惯性器件与惯性导航系统

前言

第1章 基础知识

1．1 基本概念

1．1．1 惯性导航的基本原理

1．1．2 惯性导航系统的组成及分类

1．2 地球参考椭球和重力场

1．2．1 地球的形状

1．2．2 参考旋转椭球体的曲率半径

1．2．3 地球重力场特性

1．2．4 垂线与纬度

1．2．5 地球运动和时间的定义

1．3 参考坐标系的建立

1．3．1 确定地球相对惯性空间运动的坐标系

1．3．2 确定运载体相对地球表面位置的坐标系

1．3．3 运载体和导航仪表坐标系

1．4 坐标变换及姿态矩阵描述

1．4．1 方向余弦矩阵表示的坐标变换

1．4．2 四元数表示的坐标变换

思考题

第2章 机械转子式陀螺仪

2．1 机械转子式陀螺仪力学基础

2．1．1 牛顿定律

2．1．2 哥氏定理

2．1．3 刚体的定点转动

2．2 机械转子式陀螺仪工作原理

2．2．1 机械转子式陀螺仪的物理模型

2．2．2 双自由度陀螺仪

2．2．3 单自由度陀螺仪

2．2．4 性能指标与误差模型

2．3 典型的机械转子式陀螺仪

2．3．1 液浮陀螺仪

2．3．2 挠性陀螺仪

2．3．3 静电陀螺仪

思考题

第3章 光学陀螺仪与原子陀螺仪

3．1 光学陀螺仪基础

3．1．1 光的干涉

3．1．2 氦-氖激光器

3．1．3 Sagnac效应

3．2 激光陀螺仪

3．2．1 基本结构原理和分类

3．2．2 激光陀螺仪输出误差特性分析

3．2．3 自锁效应的克服

3．3 光纤陀螺仪

3．3．1 光路的互易性

3．3．2 光纤陀螺仪的功能元件

3．3．3 光纤陀螺仪分类及特点

3．3．4 噪声因素及抑制措施

3．4 MOEMS陀螺仪

3．4．1 集成光学陀螺仪

3．4．2 光子晶体光纤陀螺仪

3．5 原子陀螺仪

3．5．1 原子陀螺仪的基本结构

3．5．2 原子陀螺仪的工作原理

思考题

第4章 振动陀螺仪与加速度计

4．1 振动陀螺仪基础

4．1．1 哥氏加速度与哥氏效应

4．1．2 振动陀螺仪原理

4．1．3 振动陀螺仪的典型结构

4．2 半球谐振陀螺仪

4．2．1 半球谐振陀螺仪的结构

4．2．2 半球谐振陀螺仪的工作原理

4．2．3 半球谐振陀螺仪的信号检测

4．3 音叉振动陀螺仪

4．3．1 音叉振动陀螺仪的结构

4．3．2 音叉振动陀螺仪的工作原理

4．4 微机电陀螺仪

4．4．1 微机电陀螺仪概述

4．4．2 微机电陀螺仪结构及工作原理

4．4．3 微机电陀螺仪的微弱信号检测

4．5 压电振动陀螺仪

4．6 加速度计

4．6．1 比力与比力测量

4．6．2 摆式加速度计

4．6．3 石英振梁式加速度计

4．6．4 硅微加速度计

思考题

第5章 平台式惯性导航系统

5．1 平台式惯性导航系统概述

5．2 陀螺稳定平台

5．2．1 单轴积分陀螺稳定平台

5．2．2 三轴陀螺稳定平台

5．3 指北方位惯性导航系统基本工作原理

5．3．1 比力方程

5．3．2 指北方位惯性导航系统的定位原理

5．3．3 平台的稳定及修正

5．3．4 指北方位惯性导航系统的控制方程

5．3．5 指北方位惯性导航系统的高度通道问题

5．4 自由方位与游动方位惯性导航系统的力学编排方程

5．4．1 自由方位惯性导航系统的特点分析

5．4．2 自由方位惯性导航系统的力学编排

5．4．3 游动方位惯性导航系统的力学编排

5．5 平台式惯性导航系统误差分析

5．5．1 基本方程与误差方程

5．5．2 误差分析

5．6 平台式惯性导航系统的初始对准

5．6．1 初始对准概述

5．6．2 水平对准

5．6．3 方位对准

思考题

第6章 捷联式惯性导航系统

6．1 捷联式惯性导航系统概述

6．1．1 捷联式惯性导航系统的特点

6．1．2 捷联算法

6．2 捷联式惯性导航系统的姿态矩阵计算

6．2．1 姿态矩阵微分方程描述

6．2．2 姿态矩阵的实时计算

6．2．3 等效旋转矢量算法

6．2．4 各种姿态算法的比较

6．3 捷联式惯性导航系统的速度与位置计算

6．3．1 速度计算

6．3．2 位置计算

6．4 捷联式惯性导航系统的初始对准

6．4．1 捷联式惯性导航系统的误差模型

6．4．2 捷联式惯性导航系统的自对准

6．4．3 捷联式惯性导航系统的传递对准

6．5 旋转捷联式惯性导航系统

6．5．1 旋转调制补偿机理

6．5．2 旋转捷联式惯性导航系统的关键技术

6．6 陀螺寻北仪

6．6．1 陀螺寻北仪工作原理

6．6．2 陀螺寻北仪数学模型

思考题

第7章 惯性测试技术

7．1 惯性测试技术概述

7．2 标定方法

7．2．1 分立标定法

7．2．2 系统级标定法

7．3 惯性测试设备

7．3．1 精度测试设备

7．3．2 环境试验设备

思考题

第8章 组合导航技术

8．1 常见导航系统基本定位原理

8．1．1 卫星导航

8．1．2 天文导航

8．1．3 地形辅助导航

8．1．4 无线电导航

8．2 海洋地球物理辅助导航

8．2．1 海洋重力辅助导航

8．2．2 地磁辅助导航

8．2．3 海深和海底地形辅助导航

8．2．4 制图和同步定位技术

8．3 组合导航系统设计

8．3．1 组合导航系统的组合工作模式

8．3．2 组合导航系统的滤波设计

8．3．3 多传感器信息融合

思考题

参考文献

惯性器件（陀螺仪和加速度计）是各类惯性导航系统的核心部件。《惯性器件与惯性导航系统》以惯性器件及其系统技术发展为主线，系统介绍惯性技术理论基础、经典陀螺仪结构及工作原理、光学陀螺仪结构及工作原理、振动陀螺仪结构及工作原理、加速度计、平台式惯性导航系统、捷联式惯性导航系统、惯性测试技术、组合导航技术等内容。《惯性器件与惯性导航系统》不但注重已有原理的阐述，而且注重前沿性，如加入原子陀螺仪、旋转捷联式惯性导航系统技术以及海洋地球物理辅助导航技术等，使读者在掌握基本原理的同时也能把握学科方向的发展前沿。
　　《惯性器件与惯性导航系统》可作为高年级本科生的专业基础课教材，也可作为研究生和专业人员进行科学研究的参考书。