自主定位定向技术

第1章 定位定向基础知识

1.1 基本概念

1.2 地球参考椭球及地球重力场特性

1.2.1 地球的形状和时间的定义

1.2.2 垂线、纬度、高程的定义

1.2.3 地球重力场特性

1.3 地球磁场特性

1.3.1 地球磁场的要素及其分布特征

1.3.2 地球磁场的解析模式

1.3.3 地球磁场变化特性

1.4 恒星特性及天球坐标系

1.4.1 恒星的特性

1.4.2 天球及天球坐标系

1.4.3 星表及星图识别技术

1.5 载体的空间位置和姿态的描述

1.5.1 常用坐标系

1.5.2 刚体的空间角位置描述

1.5.3 坐标系之间的变换、载体位置、姿态和方位的确定

1.6 导航技术

1.6.1 惯性导航

1.6.2 地磁导航

1.6.3 天文导航

思考与练习

第2章 自主定位定向器件

2.1 陀螺仪

2.1.1 陀螺效应

2.1.2 陀螺仪的分类与发展趋势

2.1.3 陀螺仪原理

2.1.4 陀螺仪的技术指标及漂移分析

2.2 加速度计

2.2.1 哥氏加速度、绝对加速度和比力

2.2.2 加速度计的分类和发展趋势

2.2.3 加速度计原理

2.2.4 加速度计的技术指标及误差分析

2.3 地磁传感器

2.3.1 磁罗经技术

2.3.2 磁通门技术

2.3.3 直感式地磁导航系统的一般结构

2.3.4 地磁测量误差模型及其补偿

2.4 天体敏感器

2.4.1 天体敏感器的分类

2.4.2 航海六分仪和空间六分仪

思考与练习

第3章 自主定向系统

3.1 舒勒原理

3.1.1 数学摆跟踪垂线的舒勒原理

3.1.2 物理摆跟踪垂线的舒勒原理

3.2 姿态稳定器

3.2.1 单轴稳定器基本原理

3.2.2 三轴稳定平台

3.2.3 四平衡环系统

3.3 惯性定向系统

3.3.1 陀螺地平仪

3.3.2 陀螺寻北仪

3.4 地磁定向系统

3.4.1 磁定向基本原理

3.4.2 数字式磁罗盘基本组成和原理

3.4.3 数字式磁罗盘的误差分析及补偿

3.5 天文定向系统

3.5.1 天文定向系统基本原理

3.5.2 天文定向系统误差分析

思考与练习

第4章 自主定位系统

4.1 捷联惯导系统

4.1.1 组成和算法概述

4.1.2 姿态矩阵的更新计算

4.1.3 三通道捷联惯导系统的计算

4.2 捷联惯导系统的初始对准

4.2.1 粗对准

4.2.2 卡尔曼滤波法精对准

4.3 捷联惯导系统的动基座传递对准

4.3.1 主、子惯导误差

4.3.2 传递对准中的匹配量

4.4 地磁定位系统

4.4.1 地球磁场组成及分布描述

4.4.2 地磁匹配定位系统算法原理

4.4.3 地磁辅助惯性组合导航方法

4.5 天文定位系统

4.5.1 多星定位算法原理及误差分析

4.5.2 单星定位算法原理及误差分析

4.5.3 多敏感器融合定位算法原理

思考与练习

第5章 系统误差方程与导航解算

5.1 捷联惯导系统的误差

5.1.1 速度误差和位置误差方程

5.1.2 姿态误差方程

5.1.3 捷联惯导系统的误差传播特性

5.2 导航解算

5.2.1 姿态计算

5.2.2 加速度矢量变换算法

5.2.3 导航算法

5.3 卡尔曼滤波与辅助导航计算

5.3.1 卡尔曼滤波简单推导

5.3.2 几种最优估计和卡尔曼滤波基本方程

5.3.3 卡尔曼滤波中的技术处理

5.3.4 卡尔曼滤波理论在自主定位定向系统设计中的应用

5.3.5 卡尔曼滤波的推广

思考与练习

第6章 自主定位定向技术的应用

6.1 大地测量

6.2 铁路检轨

6.3 陀螺测斜仪和陀螺经纬仪

6.4 车辆稳定系统

6.5 摄像陀螺仪

6.6 船舶惯性导航系统

6.7 自动驾驶仪

6.8 导弹滚转被动控制（陀螺舵）

6.9 飞机弹射座椅

6.10 搜救机器人

6.11 个人自主航位推算

6.12 消费电子

附录 常用符号术语及定位定向技术参数常用单位

参考文献

《自主定位定向技术》全面系统论述了自主定位定向技术的基本理论以及主要器件、定位定向系统和捷联导航系统的原理、设计和应用。
　　《自主定位定向技术》共分6章，分别介绍了定位定向技术基础理论，陀螺仪、加速度计、地磁传感器和天体敏感器等自主定位定向元件，惯性稳定器及惯性定向装置、数字式磁罗盘和天文定向系统，捷联式惯导系统的机械编排、初始对准、动基座自对准和传递对准、地磁定位和天文定位算法，捷联惯导系统误差及其传播特性、导航解算、卡尔曼滤波技术等自主定位定向系统的基本原理和设计，并介绍了自主定位定向技术的实际应用。
　　《自主定位定向技术》可作为高等院校自动化及导航类专业的本科生、研究生教材，也可供相关专业的研究和工程技术人员参考。

《自主定位定向技术》共6章，以自主定位定向技术具体应用为主线，全面系统介绍了自主定位定向技术基本理论以及主要敏感元件和定位定向系统的原理、设计和应用。第1章讲述定位定向技术基础知识；第2章讲述陀螺、加速度计、地磁传感器、天体敏感器等自主定位定向器件的原理及结构；第3章讲述惯性稳定器及惯性定向装置、数字式磁罗盘定向系统和天文定向系统；第4章讲述捷联惯导系统的机械编排、对准及定位、地磁定位和天文定位算法原理；第5章讲述捷联惯导系统误差及其传播特性、导航解算和卡尔曼滤波技术的原理及应用；第6章讲述自主定位定向技术的各种实际应用。