《慣性儀器測(cè)試與數(shù)據(jù)分析》比較系統(tǒng)和全面地介紹了陀螺儀、加速度計(jì)和慣導(dǎo)系統(tǒng)的測(cè)試原理以及典型的數(shù)據(jù)分析方法。全書內(nèi)容可大致分為三個(gè)部分:①慣性器件測(cè)試部分,介紹了幾種常見(jiàn)慣性器件的工作原理和誤差建模、慣性器件測(cè)試的基本原理和方法以及實(shí)驗(yàn)室中常用的慣性儀器測(cè)試設(shè)備;②數(shù)據(jù)分析部分,包括回歸分析、時(shí)間序列分析、頻譜分析、阿侖方差分析和隨機(jī)系統(tǒng)的Kalman濾波等方法;③慣導(dǎo)系統(tǒng)的標(biāo)定技術(shù)部分,結(jié)合作者的部分科研成果,詳細(xì)介紹了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的標(biāo)定模型、分立標(biāo)定方法以及系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法。書后附有Matlab仿真程序可供參考,還有練習(xí)題可供讀者拓展學(xué)習(xí)或?qū)W生練習(xí)使用。
《慣性儀器測(cè)試與數(shù)據(jù)分析》可作為導(dǎo)航制導(dǎo)與控制、儀器儀表及相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生的教學(xué)用書和參考書,也可供從事相關(guān)專業(yè)的科研和工程技術(shù)人員閱讀參考。
慣性技術(shù)是以力學(xué)、機(jī)械學(xué)、光電子學(xué)、控制學(xué)和計(jì)算機(jī)學(xué)等為基礎(chǔ)的多學(xué)科綜合技術(shù),具有自主、隱蔽、抗干擾、實(shí)時(shí)、連續(xù)測(cè)量等眾多優(yōu)點(diǎn)。慣性技術(shù)在航空、航天、航海、陸地導(dǎo)航、各種戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)武器導(dǎo)航和民用領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。世界各國(guó)都非常重視慣性技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,它是武器裝備信息化的主要支撐技術(shù)之一,也是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平和國(guó)防實(shí)力的重要標(biāo)志之一。慣性技術(shù)的研究?jī)?nèi)容十分豐富,涵蓋慣性儀表(陀螺儀和加速度計(jì))技術(shù)、慣性系統(tǒng)集成技術(shù)、慣性測(cè)試技術(shù)和慣性系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)等,其中慣性測(cè)試技術(shù)是本書闡述的重點(diǎn)。
本書共10章,比較系統(tǒng)和全面地介紹與慣性測(cè)試技術(shù)密切相關(guān)的內(nèi)容,主要包括陀螺儀、加速度計(jì)和慣導(dǎo)系統(tǒng)的建模和基本測(cè)試原理、常用的慣性儀器測(cè)試設(shè)備以及典型的數(shù)據(jù)處理和分析方法。其中第1章介紹慣性儀器測(cè)試精度相關(guān)的基本概念;第2章介紹傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺儀、石英撓性擺式加速度計(jì)、激光陀螺和光纖陀螺的建模方法、誤差模型;第3章介紹傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)子陀螺儀靜態(tài)漂移誤差的力矩翻滾測(cè)試和伺服轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試,以及加速度計(jì)的重力場(chǎng)翻滾測(cè)試等基本測(cè)試方法;第4章介紹常用的慣性儀器測(cè)試設(shè)備和測(cè)試環(huán)境;第5、6、7章分別介紹回歸分析.時(shí)間序列分析和頻譜分析等傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析方法;第8章從功率譜頻域角度介紹阿侖方差的概念,并進(jìn)一步介紹陀螺隨機(jī)漂移誤差的阿侖方差分析方法及應(yīng)用;第9章針對(duì)隨機(jī)系統(tǒng)的仿真和濾波估計(jì)問(wèn)題,介紹連續(xù)時(shí)間隨機(jī)系統(tǒng)的離散化等效方法,以及Kalman濾波、自適應(yīng)Kalman濾波、非線性系統(tǒng)的EKF濾波和UKF濾波等現(xiàn)代濾波估計(jì)算法;第10章介紹捷聯(lián)慣性測(cè)量組合的標(biāo)定模型、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的分立標(biāo)定方法以及不依賴于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)的系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法,還介紹平臺(tái)慣導(dǎo)系統(tǒng)的自標(biāo)定方法。本書后面附有Matlab仿真程序可供參考,還有練習(xí)題可供讀者拓展學(xué)習(xí)或?qū)W生練習(xí)使用。
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第1章 概述
1.1 慣性器件簡(jiǎn)介
1.1.1 陀螺儀
1.1.2 加速度計(jì)
1.2 慣性器件測(cè)試基本概念
1.2.1 慣性器件精度的含義
1.2.2 慣性器件的誤差模型
1.2.3 慣性器件的測(cè)試內(nèi)容
1.3 課程主要內(nèi)容與意義
第2章 陀螺儀和加速度計(jì)建模
2.1 預(yù)備知識(shí)
2.1.1 標(biāo)量、向量和變換矩陣的表示法
2.1.2 向量反對(duì)稱矩陣的概念與應(yīng)用
2.1.3 兩直角坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換矩陣
2.1.4 比力與單位質(zhì)量慣性力的概念
2.1.5 與剛體轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)的理論力學(xué)基本概念
2.1.6 彈性定律與彈性變形張量
2.2 單自由度轉(zhuǎn)子陀螺儀的靜態(tài)漂移誤差模型
2.3 單自由度轉(zhuǎn)子陀螺儀的動(dòng)態(tài)漂移誤差模型
2.4 石英撓性擺式加速度計(jì)的輸入輸出模型
2.5 激光陀螺儀及其主要誤差
2.5.1 薩格奈克效應(yīng)-|
2.5.2 激光陀螺儀的工作原理
2.5.3 閉鎖效應(yīng)與抖動(dòng)偏頻誤差
2.6 光纖陀螺儀及其溫度漂移誤差
2.6.1 干涉型光纖陀螺儀原理
2.6.2 Shupe溫度漂移誤差
第3章 慣性器件測(cè)試原理與方法
3.1 陀螺儀靜態(tài)漂移誤差的力矩反饋測(cè)試
3.1.1 極軸翻滾測(cè)試
3.1.2 地理坐標(biāo)位置翻滾測(cè)試
3.1.3 固定位置綜合漂移測(cè)試
3.2 陀螺儀靜態(tài)漂移誤差的伺服轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試
3.3 加速度計(jì)的重力場(chǎng)翻滾測(cè)試
3.3.1 加速度計(jì)的安裝方式
3.3.2 測(cè)試方法與數(shù)據(jù)處理
3.3.3 測(cè)試中的安裝誤差分析
第4章 慣性儀器測(cè)試設(shè)備
4.1 常用的測(cè)試設(shè)備
4.1.1 水平儀
4.1.2 平板
4.1.3 六面體夾具
4.1.4 分度頭
4.1.5 雙軸位置轉(zhuǎn)臺(tái)
4.1.6 速率轉(zhuǎn)臺(tái)
4.1.7 精密離心機(jī)
4.1.8 線振動(dòng)臺(tái)
4.1.9 溫度控制箱
4.2 試驗(yàn)場(chǎng)地、方位與水平基準(zhǔn)
4.2.1 試驗(yàn)場(chǎng)地
4.2.2 方位基準(zhǔn)
4.2.3 水平基準(zhǔn)
第5章 回歸分析
5.1 一元線性回歸分析
5.1.1 數(shù)據(jù)列表、散點(diǎn)圖與樣本相關(guān)系數(shù)
5.1.2 線性回歸模型與最小二乘法
5.1.3 估計(jì)量的分布
5.1.4 平方和分解、判定系數(shù)及擬合優(yōu)度
5.1.5 回歸方程的顯著性檢驗(yàn)
5.1.6 回歸方程的預(yù)報(bào)與逆回歸問(wèn)題
5.1.7 可直線化的曲線回歸
5.2 多元線性回歸分析
5.3 回歸分析在加速度計(jì)測(cè)試中的應(yīng)用
第6章 時(shí)間序列分析
6.1 隨機(jī)過(guò)程基本概念
6.1.1 隨機(jī)向量
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第7章 頻譜分析
第8章 阿侖(Allan)方差分析
第9章 隨機(jī)系統(tǒng)的仿真與濾波
第10章 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)定技術(shù)
附錄A 諧波分析法
附錄B F分布臨界值表
附錄C 靜基座下指北方位慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差分析
附錄D Matlab仿真程序
附錄E 練習(xí)題
參考文獻(xiàn)