定 價(jià)：45 元
叢書(shū)名：通信與導(dǎo)航系列規(guī)劃教材
- 作者：吳德偉 主編
- 出版時(shí)間：2015/3/1
- ISBN：9787121255649
- 出 版 社：電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TN96
- 頁(yè)碼：288
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開(kāi)本：16開(kāi)
本書(shū)從大導(dǎo)航的理念出發(fā)，結(jié)合信息控制技術(shù)發(fā)展，著眼導(dǎo)航依托的各種物理基礎(chǔ)，全面闡述導(dǎo)航的基本理論與方法，并將導(dǎo)航信息的使用納入導(dǎo)航原理知識(shí)體系。全書(shū)共分9章，具體內(nèi)容包括：導(dǎo)航的基本概念和參數(shù)描述，導(dǎo)航的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與物理基礎(chǔ)，導(dǎo)航的測(cè)角、測(cè)距、測(cè)速、定位原理，多源組合導(dǎo)航原理，以及運(yùn)行體的控制實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。
前 言
導(dǎo)航是對(duì)運(yùn)行體導(dǎo)引與控制的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)，作為一門(mén)應(yīng)用性學(xué)科伴隨著科技的發(fā)展而不斷進(jìn)步。初期使用目視推算和天文觀測(cè)等方法，出現(xiàn)了磁羅盤(pán)、陀螺羅盤(pán)、天文六分儀、計(jì)程儀和計(jì)時(shí)器等導(dǎo)航裝置。無(wú)線電技術(shù)的發(fā)明對(duì)導(dǎo)航技術(shù)產(chǎn)生了劃時(shí)代的影響，20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了無(wú)線電羅盤(pán)和高度表等導(dǎo)航設(shè)備。第二次世界大戰(zhàn)前后，由于民用航空與軍用航空發(fā)展需要，無(wú)線電導(dǎo)航迅速發(fā)展，儀表著陸系統(tǒng)、精密進(jìn)場(chǎng)雷達(dá)、羅蘭A、臺(tái)卡、伏爾、塔康、羅蘭C和奧米伽等無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)相繼問(wèn)世，1964年開(kāi)始建成了子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，此后相繼建成了GPS、GLLONASS、BDS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。人類活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)展帶來(lái)了對(duì)導(dǎo)航技術(shù)的巨大需求，各種新型導(dǎo)航體制不斷出現(xiàn)，從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，到新一代地形輔助、天文導(dǎo)航等自主導(dǎo)航系統(tǒng)，再到全源導(dǎo)航、生物導(dǎo)航、認(rèn)知導(dǎo)航、量子導(dǎo)航等，導(dǎo)航的水平能力顯著提高，不僅改善了運(yùn)行體航行保障功能，也為武器平臺(tái)精確定位和制導(dǎo)系統(tǒng)的精確打擊創(chuàng)造了條件。
技術(shù)的發(fā)展催生理論的形成。雖然導(dǎo)航是基于電、光、力、磁、聲等各種物理基礎(chǔ)的應(yīng)用性技術(shù)，但它仍然伴隨著科技的進(jìn)步在不斷延伸和完善，特別是向著多傳感器組合、多
前 言
導(dǎo)航是對(duì)運(yùn)行體導(dǎo)引與控制的一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)，作為一門(mén)應(yīng)用性學(xué)科伴隨著科技的發(fā)展而不斷進(jìn)步。初期使用目視推算和天文觀測(cè)等方法，出現(xiàn)了磁羅盤(pán)、陀螺羅盤(pán)、天文六分儀、計(jì)程儀和計(jì)時(shí)器等導(dǎo)航裝置。無(wú)線電技術(shù)的發(fā)明對(duì)導(dǎo)航技術(shù)產(chǎn)生了劃時(shí)代的影響，20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了無(wú)線電羅盤(pán)和高度表等導(dǎo)航設(shè)備。第二次世界大戰(zhàn)前后，由于民用航空與軍用航空發(fā)展需要，無(wú)線電導(dǎo)航迅速發(fā)展，儀表著陸系統(tǒng)、精密進(jìn)場(chǎng)雷達(dá)、羅蘭A、臺(tái)卡、伏爾、塔康、羅蘭C和奧米伽等無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)相繼問(wèn)世，1964年開(kāi)始建成了子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，此后相繼建成了GPS、GLLONASS、BDS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。人類活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)展帶來(lái)了對(duì)導(dǎo)航技術(shù)的巨大需求，各種新型導(dǎo)航體制不斷出現(xiàn)，從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，到新一代地形輔助、天文導(dǎo)航等自主導(dǎo)航系統(tǒng)，再到全源導(dǎo)航、生物導(dǎo)航、認(rèn)知導(dǎo)航、量子導(dǎo)航等，導(dǎo)航的水平能力顯著提高，不僅改善了運(yùn)行體航行保障功能，也為武器平臺(tái)精確定位和制導(dǎo)系統(tǒng)的精確打擊創(chuàng)造了條件。
技術(shù)的發(fā)展催生理論的形成。雖然導(dǎo)航是基于電、光、力、磁、聲等各種物理基礎(chǔ)的應(yīng)用性技術(shù)，但它仍然伴隨著科技的進(jìn)步在不斷延伸和完善，特別是向著多傳感器組合、多信息融合、自主決策控制一體化方向進(jìn)步，具有了很強(qiáng)的多學(xué)科交叉運(yùn)用的特性，使得導(dǎo)航在探測(cè)傳感、航跡規(guī)劃、制導(dǎo)控制等方面逐步形成了一套特有的方法理論體系，亟待專業(yè)人員總結(jié)凝練、系統(tǒng)完善。本書(shū)的出版正是適應(yīng)這一實(shí)際需求，力圖為導(dǎo)航理論體系的構(gòu)建盡己之力。
目前，已經(jīng)公開(kāi)出版了一些導(dǎo)航原理與系統(tǒng)的教材與讀物，但筆者認(rèn)為大多數(shù)原理性的書(shū)籍都只是在介紹導(dǎo)航系統(tǒng)的原理，缺乏方法論上的概括提升，沒(méi)有全面、深入闡述導(dǎo)航的基本理論。而本書(shū)力圖從大導(dǎo)航的理念出發(fā)，結(jié)合信息控制技術(shù)發(fā)展，從導(dǎo)航依托的各種物理基礎(chǔ)著眼，全面闡述導(dǎo)航的基本理論與方法，并將導(dǎo)航信息的使用納入導(dǎo)航原理知識(shí)體系，適應(yīng)現(xiàn)代信息與控制學(xué)科交叉發(fā)展的實(shí)際要求，更加完整地構(gòu)建起導(dǎo)航工程專業(yè)人才的專業(yè)理論基礎(chǔ)。本教材內(nèi)容是在編著者將導(dǎo)航原理與導(dǎo)航系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容分開(kāi)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，這在國(guó)內(nèi)尚屬首次。
全書(shū)共9章。第1章是緒論，介紹了導(dǎo)航的基本概念、名詞術(shù)語(yǔ)、發(fā)展與運(yùn)用歷史；第2章與第3章是導(dǎo)航原理學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與物理基礎(chǔ)；第4章至第7章介紹了導(dǎo)航的測(cè)角、測(cè)距、測(cè)速、定位原理，是本書(shū)的核心內(nèi)容；第8章介紹的是多源組合導(dǎo)航原理；第9章介紹了運(yùn)行體的控制實(shí)現(xiàn)。本書(shū)的撰寫(xiě)采取的是分工主筆、合作研討、共同確定的方式，注重發(fā)揮了集體智慧的作用。其中，吳德偉教授提出了全書(shū)的編寫(xiě)綱目并主筆了第1章、第3章、第4章，陳樹(shù)新教授主筆了第2章、附錄并編寫(xiě)了第6章、第8章部分內(nèi)容，盧虎副教授主筆了第5章、第6章、第8章，胡奕明副教授主筆了第9章并編寫(xiě)了第3章、第4章部分內(nèi)容，代傳金講師主筆了第7章并編寫(xiě)了第9章部分內(nèi)容，吳德偉、陳樹(shù)新教授完成了全書(shū)的統(tǒng)編定稿工作。在編撰過(guò)程中，中國(guó)工程院費(fèi)愛(ài)國(guó)院士、北京航空航天大學(xué)黃智剛教授審閱了書(shū)稿，給予了熱情的指導(dǎo)和幫助，提出了許多寶貴的意見(jiàn)和建議，在此編寫(xiě)組成員深表感激和謝意！本書(shū)的編寫(xiě)還得到楊春燕副教授、戚君宜副教授、張輝副教授以及空軍工程大學(xué)信息與導(dǎo)航學(xué)院相關(guān)同志的大力支持與幫助，在此一并致謝！
受作者能力與水平的限制，本書(shū)所提供的導(dǎo)航理論知識(shí)，可能無(wú)法滿足各類讀者對(duì)導(dǎo)航理論基礎(chǔ)全面認(rèn)識(shí)的需求，內(nèi)容編排方式可能更適合于大專院校導(dǎo)航專業(yè)教學(xué)及導(dǎo)航專業(yè)技術(shù)人員的學(xué)習(xí)，當(dāng)然也力求照顧到便于非專業(yè)人員參考使用。本書(shū)在撰寫(xiě)過(guò)程中參考了大量的文獻(xiàn)資料，謹(jǐn)向文獻(xiàn)資料的作者表示最誠(chéng)摯的謝意。書(shū)中有部分內(nèi)容源自作者承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金研究成果。
本書(shū)是陜西省精品課程“導(dǎo)航原理”的主用教材，該教材配套的教學(xué)輔助資料包括：供教師使用的“導(dǎo)航原理課程電子教案”，供實(shí)踐教學(xué)使用的“導(dǎo)航原理實(shí)驗(yàn)講義”，供課后學(xué)習(xí)和輔導(dǎo)使用的“導(dǎo)航原理習(xí)題集”和“導(dǎo)航原理習(xí)題解答”。
對(duì)書(shū)中的錯(cuò)誤與疏漏之處，敬請(qǐng)讀者不吝批評(píng)指正。
編著者
2014年11月
吳德偉，空軍級(jí)專家、教授、博士生導(dǎo)師，長(zhǎng)期從事導(dǎo)航工程專業(yè)教學(xué)科研工作，歷任導(dǎo)航專業(yè)教員、室主任、系主任，現(xiàn)任軍用導(dǎo)航國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心主任、軍用導(dǎo)航軍隊(duì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，《儀表與微波著陸系統(tǒng)》軍隊(duì)優(yōu)質(zhì)課程負(fù)責(zé)人，《導(dǎo)航原理》省級(jí)精品課程負(fù)責(zé)人；主講《導(dǎo)航原理》、《導(dǎo)航系統(tǒng)》和《導(dǎo)航裝備》等課程。
第1章 緒論1
1.1 導(dǎo)航的概念1
1.1.1 定義1
1.1.2 對(duì)象1
1.1.3 任務(wù)2
1.2 導(dǎo)航的參量2
1.2.1 時(shí)空參量2
1.2.2 角度參量3
1.2.3 距離參量5
1.2.4 速度參量6
1.3 位置線與位置面6
1.3.1 等角位置線、位置面6
1.3.2 等距位置線、位置面7
1.3.3 等距差位置線、位置面8
1.3.4 等距和位置線、位置面8 第1章 緒論1
1.1 導(dǎo)航的概念1
1.1.1 定義1
1.1.2 對(duì)象1
1.1.3 任務(wù)2
1.2 導(dǎo)航的參量2
1.2.1 時(shí)空參量2
1.2.2 角度參量3
1.2.3 距離參量5
1.2.4 速度參量6
1.3 位置線與位置面6
1.3.1 等角位置線、位置面6
1.3.2 等距位置線、位置面7
1.3.3 等距差位置線、位置面8
1.3.4 等距和位置線、位置面8
1.3.5 位置線典型應(yīng)用9
1.4 導(dǎo)航的發(fā)展與運(yùn)用11
1.4.1 慣性導(dǎo)航12
1.4.2 無(wú)線電導(dǎo)航13
1.4.3 天文導(dǎo)航14
1.4.4 其他導(dǎo)航16
1.5 本書(shū)的結(jié)構(gòu)21
復(fù)習(xí)和作業(yè)題121
第2章 導(dǎo)航的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)22
2.1 坐標(biāo)及其變換22
2.1.1 慣性坐標(biāo)系22
2.1.2 地球坐標(biāo)系23
2.1.3 運(yùn)行體及平臺(tái)坐標(biāo)系25
2.1.4 直角坐標(biāo)系間的旋轉(zhuǎn)
變換27
2.1.5 極坐標(biāo)系28
2.2 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)描述29
2.2.1 微分多項(xiàng)式模型29
2.2.2 勻速運(yùn)動(dòng)模型30
2.2.3 勻加速運(yùn)動(dòng)模型31
2.2.4 其他運(yùn)動(dòng)模型31
2.3 導(dǎo)航誤差分析基礎(chǔ)32
2.3.1 標(biāo)量描述33
2.3.2 矢量描述34
2.3.3 位置線誤差及其特性36
2.4 導(dǎo)航參量估計(jì)方法38
2.4.1 非線性方程的線性化38
2.4.2 最小二乘法41
2.4.3 卡爾曼濾波45
2.5 小結(jié)48
復(fù)習(xí)和作業(yè)題248
第3章 導(dǎo)航的物理基礎(chǔ)50
3.1 導(dǎo)航信號(hào)50
3.1.1 描述方法50
3.1.2 偽隨機(jī)序列52
3.2 多普勒效應(yīng)54
3.2.1 收發(fā)一方運(yùn)動(dòng)的
多普勒效應(yīng)54
3.2.2 收發(fā)雙方同時(shí)運(yùn)動(dòng)的多普勒
效應(yīng)55
3.2.3 多普勒效應(yīng)在導(dǎo)航中的應(yīng)用56
3.3 無(wú)線電信號(hào)56
3.3.1 信號(hào)特性57
3.3.2 傳播方式58
3.3.3 信道特性分析60
3.3.4 電波傳播對(duì)無(wú)線電導(dǎo)航信號(hào)的
影響62
3.3.5 場(chǎng)地環(huán)境對(duì)無(wú)線電導(dǎo)航信號(hào)的
影響63
3.4 光場(chǎng)探測(cè)68
3.4.1 光電探測(cè)系統(tǒng)69
3.4.2 光接收機(jī)原理70
3.5 陀螺儀與加速度計(jì)73
3.5.1 力學(xué)基礎(chǔ)73
3.5.2 陀螺儀原理75
3.5.3 加速度計(jì)原理78
3.6 重力場(chǎng)基礎(chǔ)79
3.7 地磁場(chǎng)基礎(chǔ)80
3.8* 相對(duì)論影響82
3.9 小結(jié)85
復(fù)習(xí)和作業(yè)題385
第4章 導(dǎo)航測(cè)角原理86
4.1 振幅式導(dǎo)航測(cè)角87
4.1.1 振幅式無(wú)線電導(dǎo)航測(cè)角天線
方向圖87
4.1.2 振幅式無(wú)線電導(dǎo)航測(cè)角方法
分類92
4.1.3 振幅式無(wú)線電導(dǎo)航測(cè)角誤差
分析96
4.1.4 振幅式光學(xué)測(cè)角100
4.2 相位式導(dǎo)航測(cè)角101
4.2.1 相位式無(wú)線電導(dǎo)航測(cè)角101
4.2.2 相位式無(wú)線電導(dǎo)航測(cè)角誤差
分析105
4.3 時(shí)間式導(dǎo)航測(cè)角107
4.3.1 時(shí)間式無(wú)線電導(dǎo)航測(cè)角107
4.3.2 時(shí)間式無(wú)線電導(dǎo)航測(cè)角誤差
分析111
4.4 頻率式導(dǎo)航測(cè)角112
4.4.1 頻率式無(wú)線電導(dǎo)航測(cè)角112
4.4.2 偏流角測(cè)量的準(zhǔn)確度分析114
4.5 慣性力學(xué)測(cè)角114
4.5.1 水平面內(nèi)的陀螺尋北原理114
4.5.2 非水平面內(nèi)的陀螺尋北原理116
4.5.3 陀螺尋北的誤差分析119
4.6 地磁感應(yīng)測(cè)角120
4.6.1 羅航向和羅差120
4.6.2 地磁感應(yīng)測(cè)角原理121
4.7 小結(jié)123
復(fù)習(xí)和作業(yè)題4123
第5章 導(dǎo)航測(cè)距原理125
5.1 測(cè)距概述125
5.1.1 基本概念125
5.1.2 測(cè)距分類126
5.2 無(wú)線電導(dǎo)航測(cè)距128
5.2.1 脈沖式測(cè)距128
5.2.2 碼相關(guān)測(cè)距130
5.2.3 頻率式測(cè)距133
5.3 無(wú)線電導(dǎo)航測(cè)距差142
5.3.1 脈沖式測(cè)距差142
5.3.2 相位式測(cè)距差143
5.3.3 脈沖/相位式測(cè)距差144
5.3.4 多普勒積分測(cè)距差144
5.4 光學(xué)導(dǎo)航測(cè)距145
5.4.1 主動(dòng)式測(cè)距145
5.4.2 被動(dòng)式測(cè)距146
5.5 氣壓測(cè)高147
5.5.1 飛行高度147
5.5.2 氣壓高度表模型148
5.5.3 氣壓高度表誤差補(bǔ)償149
5.6 導(dǎo)航測(cè)距理論的發(fā)展149
5.7 小結(jié)150
復(fù)習(xí)和作業(yè)題5150
第6章 導(dǎo)航測(cè)速原理151
6.1 主動(dòng)式導(dǎo)航測(cè)速151
6.1.1 單波束多普勒測(cè)速152
6.1.2 雙波束多普勒測(cè)速153
6.1.3 多波束多普勒測(cè)速155
6.1.4 多普勒測(cè)速的準(zhǔn)確度分析157
6.1.5 聲相關(guān)測(cè)速159
6.2 被動(dòng)式導(dǎo)航測(cè)速160
6.2.1 慣性導(dǎo)航測(cè)速160
6.2.2 衛(wèi)星導(dǎo)航測(cè)速161
6.2.3 電磁測(cè)速163
6.2.4 航空動(dòng)壓測(cè)速164
6.2.5 視頻（覺(jué)）測(cè)速168
6.3 小結(jié)170
復(fù)習(xí)和作業(yè)題6170
第7章 導(dǎo)航定位原理171
7.1 幾何式導(dǎo)航定位171
7.1.1 幾何式導(dǎo)航定位基礎(chǔ)172
7.1.2 測(cè)距導(dǎo)航定位179
7.1.3 測(cè)距差導(dǎo)航定位184
7.1.4 測(cè)向?qū)Ш蕉ㄎ?86
7.1.5 復(fù)合式導(dǎo)航定位190
7.2 推算導(dǎo)航定位193
7.2.1 慣性推算導(dǎo)航定位193
7.2.2 多普勒雷達(dá)推算導(dǎo)航定位195
7.3 匹配導(dǎo)航定位196
7.3.1 匹配導(dǎo)航定位基礎(chǔ)197
7.3.2 一維線匹配導(dǎo)航定位202
7.3.3 二維面匹配導(dǎo)航定位209
7.4 小結(jié)210
復(fù)習(xí)和作業(yè)題7211
第8章 多源組合導(dǎo)航原理212
8.1 數(shù)據(jù)融合與組合導(dǎo)航212
8.1.1 多傳感器數(shù)據(jù)融合212
8.1.2 組合導(dǎo)航的概念213
8.2 組合導(dǎo)航的性能分析213
8.2.1 一般結(jié)構(gòu)213
8.2.2 信息分配準(zhǔn)則214
8.2.3 精度分析215
8.2.4 可靠性分析216
8.3 組合導(dǎo)航應(yīng)用形式217
8.3.1 典型配置結(jié)構(gòu)217
8.3.2 性能分析221
8.4 組合導(dǎo)航理論的發(fā)展222
8.5 小結(jié)223
復(fù)習(xí)和作業(yè)題8223
第9章 飛行器導(dǎo)航控制應(yīng)用224
9.1 概述224
9.2 飛行控制原理226
9.2.1 飛行狀態(tài)描述及其實(shí)時(shí)感知226
9.2.2 飛行操縱方式227
9.2.3 飛行控制方法228
9.2.4 飛機(jī)姿態(tài)控制230
9.2.5 飛行軌跡控制232
9.3 導(dǎo)航控制系統(tǒng)應(yīng)用236
9.3.1 自動(dòng)航線飛行控制236
9.3.2 自動(dòng)進(jìn)近與著陸飛行控制240
9.4 小結(jié)249
復(fù)習(xí)和作業(yè)題9249
附錄A 導(dǎo)航術(shù)語(yǔ)中英對(duì)照表250
附錄B 隨機(jī)過(guò)程與噪聲264
B.1 隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)描述264
B.2 平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程266
B.3 高斯隨機(jī)過(guò)程267
B.4 噪聲268
參考文獻(xiàn)270
書(shū)單推薦
