高精度激光陀螺慣導係統非綫性模型參數評估方法研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊傑，練軍想，吳文啓 著

圖書標籤:

• 激光陀螺
• 慣性導航
• 非綫性模型
• 參數辨估
• 高精度
• 係統建模
• 誤差分析
• 濾波算法
• 姿態解算
• 控製技術

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118102680

商品編碼：29705179750

包裝：平裝

齣版時間：2016-07-01

基本信息

書名:高精度激光陀螺慣導係統非綫性模型參數評估方法研究

定價：50.00元

售價：34.0元,便宜16.0元,摺扣68

作者:楊傑,練軍想,吳文啓

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2016-07-01

ISBN：9787118102680

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

楊傑、練軍想、吳文啓所*的《高精度激光陀螺 慣導係統非綫性模型參數估計方法研究》針對長航時 航海導航和航空重力測量的高精度激光陀螺慣導係統 ，買現瞭石英撓性加速度計μg量級的參數標定精度。
根據石英撓性加速度計不同的誤差特性，分彆建立瞭 加速度計組件的綫性測量模型和不同誤差特性的非綫 性測量模型。針對加速度計組件不同的測量模型，本 書提齣瞭三種詳細的標定算法，分彆為基於轉動矢量 觀測的參數分立標定算法，基於重力值觀測的參數分 立標定算法，基於姿態自主測量的參數係統級標定算 法。在此基礎上，本書還給齣瞭高精度慣導係統參數 標定精度綜閤驗證和評估的有效方法。作者對書中涉 及的重要模型和算法進行瞭嚴格的理論推導，並給齣 瞭大量詳細的工程實例，可為慣性導航專業工程師和 在校研究生提供有益的參考和指導。

目錄

作者介紹

文摘

序言

探索未知，丈量宇宙：慣性導航的精度革命 自古以來，人類便渴望瞭解自身在宇宙中的位置，並能夠自由地探索未知的疆域。從古代星象的觀測到近代地理大發現，再到如今浩瀚太空的徵服，精確的定位和定嚮能力始終是人類邁嚮更遠目標的關鍵。而現代科技的結晶——慣性導航係統（INS），正是賦予我們這種能力的核心技術之一。它如同一個獨立的“智慧之眼”，能夠獨立感知載體的運動，不受外部信號的乾擾，為陸海空天海的各類平颱提供高精度的位置、速度和姿態信息。 慣性導航係統：無聲的守護者，運動的記錄者 想象一下，一艘潛艇在深邃的海底悄無聲息地航行，一架戰鬥機在復雜的地形中進行低空掠海，或者一顆衛星在遙遠的太空執行精密變軌任務。在這些極端環境下，GPS信號可能被遮擋，無綫電通訊可能被乾擾，此時，慣性導航係統便成為瞭唯一的“救命稻草”。它依靠慣性傳感器（陀螺儀和加速度計）對載體運動産生的加速度和角速度進行測量，通過精確的積分運算，實時推算載體的運動狀態。它不需要依賴外部任何導航信號，是一種完全自主的導航方式。 慣性導航係統的應用幾乎滲透到現代社會的每一個角落： 航空航天領域： 飛機、導彈、火箭、航天器的主導航係統，確保飛行軌跡的準確無誤。 軍事領域： 戰略導彈的製導、無人機偵察與攻擊、艦船的水下導航等。 交通運輸： 高速列車、自動駕駛汽車的輔助導航，提升安全性和效率。 科學探測： 地震勘探、地質測繪、深海探測等需要精確地理信息的科研活動。 機器人技術： 工業機器人、服務機器人的運動控製與路徑規劃。 高精度激光陀螺：點亮慣性導航的未來之路 在慣性導航係統的心髒部分，陀螺儀扮演著至關重要的角色。它用於測量載體的角速度，進而推算齣載體的姿態變化。而近年來，高精度激光陀螺（RLG）技術的飛速發展，正以前所未有的精度和穩定性，引領著慣性導航係統嚮著更高的目標邁進。 與傳統的機械陀螺和早期諧振陀螺不同，激光陀螺利用光波在鏇轉介質中傳播的乾涉效應來測量角速度。它的核心優勢在於： 超高的精度： 激光陀螺能夠達到極高的測量精度，使得慣導係統在長時間工作後，纍積誤差依然能夠保持在極低的水平。 齣色的穩定性： 激光陀螺對溫度、振動等外部乾擾的敏感度較低，能夠在惡劣環境下提供穩定可靠的測量。 極快的響應速度： 能夠快速響應載體的姿態變化，為高動態載體的導航提供保障。 固態化設計： 結構簡單，無機械磨損，可靠性高，壽命長。 正是由於激光陀螺這些卓越的性能，它已經成為當前高精度慣性導航係統的首選傳感器，尤其在對精度要求極為苛刻的領域，如戰略級慣導係統、高超聲速飛行器導航等，激光陀螺的應用日益廣泛。 模型參數評估：解鎖慣導係統的極限潛力 然而，即便是擁有最先進的傳感器，慣性導航係統的性能錶現，很大程度上也取決於對其內部模型的精確理解和參數的準確評估。慣性導航係統的數學模型，如同載體的“數字替身”，它描述瞭傳感器測量值與載體真實運動狀態之間的復雜關係。但這個“替身”並非完美無瑕，傳感器自身的誤差特性、係統內部的動態變化、甚至外部環境的影響，都會導緻模型的參數存在偏差。 傳統的慣導係統參數評估方法，往往依賴於簡化的綫性模型，或者在特定條件下進行標定。然而，現實世界的運動往往是非綫性的，尤其是在載體進行高動態、大機動或復雜運動時，綫性模型的局限性便會暴露無遺，導緻評估精度不足，甚至産生嚴重的導航誤差。 因此，如何更準確、更全麵地評估慣性導航係統的非綫性模型參數，成為瞭提升慣導係統精度、突破其性能瓶頸的關鍵所在。這涉及到對傳感器本身的非綫性誤差進行精細刻畫，對係統內部的耦閤效應進行深入分析，以及對不同工況下的模型參數進行動態辨識。 復雜世界的導航挑戰：非綫性模型的必要性 我們生活的世界充滿著不確定性和復雜性。一架飛機在顛簸的氣流中飛行，一輛汽車在崎嶇的山路上行駛，一艘船在波濤洶湧的大海上航行，這些場景下的載體運動軌跡，絕非簡單的直綫或勻速運動可以描述。當載體以高速、大角度進行機動時，其受力情況、姿態變化以及傳感器輸齣信號，都會呈現齣顯著的非綫性特徵。 如果仍然使用綫性的模型來描述這些復雜的運動，那麼模型與真實情況之間的偏差就會越來越大。這種偏差，會直接轉化為導航誤差。舉例來說，在進行大角度翻滾或俯仰時，如果模型的非綫性項沒有被準確評估，那麼陀螺儀的測量誤差就可能被錯誤地放大，導緻姿態解算失準，最終影響整個導航軌跡的精度。 深入探索：非綫性模型參數評估的挑戰與前沿 非綫性模型參數的評估，是一項極具挑戰性的研究課題。它需要： 精細的傳感器誤差建模： 激光陀螺等高精度傳感器，雖然性能優越，但其輸齣信號中依然存在著各種非綫性誤差，如零偏的溫度依賴性、隨機漂移的非高斯特性、以及安裝不對中等。這些誤差需要被精確地建模和量化。 係統動力學分析： 慣導係統本身是一個多自由度的復雜係統，各部件之間存在耦閤和影響。例如，加速度計的輸齣會受到陀螺儀測量誤差的影響，反之亦然。對這種耦閤效應進行深入的動力學建模，是準確評估參數的基礎。 先進的參數辨識算法： 傳統的最小二乘法等參數辨識方法，在處理非綫性模型時往往存在收斂睏難、局部最優等問題。因此，需要引入更先進的算法，如擴展卡爾曼濾波（EKF）、無跡卡爾曼濾波（UKF）、粒子濾波（PF），甚至基於優化的全局搜索算法，來對非綫性模型的參數進行高精度辨識。 高動態運動場景的仿真與實驗： 要驗證非綫性模型參數評估方法的有效性，需要在高動態、大過載等模擬真實場景的條件下進行。這需要精心設計的仿真環境和實驗平颱，以及可靠的參考基準。 突破界限，定義未來 對慣性導航係統非綫性模型參數的深入研究和精確評估，是推動慣導係統嚮更高精度、更強魯棒性發展的重要驅動力。它不僅能夠提升現有係統的性能，更能夠為新一代慣導係統的設計和開發奠定堅實的基礎。 隨著技術的不斷發展，我們期待看到： 更輕便、更低功耗的慣導係統： 使得慣導係統能夠集成到更多小型化、低功耗的設備中，拓展其應用範圍。 更強的抗乾擾能力： 即使在GPS失效、電磁乾擾嚴重的環境下，也能提供穩定可靠的導航信息。 更自主、更智能的導航決策： 能夠根據環境變化和任務需求，動態調整導航策略，優化導航性能。 “高精度激光陀螺慣導係統非綫性模型參數評估方法研究”，正是這樣一項緻力於突破慣性導航技術邊界的探索。它不僅僅是對現有技術的改進，更是對未來導航方式的一次深刻洞察與實踐。這項研究的價值，在於它能夠為人類探索未知、丈量宇宙的徵程，提供更精準、更可靠的“眼睛”和“指南針”，讓我們能夠自信地駛嚮更遙遠的星辰大海。

評分☆☆☆☆☆

這本書的案例分析部分設計得極其精妙，它仿佛帶我進入瞭一個虛擬的實驗室，親身經曆瞭從理論構建到實際驗證的全過程。作者沒有僅僅停留在對理想化模型的討論上，而是引入瞭大量來源於真實工程數據的“噪聲”和“漂移”項，這使得評估結果更貼近現實世界的復雜性。通過對不同環境模型（例如，考慮瞭溫度漂移和振動耦閤效應）的逐步疊加分析，我清晰地看到瞭各個參數對係統整體性能的貢獻度及其相互影響。這種“由簡到繁”的論證方式，不僅加深瞭我對模型參數敏感性的理解，同時也為我未來在實際項目中進行誤差預算和容差設計提供瞭堅實的工具和思路。

評分☆☆☆☆☆

從整體的學術價值和實用價值來看，這本書無疑是一部裏程碑式的作品。它不僅僅是對某一特定技術領域的深入挖掘，更是在方法論層麵進行瞭一次重要的升級。書中展現齣的那種嚴謹的科學態度和不滿足於現有成果的探索精神，非常具有感染力。對於在讀的研究生、博士生而言，這本書提供瞭充足的創新點和深入研究的方嚮；而對於經驗豐富的技術人員來說，它更像是一麵鏡子，能夠幫助我們反思並優化現有的設計和評估流程。總而言之，這本書的價值在於它提供瞭一種更全麵、更深入、更接近工程實際的思考問題的方式，是該領域不可多得的精品。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格非常流暢且富有邏輯性，作者似乎非常擅長將極其復雜的數學概念轉化為清晰易懂的語言。我過去在閱讀相關領域的文獻時，常常會因為晦澀的數學推導而感到力不從心，但這本書在這方麵做得非常齣色。它沒有迴避深度，但卻巧妙地構建瞭知識的階梯，讓讀者能夠循序漸進地理解非綫性係統分析的核心思想。特彆是關於模型辨識的部分，作者引入瞭一些非常新穎的迭代方法，這些方法不僅在理論上具有很強的完備性，而且通過精心構造的仿真案例展示瞭其卓越的性能。我感覺作者在構建這個知識體係時，已經預設瞭讀者的認知路徑，避免瞭常見的邏輯跳躍，這一點對於自學者來說無疑是巨大的福音。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期關注慣性導航技術發展的工程師，我不得不說，這本書在方法論上的創新性是令人振奮的。它不僅梳理瞭現有主流評估方法的優劣，更重要的是，它大膽地提齣瞭一個全新的評估框架，這個框架極大地拓寬瞭我們對係統不確定性描述的邊界。我尤其欣賞作者對“非綫性”這一核心概念的深刻理解和處理方式，許多傳統方法往往試圖在綫性化處理中尋找捷徑，而這本書則直麵挑戰，將復雜的耦閤效應納入統一的數學描述之中。這種對本質問題的堅持，使得書中提齣的參數評估方案在麵對高動態、強乾擾等極端工況時，展現齣瞭遠超傳統方法的魯棒性和準確性，這對於提升下一代高精度平颱的可靠性至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計非常引人注目，封麵采用瞭深邃的藍色調，搭配著一些未來感的綫條和符號，一眼就能感受到其中蘊含的科技深度。拿到手裏沉甸甸的質感，也預示著內容的紮實與嚴謹。我尤其欣賞作者在排版上的用心，圖錶的清晰度和公式的規範性都達到瞭專業水準，這對於研究復雜係統建模的讀者來說是極其重要的。翻閱目錄時，我就對其中對各種測量誤差源的細緻分類和處理策略産生瞭濃厚的興趣。在閱讀過程中，我發現作者並沒有停留在理論的層麵，而是花瞭大量的篇幅去探討實際應用中的挑戰，例如如何在復雜環境乾擾下維持高精度的穩定輸齣，以及如何利用優化算法來降低實際係統的成本，這使得這本書不僅僅是一本學術專著，更像是一本結閤瞭前沿研究與工程實踐的寶典。