高精度激光陀螺惯导系统非线性模型参数评估方法研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨杰，练军想，吴文启 著

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• 激光陀螺
• 惯性导航
• 非线性模型
• 参数辨估
• 高精度
• 系统建模
• 误差分析
• 滤波算法
• 姿态解算
• 控制技术

店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118102680

商品编码：29712515494

包装：平装

出版时间：2016-07-01

基本信息

书名:高精度激光陀螺惯导系统非线性模型参数评估方法研究

：50.00元

售价：34.0元,便宜16.0元,折扣68

作者:杨杰,练军想,吴文启

出版社：国防工业出版社

出版日期：2016-07-01

ISBN：9787118102680

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

杨杰、练军想、吴文启所*的《高精度激光陀螺 惯导系统非线性模型参数估计方法研究》针对长航时 航海导航和航空重力测量的高精度激光陀螺惯导系统 ，买现了石英挠性加速度计μg量级的参数标定精度。
根据石英挠性加速度计不同的误差特性，分别建立了 加速度计组件的线性测量模型和不同误差特性的非线 性测量模型。针对加速度计组件不同的测量模型，本 书提出了三种详细的标定算法，分别为基于转动矢量 观测的参数分立标定算法，基于重力值观测的参数分 立标定算法，基于姿态自主测量的参数系统级标定算 法。在此基础上，本书还给出了高精度惯导系统参数 标定精度综合验证和评估的有效方法。作者对书中涉 及的重要模型和算法进行了严格的理论推导，并给出 了大量详细的工程实例，可为惯性导航专业工程师和 在校研究生提供有益的参考和指导。

目录

作者介绍

文摘

序言

高精度激光陀螺惯导系统非线性模型参数评估方法研究 技术前沿与挑战： 现代导航、制导与控制（GNC）系统，尤其是在航空航天、无人系统、高精度测量等领域，对惯性导航系统（INS）的精度和稳定性提出了前所未有的要求。激光陀螺（LG）作为新一代惯性传感器，凭借其零漂移、高精度、宽动态范围等优势，已逐渐取代传统的机械陀螺，成为构建高精度惯导系统的核心。然而，激光陀螺的物理工作机理复杂，其输出信号并非严格的线性关系，而是受到多种非线性因素的影响，例如光反馈效应、腔内损耗、热效应、机械振动耦合等。这些非线性特性使得精确描述激光陀螺的输出特性变得异常困难，直接影响了惯导系统的建模精度和性能评估的可靠性。 传统的惯导系统参数评估方法多基于线性模型假设，忽略了非线性误差项的存在，或将其简单地视为高斯白噪声处理。这种简化在低精度场景下尚可接受，但在追求极致精度的应用中，非线性误差将成为限制系统性能的主要瓶颈。例如，在长航时、高动态的飞行任务中，非线性误差的累积效应可能导致导航解算的严重发散。因此，对高精度激光陀螺惯导系统进行非线性模型参数的精确评估，是提升系统整体性能的关键技术难题。 研究内容与创新点： 本书聚焦于“高精度激光陀螺惯导系统非线性模型参数评估方法研究”，旨在系统性地解决上述技术挑战。本书的核心目标是提出一套行之有效的非线性模型参数评估框架，能够准确地辨识和量化激光陀螺及其集成后的惯导系统中存在的各类非线性误差源，并为提高系统精度提供理论指导和实践依据。 本书将从以下几个关键方面展开深入研究： 1. 激光陀螺非线性特性建模： 深入分析物理机理： 详细剖析激光陀螺内部的光学、声光、电子学等各部分的工作原理，深入挖掘导致输出非线性的关键物理因素。例如，深入研究Sagnac效应在非理想条件下的表现，分析腔内多光束干涉、光反馈放大、谐振腔损耗、介质非均匀性、工作温度变化对腔长和激光模式的影响，以及它们如何耦合形成复杂的非线性输出。 建立数学模型： 在物理机理分析的基础上，构建能够全面反映激光陀螺非线性特性的数学模型。这可能涉及非线性微分方程、非线性传递函数，甚至采用更先进的非线性系统辨识方法，如核方法、神经网络等。模型将重点捕捉与陀螺角速度输入相关的非线性项，以及与环境因素（如温度、压力、振动）耦合产生的非线性效应。 区分不同类型的非线性： 将非线性误差进行细致分类，例如，分析量级与输入角速度呈二次方、三次方的非线性项，以及与陀螺本体固有参数（如腔长、增益）相关的饱和非线性、迟滞非线性等。 2. 惯导系统集成后的非线性耦合效应分析： 多轴耦合与传感器融合： 激光陀螺惯导系统通常由多个陀螺和加速度计组成。本书将研究不同轴向激光陀螺之间的非线性耦合，以及激光陀螺与加速度计之间可能存在的非线性关联。例如，一个轴的非线性输出可能受到其他轴的振动或输出误差的影响。 滤波与解算过程中的非线性： 惯导系统中的卡尔曼滤波（KF）及其变种（如扩展卡尔曼滤波EKF、无迹卡尔曼滤波UKF）在处理非线性系统时，自身也可能引入近似误差。本书将分析这些滤波算法在非线性模型参数评估过程中的作用和局限性，并探讨是否存在更适合的非线性状态估计方法。 3. 非线性模型参数的高精度评估方法： 新型辨识策略的提出： 针对非线性模型，提出创新的参数辨识策略。这可能包括： 基于大数据驱动的辨识： 利用大量不同工况下的测试数据，采用统计学习、机器学习、深度学习等方法，直接从数据中学习非线性模型的参数，而无需预先建立复杂的解析模型。 组合辨识方法： 结合物理模型和数据驱动方法，先利用物理模型捕捉主要的非线性趋势，再利用数据驱动方法精细调整模型参数，以达到更高的辨识精度。 分层或迭代辨识： 将复杂的非线性模型参数辨识分解为若干个子问题，采用分层或迭代的方式逐一求解，降低辨识难度。 最优实验设计： 研究如何设计最优的测试工况，以最大化参数辨识信息的获取效率，减少测试时间和成本。 考虑动态环境因素： 开发能够同时评估随环境变化而变化的非线性参数的方法。例如，构建能够在线估计和补偿温度依赖性非线性参数的模型。 鲁棒性评估： 评估所提参数评估方法在存在噪声、模型不确定性等情况下的鲁棒性。 4. 评估方法的验证与性能分析： 仿真验证： 构建高精度的激光陀螺和惯导系统仿真平台，模拟各种非线性效应，并利用提出的评估方法进行参数辨识，与真实值进行对比。 实验验证： 在实际的激光陀螺和惯导系统硬件平台上进行详细的测试，采集不同工况下的数据，并应用提出的评估方法进行参数辨识，分析评估结果的准确性和可靠性。 性能指标体系： 建立一套全面的性能指标体系，用于量化非线性模型参数评估的精度、效率和鲁棒性，并与现有方法进行横向对比。 预期贡献与应用前景： 本书的预期贡献在于： 理论层面： 丰富和发展了惯性导航系统非线性建模与参数辨识的理论体系，为理解和解决激光陀螺的非线性问题提供了新的理论视角。 技术层面： 提出了一套实用、有效的非线性模型参数评估方法，为提高高精度激光陀螺惯导系统的精度和可靠性提供了关键技术支撑。 应用层面： 研究成果可直接应用于航空航天器、高精度无人平台、高动态目标跟踪、深海探测、大地测量等对惯导系统精度有严苛要求的领域，显著提升其导航、制导和控制性能。 本书结构概览（章节划分仅为示例，具体以成书为准）： 第一章 引言 惯性导航系统及其发展现状 激光陀螺的技术优势与应用领域 高精度惯导系统面临的非线性挑战 本书的研究意义、目标与内容安排 第二章 激光陀螺工作原理与非线性模型基础 Sagnac效应及其理想化模型 实际激光陀螺输出特性分析（光反馈、腔损耗、谐振等） 主要的非线性误差源及其机理 经典激光陀螺非线性模型综述 第三章 惯导系统集成模型与非线性耦合分析 多轴惯导系统结构与标称模型 陀螺与陀螺、陀螺与加速度计之间的非线性耦合 运动状态与环境因素对非线性的影响 非线性滤波在惯导系统中的作用与挑战 第四章 非线性模型参数的高精度辨识方法 传统参数辨识方法的局限性 基于统计建模与信号处理的辨识技术 基于机器学习与深度学习的非线性模型参数辨识 组合辨识策略与模型优化 动态环境因素下的参数辨识 第五章 参数评估方法的实验设计与数据采集 高精度测试平台搭建与要求 最优实验工况设计原则 关键测试参数的控制与测量 不同工况下的数据采集与预处理 第六章 提出的参数评估方法的仿真与实验验证 仿真平台搭建与验证方案 仿真结果分析与参数评估精度评估 实际硬件平台测试与数据分析 提出的方法与现有方法的性能对比 第七章 结论与展望 主要研究成果总结 研究的局限性与未来研究方向 对高精度惯导系统发展的启示 本书的出版，将为相关领域的科研人员、工程师以及研究生提供一本具有高度学术价值和实践指导意义的参考书，推动高精度激光陀螺惯导系统向更高精度、更可靠的方向发展。

评分☆☆☆☆☆

作者的叙述风格呈现出一种独特的沉稳与自信，仿佛一位经验丰富的导师在与求知若渴的学生进行一对一的交流。他的语言简洁有力，避免了不必要的学术腔调和冗余的形容词，使得信息传递的效率极高。然而，这种简洁并不意味着牺牲深度，相反，它要求读者必须保持高度的专注，因为每一个句子都可能承载着重要的信息负载。我发现作者在处理关键概念时，常常会采用类比或比喻的手法来阐明其核心思想，这极大地降低了理解门槛，尤其是在解释那些涉及高维空间或时间序列的复杂动态过程时，效果尤为显著。这种叙事上的平衡感——既保持了学术的严谨性，又不失教学的亲和力——是这本书最难能可贵的一点。它使得学习过程变成了一种享受，而不是一场枯燥的知识灌输，真正体现了知识传递的艺术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常考究，封面采用了哑光处理，触感细腻，中央的烫金字体在灯光下泛着低调而专业的光泽。初次翻阅时，我注意到其排版布局极为清晰，图表和公式的编排逻辑性强，使得即便是面对复杂的技术内容，阅读起来也不会感到迷失。纸张的质量上乘，保证了长时间阅读后眼睛的舒适度，这对于一本技术专著来说至关重要。从整体的制作工艺来看，出版方在细节上的把控体现了对该领域学术成果的尊重，给人一种沉甸甸的专业感。这本书的定价虽然不算低廉，但考虑到其内容的深度和制作的精良程度，我觉得是非常物有所值的，它更像是一件可以长期珍藏的工具书，而非转瞬即逝的快消品。我特别欣赏作者在章节过渡时所做的简短总结，它们像是导航灯塔，帮助读者随时校准自己的理解路径，确保每一步都踏在了坚实的理论基础上。这本书的出现，无疑为相关领域的研究人员提供了一个高质量的学习载体，提升了阅读体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书在方法的实用性和可操作性方面展现出了极高的水准。很多技术书籍往往在理论上宏大叙事，但在实际操作中却显得空泛无力，但这本书显然避免了这种陷阱。作者非常注重将复杂的数学模型与实际传感器的工作特性和环境约束相结合，使得提出的评估方法不仅在理论上完美，在工程实现上也具有极强的可行性。我尤其关注了其中关于数值求解稳定性的讨论部分，作者不仅指出了可能遇到的数值病态问题，还提供了切实可行的预处理和迭代策略，这对于实际系统调试的人员来说，简直是福音。书中穿插的仿真案例分析直观地展示了不同评估策略在真实数据场景下的表现差异，这种“眼见为实”的呈现方式，极大地增强了读者的信心。它成功地架起了理论与工程实践之间的桥梁，让高深莫测的算法变得触手可及，为工程应用指明了清晰的方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度令人印象深刻，它不仅仅停留在对现有方法的简单罗列和对比上，而是深入挖掘了其背后的数学本质和物理机理。作者似乎对该领域的所有主流和边缘理论都有着深刻的洞察力，能够将看似分散的知识点编织成一张严密的知识网络。我特别欣赏其中对于模型不确定性来源的系统性剖析，这种剖析的细致程度超出了我预期的范围，它帮助我重新审视了过去在实际工程中遇到的种种“怪异”现象。特别是关于非线性特征如何影响参数估计稳定性的论述，逻辑推演严谨，每一步的论证都建立在扎实的数学基础之上，让读者不得不信服。阅读过程中，我不得不频繁地停下来查阅一些基础概念的定义，但这并非因为作者的表达晦涩，而是其内容本身的密度过高，需要时间来消化和反刍。对于有志于在该方向进行深入研究的学者而言，这本书无疑是构建坚实理论框架的基石，它提供的视角是前沿且具有启发性的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献部分做得非常详尽和专业，这反映出作者在梳理该领域研究脉络时所投入的巨大心血。它不仅仅是一个简单的列表，更像是作者为读者精心绘制的一张“知识演化地图”。通过阅读参考文献的引述方向，我可以清晰地看到作者是如何从历史上的经典理论逐步发展到当前前沿方法的，这对于想要进行文献综述或扩展研究方向的读者来说，具有不可替代的参考价值。此外，这本书在章节结尾处设置的“进一步阅读建议”栏目，也体现了作者乐于分享和引导读者的态度。这些建议往往指向一些尚未被充分讨论或更具争议性的研究热点，成功地激发了我探索更多未知领域的兴趣。总而言之，这本书不仅是知识的集合体，更是一份高质量的研究导览，它教会了我如何去学习和探索这个专业领域，而不仅仅是告诉了我应该知道什么。