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内容简介

本书从大导航的理念出发，结合信息控制技术发展，着眼导航依托的各种物理基础，全面阐述导航的基本理论与方法，并将导航信息的使用纳入导航原理知识体系。全书共分9章，具体内容包括：导航的基本概念和参数描述，导航的数学基础与物理基础，导航的测角、测距、测速、定位原理，多源组合导航原理，以及运行体的控制实现和应用。

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ISBN：9787121255649

开本：16(185*260)

页数：288

字数：460

本书目录

目    录
 
第1章  绪论	1
1.1  导航的概念	1
1.1.1  定义	1
1.1.2  对象	1
1.1.3  任务	2
1.2  导航的参量	2
1.2.1  时空参量	2
1.2.2  角度参量	3
1.2.3  距离参量	5
1.2.4  速度参量	6
1.3  位置线与位置面	6
1.3.1  等角位置线、位置面	6
1.3.2  等距位置线、位置面	7
1.3.3  等距差位置线、位置面	8
1.3.4  等距和位置线、位置面	8
1.3.5  位置线典型应用	9
1.4  导航的发展与运用	11
1.4.1  惯性导航	12
1.4.2  无线电导航	13
1.4.3  天文导航	14
1.4.4  其他导航	16
1.5  本书的结构	21
复习和作业题1	21
第2章  导航的数学基础	22
2.1  坐标及其变换	22
2.1.1  惯性坐标系	22
2.1.2  地球坐标系	23
2.1.3  运行体及平台坐标系	25
2.1.4  直角坐标系间的旋转
      变换	27
2.1.5  极坐标系	28
2.2  运动状态描述	29
2.2.1  微分多项式模型	29
2.2.2  匀速运动模型	30
2.2.3  匀加速运动模型	31
2.2.4  其他运动模型	31
2.3  导航误差分析基础	32
2.3.1  标量描述	33
2.3.2  矢量描述	34
2.3.3  位置线误差及其特性	36
2.4  导航参量估计方法	38
2.4.1  非线性方程的线性化	38
2.4.2  最小二乘法	41
2.4.3  卡尔曼滤波	45
2.5  小结	48
复习和作业题2	48
第3章  导航的物理基础	50
3.1  导航信号	50
3.1.1  描述方法	50
3.1.2  伪随机序列	52
3.2  多普勒效应	54
3.2.1  收发一方运动的
      多普勒效应	54
3.2.2  收发双方同时运动的多普勒
      效应	55
3.2.3  多普勒效应在导航中的应用	56
3.3  无线电信号	56
3.3.1  信号特性	57
3.3.2  传播方式	58
3.3.3  信道特性分析	60
3.3.4  电波传播对无线电导航信号的
      影响	62
3.3.5  场地环境对无线电导航信号的
      影响	63
3.4  光场探测	68
3.4.1  光电探测系统	69
3.4.2  光接收机原理	70
3.5  陀螺仪与加速度计	73
3.5.1  力学基础	73
3.5.2  陀螺仪原理	75
3.5.3  加速度计原理	78
3.6  重力场基础	79
3.7  地磁场基础	80
3.8*  相对论影响	82
3.9  小结	85
复习和作业题3	85
第4章  导航测角原理	86
4.1  振幅式导航测角	87
4.1.1  振幅式无线电导航测角天线
      方向图	87
4.1.2  振幅式无线电导航测角方法
      分类	92
4.1.3  振幅式无线电导航测角误差
      分析	96
4.1.4  振幅式光学测角	100
4.2  相位式导航测角	101
4.2.1  相位式无线电导航测角	101
4.2.2  相位式无线电导航测角误差
      分析	105
4.3  时间式导航测角	107
4.3.1  时间式无线电导航测角	107
4.3.2  时间式无线电导航测角误差
      分析	111
4.4  频率式导航测角	112
4.4.1  频率式无线电导航测角	112
4.4.2  偏流角测量的准确度分析	114
4.5  惯性力学测角	114
4.5.1  水平面内的陀螺寻北原理	114
4.5.2  非水平面内的陀螺寻北原理	116
4.5.3  陀螺寻北的误差分析	119
4.6  地磁感应测角	120
4.6.1  罗航向和罗差	120
4.6.2  地磁感应测角原理	121
4.7  小结	123
复习和作业题4	123
第5章  导航测距原理	125
5.1  测距概述	125
5.1.1  基本概念	125
5.1.2  测距分类	126
5.2  无线电导航测距	128
5.2.1  脉冲式测距	128
5.2.2  码相关测距	130
5.2.3  频率式测距	133
5.3  无线电导航测距差	142
5.3.1  脉冲式测距差	142
5.3.2  相位式测距差	143
5.3.3  脉冲/相位式测距差	144
5.3.4  多普勒积分测距差	144
5.4  光学导航测距	145
5.4.1  主动式测距	145
5.4.2  被动式测距	146
5.5  气压测高	147
5.5.1  飞行高度	147
5.5.2  气压高度表模型	148
5.5.3  气压高度表误差补偿	149
5.6  导航测距理论的发展	149
5.7  小结	150
复习和作业题5	150
第6章  导航测速原理	151
6.1  主动式导航测速	151
6.1.1  单波束多普勒测速	152
6.1.2  双波束多普勒测速	153
6.1.3  多波束多普勒测速	155
6.1.4  多普勒测速的准确度分析	157
6.1.5  声相关测速	159
6.2  被动式导航测速	160
6.2.1  惯性导航测速	160
6.2.2  卫星导航测速	161
6.2.3  电磁测速	163
6.2.4  航空动压测速	164
6.2.5  视频（觉）测速	168
6.3  小结	170
复习和作业题6	170
第7章  导航定位原理	171
7.1  几何式导航定位	171
7.1.1  几何式导航定位基础	172
7.1.2  测距导航定位	179
7.1.3  测距差导航定位	184
7.1.4  测向导航定位	186
7.1.5  复合式导航定位	190
7.2  推算导航定位	193
7.2.1  惯性推算导航定位	193
7.2.2  多普勒雷达推算导航定位	195
7.3  匹配导航定位	196
7.3.1  匹配导航定位基础	197
7.3.2  一维线匹配导航定位	202
7.3.3  二维面匹配导航定位	209
7.4  小结	210
复习和作业题7	211
第8章  多源组合导航原理	212
8.1  数据融合与组合导航	212
8.1.1  多传感器数据融合	212
8.1.2  组合导航的概念	213
8.2  组合导航的性能分析	213
8.2.1  一般结构	213
8.2.2  信息分配准则	214
8.2.3  精度分析	215
8.2.4  可靠性分析	216
8.3  组合导航应用形式	217
8.3.1  典型配置结构	217
8.3.2  性能分析	221
8.4  组合导航理论的发展	222
8.5  小结	223
复习和作业题8	223
第9章  飞行器导航控制应用	224
9.1  概述	224
9.2  飞行控制原理	226
9.2.1  飞行状态描述及其实时感知	226
9.2.2  飞行操纵方式	227
9.2.3  飞行控制方法	228
9.2.4  飞机姿态控制	230
9.2.5  飞行轨迹控制	232
9.3  导航控制系统应用	236
9.3.1  自动航线飞行控制	236
9.3.2  自动进近与着陆飞行控制	240
9.4  小结	249
复习和作业题9	249
附录A  导航术语中英对照表	250
附录B  随机过程与噪声	264
B.1  随机过程的统计描述	264
B.2  平稳随机过程	266
B.3  高斯随机过程	267
B.4  噪声	268
参考文献	270

展开

前言

前    言
导航是对运行体导引与控制的一项科学技术，作为一门应用性学科伴随着科技的发展而不断进步。初期使用目视推算和天文观测等方法，出现了磁罗盘、陀螺罗盘、天文六分仪、计程仪和计时器等导航装置。无线电技术的发明对导航技术产生了划时代的影响，20世纪20年代出现了无线电罗盘和高度表等导航设备。第二次世界大战前后，由于民用航空与军用航空发展需要，无线电导航迅速发展，仪表着陆系统、精密进场雷达、罗兰A、台卡、伏尔、塔康、罗兰C和奥米伽等无线电导航系统相继问世，1964年开始建成了子午仪卫星导航系统，此后相继建成了GPS、GLLONASS、BDS等卫星导航系统。人类活动范围的不断扩展带来了对导航技术的巨大需求，各种新型导航体制不断出现，从卫星导航系统，到新一代地形辅助、天文导航等自主导航系统，再到全源导航、生物导航、认知导航、量子导航等，导航的水平能力显著提高，不仅改善了运行体航行保障功能，也为武器平台精确定位和制导系统的精确打击创造了条件。
技术的发展催生理论的形成。虽然导航是基于电、光、力、磁、声等各种物理基础的应用性技术，但它仍然伴随着科技的进步在不断延伸和完善，特别是向着多传感器组合、多信息融合、自主决策控制一体化方向进步，具有了很强的多学科交叉运用的特性，使得导航在探测传感、航迹规划、制导控制等方面逐步形成了一套特有的方法理论体系，亟待专业人员总结凝练、系统完善。本书的出版正是适应这一实际需求，力图为导航理论体系的构建尽己之力。
目前，已经公开出版了一些导航原理与系统的教材与读物，但笔者认为大多数原理性的书籍都只是在介绍导航系统的原理，缺乏方法论上的概括提升，没有全面、深入阐述导航的基本理论。而本书力图从大导航的理念出发，结合信息控制技术发展，从导航依托的各种物理基础着眼，全面阐述导航的基本理论与方法，并将导航信息的使用纳入导航原理知识体系，适应现代信息与控制学科交叉发展的实际要求，更加完整地构建起导航工程专业人才的专业理论基础。本教材内容是在编著者将导航原理与导航系统教学内容分开的基础上构建的，这在国内尚属首次。
全书共9章。第1章是绪论，介绍了导航的基本概念、名词术语、发展与运用历史；第2章与第3章是导航原理学习的数学基础与物理基础；第4章至第7章介绍了导航的测角、测距、测速、定位原理，是本书的核心内容；第8章介绍的是多源组合导航原理；第9章介绍了运行体的控制实现。本书的撰写采取的是分工主笔、合作研讨、共同确定的方式，注重发挥了集体智慧的作用。其中，吴德伟教授提出了全书的编写纲目并主笔了第1章、第3章、第4章，陈树新教授主笔了第2章、附录并编写了第6章、第8章部分内容，卢虎副教授主笔了第5章、第6章、第8章，胡奕明副教授主笔了第9章并编写了第3章、第4章部分内容，代传金讲师主笔了第7章并编写了第9章部分内容，吴德伟、陈树新教授完成了全书的统编定稿工作。在编撰过程中，中国工程院费爱国院士、北京航空航天大学黄智刚教授审阅了书稿，给予了热情的指导和帮助，提出了许多宝贵的意见和建议，在此编写组成员深表感激和谢意！本书的编写还得到杨春燕副教授、戚君宜副教授、张辉副教授以及空军工程大学信息与导航学院相关同志的大力支持与帮助，在此一并致谢！
受作者能力与水平的限制，本书所提供的导航理论知识，可能无法满足各类读者对导航理论基础全面认识的需求，内容编排方式可能更适合于大专院校导航专业教学及导航专业技术人员的学习，当然也力求照顾到便于非专业人员参考使用。本书在撰写过程中参考了大量的文献资料，谨向文献资料的作者表示最诚挚的谢意。书中有部分内容源自作者承担的国家自然科学基金（61273048，61174194）研究成果。
本书是陕西省精品课程“导航原理”的主用教材，该教材配套的教学辅助资料包括：供教师使用的“导航原理课程电子教案”，供实践教学使用的“导航原理实验讲义”，供课后学习和辅导使用的“导航原理习题集”和“导航原理习题解答”。欢迎各位老师及读者通过以下方式与我们联系：
E-mail：wudewei74609@126.com
对书中的错误与疏漏之处，敬请读者不吝批评指正。
编著者       
2014年11月

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