本書以艦船綜合導航系統(tǒng)為對象，系統(tǒng)介紹綜合導航技術和裝備發(fā)展的**成果。全書共分9章。第1章全面介紹艦船綜合導航系統(tǒng)的歷史、現(xiàn)狀和功能；第2章介紹綜合導航相關基礎知識；第3章介紹綜合導航主要信息源設備；第4章介紹綜合導航系統(tǒng)相關接口；第5～7章詳細闡述綜合導航信息處理有關的濾波理論、組合模式和組合實例，重點對捷聯(lián)慣性基的組合導航算法進行深入探討；第8章介紹綜合船橋系統(tǒng)與航海作業(yè)設備；第9章介紹綜合導航中的航海計算方法。附錄提供部分濾波仿真實例程序。
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目錄
第1章 緒論 1
1.1 綜合導航的產(chǎn)生 1
1.1.1 導航技術的發(fā)展歷程 1
1.1.2 單一導航手段的局限性 3
1.1.3 高性能導航系統(tǒng)的需要 4
1.2 綜合導航系統(tǒng)及其特點 5
1.2.1 綜合導航的基本概念 5
1.2.2 綜合導航系統(tǒng)的特點 5
1.3 綜合導航系統(tǒng)的基本組成及基本功能 6
1.3.1 綜合導航系統(tǒng)的基本組成 6
1.3.2 綜合導航系統(tǒng)的基本功能 9
1.4 綜合導航的發(fā)展 10
1.4.1 綜合導航技術的發(fā)展 10
1.4.2 國內(nèi)外艦船綜合導航系統(tǒng)的發(fā)展 11
思考題 13
第2章 導航基礎 14
2.1 地球和坐標系 14
2.1.1 地球的描述 14
2.1.2 導航常用坐標系 21
2.2 方向、速度和距離 23
2.2.1 航向和方位 23
2.2.2 速度和距離 25
2.3 時間系統(tǒng) 28
2.3.1 時間系統(tǒng)簡介 28
2.3.2 常用時間系統(tǒng) 28
2.4 海圖 30
2.4.1 海圖投影方法 30
2.4.2 比例尺 32
2.4.3 海圖分類 32
思考題 33
第3章 綜合導航信息源 34
3.1 導航信息及信息源設備 34
3.2 慣性導航設備 35
3.2.1 陀螺羅經(jīng) 35
3.2.2 慣性導航系統(tǒng) 37
3.3 計程儀和測深儀 42
3.3.1 計程儀 42
3.3.2 測深儀 44
3.4 無線電導航系統(tǒng) 45
3.4.1 常用無線電導航系統(tǒng) 45
3.4.2 羅蘭C系統(tǒng) 45
3.4.3 導航雷達與自動雷達標繪儀 47
3.4.4 自動識別系統(tǒng) 49
3.5 衛(wèi)星導航系統(tǒng) 50
3.5.1 GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) 50
3.5.2 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng) 52
3.6 氣象導航設備 56
3.6.1 氣象儀 56
3.6.2 氣象傳真機 58
3.7 天文導航原理及設備 59
3.7.1 天文導航原理 59
3.7.2 天文導航設備 62
思考題 63
第4章 綜合導航系統(tǒng)接口 64
4.1 數(shù)字接口 64
4.1.1 串行接口 64
4.1.2 CAN總線 68
4.1.3 以太網(wǎng) 72
4.2 自整角機/旋轉變壓器 75
4.2.1 自整角機 75
4.2.2 旋轉變壓器 76
4.2.3 自整角機/旋轉變壓器軸角-數(shù)字轉換 77
思考題 78
第5章 綜合導航信息處理技術 80
5.1 綜合導航信息預處理 80
5.1.1 野值剔除 80
5.1.2 時間同步 82
5.1.3 空間基準統(tǒng)一 83
5.2 估計理論與信息融合 84
5.2.1 最優(yōu)估計 84
5.2.2 高斯濾波 85
5.2.3 多源信息融合 87
5.3 線性卡爾曼濾波器設計 88
5.3.1 動態(tài)系統(tǒng)線性模型 88
5.3.2 卡爾曼濾波方程 90
5.3.3 卡爾曼濾波算例 93
5.3.4 實用卡爾曼濾波技術 96
5.4 非線性卡爾曼濾波 97
5.4.1 非線性濾波簡介 97
5.4.2 擴展卡爾曼濾波 98
5.4.3 無跡卡爾曼濾波 102
5.4.4 濾波實例 103
5.5 容錯導航與聯(lián)邦卡爾曼濾波 104
5.5.1 故障診斷和容錯設計 104
5.5.2 聯(lián)邦卡爾曼濾波 106
5.5.3 綜合導航系統(tǒng)容錯設計實例 109
5.6 導航系統(tǒng)性能評估 111
5.6.1 導航系統(tǒng)性能參數(shù) 111
5.6.2 導航參數(shù)精度評估 113
思考題 115
第6章 艦船組合導航模式 116
6.1 組合導航基本模式 116
6.2 艦船動態(tài)系統(tǒng)模型及濾波參數(shù)設計 118
6.3 基于船位推算的組合模式 122
6.3.1 船位推算系統(tǒng)模型 122
6.3.2 船位推算/羅蘭C組合 127
6.3.3 船位推算/GPS組合 132
6.4 慣性基組合導航系統(tǒng)的組合模式 135
6.4.1 慣性導航系統(tǒng)組合校正 135
6.4.2 慣性導航/衛(wèi)星導航組合 137
6.4.3 慣性導航/天文導航組合 139
6.4.4 慣性導航/多普勒計程儀組合 140
6.4.5 慣性導航/靜電陀螺監(jiān)控器組合 140
6.5 艦船組合導航模式實例 141
6.5.1 系統(tǒng)簡介 141
6.5.2 數(shù)據(jù)融合與組合模式 142
思考題 143
第7章 慣性基組合導航濾波 144
7.1 姿態(tài)表達 144
7.1.1 歐拉角 144
7.1.2 四元數(shù) 146
7.1.3 羅德里格斯參數(shù)族 150
7.2 平臺慣性基組合導航濾波 153
7.2.1 平臺慣性導航/GPS組合系統(tǒng)模型 153
7.2.2 濾波實例 157
7.3 捷聯(lián)慣性基組合導航濾波 158
7.3.1 捷聯(lián)慣性導航方程 159
7.3.2 捷聯(lián)慣性基組合導航濾波 162
7.3.3 捷聯(lián)慣性導航/GPS濾波實例 169
思考題 172
第8章 綜合船橋系統(tǒng)與航海作業(yè)設備 173
8.1 綜合船橋系統(tǒng) 173
8.1.1 綜合船橋系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展 173
8.1.2 綜合船橋系統(tǒng)的組成 176
8.1.3 綜合船橋系統(tǒng)的主要功能 177
8.1.4 綜合船橋系統(tǒng)的關鍵技術 178
8.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng) 180
8.2.1 基本概念 180
8.2.2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)的國際標準 181
8.2.3 電子海圖 185
8.2.4 電子海圖應用系統(tǒng) 187
8.3 航跡儀 191
思考題 192
第9章 綜合導航中的航海計算 193
9.1 船位推算 193
9.1.1 不計風、流的計算航法 193
9.1.2 風、流中的航跡繪算 195
9.1.3 船位推算誤差 196
9.2 地文定位 197
9.2.1 方位定位 197
9.2.2 三標兩角定位 199
9.2.3 距離定位 200
9.2.4 一方位一距離定位 201
思考題 202
參考文獻 203
附錄A 主要縮略詞 205
附錄B 濾波仿真實例程序 206
B1 雷達測距卡爾曼濾波程序 206
B2 SINS/GPS組合導航MEKF濾波程序 207
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