GNSS惯性导航组合（第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] Mohinder S.Grewal，Angus P.Andrews，Chris G.Bartone 著，陈军 等，陈军 等 译

图书标签:

• GNSS
• 惯性导航
• 组合导航
• 导航定位
• 传感器融合
• 误差分析
• 滤波算法
• 定位技术
• 自动驾驶
• 航空航天

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121278754

版次：3

商品编码：11893195

包装：平装

丛书名： 卫星定位与导航系列丛书

开本：16开

出版时间：2016-01-01

用纸：胶版纸

页数：476

字数：761600

正文语种：中文

内容简介

全书共12章，第1章综述了GNSS、INS和GNSS/INS组合的发展现状和应用情况；第2、3章分别介绍了卫星导航和惯性导航的基本知识；第4章详细介绍了原有GPS信号的特性，并着重介绍了GPS现代化、GLONASS、Galileo等的基本情况；第5、6章介绍了GNSS天线和接收机设计；第7章分析了GNSS数据误差，着重介绍了多径问题及其消除方法；第8、9章分别介绍了差分GNSS和GNSS及GEO信号完好性等内容，第10章重点研究了卡尔曼滤波，介绍了几种不同的卡尔曼滤波实现方法；第11章对惯性导航系统的主要误差进行了深入分析；第12章系统研究了GNSS/INS组合的原理及数学建模、性能分析等内容。

作者简介

陈军：中国人民解放军63880部队技术部高级工程师，参加翻译、编写出版了多部专著。

目录

第1章 绪论 1
1．1 导航 1
1．1．1 与导航相关的技术 1
1．1．2 导航模式 2
1．2 GNSS综述 3
1．2．1 GPS 3
1．2．2 全球轨道导航卫星系统（GLONASS） 4
1．2．3 伽利略（Galileo）系统 5
1．2．4 北斗（BeiDou-2）卫星导航系统 7
1．3 惯性导航综述 8
1．3．1 理论基础 8
1．3．2 惯性传感器技术 9
1．4 GNSS/INS组合综述 23
1．4．1 卡尔曼滤波器的作用 23
1．4．2 实现 24
1．4．3 应用 24
习题 25
参考文献 25
第2章 卫星导航系统基础 28
2．1 导航系统研究 28
2．1．1 不同于GNSS的系统 28
2．1．2 比较准则 28
2．2 卫星导航 29
2．2．1 卫星轨道 29
2．2．2 导航解算（二维实例） 30
2．2．3 卫星选择和精度因子 32
2．2．4 DOP的计算实例 35
2．3 时间与GPS 37
2．3．1 协调世界时（UTC）的产生 37
2．3．2 GPS系统时 37
2．3．3 接收机UTC的计算 37
2．4 例子：无误差时用户位置计算 38
2．4．1 用户位置计算 38
2．4．2 用户速度计算 40
习题 41
参考文献 42
第3章 惯性导航基础 44
3．1 本章重点 44
3．2 基本术语 44
3．3 惯性传感器误差模型 47
3．3．1 零均值随机误差 48
3．3．2 固定型误差 49
3．3．3 传感器误差稳定性 50
3．4 传感器校准和补偿 50
3．4．1 传感器偏差、尺度因子和错位 51
3．4．2 其他校准参数 52
3．4．3 校准参数的不稳定性 54
3．4．4 GNSS之前的辅助传感器 54
3．4．5 传感器性能范围 55
3．5 地球模型 55
3．5．1 陆地导航坐标系 56
3．5．2 地球旋转 56
3．5．3 重力模型 57
3．6 硬件实现方法 62
3．6．1 平衡环系统的实现方法 63
3．6．2 浮台系统的实现方法 65
3．6．3 旋转木马及分度法 65
3．6．4 捷联系统 66
3．6．5 捷联系统的旋转木马及分度 66
3．7 软件实现方法 67
3．7．1 一维的例子 67
3．7．2 九维的初始化 68
3．7．3 平衡环姿态的实现 71
3．7．4 平衡环导航的实现 72
3．7．5 捷联姿态的实现 73
3．7．6 捷联导航的实现 79
3．7．7 导航计算机和软件的需求 81
3．8 INS性能标准 82
3．8．1 自由惯性运行 82
3．8．2 INS性能度量 82
3．8．3 性能级别 83
3．9 测试和评估 83
3．9．1 实验室测试 84
3．9．2 现场测试 84
3．10 总结 84
习题 85
参考文献 87
第4章 GNSS信号结构特征及信息利用 88
4．1 原有GPS信号的成分、用途和特征 88
4．1．1 原有GPS信号的数学信号模型 88
4．1．2 导航数据格式 91
4．1．3 GPS卫星位置的计算 94
4．1．4 C/A码及其性能 99
4．1．5 P(Y)码及其特性 104
4．1．6 L1和L2载波 105
4．1．7 发射功率电平 106
4．1．8 自由空间及其他损耗因子 106
4．1．9 接收信号功率 106
4．2 GPS的现代化 107
4．2．1 从现代化中受益的领域 107
4．2．2 GPS现代化改进的基本内容 108
4．2．3 L2民用（L2C）信号 109
4．2．4 L5信号 109
4．2．5 M码 111
4．2．6 L1C信号 112
4．2．7 GPS卫星系列 113
4．2．8 GPS III 113
4．3 GLONASS信号结构和特征 113
4．3．1 频分多址（FDMA）信号 114
4．3．2 CDMA现代化 115
4．4 GALILEO系统（GALILEO） 115
4．4．1 星座和服务等级 116
4．4．2 导航数据和信号 116
4．5 北斗系统 117
4．6 准天顶卫星系统（QZSS） 118
习题 119
参考文献 120
第5章 GNSS天线设计与分析 123
5．1 应用 123
5．2 GNSS天线性能特点 123
5．2．1 尺寸和成本 123
5．2．2 频率和带宽 123
5．2．3 辐射图特性 124
5．2．4 天线极化和轴比 125
5．2．5 GNSS天线的指向、效率和增益 127
5．2．6 天线阻抗、驻波比和回波损耗 128
5．2．7 天线带宽 129
5．2．8 天线噪声系数 130
5．3 GNSS天线设计的电磁计算模型（CEM） 131
5．4 GNSS天线技术 132
5．4．1 偶极子GNSS天线 132
5．4．2 GNSS贴片天线 132
5．4．3 勘测级/参考GNSS天线 139
5．5 自适应相控阵天线原理 141
5．5．1 数字波束形成自适应天线阵公式 143
5．5．2 STAP 145
5．5．3 SFAP 145
5．5．4 自适应相控阵天线的结构 145
5．5．5 自适应相控阵天线的优点 146
5．6 校准/补偿的应用考量 146
习题 148
参考文献 149
第6章 GNSS接收机设计与分析 153
6．1 接收机设计的选择 153
6．1．1 GNSS所支持的应用 153
6．1．2 单频或多频支持 153
6．1．3 通道数 154
6．1．4 码型选择 155
6．1．5 差分性能 155
6．1．6 辅助输入 156
6．2 接收机结构 157
6．2．1 射频（RF）前端 157
6．2．2 下变频及中频放大 159
6．2．3 模数转换与自动增益控制 160
6．2．4 基带信号处理 161
6．3 信号捕获与跟踪 161
6．3．1 对用户位置的假定 162
6．3．2 关于可视卫星的假定 162
6．3．3 信号多普勒估计 162
6．3．4 在频率和C/A码相位范围内搜索信号 163
6．3．5 信号检测与确认 166
6．3．6 码跟踪环 168
6．3．7 载波相位跟踪环 172
6．3．8 位同步 175
6．3．9 数据位解调 175
6．4 用户解算所需信息的提取 176
6．4．1 信号发射时间信息 176
6．4．2 卫星位置和速度的星历数据 176
6．4．3 利用码相位的伪距测量公式 177
6．4．4 利用载波相位的测量 178
6．4．5 载波多普勒测量 179
6．4．6 积分多普勒测量 180
6．5 伪距、载波相位和频率估计的理论考虑 181
6．5．1 码相位测量的理论误差限 182
6．5．2 载波相位测量的理论误差限 182
6．5．3 频率测量的理论误差限 183
6．6 高灵敏度A-GPS系统 185
6．6．1 辅助数据如何改进接收机性能 185
6．6．2 高灵敏度接收机的影响因素 188
6．7 软件无线电（SDR）方法 190
6．8 伪卫星的考虑 190
习题 191
参考文献 193
第7章 GNSS数据误差 197
7．1 数据误差 197
7．2 电离层传播误差 197
7．2．1 电离层延迟模型 198
7．2．2 GNSS SBAS电离层算法 200
7．3 对流层传播误差 207
7．4 多径问题 208
7．5 多径抑制方法 210
7．5．1 空间处理技术 210
7．5．2 时域处理技术 212
7．5．3 多径消除技术MMT 215
7．5．4 时域方法的性能 222
7．6 多径消除的理论极限 224
7．6．1 估计理论方法 224
7．6．2 MMSE估计器 225
7．6．3 多径建模误差 225
7．7 星历数据误差 225
7．8 星载时钟误差 226
7．9 接收机时钟误差 227
7．10 选择可用性误差 228
7．11 误差预估计 228
习题 229
参考文献 230
第8章 差分GNSS 233
8．1 简介 233
8．2 局域差分GNSS（LADGNSS）、广域差分GNSS（WADGNSS）和
天基增强系统（SBAS） 233
8．2．1 LADGNSS 233
8．2．2 WADGNSS 234
8．2．3 SBAS 234
8．3 GEO L1L5信号 238
8．3．1 概述 238
8．3．2 GEO上行链路子系统类型1（GUST）控制环 240
8．4 GUS时钟控制算法 244
8．4．1 接收机时钟误差的确定 246
8．4．2 时钟驱动控制定律 247
8．5 GEO轨道的确定（OD） 249
8．6 地基增强系统（GBAS） 254
8．6．1 区域增强系统（LAAS） 254
8．6．2 联合精密进近着陆系统（JPALS） 254
8．6．3 增强的远距离导航（eLoran） 255
8．7 基于相对测量的DGNSS 255
8．7．1 码差分测量 255
8．7．2 载波相位差分测量 256
8．7．3 利用双差测量的定位 258
8．8 GNSS精确单点定位服务及产品 259
8．8．1 国际GNSS服务（IGS） 259
8．8．2 持续运行的参考站（CORS） 259
8．8．3 GPS推断定位系统（GIPSY）和轨道分析仿真软件（OASIS） 259
8．8．4 澳大利亚的在线式GPS处理系统（AUPOS） 260
8．8．5 Scripps坐标更新工具（SCOUT） 260
8．8．6 在线定位用户服务（OPUS） 260
习题 261
参考文献 261
第9章 GNSS和GEO信号完好性 264
9．1 引言 264
9．1．1 距离比较法 265
9．1．2 最小二乘法 265
9．1．3 等价法 266
9．2 SBAS和GBAS完好性设计 267
9．2．1 SBAS误差源和完好性威胁 268
9．2．2 与GNSS相关的误差 269
9．2．3 与GEO相关的误差 271
9．2．4 接收机和测量处理误差 271
9．2．5 估计误差 272
9．2．6 与完好性界限相关的误差 273
9．2．7 GEO上行链路误差 274
9．2．8 完好性威胁的消除 274
9．3 SBAS实例 279
9．4 总结 281
9．5 未来：GIC 281
习题 281
参考文献 281
第10章 卡尔曼滤波 284
10．1 简介 284
10．1．1 什么是卡尔曼滤波器 284
10．1．2 卡尔曼滤波器如何工作 285
10．1．3 如何应用卡尔曼滤波器 286
10．2 卡尔曼滤波器修正更新 287
10．2．1 卡尔曼增益推导 287
10．2．2 利用卡尔曼增益的估计修正 295
10．2．3 用于使用测量值的协方差修正 295
10．3 卡尔曼滤波器预测更新 295
10．3．1 连续时间随机系统 295
10．3．2 离散时间随机系统 300
10．3．3 离散时间状态空间模型 301
10．3．4 动态扰动噪声分布矩阵 302
10．3．5 预测器方程 302
10．4 卡尔曼滤波方程总结 303
10．4．1 基本方程 303
10．4．2 常用术语 303
10．4．3 数据流图 304
10．5 对时间相关噪声的适应性 305
10．5．1 相关噪声模型 305
10．5．2 传感器噪声的经验模型 307
10．5．3 增广状态向量 309
10．6 非线性和自适应的实现 310
10．6．1 线性近似误差的评估 310
10．6．2 非线性动态 315
10．6．3 非线性传感器 315
10．6．4 线性卡尔曼滤波 316
10．6．5 扩展卡尔曼滤波 317
10．6．6 自适应卡尔曼滤波 318
10．7 卡尔曼-布西滤波器（KALMAN-BUCY FILTER） 319
10．7．1 实现方程 320
10．7．2 卡尔曼-布西滤波器参数 320
10．8 GNSS主载体跟踪滤波器 321
10．8．1 载体跟踪滤波器 321
10．8．2 信息的动态稀释 321
10．8．3 载体跟踪专用滤波器 323
10．8．4 载体跟踪滤波器比较 332
10．9 其他实现方法 334
10．9．1 斯密特-卡尔曼次优滤波 334
10．9．2 串行测量处理 337
10．9．3 改进数值稳定性 338
10．9．4 卡尔曼滤波器监控 341
10．10 总结 345
习题 345
参考文献 347
第11章 惯性导航系统误差分析 350
11．1 本章重点 350
11．2 导航解中的误差 351
11．2．1 9个核心INS误差变量 351
11．2．2 用于INS误差分析的坐标系 351
11．2．3 模型变量和参数 352
11．2．4 动态耦合机制 356
11．3 导航误差动力学 358
11．3．1 速度积分产生的误差动态 359
11．3．2 重力计算产生的误差动态 360
11．3．3 科里奥利加速度引起的误差动态 361
11．3．4 离心加速度引起的误差动态 362
11．3．5 地球速率调平引起的误差动态 363
11．3．6 速度调平引起的误差动态 363
11．3．7 加速度和错位引起的误差动态 364
11．3．8 所有效应的综合模型 365
11．3．9 垂直导航不稳定性 367
11．3．10 舒勒振荡 371
11．3．11 核心模型的校验与调整 372
11．4 惯性传感器噪声 373
11．5 传感器补偿误差 374
11．5．1 概述 374
11．5．2 传感器补偿误差模型 375
11．6 软件源 379
11．7 总结 380
习题 381
参考文献 382
第12章 GNSS/INS组合 383
12．1 本章重点 383
12．1．1 目标 383
12．1．2 内容顺序 384
12．2 GNSS/INS组合综述 384
12．2．1 历史背景 384
12．2．2 松/紧分级 385
12．2．3 统一导航模型 387
12．3 GNSS/INS组合的统一模型 388
12．3．1 GNSS误差模型 388
12．3．2 INS误差模型 390
12．3．3 GNSS/INS 391
12．4 性能分析 393
12．4．1 动态仿真模型 393
12．4．2 结果 394
12．5 其他组合问题 397
12．5．1 天线/ISA偏移修正 397
12．5．2 轨迹对性能的影响 398
12．6 总结 399
习题 400
参考文献 400
附录A 软件 401
A．1 软件源 401
A．2 第3章的软件 401
A．3 第4章的软件 402
A．4 第7章的软件 402
A．5 第10章的软件 402
A．6 第11章的软件 403
A．7 第12章的软件 404
A．8 历书/星历数据源 404
附录B 坐标系统及其变换 405
B．1 坐标变换矩阵 405
B．1．1 符号 405
B．1．2 定义 405
B．1．3 单位坐标向量 406
B．1．4 方向余弦 406
B．1．5 坐标变换合成 407
B．2 惯性基准方向 407
B．3 取决于应用的坐标系 407
B．3．1 笛卡儿坐标和极坐标 408
B．3．2 天体坐标系 408
B．3．3 卫星轨道坐标系 409
B．3．4 ECI坐标系 410
B．3．5 ECEF坐标系 410
B．3．6 椭球曲率半径 417
B．3．7 本地切平面（LTP）坐标系 417
B．3．8 RPY坐标系 420
B．3．9 载体姿态的欧拉角 420
B．3．10 GNSS导航坐标系 422
B．4 坐标系变换模型 424
B．4．1 欧拉角 424
B．4．2 旋转向量 425
B．4．3 方向余弦矩阵 438
B．4．4 四元数 442
B．5 旋转坐标系中的牛顿力学 446
B．5．1 旋转坐标系 446
B．5．2 矩阵乘积的时间微分 447
B．5．3 离心和科里奥利加速度求解 447
缩略语 448

前言/序言

译 者 序

导航是保障人类交通及军事活动的重要手段。从19世纪中期开始，惯性导航技术经历100多年的时间，目前已发展成为一种涉及多学科的综合性尖端技术。卫星导航从20世纪60年代出现后，展现了巨大的优越性，加速发展的势头至今不减。两种导航的组合应用能够充分发挥两者的优势，是当前导航领域的一个研究热点，也是译者所在的导航技术实验室非常感兴趣的一个技术方向。

对导航技术感兴趣的众多科技人员和院校学生非常需要一些提供导航基础理论并关注技术应用设计方面的参考书籍。我们是一群从事导航技术研究、应用与测试的技术人员。在学习和工作过程中，我们确实感觉到参考与交流的重要性，找到合适的技术参考资料，学习和工作的效率会大大提高。因此，我们将自己在科研试验中的工作经验和研究成果进行总结归纳，撰写出版了《通信对抗装备试验》（含卫星导航干扰内容）、《卫星导航定位与抗干扰技术》等涉及导航技术的著作。同时，结合自身的应用感受，我们将自己参考过的一些外文技术书籍进行了翻译，包括《GPS软件接收机基础》、《高速传感器辅助导航》和《GPS惯性导航组合》等，这些都是我们认为比较有特色的书籍。它们被实验室用作进行导航技术学习和训练的系列教材，反映较好；同时，这些书籍出版后，得到了广大读者的肯定和鼓励，这也成为我们翻译本书的重要动力来源。

本书的特点在于其基础理论知识讲述透彻，技术应用方法思路清晰。对卫星导航基础知识的书籍而言，有关惯性导航基础知识的书籍要少得多，本书恰恰对卫星导航和惯性导航的基本原理都讲述得非常清楚。在技术应用方面，原书作者对卫星导航和惯性导航误差进行了深入分析，对卡尔曼滤波及实现组合导航的若干技术问题进行了建模分析，对应用理论知识解决实际问题时的技术思路具有示范意义。本书是一本适合高等院校相关专业师生教学参考和相关领域科研人员阅读的书籍。

本书内容主要围绕卫星导航与惯性导航的原理及其组合导航技术展开，注重从理论基础引向系统设计方法。书中主要介绍了GNSS和INS的基本理论，详细分析了如何对GNSS和INS组合实施有效的卡尔曼滤波，从而提高导航定位精度，提供了INS运行所必需的数学模型、卡尔曼滤波的MATLAB实现算法及GNSS/INS组合仿真的MATLAB实现。

本书以《GPS惯性导航组合》为基础，并根据GNSS/INS技术的重要进步和审阅者及读者的一些建议，增加了GNSS系统的升级和其他当前正在开发的系统的有关进展以及GNSS/INS组合等方面的内容。

本书由陈军、余金峰、纪学军、安新源、孙吉、赵彬和云超翻译。参加翻译的还有李飞、王大明、崔建勇、芦秀伟、商向永、余辉、窦赛、李星和张耀春等。本书由中国电子科技集团第五十四所副所高晓滨研究员主审。

易翔和梁高波等参与了本书上一版《GPS惯性导航组合》的翻译工作，黄静华、郭伟锋、黄璞和李鹏等对本书的校对做了大量工作，××重点实验室主任××研究员对译稿进行了仔细审阅并提出了许多宝贵意见，在此谨致深切谢意。

原书所配光盘中的内容，读者可以登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）注册后免费进行下载。

由于译者水平有限，书中难免存在错误和不足之处，恳请读者批评指正。

译 者

致 谢

我们感谢克莱尔蒙特研究生大学的John Angus教授、加利福尼亚大学河滨分校的Jay A. Farrell和New Brunswick大学的Richard B. Langley在本书的编写和出版过程中所给予的帮助。感谢雷神公司的Laura A. 女士在第8章（差分GNSS）和MATLAB程序代码方面提供的专业性帮助。特别要感谢加利福尼亚州立大学的Larry Weill博士在第7章抗多径算法方面所做的贡献。

A. P. A.感谢莫斯科航空研究院的Andrey Podkorytov对施密特-卡尔曼滤波器的修改；感谢来自Northrop Grumman的Randall Core和来自C. S. Draper实验室的Michael Ash对惯性传感器技术IEEE初步标准方面的工作；感谢GPSoft公司的Michael Braasch博士提供的GPSoft INS和GPS MATLAB工具箱的评估版；感谢Jeff Schmit博士和Robert F. Nease博士，他们分别作为工程部原副总裁和自动控制部首席科学家，提供了关于早期惯性导航的相关信息；感谢Edward H. Martin提供了关于GPS/INS组合导航早期历史的相关信息；感谢Helen Boltinghouse女士提供了关于其已故丈夫Joseph C. Boltinghouse的个人回忆录。

C. G. B.感谢俄亥俄大学及其优秀教职员和学生们，在这些年中，作者和他们在教学和研究中进行了愉快的互动交流。在这样良好的环境下，他能够开展广泛的研究，并将这些研究成果撰写出版。还要感谢NovAtel公司的Pat Fenton和Samantha Poon、Sensor Systems公司的Dave Brooks、Roke公司的James Horne及u-blox公司的Herbert Blaser，感谢他们提供了天线方面的信息。

出 版 说 明

对定位和导航的需求伴随着人类文明的发展史，进入21世纪以来，人类社会对这种需求却从未像今天这样迫切。定位和导航技术在国防和军事上的重要性不言而喻，同时在民用领域也已经展现了巨大的应用前景和广阔的商业市场，势必在不远的将来改变我们每个人的思维方式和生活习惯。随着现代科学技术的发展，尤其是通信、航天和半导体技术的飞速发展，基于卫星的无线电导航系统已经成为目前主流的定位和导航系统的系统架构。目前，全世界已经投入运行的卫星定位和导航系统有美国的GPS和俄罗斯的GLONASS，正在发展的有欧盟的伽利略系统和中国的北斗卫星导航系统。从系统构成的角度分析，基于卫星的定位和导航系统主要由空间卫星网络、地面控制中心和用户终端构成；从技术的角度分析，卫星定位和导航系统包括卫星姿态控制、卫星通信、原子钟技术、控制理论、微电子技术、系统状态参数估计和测绘测量等诸多现代科技分支。总体而言，基于卫星的定位和导航系统是现代科技多分支的有机结合，体现了一个国家的综合技术实力，是当前世界大国和主要利益集团之间竞相发展和竞争的热点科技领域。

在这样的背景下，为了推进祖国卫星定位和导航技术的快速发展，同时共享世界上已经成熟的相关理论和应用，我们携手业界知名专家和相关技术人员，借鉴了在学术界和工业界都已经成熟的卫星定位和导航理论，注重实际经验的总结与提炼，策划出版了这套面向21世纪的“卫星定位与导航系列丛书”。本套丛书中除了有国内专家、学者创作的技术专著外，还包括我们精挑细选从国外引进的一些精品图书。丛书的作、译者都是当今站在卫星定位和导航技术前沿的专家、学者及相关技术人员，丛书凝聚了他们在理论研究和实践工作中的大量经验和体会，以及电子工业出版社编辑的心血和汗水。丛书立足于卫星定位和导航系统中所涉及的最新和成熟技术，以实用性、工具性、可读性强为特色，注重读者在实际工作和学习中最关心的问题，涵盖了从初学者到具有一定水平的工程技术开发人员和学术研究人员的不同需求，对卫星定位和导航技术的基本概念、多学科的技术细节和实现，以及未来技术展望进行了深入浅出的翔实论述。其宗旨是将卫星定位和导航技术中最实用的知识、最经典的技术应用奉献给业界的广大读者，使读者通过阅读本套丛书得到某种启示，在日常工作中有所借鉴。

本套丛书的读者定位于卫星定位和导航相关产业的工程技术人员、技术管理人员，高等院校相关专业的高年级本科生、研究生，以及所有对卫星定位和导航技术感兴趣的人。

在本套丛书的编辑出版过程中，我们得到了业界许多专家、学者的鼎力相助，丛书的作、译者为之付出了大量的心血，对此，我们表示衷心感谢！同时，也热切欢迎广大读者对本套丛书提出宝贵意见和建议，或推荐其他优秀的选题（E-mail：mariams@phei.com.cn），以帮助我们在未来的日子里，为广大读者及时推出更多、更好的卫星定位和导航技术类优秀图书。

电子工业出版社

2015年12月

GNSS惯性导航组合（第3版）：融合尖端技术，引领精准定位新时代 在当今高度互联和智能化的世界里，精确可靠的定位能力已成为各行各业不可或缺的基础。从自动驾驶汽车的行驶安全，到无人机的高效作业，再到航空航天领域的精密测控，以及地球科学的深入探索，无不依赖于先进的导航定位技术。全球导航卫星系统（GNSS）以其广阔的覆盖范围和全球性的服务，为我们提供了基本的空间参考框架。然而，GNSS信号在室内、城市峡谷、地下等环境中会受到遮挡、多径效应等影响，导致定位精度下降甚至中断。惯性导航系统（INS）则凭借其独立于外部信号的自主工作能力，能够提供连续、高频的姿态和运动信息。将GNSS的绝对位置信息与INS的相对运动信息进行紧密融合，便构成了GNSS惯性导航组合（GNSS/INS）。本书《GNSS惯性导航组合（第3版）》正是聚焦于这一关键技术领域，深入剖析其原理、方法、算法、实现与应用，为广大研究者、工程师和技术爱好者提供一本全面、深入且前沿的参考著作。 本书内容概述： 《GNSS惯性导航组合（第3版）》并非简单地堆砌零散的知识点，而是系统性地构建起一个完整的GNSS/INS技术知识体系。本书在继承前两版精华的基础上，根据近年来GNSS/INS领域取得的突破性进展和新兴应用需求，对内容进行了大幅度的更新和拓展，力求全面反映该领域的最新研究成果和工程实践。 第一部分：基础理论与核心技术 GNSS基础： 本部分将从GNSS的基本原理讲起，详细介绍当前主流的GNSS系统（如GPS、GLONASS、Galileo、北斗）的卫星星座构型、信号结构、测量模型以及误差源分析。特别地，将重点阐述差分GNSS（DGNSS）、实时动态差分GNSS（RTK）等高精度定位技术，以及多频多模GNSS接收机的最新发展趋势。本书将深入探讨GNSS信号的传播特性、大气延迟（电离层和对流层）、多路径效应、接收机噪声等对定位精度的影响，并介绍相应的误差建模与补偿方法。对于用户而言，理解这些基础原理是进行后续系统设计和算法开发的前提。 惯性导航系统（INS）基础： 本部分将系统介绍INS的基本原理，包括惯性测量单元（IMU）的构成（陀螺仪和加速度计）、测量误差特性（零偏、比例因子、噪声、尺度因子不一致性等）。重点将放在INS的数据处理流程，例如加速度计和陀螺仪的量测到姿态、速度和位置的推导过程，以及误差传播模型。我们将详细讲解惯性导航中的核心算法，如四元数、欧几胺等姿态表示方法，以及欧拉积分、龙格-库塔法等数值积分方法。此外，还会深入分析INS的固有误差累积特性，为理解其与GNSS的融合必要性奠定基础。 GNSS/INS组合导航原理： 这是本书的核心内容之一。我们将详细讲解GNSS和INS是如何进行信息融合的，以及为什么需要这种融合。重点将放在介绍各种组合导航的滤波算法，包括： 卡尔曼滤波（KF）及其变种： 详细介绍扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）在GNSS/INS组合导航中的应用。深入分析状态向量的设计、过程模型和量测模型的建立，以及滤波器参数的调优。 粒子滤波（PF）： 针对非线性、非高斯系统，探讨粒子滤波在GNSS/INS组合导航中的优势和应用。 紧耦合与松耦合： 详细阐述紧耦合（GNSS原始伪距/载波相位测量值与INS测量值直接融合）和松耦合（GNSS解算出的位置/速度信息与INS测量值融合）两种主要融合架构的原理、特点、优势和劣势。针对不同应用场景，分析选择哪种耦合方式更为合适。 第二部分：核心算法与先进技术 数据预处理与误差补偿： 在进行GNSS/INS组合导航之前，对原始测量数据进行有效的预处理至关重要。本部分将详细介绍GNSS数据的质量评估、剔除异常值、多径效应的抑制和补偿。对于INS数据，将重点讲解IMU的标定方法（静态标定、动态标定），包括零偏、尺度因子、轴不对齐等参数的精确标定，以及如何根据标定结果进行数据补偿。 高精度GNSS/INS组合导航技术： 随着高精度定位需求的不断提升，本书将深入探讨当前前沿的高精度GNSS/INS组合导航技术： RTK/PPP-RTK与INS组合： 详细介绍如何将RTK（实时动态差分）和PPP-RTK（精密单点定位-实时动态差分）技术与INS进行融合，以实现厘米级甚至毫米级的定位精度。分析RTK/PPP-RTK提供的固定解/模糊度解在组合导航中的应用，以及如何处理模糊度固定失败的情况。 视觉-惯性组合（VIO）与GNSS/INS融合： 探讨将视觉信息（来自摄像头）与INS进行融合，进而与GNSS融合的多源融合导航技术。分析VIO在GNSS信号不可用时的作用，以及如何实现GNSS-INS-VIO的联合优化。 激光雷达-惯性组合（LIO）与GNSS/INS融合： 介绍激光雷达点云数据与INS的融合，以及与GNSS的联合。分析LIO在构建高精度地图和高精度定位中的作用。 IMU姿态与角速度测量技术的最新进展： 介绍MEMS IMU、光纤陀螺（FOG）、激光陀螺（RLG）等不同类型IMU的性能特点和误差机理。探讨高动态场景下IMU的性能挑战，以及新型IMU技术（如高精度MEMS、固态陀螺等）在GNSS/INS组合导航中的应用前景。 GNSS信号抗干扰与欺骗检测： 面对日益严峻的GNSS信号干扰（如GPS jamming）和欺骗（如GPS spoofing）问题，本书将介绍相关的检测与抗干扰技术，以及这些技术如何与INS融合，提高导航系统的鲁棒性。 第三部分：系统实现与应用 GNSS/INS组合导航系统设计与硬件选型： 从工程实践的角度出发，本书将指导读者如何设计一个完整的GNSS/INS组合导航系统。包括IMU和GNSS接收机的选型，数据接口与同步，以及硬件平台的搭建。详细分析不同性能指标的IMU和GNSS接收机对组合系统性能的影响。 软件开发与算法实现： 本部分将提供丰富的软件开发指导，包括常用的开发语言（如C/C++、Python）、开发框架以及常用的导航定位软件库。重点将讲解如何高效地实现滤波算法、数据预处理算法等。 典型应用场景分析： 自动驾驶与高级驾驶辅助系统（ADAS）： 详细阐述GNSS/INS组合在自动驾驶汽车中的关键作用，包括车辆定位、车道保持、路径规划、障碍物检测等。分析在城市道路、高速公路等不同场景下的技术挑战与解决方案。 无人系统（无人机、无人船、无人车）： 探讨GNSS/INS组合在无人系统自主导航、路径规划、精确作业（如测绘、巡检）等方面的应用。 机器人导航与SLAM： 分析GNSS/INS组合在机器人室内外导航、同步定位与地图构建（SLAM）中的作用，以及如何与视觉、激光雷达等传感器融合。 航空航天与地理信息系统： 介绍GNSS/INS组合在高精度航空器导航、航天器姿态控制、大地测量、地球物理探测、智慧城市建设等领域的应用。 个人导航与可穿戴设备： 探讨GNSS/INS组合在智能手机、智能手表等消费级设备中的应用，以及如何在功耗和精度之间进行权衡。 面向未来的发展趋势： 本部分将展望GNSS/INS组合导航技术的未来发展方向，包括： 人工智能（AI）与机器学习在GNSS/INS中的应用： 探讨如何利用AI和机器学习技术优化误差建模、状态估计、数据融合以及预测，从而提高系统的性能和鲁棒性。 低功耗、低成本GNSS/INS解决方案： 针对日益增长的物联网和边缘计算应用，分析如何设计低功耗、低成本的GNSS/INS模块。 新型传感器与融合技术： 展望可能出现的与GNSS/INS互补的新型导航传感器，以及更加先进的多传感器融合技术。 安全与可靠性： 强调在关键应用领域，对GNSS/INS系统安全性、可靠性、韧性的不断提升需求。 本书的特色与价值： 内容全面且深入： 涵盖了GNSS/INS组合导航从基础理论到前沿技术的完整体系，每个主题都进行了深入的剖析。 理论与实践相结合： 不仅提供严谨的理论推导，还结合了大量的工程实现细节和应用案例。 前沿性： 重点介绍了近年来在GNSS/INS领域取得的最新研究成果和技术进展，包括AI融合、高精度应用等。 易读性： 语言清晰，逻辑严谨，结构合理，便于读者循序渐进地学习和掌握。 面向广泛的读者群体： 适合从事导航、定位、控制、通信、测绘、机器人、自动驾驶等领域的科研人员、工程技术人员、研究生以及对该领域感兴趣的爱好者。 《GNSS惯性导航组合（第3版）》将是一本不可多得的权威参考书，它将帮助读者深入理解GNSS/INS组合导航技术的精髓，掌握其核心算法，并能够将其应用于各种实际工程问题中，推动相关领域的技术创新与发展。阅读本书，您将能够站在该技术的前沿，洞悉其未来发展趋势，为您的学术研究或工程实践提供强大的支持。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对地理空间信息技术充满好奇的研究生，我一直渴望找到一本既能讲解基础原理，又能引导我进行独立研究的书籍。《GNSS 惯性导航组合（第3版）》完美地满足了我的需求。它从对 GNSS 信号的接收和处理讲起，然后自然地过渡到惯性导航系统的基本原理。让我印象深刻的是，书中对数学模型的建立和求解过程描述得非常细致，即使是复杂的矩阵运算和状态方程，也能通过清晰的步骤展现出来，这对于我这样的初学者来说，大大降低了理解门槛。我尤其喜欢书中对不同导航滤波算法的比较分析，例如对维纳滤波、卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波以及它们在惯性导航和 GNSS 融合中的应用场景进行了详细的对比，并给出了相应的优缺点分析。这让我能够根据不同的应用需求，选择最适合的算法。此外，书中还探讨了许多高级话题，比如对惯性测量单元（IMU）的动态特性进行更深入的建模，以及如何利用观测值进行系统误差的在线辨识。这些内容对我目前的学术研究非常有启发，为我的毕业论文提供了重要的理论支撑和研究方向。这本书不仅教会我“是什么”，更重要的是教会我“怎么做”。

评分☆☆☆☆☆

这本书，哦，简直是 GNSS 惯性导航领域的一座丰碑！作为一名多年的 GNSS 工程师，我一直在寻找一本能真正将理论深度与实践应用完美结合的著作，而《GNSS 惯性导航组合（第3版）》无疑就是那个金标准。从最基础的 GNSS 原理出发，它层层深入，将复杂的卫星信号处理、差分技术、多频点融合等内容讲得清晰透彻。书中对各种 GNSS 接收机硬件架构的分析也尤为精彩，我甚至能想象到那些复杂的芯片和算法在实际工作中是如何协同工作的。更不用说关于多路径效应、电离层延迟等误差源的处理，作者不仅列出了它们，更提供了多样的抑制和补偿方法，这对于我们这些在复杂环境下工作的工程师来说，简直是救命稻草。每一章都仿佛是一次精密的理论梳理，伴随着清晰的数学推导和图示，让人在“豁然开朗”的感觉中不断前进。而且，第3版在许多细节上进行了更新，加入了更多近年来GNSS技术的发展，比如对更高层协议的解读，以及一些新兴的GNSS应用场景的探讨，这让这本书的价值更上一层楼，不再局限于基础理论，而是触及了前沿动态。我强烈推荐给任何想要深入理解 GNSS 技术背后机制的专业人士，这本书会是你最得力的助手。

评分☆☆☆☆☆

我得承认，一开始我对《GNSS 惯性导航组合（第3版）》抱有一种相当严谨的态度，毕竟“惯性导航”这个词本身就带着一股高精尖的神秘感。然而，当我翻开这本书，特别是看到关于惯性传感器的原理部分时，我彻底被征服了。作者用一种极其生动且具象化的方式，将陀螺仪、加速度计的工作原理娓娓道来，从牛顿定律到欧拉角，再到各种误差模型（如零偏、尺度因子、轴不对准等）的建模与辨识，仿佛我亲身经历了一次传感器制造和标定的过程。书中对卡尔曼滤波及其变种（如扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波）在惯性导航系统中的应用进行了详尽的阐述，不仅仅是公式的堆砌，更有大量的伪代码和仿真实例，能够帮助读者快速理解并实现这些复杂的算法。我尤其欣赏作者在处理“组合”问题时的严谨逻辑，如何将 GNSS 的绝对位置信息与惯性导航的相对运动信息进行无缝融合，以达到更高的精度和鲁棒性。书中对各种组合导航架构的分析，包括串联、并联、紧耦合、松耦合等，以及它们各自的优缺点，都为我们在实际工程设计中提供了宝贵的参考。对于那些对高精度定位和姿态测量有迫切需求的科研人员和工程师来说，这本书绝对是不可或缺的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的技术书籍，不应该仅仅停留在公式和理论的堆砌，而应该能够引发读者的思考，并指导他们解决实际问题。而《GNSS 惯性导航组合（第3版）》正是这样一本书。我作为一名在测绘行业工作多年的技术人员，深知 GNSS 和惯性导航组合的重要性。书中对各种 GNSS 接收机类型（单频、多频、RTK、PPP）的优缺点分析，以及它们在不同应用场景下的适用性，都写得非常到位。更重要的是，它详细地阐述了惯性导航系统如何与 GNSS 进行协同工作，以弥补 GNSS 在短暂信号丢失时的不足，以及提高整体系统的精度和可靠性。书中对系统整体误差分析的章节，让我对各种误差源的产生机制和相互影响有了更深刻的理解。例如，对倾斜误差、动态加速度误差、温度漂移等惯性传感器特有误差的处理方法，以及如何通过 GNSS 数据进行校准，都写得非常实在。第3版在这一块的内容更新尤为突出，加入了许多新的误差模型和补偿策略，以及对更高精度的 GNSS 服务（如 PPP-RTK）与 INS 组合的探讨，这些都紧密地联系着行业发展的最新动态。这本书就像一位经验丰富的老专家，能够循循善诱地解答我们在实际工作中遇到的各种疑问，为我们指明前进的方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书，用一个词形容，那就是“全面”。《GNSS 惯性导航组合（第3版）》并没有仅仅停留在理论层面，而是非常注重工程实践和应用。我是一名在自动驾驶领域工作的工程师，我们团队一直在为车辆的精确导航和定位伤脑筋，这本书就如同及时雨一般。它不仅讲解了 GNSS 和 INS 的基础知识，更将两者巧妙地结合在一起，分析了在城市峡谷、隧道、GPS 信号遮挡等复杂环境下，惯性导航系统如何弥补 GNSS 的不足，而 GNSS 又如何校正惯性导航的漂移。书中关于传感器融合的算法，特别是对不同误差源的建模和滤波方法，都写得非常具体，我们可以直接借鉴其中的思想来开发我们的算法。例如，书中对GNSS接收机频率和相位测量噪声的建模，以及对IMU的随机游走、白噪声等建模，都非常符合实际情况，这让我们在进行系统设计时能够更准确地评估性能。而且，第3版对一些最新的传感器技术和融合算法进行了更新，比如对低成本 MEMS 惯性传感器的特性分析，以及对先进的粒子滤波、因子图等融合方法的介绍，这些都是当前业界非常关注的技术方向。它为我们提供了坚实的理论基础和丰富的实践指导，极大地加速了我们的研发进程。

评分☆☆☆☆☆

书不错，快递也很快，下次有需求还在这里买！京东自营的东西真心快！

评分☆☆☆☆☆

我为什么喜欢在京东买东西，因为今天买明天就可以送到。我为什么每个商品的评价都一样，因为在京东买的东西太多太多了，导致积累了很多未评价的订单，所以我统一用段话作为评价内容。京东购物这么久，有买到很好的产品，也有买到比较坑的产品，如果我用这段话来评价，说明这款产品没问题，至少85分以上，而比较垃圾的产品，我绝对不会偷懒到复制粘贴评价，我绝对会用心的差评，这样其他消费者在购买的时候会作为参考，会影响该商品销量，而商家也会因此改进商品质量。

评分☆☆☆☆☆

一起囤的货，看着还不错

评分☆☆☆☆☆

还不错。正在学习。翻译的还可以。

评分☆☆☆☆☆

买之前单从目录来看，感觉后两章会有所帮助。但事实上整书字体和间距偏大，案例太基础，在网上都能找到的案例，大多泛泛而谈，蜻蜓点水。从书的内容看不出参与过kaggle比赛的经验者，更像一个新手的笔记，没有严谨性。书不是这样写的，尤其是技术类的书，急于求成，没内涵

评分☆☆☆☆☆

还不错，纸质可以。

评分☆☆☆☆☆

还行吧，翻译的还过得去

评分☆☆☆☆☆

好书，值得阅读，收藏是的，可以看

评分☆☆☆☆☆

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