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富立 著

图书标签:

• 导航系统
• GPS
• 北斗
• GIS
• 地图学
• 定位技术
• 车载导航
• 航海导航
• 航空导航
• 测量学

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121315121

版次：1

商品编码：12138059

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：2017-06-01

用纸：轻型纸

页数：172

字数：204000

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书注重将导航系统的理论与工程实践相结合，针对性强，既可作为推广普及导航系统的技术读物和培训教材，也可作为有关专业本科生和研究生的教学用书或参考书。

本书内容秉承了经典结论，同时穿插了一些实践工程中面临的现实问题，结合编者多年的实践工程经验，理论与实践相结合，采用通俗易懂的语言，深入浅出地描述了各类系统工作情况，系统性地总结了典型导航系统的基本原理及实现过程，便于读者清晰地理解和学习导航知识，领悟导航的内涵，触摸导航系统的真谛，有效地提高专业素养。

内容简介

本书系统地介绍了导航系统的发展现状、工作原理及组合方式等方面内容，简明易懂地诠释了惯性导航系统和组合导航系统的构架及实现方式，通过实例再现了各类导航系统的组合过程。全书共8章，主要内容包括导航与导航系统的含义、导航基础知识、平台惯性导航系统及其误差分析、捷联惯性导航系统及其初始对准、卫星导航系统及组合导航系统。本书注重将导航系统的理论与工程实践相结合，既可作为推广普及导航系统的技术读物和培训教材，也可作为有关专业本科生和研究生的教学用书或参考书。

作者简介

富立：博士，博士后，北京航空航天大学教授，主要工作：承担自动化专业导航方向的理论课程教学以及实践教学；并从事控制科学与工程领域的相关方向科学研究。

目录

目 录
第1章 绪论 1
1．1 导航与导航系统含义 1
1．2 导航系统分类 3
1．2．1 基于获取导航信息方式的分类情况 3
1．2．2 基于确定导航信息方式的分类情况 4
1．2．3 与应用对象有关的分类情况 4
1．3 导航系统发展与应用 5
1．3．1 惯性导航系统发展与应用 5
1．3．2 卫星导航系统发展与应用 7
1．3．3 其他新型导航系统发展 8
1．3．4 组合导航系统发展 10
1．4 导航系统性能评价指标 11
第2章 导航的基本知识 15
2．1 概述 15
2．2 地球的几何形状与重力场 15
2．2．1 地球的形状描述 15
2．2．2 垂线、纬度和高度定义 17
2．2．3 参考椭球的曲率半径 18
2．2．4 地球的重力场 23
2．3 导航中常用坐标系 24
2．4 地球导航定位方法 27
2．4．1 基于参考椭球的定位方法 27
2．4．2 定位参数间的变换 28
2．5 坐标变换 29
2．5．1 方位余弦构造法 29
2．5．2 欧拉角构造法 30
2．5．3 坐标系之间的变换 32
2．5．4 坐标变换矩阵微分方程 36
2．6 导航系统基本力学编排方程 40
练习题 42
第3章 平台惯性导航系统 43
3．1 概述 43
3．2 舒拉摆及其在惯导系统中的实现 43
3．3 惯性平台 45
3．3．1 单轴惯性平台 45
3．3．2 三环三轴惯性平台 48
3．3．3 四环三轴惯性平台 50
3．4 平台惯导标准力学编排 52
3．4．1 指北方位力学编排方程 52
3．4．2 游动方位力学编排 54
3．5 平台惯导垂直通道阻尼 58
练习题 61
第4章 惯性导航系统误差分析 63
4．1 概述 63
4．2 惯导系统误差方程 64
4．2．1 位置误差方程 64
4．2．2 速度误差方程 65
4．2．3 姿态误差方程 67
练习题 72
第5章 捷联惯性导航系统 73
5．1 概述 73
5．2 捷联惯性导航系统基本原理 74
5．2．1 捷联惯导系统指北方位力学编排方程 74
5．2．2 捷联惯导系统游动方位力学编排 76
5．2．3 平台惯导系统和捷联惯导系统的比较 77
5．3 捷联惯性导航系统姿态表示方法 78
5．3．1 四元数法 78
5．4 捷联惯性导航系统计算 86
练习题 97
第6章 捷联惯性导航系统的初始对准 99
6．1 概述 99
6．2 粗对准方法 99
6．3 卡尔曼滤波技术简介 102
6．4 精对准方法 104
练习题 107
第7章 卫星导航系统 109
7．1 概述 109
7．2 GPS的组成与特点 109
7．3 GPS的基本定位原理 112
7．3．1 伪码定位原理 112
7．3．2 差分GPS工作原理 114
7．3．3 载波相位测量原理 115
7．3．4 GPS定位算法 116
7．4 几何误差系数及最佳导航星选择方法 119
7．4．1 几何误差系数描述 119
7．4．2 最佳星座的选择 120
7．5 GPS误差分析和误差模型 121
练习题 125
第8章 组合导航系统 127
8．1 概述 127
8．2 GPS/INS组合导航系统 127
8．2．1 松散组合模式 128
8．2．2 紧密组合模式 129
8．2．3 不同组合模式综合比较与发展 130
8．2．4 组合卡尔曼滤波器 134
8．3 GPS/DRS组合导航定位系统实例 136
8．3．1 航迹推算系统简介 136
8．3．2 GPS/DRS组合导航定位系统结构 138
8．3．3 GPS/DRS组合导航定位系统误差分析 139
8．3．4 组合导航滤波器的设计与实现 142
8．3．5 GPS/DRS组合导航定位系统实验验证 146
8．4 MIMU/MR/GPS组合导航系统实例 149
8．4．1 MIMU/MR/GPS组合导航结构 149
8．4．2 MIMU/MR/GPS组合导航子滤波器设计 151
8．4．3 MIMU/MR/GPS组合导航系统动态测试 154
练习题 158
参考文献 159

前言/序言

　　本教程将导航系统的理论与工程实践相结合，针对导航系统学习中遇到的问题，用通俗易懂的语言简明扼要地进行论述。本书既可作为有关专业本科生和研究生的教学用书或参考书，也可作为推广普及导航系统的技术读物和培训教材。
　　导航系统是用于引导运载体由出发点安全准确到达目的地的重要手段，是传感器技术、计算机技术、导航技术、信息处理技术等高度融合的产物。作为运载体运动过程中的“眼睛”，时刻精准地描述了“在哪儿”的问题。然而在多数人的眼中，导航系统似乎是神秘不可知的黑匣子。为了让更多的感兴趣者或者学习者充分地了解导航系统，本书以此作为编写宗旨，结合工程实践和多年的教学经验，以基础知识和基本原理为主，简单明了、突出重点地阐述不同类型的导航系统，并以实例形式进行总结。
　　全书共8章，第1章在对导航和导航系统概括性释义基础上，介绍了导航系统的分类及其发展情况；第2章主要阐述与导航系统设计有关的基础知识，重点分析了与地球相关的模型和参数，以及导航系统的基石“坐标系及其坐标变换”；第3～6章分析了以自主式惯性导航系统为代表的方方面面，其中，第3、4章主要介绍了平台惯性导航系统及其误差分析，在此基础上，第5、6章重点讨论了捷联惯性导航系统及其初始对准过程；第7章描述了以GPS为代表的卫星导航系统的基本原理及发展情况；第8章介绍了以捷联惯性导航系统和卫星导航系统为对象的组合导航系统，紧密跟踪国内外研究情况，重点阐述了不同组合模式的异同，并引入组合导航定位系统实例，用案例给出了组合导航系统的“分析—设计—验证”全过程。
　　全书由两位作者共同编写，第2～4章和第7章由富立编写，第1、5～6、8章由王玲玲编写。教研组全体研究生参与了全书的校验和审核，富立完成统稿工作。
　　本教材配有教学资源PPT课件，如有需要，请登录电子工业出版社华信教育资源网，注册后免费下载。
　　限于作者水平，书中难免出现不妥和错误之处，欢迎各位读者热心批评指正，以便本书逐步完善。
　　编著者
　　2017年4月于北京

《深海探索：潜水者的终极指南》 简介 潜入蓝色星球的未知领域，踏上一次激动人心的深海探索之旅。《深海探索：潜水者的终极指南》是一本为所有热爱海洋、渴望挑战自我、追求极限体验的潜水爱好者量身打造的权威读物。本书将带领您穿越浅滩的斑斓色彩，潜入寂静深邃的海底世界，揭开隐藏在碧波之下的神秘面纱。 本书不仅仅是一本技术手册，更是一部关于勇气、智慧与海洋魅力的史诗。我们精心策划的内容，旨在为每一位潜水员提供从入门到精通的全方位指导，确保您的每一次下潜都安全、充实且充满乐趣。无论您是刚刚接触潜水的新手，还是经验丰富的深海探险家，都能从中汲取宝贵的知识，提升技能，拓展视野。 第一部分：潜水的基石——安全与准备 在踏入深海之前，充分的准备和对安全的绝对重视是首要的。本部分将详尽阐述潜水的理论基础和实践要领，帮助您建立坚实的安全意识。 潜水理论入门： 水的特性与物理原理： 深入理解水的密度、浮力、压力变化对人体和设备的影响。我们将用通俗易懂的语言解释阿基米德原理在潜水中的应用，以及如何在不同深度应对压力的挑战。 气体定律在潜水中的体现： 博伊尔定律、亨利定律等气体定律是理解潜水病、气体消耗以及安全停留的关键。本书将逐一剖析这些定律如何影响您的呼吸和身体反应，并提供避免相关风险的实用建议。 潜水生理学： 了解潜水对人体的影响，包括呼吸系统、循环系统、骨骼和神经系统的反应。我们将介绍如何应对寒冷、疲劳、晕眩等常见问题，以及如何保持身体的最佳状态。 装备的选择与维护： 潜水装备详解： 从BCD（浮力补偿装置）、调节器、气瓶到潜水服、面镜、脚蹼，我们将逐一介绍各类装备的功能、选购要点和正确使用方法。例如，如何根据潜水环境选择合适的湿式或干式潜水服，如何调整BCD以实现最佳浮力控制。 高科技潜水设备： 探讨潜水电脑表、水下推进器、水下照相机等辅助设备的功能与使用技巧，帮助您更高效、更安全地进行探索。 装备的日常检查与维护： 强调定期检查和妥善保养装备的重要性，列出详细的维护清单，指导您如何清洁、储存和进行简单的故障排除，延长装备的使用寿命，确保关键时刻万无一失。 潜水计划与风险评估： 制定周密的潜水计划： 学习如何根据潜水地点、深度、时间、气瓶容量、潜伴情况等因素，制定科学合理的潜水计划。我们将提供多种计划模板和计算工具，帮助您精确计算气量消耗和免减压极限。 识别与规避潜水风险： 深入分析潜水中可能遇到的各种风险，包括潜水病（减压病）、气体中毒、设备故障、自然环境威胁（如海流、水母、暗礁）等。提供详细的风险评估方法和应对预案，强调“宁可谨慎，不可冒险”的原则。 潜伴制度与沟通： 详细阐述潜伴制度的意义，以及与潜伴之间清晰、有效的沟通技巧，包括手势信号、眼神交流和紧急情况下的配合。 第二部分：技巧的精进——掌握潜水动作与技术 熟练的潜水技巧是安全与乐趣的保障。本部分将带领您从基础动作开始，逐步掌握各项进阶潜水技术。 基础水下动作： 正确呼吸技巧： 强调深沉、缓慢、均匀的呼吸是保持平静、节省气量的关键。我们将指导您如何通过腹式呼吸来放松身心，并进行模拟训练。 水中姿态与平衡： 学习如何通过身体姿态和浮力控制来保持水中平衡，避免不必要的踢水，减少对环境的干扰。 标准下潜与上升： 详细讲解在不同水情下的标准下潜与上升方法，包括如何进行耳压平衡，如何控制上升速度，以及如何应对上升过程中可能遇到的问题。 BCD与浮力控制： 精通BCD的充排气技术，学会精准控制浮力，实现悬浮、中性浮力以及平稳的上升和下潜。 水下导航与寻路： 潜水罗盘的使用： 学习如何使用潜水罗盘进行定向，理解方位角和磁北的意义，掌握简单的直线往返和方形导航技术。 自然导航技巧： 结合海底地貌、洋流方向、太阳或月亮的位置等自然线索进行导航，提升在陌生环境中的方向感。 潜水计划的实际应用： 如何将制定的潜水计划转化为水下的实际行动，如何在有限的能见度下找到目标点和返回点。 紧急情况应对： 气体耗尽的应对： 掌握在不同情况下的应急供气方法，如紧急上升、与潜伴共享气源等。 水下迷路与设备故障： 学习如何在迷路时保持冷静，使用导航技巧寻找方向，以及如何应对调节器失灵、面镜进水等常见设备故障。 失控上升与潜伴援助： 详细讲解失控上升的危险性及预防措施，以及如何在潜伴遇到困难时提供及时有效的帮助。 浮潜与自由潜水入门： 浮潜技巧： 针对初学者，提供面镜、呼吸管、脚蹼的正确使用方法，以及如何在水面安全舒适地观察水下世界。 自由潜水基础： 简要介绍自由潜水的原理和基本技巧，包括呼吸准备、放松技巧、下潜姿势和耳压平衡，为有意愿进一步探索的读者打下基础。 第三部分：探索的视野——潜水环境与生物 潜水不仅是技术的展现，更是与大自然亲密接触的绝佳机会。本部分将带您领略潜水世界的丰富多彩，学习如何尊重与保护海洋生态。 多样的潜水地点： 珊瑚礁： 详细介绍不同类型的珊瑚礁生态系统，包括热带浅海礁、堡礁、岸礁等，以及其独特的生物群落。 沉船与人造礁： 探索沉船潜水的魅力，了解其历史背景和成为海洋生物栖息地的过程。 洞穴与峡谷： 介绍洞穴潜水和峡谷潜水的独特挑战与风景，强调其对技术和心理的更高要求。 冰潜与高海拔潜水： 探讨特殊环境下潜水的风险与准备，以及由此带来的独特体验。 海洋生物的认识与互动： 常见海洋生物识别： 提供一份详尽的常见海洋生物图鉴，包括鱼类、哺乳动物、无脊椎动物、海龟、鲸类等，介绍它们的习性、分布和保护状况。 观察海洋生物的礼仪： 强调“只带走回忆，只留下气泡”的原则，教导如何在不打扰、不伤害的前提下观察和拍摄海洋生物。 识别潜在危险生物： 介绍具有潜在危险的海洋生物，如毒鱼、水母、海蛇等，以及如何避免接触和应对可能的意外。 环境保护与可持续潜水： 海洋污染与生态威胁： 提高对海洋污染、过度捕捞、珊瑚白化等问题的认识。 负责任的潜水行为： 提倡无痕潜水，不触碰、不拿走任何海底生物或物品，不向海洋投掷垃圾。 支持海洋保护项目： 鼓励读者参与和支持各种海洋保护活动，为维护蓝色家园贡献力量。 第四部分：潜水的进阶与未来 潜水是一生的学习过程。本部分将为您揭示更广阔的潜水天地，鼓励您不断挑战自我，探索无限可能。 专项潜水认证： 高级潜水员： 介绍如何获得高级潜水员认证，学习夜潜、船潜、深潜等新技能。 专业潜水认证： 探讨潜水长、教练等专业进阶路径，以及对技术、管理和教学能力的要求。 技术潜水： 简要介绍技术潜水的概念，如侧挂气瓶、多气瓶系统、气体混合（高氧、氦氧）等，以及其高风险高回报的特点。 水下摄影与摄像： 摄影器材的选择与配置： 介绍适合水下拍摄的相机、镜头、闪光灯、防水壳等设备。 构图与光线运用： 学习如何在水下环境中捕捉精彩瞬间，掌握水下摄影的构图技巧和利用自然光线的方法。 后期处理技巧： 介绍简单的水下照片和视频后期处理方法，让您的作品更加出彩。 潜水旅行规划： 选择理想的潜水目的地： 提供全球热门潜水地的介绍，包括其特色、最佳潜水季节和注意事项。 预订与行程安排： 指导您如何选择可靠的潜水度假村、船宿，以及如何安排合理的行程。 跨文化交流与安全： 提醒您在异国潜水时注意当地的文化习俗和安全规定。 潜水社区与资源： 线上线下交流平台： 介绍潜水论坛、社交媒体群组、潜水俱乐部等交流平台，与其他潜水爱好者分享经验。 学习与进修资源： 推荐相关的书籍、期刊、在线课程和研讨会，帮助您持续提升潜水知识和技能。 《深海探索：潜水者的终极指南》是一份承诺，一份邀请。它承诺为您提供最全面、最实用、最安全的潜水指导；它邀请您勇敢地迈出第一步，去探索那片未知的蓝色世界。每一次的潜水，都是一次与地球心脏的对话，一次对自我极限的超越。让我们一同扬帆起航，开启属于您的深海探险传奇！

评分☆☆☆☆☆

读这本书的过程，就像是在进行一场心灵的洗礼。我一直对那些能够精准地指引我们方向的技术感到好奇，但又觉得它们离我们的生活太遥远。直到我翻开《简明导航系统教程》，才发现原来这一切并没有那么神秘。书中的文字充满了温度，仿佛是一位慈祥的长辈在耐心地教导晚辈。它没有高高在上的姿态，而是用最真诚的态度，将复杂的知识娓娓道来。我特别喜欢书中对历史的回顾，讲述了导航技术是如何一步步演进的，这让我对人类智慧的结晶充满了敬意。同时，书中也巧妙地将一些生活化的例子融入其中，比如如何利用手机导航规划最佳出行路线，如何理解地图上的各种符号等等，让我觉得导航技术并不是遥不可及的，而是与我们的生活息息相关的。这本书让我对导航系统有了更深的感情，不仅仅是知识上的理解，更是对这项技术背后所蕴含的科学精神和人文关怀的认同。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我对这类技术性书籍一向是敬而远之的，总觉得会枯燥乏味，充满冰冷的公式和复杂的图表。但《简明导航系统教程》彻底颠覆了我的看法。这本书的作者真的太有才了！他将原本可能让人望而却步的导航系统知识，变成了一场引人入胜的探索之旅。书中没有陈词滥调的理论灌输，而是通过一个个有趣的故事和充满智慧的提问，激发读者的好奇心，引导我们主动去思考和学习。我常常在阅读的过程中，感觉自己像是在和一位经验丰富的向导一起徒步，他不仅带我看到了壮丽的风景，还细心地为我讲解了每一种植物、每一处地貌的由来和意义。书中对不同导航系统（比如GNSS、INS、LBS）的介绍，不是简单的罗列，而是深入分析了它们各自的工作机制、精度限制以及适用范围，让我对整个导航技术的生态有了宏观的认识。读完之后，我不仅对导航系统有了更深的理解，更重要的是，我对学习技术产生了前所未有的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我对《简明导航系统教程》这本书的评价，可以用“精辟”、“深刻”和“实用”这三个词来概括。这本书在内容上的广度和深度都达到了一个令人印象深刻的水平。作者在有限的篇幅内，系统地梳理了导航系统的发展历程、核心原理、关键技术以及未来趋势。对于各个技术分支的讲解，都做到了抓重点、破难点，让读者能够快速掌握核心要义。我特别欣赏书中对不同导航技术之间相互补充、协同工作的分析，这为理解整个导航系统的复杂性提供了清晰的视角。此外，书中关于实际应用案例的介绍，也极具参考价值，为我解决工作中的实际问题提供了思路和方法。这本书的语言风格简洁明快，逻辑严谨，阅读起来非常顺畅。对于任何希望深入了解导航系统的读者，无论是初学者还是有一定基础的从业者，这本书都绝对是首选。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容简直是太惊艳了！我之前对导航系统完全是一头雾水，只知道有GPS，但具体怎么运作，背后的原理是什么，完全没有概念。这本《简明导航系统教程》就像一盏明灯，照亮了我探索这个复杂领域的道路。它没有使用那些晦涩难懂的专业术语，而是用一种非常平易近人的方式，一步步地引导读者理解导航系统的核心概念。从最基础的定位原理，到不同导航技术的优劣分析，再到实际应用场景的介绍，书中内容层层递进，逻辑清晰，让我这个初学者也能轻松跟上。我尤其喜欢它在讲解理论知识时，穿插的那些生动形象的比喻和实际案例，比如用“追捕犯人”来比喻多点定位的原理，一下子就让我豁然开朗。而且，这本书的排版也很舒服，图文并茂，重点突出，阅读体验极佳。读完之后，我对导航系统的理解提升了好几个level，再也不觉得自己是个“技术盲”了！

评分☆☆☆☆☆

作为一名在相关行业摸爬滚打了多年的技术人员，我对市面上关于导航系统的书籍都有所涉猎。然而，《简明导航系统教程》依旧给我带来了不小的惊喜。它并非只是对现有知识的简单整合，而是在许多方面都展现出了独到的见解和深入的分析。作者在讲解过程中，非常注重理论与实践的结合，不仅仅停留在概念层面，更是对实际应用中可能遇到的各种挑战和解决方案进行了探讨。书中对误差分析、精度提升、以及不同环境下的导航策略等方面的论述，都非常到位，具有很强的参考价值。我尤其欣赏作者对于一些前沿技术趋势的洞察，比如对融合导航、低功耗导航等方面的探讨，为我指明了未来研究的方向。这本书不仅是一本技术手册，更是一本能够启发思考、拓展视野的读物，对于想要在导航领域深入发展的朋友来说，绝对是不可多得的宝藏。