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富立 著

圖書標籤:

• 導航係統
• GPS
• 北鬥
• GIS
• 地圖學
• 定位技術
• 車載導航
• 航海導航
• 航空導航
• 測量學

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121315121

版次：1

商品編碼：12138059

包裝：平裝

叢書名： 衛星定位與導航係列叢書

開本：16開

齣版時間：2017-06-01

用紙：輕型紙

頁數：172

字數：204000

正文語種：中文

編輯推薦

適讀人群 ：本書注重將導航係統的理論與工程實踐相結閤，針對性強，既可作為推廣普及導航係統的技術讀物和培訓教材，也可作為有關專業本科生和研究生的教學用書或參考書。

本書內容秉承瞭經典結論，同時穿插瞭一些實踐工程中麵臨的現實問題，結閤編者多年的實踐工程經驗，理論與實踐相結閤，采用通俗易懂的語言，深入淺齣地描述瞭各類係統工作情況，係統性地總結瞭典型導航係統的基本原理及實現過程，便於讀者清晰地理解和學習導航知識，領悟導航的內涵，觸摸導航係統的真諦，有效地提高專業素養。

內容簡介

本書係統地介紹瞭導航係統的發展現狀、工作原理及組閤方式等方麵內容，簡明易懂地詮釋瞭慣性導航係統和組閤導航係統的構架及實現方式，通過實例再現瞭各類導航係統的組閤過程。全書共8章，主要內容包括導航與導航係統的含義、導航基礎知識、平颱慣性導航係統及其誤差分析、捷聯慣性導航係統及其初始對準、衛星導航係統及組閤導航係統。本書注重將導航係統的理論與工程實踐相結閤，既可作為推廣普及導航係統的技術讀物和培訓教材，也可作為有關專業本科生和研究生的教學用書或參考書。

作者簡介

富立：博士，博士後，北京航空航天大學教授，主要工作：承擔自動化專業導航方嚮的理論課程教學以及實踐教學；並從事控製科學與工程領域的相關方嚮科學研究。

目錄

目 錄
第1章 緒論 1
1．1 導航與導航係統含義 1
1．2 導航係統分類 3
1．2．1 基於獲取導航信息方式的分類情況 3
1．2．2 基於確定導航信息方式的分類情況 4
1．2．3 與應用對象有關的分類情況 4
1．3 導航係統發展與應用 5
1．3．1 慣性導航係統發展與應用 5
1．3．2 衛星導航係統發展與應用 7
1．3．3 其他新型導航係統發展 8
1．3．4 組閤導航係統發展 10
1．4 導航係統性能評價指標 11
第2章 導航的基本知識 15
2．1 概述 15
2．2 地球的幾何形狀與重力場 15
2．2．1 地球的形狀描述 15
2．2．2 垂綫、緯度和高度定義 17
2．2．3 參考橢球的麯率半徑 18
2．2．4 地球的重力場 23
2．3 導航中常用坐標係 24
2．4 地球導航定位方法 27
2．4．1 基於參考橢球的定位方法 27
2．4．2 定位參數間的變換 28
2．5 坐標變換 29
2．5．1 方位餘弦構造法 29
2．5．2 歐拉角構造法 30
2．5．3 坐標係之間的變換 32
2．5．4 坐標變換矩陣微分方程 36
2．6 導航係統基本力學編排方程 40
練習題 42
第3章 平颱慣性導航係統 43
3．1 概述 43
3．2 舒拉擺及其在慣導係統中的實現 43
3．3 慣性平颱 45
3．3．1 單軸慣性平颱 45
3．3．2 三環三軸慣性平颱 48
3．3．3 四環三軸慣性平颱 50
3．4 平颱慣導標準力學編排 52
3．4．1 指北方位力學編排方程 52
3．4．2 遊動方位力學編排 54
3．5 平颱慣導垂直通道阻尼 58
練習題 61
第4章 慣性導航係統誤差分析 63
4．1 概述 63
4．2 慣導係統誤差方程 64
4．2．1 位置誤差方程 64
4．2．2 速度誤差方程 65
4．2．3 姿態誤差方程 67
練習題 72
第5章 捷聯慣性導航係統 73
5．1 概述 73
5．2 捷聯慣性導航係統基本原理 74
5．2．1 捷聯慣導係統指北方位力學編排方程 74
5．2．2 捷聯慣導係統遊動方位力學編排 76
5．2．3 平颱慣導係統和捷聯慣導係統的比較 77
5．3 捷聯慣性導航係統姿態錶示方法 78
5．3．1 四元數法 78
5．4 捷聯慣性導航係統計算 86
練習題 97
第6章 捷聯慣性導航係統的初始對準 99
6．1 概述 99
6．2 粗對準方法 99
6．3 卡爾曼濾波技術簡介 102
6．4 精對準方法 104
練習題 107
第7章 衛星導航係統 109
7．1 概述 109
7．2 GPS的組成與特點 109
7．3 GPS的基本定位原理 112
7．3．1 僞碼定位原理 112
7．3．2 差分GPS工作原理 114
7．3．3 載波相位測量原理 115
7．3．4 GPS定位算法 116
7．4 幾何誤差係數及最佳導航星選擇方法 119
7．4．1 幾何誤差係數描述 119
7．4．2 最佳星座的選擇 120
7．5 GPS誤差分析和誤差模型 121
練習題 125
第8章 組閤導航係統 127
8．1 概述 127
8．2 GPS/INS組閤導航係統 127
8．2．1 鬆散組閤模式 128
8．2．2 緊密組閤模式 129
8．2．3 不同組閤模式綜閤比較與發展 130
8．2．4 組閤卡爾曼濾波器 134
8．3 GPS/DRS組閤導航定位係統實例 136
8．3．1 航跡推算係統簡介 136
8．3．2 GPS/DRS組閤導航定位係統結構 138
8．3．3 GPS/DRS組閤導航定位係統誤差分析 139
8．3．4 組閤導航濾波器的設計與實現 142
8．3．5 GPS/DRS組閤導航定位係統實驗驗證 146
8．4 MIMU/MR/GPS組閤導航係統實例 149
8．4．1 MIMU/MR/GPS組閤導航結構 149
8．4．2 MIMU/MR/GPS組閤導航子濾波器設計 151
8．4．3 MIMU/MR/GPS組閤導航係統動態測試 154
練習題 158
參考文獻 159

前言/序言

　　本教程將導航係統的理論與工程實踐相結閤，針對導航係統學習中遇到的問題，用通俗易懂的語言簡明扼要地進行論述。本書既可作為有關專業本科生和研究生的教學用書或參考書，也可作為推廣普及導航係統的技術讀物和培訓教材。
　　導航係統是用於引導運載體由齣發點安全準確到達目的地的重要手段，是傳感器技術、計算機技術、導航技術、信息處理技術等高度融閤的産物。作為運載體運動過程中的“眼睛”，時刻精準地描述瞭“在哪兒”的問題。然而在多數人的眼中，導航係統似乎是神秘不可知的黑匣子。為瞭讓更多的感興趣者或者學習者充分地瞭解導航係統，本書以此作為編寫宗旨，結閤工程實踐和多年的教學經驗，以基礎知識和基本原理為主，簡單明瞭、突齣重點地闡述不同類型的導航係統，並以實例形式進行總結。
　　全書共8章，第1章在對導航和導航係統概括性釋義基礎上，介紹瞭導航係統的分類及其發展情況；第2章主要闡述與導航係統設計有關的基礎知識，重點分析瞭與地球相關的模型和參數，以及導航係統的基石“坐標係及其坐標變換”；第3～6章分析瞭以自主式慣性導航係統為代錶的方方麵麵，其中，第3、4章主要介紹瞭平颱慣性導航係統及其誤差分析，在此基礎上，第5、6章重點討論瞭捷聯慣性導航係統及其初始對準過程；第7章描述瞭以GPS為代錶的衛星導航係統的基本原理及發展情況；第8章介紹瞭以捷聯慣性導航係統和衛星導航係統為對象的組閤導航係統，緊密跟蹤國內外研究情況，重點闡述瞭不同組閤模式的異同，並引入組閤導航定位係統實例，用案例給齣瞭組閤導航係統的“分析—設計—驗證”全過程。
　　全書由兩位作者共同編寫，第2～4章和第7章由富立編寫，第1、5～6、8章由王玲玲編寫。教研組全體研究生參與瞭全書的校驗和審核，富立完成統稿工作。
　　本教材配有教學資源PPT課件，如有需要，請登錄電子工業齣版社華信教育資源網，注冊後免費下載。
　　限於作者水平，書中難免齣現不妥和錯誤之處，歡迎各位讀者熱心批評指正，以便本書逐步完善。
　　編著者
　　2017年4月於北京

《深海探索：潛水者的終極指南》 簡介 潛入藍色星球的未知領域，踏上一次激動人心的深海探索之旅。《深海探索：潛水者的終極指南》是一本為所有熱愛海洋、渴望挑戰自我、追求極限體驗的潛水愛好者量身打造的權威讀物。本書將帶領您穿越淺灘的斑斕色彩，潛入寂靜深邃的海底世界，揭開隱藏在碧波之下的神秘麵紗。 本書不僅僅是一本技術手冊，更是一部關於勇氣、智慧與海洋魅力的史詩。我們精心策劃的內容，旨在為每一位潛水員提供從入門到精通的全方位指導，確保您的每一次下潛都安全、充實且充滿樂趣。無論您是剛剛接觸潛水的新手，還是經驗豐富的深海探險傢，都能從中汲取寶貴的知識，提升技能，拓展視野。 第一部分：潛水的基石——安全與準備 在踏入深海之前，充分的準備和對安全的絕對重視是首要的。本部分將詳盡闡述潛水的理論基礎和實踐要領，幫助您建立堅實的安全意識。 潛水理論入門： 水的特性與物理原理： 深入理解水的密度、浮力、壓力變化對人體和設備的影響。我們將用通俗易懂的語言解釋阿基米德原理在潛水中的應用，以及如何在不同深度應對壓力的挑戰。 氣體定律在潛水中的體現： 博伊爾定律、亨利定律等氣體定律是理解潛水病、氣體消耗以及安全停留的關鍵。本書將逐一剖析這些定律如何影響您的呼吸和身體反應，並提供避免相關風險的實用建議。 潛水生理學： 瞭解潛水對人體的影響，包括呼吸係統、循環係統、骨骼和神經係統的反應。我們將介紹如何應對寒冷、疲勞、暈眩等常見問題，以及如何保持身體的最佳狀態。 裝備的選擇與維護： 潛水裝備詳解： 從BCD（浮力補償裝置）、調節器、氣瓶到潛水服、麵鏡、腳蹼，我們將逐一介紹各類裝備的功能、選購要點和正確使用方法。例如，如何根據潛水環境選擇閤適的濕式或乾式潛水服，如何調整BCD以實現最佳浮力控製。 高科技潛水設備： 探討潛水電腦錶、水下推進器、水下照相機等輔助設備的功能與使用技巧，幫助您更高效、更安全地進行探索。 裝備的日常檢查與維護： 強調定期檢查和妥善保養裝備的重要性，列齣詳細的維護清單，指導您如何清潔、儲存和進行簡單的故障排除，延長裝備的使用壽命，確保關鍵時刻萬無一失。 潛水計劃與風險評估： 製定周密的潛水計劃： 學習如何根據潛水地點、深度、時間、氣瓶容量、潛伴情況等因素，製定科學閤理的潛水計劃。我們將提供多種計劃模闆和計算工具，幫助您精確計算氣量消耗和免減壓極限。 識彆與規避潛水風險： 深入分析潛水中可能遇到的各種風險，包括潛水病（減壓病）、氣體中毒、設備故障、自然環境威脅（如海流、水母、暗礁）等。提供詳細的風險評估方法和應對預案，強調“寜可謹慎，不可冒險”的原則。 潛伴製度與溝通： 詳細闡述潛伴製度的意義，以及與潛伴之間清晰、有效的溝通技巧，包括手勢信號、眼神交流和緊急情況下的配閤。 第二部分：技巧的精進——掌握潛水動作與技術 熟練的潛水技巧是安全與樂趣的保障。本部分將帶領您從基礎動作開始，逐步掌握各項進階潛水技術。 基礎水下動作： 正確呼吸技巧： 強調深沉、緩慢、均勻的呼吸是保持平靜、節省氣量的關鍵。我們將指導您如何通過腹式呼吸來放鬆身心，並進行模擬訓練。 水中姿態與平衡： 學習如何通過身體姿態和浮力控製來保持水中平衡，避免不必要的踢水，減少對環境的乾擾。 標準下潛與上升： 詳細講解在不同水情下的標準下潛與上升方法，包括如何進行耳壓平衡，如何控製上升速度，以及如何應對上升過程中可能遇到的問題。 BCD與浮力控製： 精通BCD的充排氣技術，學會精準控製浮力，實現懸浮、中性浮力以及平穩的上升和下潛。 水下導航與尋路： 潛水羅盤的使用： 學習如何使用潛水羅盤進行定嚮，理解方位角和磁北的意義，掌握簡單的直綫往返和方形導航技術。 自然導航技巧： 結閤海底地貌、洋流方嚮、太陽或月亮的位置等自然綫索進行導航，提升在陌生環境中的方嚮感。 潛水計劃的實際應用： 如何將製定的潛水計劃轉化為水下的實際行動，如何在有限的能見度下找到目標點和返迴點。 緊急情況應對： 氣體耗盡的應對： 掌握在不同情況下的應急供氣方法，如緊急上升、與潛伴共享氣源等。 水下迷路與設備故障： 學習如何在迷路時保持冷靜，使用導航技巧尋找方嚮，以及如何應對調節器失靈、麵鏡進水等常見設備故障。 失控上升與潛伴援助： 詳細講解失控上升的危險性及預防措施，以及如何在潛伴遇到睏難時提供及時有效的幫助。 浮潛與自由潛水入門： 浮潛技巧： 針對初學者，提供麵鏡、呼吸管、腳蹼的正確使用方法，以及如何在水麵安全舒適地觀察水下世界。 自由潛水基礎： 簡要介紹自由潛水的原理和基本技巧，包括呼吸準備、放鬆技巧、下潛姿勢和耳壓平衡，為有意願進一步探索的讀者打下基礎。 第三部分：探索的視野——潛水環境與生物 潛水不僅是技術的展現，更是與大自然親密接觸的絕佳機會。本部分將帶您領略潛水世界的豐富多彩，學習如何尊重與保護海洋生態。 多樣的潛水地點： 珊瑚礁： 詳細介紹不同類型的珊瑚礁生態係統，包括熱帶淺海礁、堡礁、岸礁等，以及其獨特的生物群落。 沉船與人造礁： 探索沉船潛水的魅力，瞭解其曆史背景和成為海洋生物棲息地的過程。 洞穴與峽榖： 介紹洞穴潛水和峽榖潛水的獨特挑戰與風景，強調其對技術和心理的更高要求。 冰潛與高海拔潛水： 探討特殊環境下潛水的風險與準備，以及由此帶來的獨特體驗。 海洋生物的認識與互動： 常見海洋生物識彆： 提供一份詳盡的常見海洋生物圖鑒，包括魚類、哺乳動物、無脊椎動物、海龜、鯨類等，介紹它們的習性、分布和保護狀況。 觀察海洋生物的禮儀： 強調“隻帶走迴憶，隻留下氣泡”的原則，教導如何在不打擾、不傷害的前提下觀察和拍攝海洋生物。 識彆潛在危險生物： 介紹具有潛在危險的海洋生物，如毒魚、水母、海蛇等，以及如何避免接觸和應對可能的意外。 環境保護與可持續潛水： 海洋汙染與生態威脅： 提高對海洋汙染、過度捕撈、珊瑚白化等問題的認識。 負責任的潛水行為： 提倡無痕潛水，不觸碰、不拿走任何海底生物或物品，不嚮海洋投擲垃圾。 支持海洋保護項目： 鼓勵讀者參與和支持各種海洋保護活動，為維護藍色傢園貢獻力量。 第四部分：潛水的進階與未來 潛水是一生的學習過程。本部分將為您揭示更廣闊的潛水天地，鼓勵您不斷挑戰自我，探索無限可能。 專項潛水認證： 高級潛水員： 介紹如何獲得高級潛水員認證，學習夜潛、船潛、深潛等新技能。 專業潛水認證： 探討潛水長、教練等專業進階路徑，以及對技術、管理和教學能力的要求。 技術潛水： 簡要介紹技術潛水的概念，如側掛氣瓶、多氣瓶係統、氣體混閤（高氧、氦氧）等，以及其高風險高迴報的特點。 水下攝影與攝像： 攝影器材的選擇與配置： 介紹適閤水下拍攝的相機、鏡頭、閃光燈、防水殼等設備。 構圖與光綫運用： 學習如何在水下環境中捕捉精彩瞬間，掌握水下攝影的構圖技巧和利用自然光綫的方法。 後期處理技巧： 介紹簡單的水下照片和視頻後期處理方法，讓您的作品更加齣彩。 潛水旅行規劃： 選擇理想的潛水目的地： 提供全球熱門潛水地的介紹，包括其特色、最佳潛水季節和注意事項。 預訂與行程安排： 指導您如何選擇可靠的潛水度假村、船宿，以及如何安排閤理的行程。 跨文化交流與安全： 提醒您在異國潛水時注意當地的文化習俗和安全規定。 潛水社區與資源： 綫上綫下交流平颱： 介紹潛水論壇、社交媒體群組、潛水俱樂部等交流平颱，與其他潛水愛好者分享經驗。 學習與進修資源： 推薦相關的書籍、期刊、在綫課程和研討會，幫助您持續提升潛水知識和技能。 《深海探索：潛水者的終極指南》是一份承諾，一份邀請。它承諾為您提供最全麵、最實用、最安全的潛水指導；它邀請您勇敢地邁齣第一步，去探索那片未知的藍色世界。每一次的潛水，都是一次與地球心髒的對話，一次對自我極限的超越。讓我們一同揚帆起航，開啓屬於您的深海探險傳奇！

評分☆☆☆☆☆

讀這本書的過程，就像是在進行一場心靈的洗禮。我一直對那些能夠精準地指引我們方嚮的技術感到好奇，但又覺得它們離我們的生活太遙遠。直到我翻開《簡明導航係統教程》，纔發現原來這一切並沒有那麼神秘。書中的文字充滿瞭溫度，仿佛是一位慈祥的長輩在耐心地教導晚輩。它沒有高高在上的姿態，而是用最真誠的態度，將復雜的知識娓娓道來。我特彆喜歡書中對曆史的迴顧，講述瞭導航技術是如何一步步演進的，這讓我對人類智慧的結晶充滿瞭敬意。同時，書中也巧妙地將一些生活化的例子融入其中，比如如何利用手機導航規劃最佳齣行路綫，如何理解地圖上的各種符號等等，讓我覺得導航技術並不是遙不可及的，而是與我們的生活息息相關的。這本書讓我對導航係統有瞭更深的感情，不僅僅是知識上的理解，更是對這項技術背後所蘊含的科學精神和人文關懷的認同。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容簡直是太驚艷瞭！我之前對導航係統完全是一頭霧水，隻知道有GPS，但具體怎麼運作，背後的原理是什麼，完全沒有概念。這本《簡明導航係統教程》就像一盞明燈，照亮瞭我探索這個復雜領域的道路。它沒有使用那些晦澀難懂的專業術語，而是用一種非常平易近人的方式，一步步地引導讀者理解導航係統的核心概念。從最基礎的定位原理，到不同導航技術的優劣分析，再到實際應用場景的介紹，書中內容層層遞進，邏輯清晰，讓我這個初學者也能輕鬆跟上。我尤其喜歡它在講解理論知識時，穿插的那些生動形象的比喻和實際案例，比如用“追捕犯人”來比喻多點定位的原理，一下子就讓我豁然開朗。而且，這本書的排版也很舒服，圖文並茂，重點突齣，閱讀體驗極佳。讀完之後，我對導航係統的理解提升瞭好幾個level，再也不覺得自己是個“技術盲”瞭！

評分☆☆☆☆☆

我對《簡明導航係統教程》這本書的評價，可以用“精闢”、“深刻”和“實用”這三個詞來概括。這本書在內容上的廣度和深度都達到瞭一個令人印象深刻的水平。作者在有限的篇幅內，係統地梳理瞭導航係統的發展曆程、核心原理、關鍵技術以及未來趨勢。對於各個技術分支的講解，都做到瞭抓重點、破難點，讓讀者能夠快速掌握核心要義。我特彆欣賞書中對不同導航技術之間相互補充、協同工作的分析，這為理解整個導航係統的復雜性提供瞭清晰的視角。此外，書中關於實際應用案例的介紹，也極具參考價值，為我解決工作中的實際問題提供瞭思路和方法。這本書的語言風格簡潔明快，邏輯嚴謹，閱讀起來非常順暢。對於任何希望深入瞭解導航係統的讀者，無論是初學者還是有一定基礎的從業者，這本書都絕對是首選。

評分☆☆☆☆☆

老實說，我對這類技術性書籍一嚮是敬而遠之的，總覺得會枯燥乏味，充滿冰冷的公式和復雜的圖錶。但《簡明導航係統教程》徹底顛覆瞭我的看法。這本書的作者真的太有纔瞭！他將原本可能讓人望而卻步的導航係統知識，變成瞭一場引人入勝的探索之旅。書中沒有陳詞濫調的理論灌輸，而是通過一個個有趣的故事和充滿智慧的提問，激發讀者的好奇心，引導我們主動去思考和學習。我常常在閱讀的過程中，感覺自己像是在和一位經驗豐富的嚮導一起徒步，他不僅帶我看到瞭壯麗的風景，還細心地為我講解瞭每一種植物、每一處地貌的由來和意義。書中對不同導航係統（比如GNSS、INS、LBS）的介紹，不是簡單的羅列，而是深入分析瞭它們各自的工作機製、精度限製以及適用範圍，讓我對整個導航技術的生態有瞭宏觀的認識。讀完之後，我不僅對導航係統有瞭更深的理解，更重要的是，我對學習技術産生瞭前所未有的興趣。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在相關行業摸爬滾打瞭多年的技術人員，我對市麵上關於導航係統的書籍都有所涉獵。然而，《簡明導航係統教程》依舊給我帶來瞭不小的驚喜。它並非隻是對現有知識的簡單整閤，而是在許多方麵都展現齣瞭獨到的見解和深入的分析。作者在講解過程中，非常注重理論與實踐的結閤，不僅僅停留在概念層麵，更是對實際應用中可能遇到的各種挑戰和解決方案進行瞭探討。書中對誤差分析、精度提升、以及不同環境下的導航策略等方麵的論述，都非常到位，具有很強的參考價值。我尤其欣賞作者對於一些前沿技術趨勢的洞察，比如對融閤導航、低功耗導航等方麵的探討，為我指明瞭未來研究的方嚮。這本書不僅是一本技術手冊，更是一本能夠啓發思考、拓展視野的讀物，對於想要在導航領域深入發展的朋友來說，絕對是不可多得的寶藏。