惯性导航设备性能测试与维修性分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李安，覃方君，胡柏青 著

图书标签:

• 惯性导航
• 导航设备
• 性能测试
• 维修性分析
• 测试技术
• 故障诊断
• 可靠性工程
• 电子工程
• 航空航天
• 嵌入式系统

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030530134

版次：31

商品编码：12218716

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-06-01

页数：192

字数：236000

正文语种：中文

内容简介

《惯性导航设备性能测试与维修性分析》针对平台罗经的维修性分析、测试系统研制、关键部件关键回路性能评估方法开展了相关的研究工作。首先从模糊判决和Bayes理论两方面对平台罗经定性、定量维修性指标进行了研究；然后介绍了基于虚拟仪器技术的平台罗经维修测试系统设计与实现方法；最后对平台罗经的控制系统——方位稳定回路和其关键部件——陀螺仪分两个层次开展性能分析与评估研究，运用一定的方法预测并识别其初始故障，为平台罗经的视情维修策略提供参考依据。

目录

目录
前言
第1章 概述 1
1.1 研究背景 1
1.2 现状分析 1
1.3 发展趋势及预测 2
第2章 平台罗经维修性定性定量评估方法研究 4
2.1 基于模糊判决的定性指标评估方法 4
2.1.1 平台罗经维修性定性指标选取 4
2.1.2 平台罗经维修性定性指标评估 8
2.1.3 维修性定性指标评估方法验证 16
2.2 基于Bayes理论的定量指标评估方法 19
2.2.1 平台罗经维修性定量指标选取 19
2.2.2 平台罗经维修性定量指标评估 22
第3章 基于虚拟仪器的平台罗经维修测试系统设计 34
3.1 虚拟仪器及电信号采集系统概述 34
3.2 基于USB总线的采集系统硬件设计 36
3.2.1 传感器系统组成 36
3.2.2 虚拟仪器硬件采集系统设计 40
3.3 基于LabVIEW的采集系统软件设计 42
3.4 陀螺电机多信息采集系统的设计 45
3.4.1 硬件设计方案 45
3.4.2 软件设计方案 49
3.5 稳定回路监测系统的设计 51
3.5.1 测试平台硬件组成 52
3.5.2 测试系统软件设计 54
3.6 串口信息监测系统的设计 56
3.6.1 系统总体结构 57
3.6.2 系统硬件设计 57
3.6.3 数据的提取 60
第4章 基于电信号、声信号的陀螺电机性能分析 63
4.1 磁滞同步陀螺电机运行特性分析 63
4.1.1 磁滞同步电机组成 63
4.1.2 磁滞同步陀螺电机基本方程 65
4.1.3 磁滞同步陀螺电机动力学方程 66
4.1.4 磁滞同步陀螺电机反电势分析 67
4.1.5 磁滞同步陀螺电机可靠性分析 68
4.1.6 磁滞同步陀螺电机动态测试 70
4.2 陀螺电机试验方案设计 72
4.2.1定量加速寿命试验 72
4.2.2 恒温多样本试验 73
4.2.3 数据采集 74
4.3 基于声信号的电机状态识别和预测 76
4.3.1 陀螺电机声信号的预处理 76
4.3.2 陀螺电机状态识别 78
4.3.3 陀螺电机性能状态预测研究 84
4.4 基于电信号的陀螺电机的寿命预测 91
4.4.1 陀螺电机反电势产生机理 91
4.4.2 基于反电势的状态特征参数的提取 92
4.4.3 状态特征参数的建模 103
4.4.4 状态特征参数的预测 107
4.4.5 结论 112
4.5 基于最小启动电压的陀螺电机寿命预测 112
4.5.1 预测机理 112
4.5.2 数据测量 113
4.5.3 数据建模 114
4.5.4 试验及结论 116
第5章 基于最小方差控制的平台罗经稳定回路性能分析 119
5.1 稳定回路的研究现状 119
5.2 控制系统性能评估的研究及应用现状 119
5.3 单回路性能监测和评估 121
5.4 多回路性能监测和评估 157
参考文献 179

航海与航空的灵魂：陆海空交通工具的精准导航原理与实践 本书并非关于惯性导航设备的具体测试与维修，而是旨在深入剖析陆海空交通工具赖以实现精准定位与航迹推算的通用导航原理，并结合实际应用，探讨在复杂多变的环境下，如何保障这些关键系统的高效运行与可靠性。我们将聚焦于导航系统的核心技术，追溯其发展脉络，解读其内在逻辑，并展望其未来发展趋势。 第一章：导航的基石——空间定位基础理论 在深入探讨各类导航技术之前，理解导航的根本在于“我在哪儿”以及“我去了哪儿”。本章将从最基本的几何学和物理学原理出发，构建读者对空间定位的认知框架。 地球的形状与坐标系统： 我们将解析地球的非规则形状（大地水准面、椭球体），并介绍国际通用的地理坐标系（经度、纬度、大地高）和空间直角坐标系。理解这些坐标系统的转换是后续理解各种导航技术的基础，例如，GPS系统输出的便是大地坐标，而惯性导航系统输出的常常是与地理坐标相关的向量。 运动学与动力学基础： 导航的核心在于跟踪运动。本章将回顾匀速直线运动、匀加速直线运动等基本运动学概念，并引入牛顿运动定律，解释惯性力、重力等影响物体运动状态的因素。这些基础概念是理解惯性导航系统中传感器如何测量运动状态，以及如何积分得到位置和速度的关键。 参考系的选择与变换： 导航过程中，需要将物体的运动状态描述在不同的参考系下，例如地球固定坐标系、导航坐标系（例如东-北-天坐标系）以及载体自身坐标系。本章将详细讲解不同参考系之间的数学变换方法，包括旋转矩阵、欧拉角、四元数等，为理解惯性导航系统中的姿态解算提供理论支撑。 误差的来源与传播： 任何测量都存在误差。本章将初步介绍测量误差的分类（随机误差、系统误差），以及误差在计算过程中如何累积和传播。这对理解导航系统的精度限制以及后续的误差补偿和滤波技术至关重要。 第二章：历史的印记与现代的脉搏——传统与新兴导航技术解析 导航技术历经漫长的发展，从最初的星象观测到现代的卫星导航，每一种技术都承载着人类探索未知、连接世界的梦想。本章将梳理各类主流导航技术，阐述其工作原理、优缺点及适用场景。 天文导航： 回顾以太阳、月亮、星星为参照进行定位的经典方法，包括六分仪的使用、星盘的原理等。虽然在现代已非主流，但其历史意义和基本原理仍然值得研究，尤其是在GPS失效的极端情况下，依然可能扮演“最后防线”的角色。 地标导航与推算导航： 讲解如何利用地面固定目标（灯塔、参照点）进行相对定位，以及如何通过记录航向、速度和时间来推算当前位置的方法。这些方法是理解惯性导航系统“推算”特性的前身。 无线电导航系统： 介绍Loran（远程导航）、Omega等地面无线电导航系统的工作原理，包括测距（TDOA）、测向等技术。分析其在卫星导航普及前的重要作用以及为何逐渐被淘汰。 惯性导航系统（INS）核心原理（非测试与维修）： 本章将重点阐述惯性导航系统的基本原理，而不涉及具体的测试与维修流程。 惯性传感器（IMU）的组成： 详细介绍陀螺仪（测量角速度）和加速度计（测量线性加速度）的工作原理，以及不同类型传感器的特点（如机械陀螺、光纤陀螺、MEMS陀螺，压电加速度计、MEMS加速度计）。 积分与位置推算： 讲解如何通过对加速度计的测量值进行两次积分，结合初始位置和速度信息，来推算载体的瞬时速度和位置。强调惯性导航系统的“推算”性质，即其输出结果依赖于上一个时刻的状态。 姿态解算： 解释如何利用陀螺仪测量到的角速度，结合重力向量（通过加速度计间接获得），来解算出载体的三维姿态（俯仰、滚转、航向）。 误差累积与补偿： 深入分析惯性导航系统固有的误差来源，如传感器零偏、尺度因子误差、轴不对准误差、地球自转效应、平台误差等，以及这些误差如何随时间累积，导致位置发散。介绍基本的误差补偿原理，例如通过地球自转角速度和当地重力加速度来修正陀螺仪的测量。 卫星导航系统（GNSS）： 详细介绍全球定位系统（GPS）、格洛纳斯（GLONASS）、伽利略（Galileo）和北斗（BeiDou）等GNSS系统的工作原理。 伪距测量： 解释GNSS接收机如何通过测量卫星信号的传播时间来计算接收机到卫星的伪距。 三维定位原理： 阐述基于伪距测量，至少需要四颗卫星才能解算接收机的三维位置和时间偏差。 误差分析与差分技术： 分析GNSS信号传输过程中的误差源，如大气延迟、多径效应、卫星钟差、轨道误差等，并介绍RTK（实时动态差分）、SBAS（卫星基增强系统）等提高定位精度的技术。 组合导航系统： 强调单一导航系统往往存在不足，因此组合导航技术应运而生。本章将介绍如何将惯性导航系统与卫星导航系统、地面无线电导航、视觉导航等进行融合，利用各自的优势，克服对方的缺点，实现更稳定、更精确、更可靠的导航。重点阐述卡尔曼滤波（Kalman Filter）及其变种（如扩展卡尔曼滤波EKF，无迹卡尔曼滤波UKF）在组合导航中的应用，如何通过融合不同传感器的测量值来最优估计载体的状态。 第三章：陆海空交通工具的导航应用与挑战 导航技术并非孤立存在，而是紧密服务于各类交通工具的运行。本章将聚焦于导航系统在不同交通领域中的具体应用，以及在实际运行环境中面临的挑战。 航空导航： 飞机起降与巡航： 探讨导航系统在飞机起飞、爬升、巡航、下降、着陆全过程中的作用，包括航路规划、自动驾驶、进近着陆、盲降系统等。 高精度定位需求： 分析航空领域对导航精度和可靠性的极高要求，例如在低能见度条件下的着陆，以及避免与其他飞机或障碍物发生碰撞。 GNSS在航空中的应用与限制： 讨论GNSS在航空领域的广泛应用，以及其面临的电磁干扰、信号遮挡、反欺骗等挑战。 航海导航： 船舶定位与航迹保持： 讲解船舶如何利用GNSS、雷达、电子海图（ECDIS）等实现精准定位、航线跟踪和避碰。 海洋环境下的挑战： 分析海洋环境中信号传播的特点，如海浪对传感器数据的影响，以及GPS信号在海上的覆盖可靠性。 船载导航系统的组合： 介绍船舶如何将GNSS、INS、陀螺罗经、声纳等多种导航设备进行融合，以应对复杂的海洋环境和保证航行安全。 陆地交通导航： 汽车导航系统： 深入解析车载导航系统的工作原理，包括GNSS、高精度地图、IMU、轮速计等信息的融合，以及在隧道、城市峡谷等信号不良区域的导航策略。 自动驾驶的关键支撑： 强调导航系统在自动驾驶技术中的核心地位，包括环境感知、路径规划、车辆控制等环节都离不开精准可靠的定位和姿态信息。 共享出行与定位精度： 讨论共享单车、网约车等领域对精确定位的需求，以及如何通过技术手段提升用户体验。 特种应用与极端环境： 水下导航： 介绍水下导航的独特性，例如GNSS信号无法穿透，因此需要依赖声学定位、惯性导航、无源导航等技术。 地下空间导航： 探讨在地下矿井、地铁等环境中，导航系统所面临的信号屏蔽问题，以及如何通过视觉导航、激光雷达（LiDAR）、惯性测量等技术进行辅助定位。 无人机（UAV）导航： 分析无人机在复杂地形、室内飞行、自主作业等场景下的导航需求，以及GNSS、INS、视觉SLAM（同步定位与地图构建）等技术的集成应用。 第四章：未来导航技术展望与发展趋势 导航技术仍在不断发展，以满足日益增长的精度、可靠性和自主化需求。本章将探讨未来导航技术的发展方向。 高精度与可靠性： 持续提升GNSS的定位精度（厘米级甚至毫米级），增强其抗干扰、抗欺骗能力。发展低成本、高性能的MEMS惯性传感器，并进一步提升其精度和稳定性。 多源融合与智能化： 更加强大的多传感器融合算法，特别是基于深度学习和人工智能的融合技术，能够更有效地利用海量数据，实现更智能的导航决策。 室内外无缝导航： 发展能够实现室内外无缝切换的导航技术，例如结合Wi-Fi指纹、蓝牙信标、视觉SLAM、超宽带（UWB）等多种技术，实现全场景覆盖。 自主导航与路径规划： 导航系统将更加智能化，能够自主感知环境，规划最优路径，并具备一定的自主学习和适应能力。 新兴导航技术： 探索基于量子传感、生物传感等前沿技术的新型导航方式，为未来导航开辟新的可能性。 软件定义导航： 软件在导航系统中的作用将日益凸显，通过灵活的软件配置和算法更新，实现导航功能的升级和定制。 通过本书的系统阐述，我们旨在为读者构建一个关于陆海空交通工具导航系统的全面认知框架，深入理解其工作原理、技术演进和应用前景。本书将引导读者认识到，导航技术是现代交通运输体系的灵魂，是保障安全、提高效率、拓展人类活动空间的关键驱动力。

评分☆☆☆☆☆

这绝对是一本能拓宽你视野的书，即便你不是这个领域的专业人士，也能从中受益匪浅。我一直对那些能让事物“自己动起来”的技术感到好奇，而这本书恰好满足了我的这份好奇心。作者用一种非常平易近人的方式，讲解了“惯性导航”这个看似高冷的技术是如何运作的。我特别喜欢书中关于“惯性”这个概念的阐述，它不是一个简单的物理定律，而是一种深刻的哲学思考，关于物体在不受外力作用下的“本性”。当我读到书中分析不同环境下，惯性导航设备精度会受到哪些因素影响时，我才真正意识到，原来我们习以为常的“精准”，背后隐藏着如此多的复杂因素。而且，书中对设备“可维修性”的分析，也让我对产品的生命周期有了更深刻的理解。一个优秀的产品，不仅仅是性能卓越，更重要的是它能够“长寿”，能够被有效地维护和修复，而不是一旦出现问题就只能被丢弃。

评分☆☆☆☆☆

读这本书，就像是进入了一个充满智慧的殿堂，每一页都闪烁着科技的光芒。我一直觉得，很多看似高深的技术，其实都蕴含着朴素的道理。作者在这本书里，就把“惯性导航”这个复杂的概念，拆解得如同儿童乐园里的拼图一样清晰。我特别喜欢那个关于陀螺仪原理的比喻，用一个旋转的硬币来解释它的稳定性，真是太妙了！一下子就把我从抽象的理论拉回到了生活中的具体事物。更让我惊喜的是，书中还涉及到了如何通过数据分析来预测设备的潜在故障，这一点让我觉得非常实用。我脑海里立刻浮现出那些在关键时刻，由于一个小小的故障就可能导致灾难性后果的场景。而这本书，恰恰为我们提供了一种未雨绸缪的解决方案。它不仅仅是关于“怎么做”，更是关于“为什么这么做”，以及“这样做能达到什么效果”。每一次阅读，都感觉自己的知识体系在悄悄地扩张，思维也在不断地被刷新。

评分☆☆☆☆☆

这本书绝对是那种能让你一头扎进去，然后突然发现时间都去哪儿了的类型。我本来以为自己对“惯性导航设备”这个主题能有多少兴趣，结果被作者的娓娓道来深深吸引。书中的案例分析简直是神来之笔，我尤其喜欢其中关于某个航空器在复杂气象条件下，导航系统出现微小偏差导致航线偏移的那个章节。作者没有用枯燥的技术术语堆砌，而是用一种非常直观的方式，让你仿佛亲身经历了一场惊心动魄的空中旅程，同时又能在字里行间感受到背后严谨的科学原理。那种沉浸感，就像在看一部高智商的科幻大片，只是主人公是那些我们肉眼看不见的精密仪器。而且，书中对维修性的探讨，也让我对“机器”有了新的认识。它不再是冰冷的金属和线路，而是一个有生命、有“情绪”的系统，需要细心的呵护和及时的“体检”。我常常在想，当我在飞机上安心地享受旅程时，背后就有这样一群工程师，在用这本书的知识，默默地守护着我的安全。这种感觉，真的非常奇妙。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像是打开了一扇通往精密世界的大门，让我看到了隐藏在日常之下的科技脉搏。我一直觉得，那些在幕后默默工作的工程师们，他们的智慧和付出，常常被我们忽略。而这本书，恰恰弥补了这一遗憾。作者以一种极为负责任的态度，深入剖析了惯性导航设备的性能测试与维修性分析。我尤其喜欢书中关于“故障排除”那一章节的案例，它不是简单地罗列问题和答案，而是通过层层递进的分析，引导读者去思考问题的根源，去理解工程师们是如何运用逻辑和经验来解决复杂问题的。这种过程，本身就充满了一种解谜的乐趣。同时，书中对“可维护性”的强调，也让我认识到，真正的技术卓越，不仅在于创造，更在于持久的维护和优化。这本书让我对这个领域产生了浓厚的兴趣，甚至想要深入了解更多。

评分☆☆☆☆☆

这本书的写作风格，真的让我眼前一亮。我原本以为会是一本满是公式和图表的“硬核”技术书，但它更像是一位经验丰富的工程师，在茶余饭后，和你分享他多年的工作心得。语言流畅，逻辑清晰，而且时不时穿插一些生动的小故事，让原本严肃的技术话题变得有趣起来。我尤其欣赏作者在处理“维修性”这个部分时，那种人情味。他并没有将设备视为单纯的机器，而是将其比作“身体”，需要定期的“体检”和“康复”。这种拟人化的处理方式，不仅让读者更容易理解，也传递了一种对技术的尊重和对生命的关怀。读到关于如何通过“听诊”和“触诊”来判断设备健康状况的章节时，我甚至产生了一种想要亲自去实践一下的冲动。这本书让我明白，即使是再精密的技术，最终服务的对象，依然是人。