航空機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
定 價(jià):45 元
- 作者:宮經(jīng)寬
- 出版時(shí)間:2012/8/16
- ISBN:9787802435025
- 出 版 社:中航出版?zhèn)髅?/span>
- 中圖法分類:H31
- 頁碼:200
- 紙張:
- 版次:
- 開本:16K
《航空機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)》旨在介紹航空機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理和主要慣性測量器件(陀螺和加速度計(jì))的原理、結(jié)構(gòu)等基本理論和技術(shù),并對新型的激光陀螺、光纖陀螺、微機(jī)電陀螺、微硅加速度計(jì)等進(jìn)行介紹!逗娇諜C(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)》共分7章:第1章為概論,介紹導(dǎo)航的基本概念和機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本功能等;第2章為慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)理論,介紹慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的主要基本理論和概念;第3章為慣性元件,介紹常規(guī)機(jī)械陀螺、激光陀螺、光纖陀螺、微機(jī)電陀螺、擺式加速度計(jì)、石英加速度計(jì)、微硅加速度計(jì)等慣性測量元件的基本原理、結(jié)構(gòu)等;第4章為陀螺穩(wěn)定平臺,介紹三軸和雙軸陀螺穩(wěn)定平臺的基本工作原理和結(jié)構(gòu);第5章為平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原理,介紹平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理、力學(xué)方程的建立、誤差分析、初始對準(zhǔn)理論分析等;第6章為捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng),介紹捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理、特點(diǎn)、理論算法;第7章為慣性/衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),介紹慣性/衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理、特點(diǎn)和算法等。
《航空機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)》是由航空工業(yè)出版社出版的。
慣性導(dǎo)航涉及到傳感器技術(shù)、精密制造技術(shù)、自動控制理論、光學(xué)與微電子學(xué)、測試技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多技術(shù)領(lǐng)域和學(xué)科,因而慣性導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展依賴于上述各學(xué)科技術(shù)的發(fā)展。一個(gè)國家的慣性導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展水平最能夠代表這個(gè)國家的綜合科學(xué)技術(shù)水平。
目前已經(jīng)發(fā)展出撓性慣導(dǎo)、光纖慣導(dǎo)、激光慣導(dǎo)、微機(jī)電慣性基準(zhǔn)裝置等多種方式的慣導(dǎo)系統(tǒng)。激光陀螺、光纖陀螺、微機(jī)電陀螺將逐漸取代傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺。激光陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)的定位精度高、隨機(jī)漂移小,并能快速完成初始對準(zhǔn)進(jìn)入導(dǎo)航狀態(tài),20世紀(jì)80年代初開始成功地應(yīng)用于民航飛機(jī)、地面車輛和艦船的導(dǎo)航,之后又應(yīng)用于導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭和軍用飛機(jī)等領(lǐng)域。
光纖陀螺與環(huán)形激光陀螺相比,除了具有激光陀螺所有的優(yōu)點(diǎn)外,不需要嚴(yán)格密封的光學(xué)諧振腔和高質(zhì)量的反射鏡,所以減少了精密加工,降低了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和產(chǎn)品的成本,具有更強(qiáng)的市場競爭力。日本在TRl和M5火箭上率先使用了光纖陀螺。美國研制的光纖陀螺已應(yīng)用于飛機(jī)俯仰、滾轉(zhuǎn)和航向基準(zhǔn)的慣性測量系統(tǒng)中。但目前的光纖陀螺存在角度隨機(jī)游動、零偏不穩(wěn)定等缺陷,其性能有待提高。
隨著現(xiàn)代微機(jī)電系統(tǒng)(MEMs)的飛速發(fā)展,近年來硅微陀螺(俗稱芯片陀螺)和硅加速度計(jì)的研制工作進(jìn)展很快。據(jù)報(bào)道,這種新的固態(tài)陀螺的零偏穩(wěn)定性已能達(dá)到l度/小時(shí)(溫控條件下),F(xiàn)在美國已開始批量生產(chǎn)由硅微陀螺和硅加速度計(jì)構(gòu)成的微型慣性測量裝置。這種MEMS慣性測量裝置具有成本低、功耗低及體積小、質(zhì)量輕的特點(diǎn),因而適于軍事戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,預(yù)計(jì)最先的應(yīng)用場合將是戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈和無人機(jī)。
目前我國在慣性導(dǎo)航技術(shù)方面與西方發(fā)達(dá)國家相比尚有差距。除了由于我國的整體基礎(chǔ)工業(yè)水平還落后于西方發(fā)達(dá)國家以及在一些關(guān)鍵技術(shù)研究方面尚有欠缺外,還有一個(gè)原因就是我國從事慣性導(dǎo)航技術(shù)研究的人員與其他學(xué)科相比還較少,關(guān)于慣性導(dǎo)航技術(shù)的著作也不多,因此需要出版更多有關(guān)慣性導(dǎo)航技術(shù)的出版物。
作者在多年從事航空機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)理論和應(yīng)用技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,編寫了這本《航空機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)》。該書不僅對慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)理論進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述,還把當(dāng)今先進(jìn)的慣性傳感器,如激光陀螺、光纖陀螺、微機(jī)電陀螺、微硅加速度計(jì)等內(nèi)容納入書中,具有較強(qiáng)的實(shí)用性,適合從事慣性導(dǎo)航應(yīng)用技術(shù)的工程技術(shù)人員參考使用,也可作為慣性導(dǎo)航、慣性傳感器技術(shù)等專業(yè)的大學(xué)生學(xué)習(xí)參考用書。
第1章 概論
第一節(jié) 導(dǎo)航概述
一、導(dǎo)航的基本概念
二、導(dǎo)航系統(tǒng)的分類
第二節(jié) 機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)概述
一、機(jī)載慣性導(dǎo)航的分類
二、機(jī)載慣性導(dǎo)航的基本組成
三、機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的功能
四、機(jī)載慣性導(dǎo)航的發(fā)展
第三節(jié) 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本概念
一、平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本概念
二、捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本概念
第2章 慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)理論
第一節(jié) 方向余弦
第二節(jié) 歐拉角和矩陣變換
第三節(jié) 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)常用坐標(biāo)系
一、慣性參考坐標(biāo)系
二、地球坐標(biāo)系
三、地理坐標(biāo)系
四、運(yùn)載體坐標(biāo)系
第四節(jié) 科氏加速度
一、科氏加速度
二、絕對加速度
第五節(jié) 比力方程
第六節(jié) 舒勒原理
一、數(shù)學(xué)擺跟蹤垂線的舒勒原理
二、復(fù)擺跟蹤地垂線的舒勒原理
第七節(jié) 卡爾曼濾波
第3章 慣性元件
第一節(jié) 概述
一、慣性元件概述
二、陀螺的分類
三、陀螺的應(yīng)用
四、陀螺儀基本特性
五、陀螺力矩
六、二自由度陀螺的運(yùn)動特點(diǎn)
七、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的陀螺儀
第二節(jié) 常規(guī)機(jī)械陀螺
一、浮子陀螺儀
二、撓性陀螺儀
三、靜電陀螺
第三節(jié) 激光陀螺
一、概述
二、激光陀螺的基本原理
三、激光陀螺儀的特點(diǎn)
四、國外激光陀螺儀的發(fā)展
第四節(jié) 光纖陀螺
一、概述
二、光纖陀螺的基本原理
三、光纖陀螺的特性
四、光纖陀螺的發(fā)展
第五節(jié) 微機(jī)電陀螺
一、概述
二、微機(jī)電陀螺
三、微機(jī)電陀螺的發(fā)展
四、典型的微機(jī)電陀螺
第六節(jié) 加速度計(jì)
一、擺式加速度計(jì)簡介
二、撓性擺式加速度計(jì)
三、微硅加速度計(jì)
第4章 陀螺穩(wěn)定平臺
第一節(jié) 陀螺穩(wěn)定平臺工作原理
一、各類穩(wěn)定平臺簡介
二、陀螺穩(wěn)定平臺力矩裝置的技術(shù)要求
第二節(jié) 三軸陀螺穩(wěn)定平臺
一、三軸陀螺穩(wěn)定平臺簡介
二、環(huán)架驅(qū)動信號的合理分配
三、三軸平臺工作原理分析
四、三軸平臺鎖定原理
五、三軸平臺的動力學(xué)方程和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)陣
六、采用積分陀螺時(shí)三軸平臺系統(tǒng)的輸出軸耦合分析
七、三軸平臺的誤差分析
第三節(jié) 雙軸陀螺穩(wěn)定平臺
一、穩(wěn)定瞄準(zhǔn)線的雙軸穩(wěn)定平臺
二、水平式雙軸穩(wěn)定平臺
第5章 平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原理
第一節(jié) 平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)概述
一、平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工程化
二、平臺式慣導(dǎo)的導(dǎo)航計(jì)算
第二節(jié) 平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理
一、平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本組成
二、比力方程和加速度信息的提取
三、平臺的水平控制回路及舒勒調(diào)諧
四、慣導(dǎo)系統(tǒng)高度通道的問題
第三節(jié) 指北方位慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的力學(xué)方程
一、平臺指令角速度
二、速度計(jì)算
三、經(jīng)緯度計(jì)算
四、高度計(jì)算
五、姿態(tài)角的獲取
六、系統(tǒng)原理方框圖
第四節(jié) 自由方位慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的力學(xué)方程
一、利用方向余弦矩陣求導(dǎo)航參數(shù)
二、求解方向余弦矩陣
三、求解角速率
四、速度計(jì)算
五、平臺指令角速度
六、系統(tǒng)原理方框圖
第五節(jié) 游動方位慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的力學(xué)方程
一、速度方程
二、角速率方程
三、方向余弦矩陣
四、矩陣微分方程
五、導(dǎo)航參數(shù)的求取
六、幾種平臺式慣導(dǎo)方案評述
第六節(jié) 平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差分析
一、坐標(biāo)系及小角度下的坐標(biāo)變換矩陣
二、系統(tǒng)誤差方程的建立
三、系統(tǒng)誤差分析
第七節(jié) 平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)
第6章 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
第一節(jié) 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)概述
一、概述
二、捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的基本原理
三、捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的特點(diǎn)
第二節(jié) 捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)算法
一、概述
二、捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)計(jì)算
第7章 慣性/衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
第一節(jié) 慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)概述
第二節(jié) 慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航原理
第三節(jié) 位置、速度組合的SINS/GPS導(dǎo)航系統(tǒng)
參考文獻(xiàn)
插圖:
第一節(jié) 導(dǎo)航概述
一、導(dǎo)航的基本概念把飛機(jī)、航天器、導(dǎo)彈、艦船等航行體按預(yù)先制定的計(jì)劃和要求,從一個(gè)地方(如出發(fā)點(diǎn))引導(dǎo)到目的地的過程稱為導(dǎo)航。導(dǎo)航系統(tǒng)就是完成上述引導(dǎo)任務(wù)的設(shè)備。導(dǎo)航系統(tǒng)必須隨時(shí)測出航行體的即時(shí)參數(shù),如姿態(tài)角、速度、位置等。能測得這些導(dǎo)航參數(shù)的物理原理和技術(shù)有很多,因此出現(xiàn)了各種類型的導(dǎo)航系統(tǒng),如無線電導(dǎo)航系統(tǒng)、天文導(dǎo)航系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等。在飛機(jī)、艦船上的導(dǎo)航任務(wù)一般由領(lǐng)航員或駕駛員根據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)測出的參數(shù)來完成。
隨著航空、航天、航海技術(shù)的發(fā)展,有些航行體的導(dǎo)航任務(wù)并不需要駕駛員操作和控制,而由航行體機(jī)載設(shè)備自動測出航行體的瞬時(shí)參數(shù),并由航行體上的控制系統(tǒng)自動完成,人們常稱這類系統(tǒng)為制導(dǎo)系統(tǒng)。彈道導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭的引導(dǎo)就采用制導(dǎo)系統(tǒng)。
通過裝載在飛機(jī)上的慣性傳感器(如陀螺、加速度計(jì)等)自動測量飛機(jī)即時(shí)飛行參數(shù),經(jīng)過計(jì)算機(jī)解算出飛機(jī)姿態(tài)、位置、速度等導(dǎo)航信息的導(dǎo)航系統(tǒng)稱為航空機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(簡稱慣導(dǎo)系統(tǒng)),本書主要介紹這種航空機(jī)載慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。二、導(dǎo)航系統(tǒng)的分類(一)導(dǎo)航儀表飛機(jī)上最簡單的導(dǎo)航設(shè)備就是一些導(dǎo)航儀表,它們單獨(dú)測出飛機(jī)的一些參數(shù),如飛機(jī)的俯仰角、傾斜角、航向角、磁航向、空速、高度等,供飛行員操縱飛機(jī)完成導(dǎo)航任務(wù)。我國最早發(fā)明的指南針就是最簡單的導(dǎo)航儀表,F(xiàn)在不少飛機(jī)上仍裝有地平儀、磁羅盤、陀螺半羅盤、空速表和高度表等普通導(dǎo)航儀表,雖然這些儀表提供的飛機(jī)姿態(tài)角、速度、高度等參數(shù)不夠精確,但作為人工儀表領(lǐng)航以及應(yīng)急使用還是十分必要的。
(二)無線電導(dǎo)航系統(tǒng)
利用無線電技術(shù)測量導(dǎo)航參數(shù)的系統(tǒng)較多,它們的基本功能主要是測高、測向、測速、測距和定位。無線電導(dǎo)航包括多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)、無線電高度表、自動定向機(jī)、全向信標(biāo)機(jī)、測距系統(tǒng)、塔康系統(tǒng)、羅蘭系統(tǒng)、奧米伽系統(tǒng)、雷達(dá)、微波著陸、空中交通管制等系統(tǒng)和設(shè)備。這類系統(tǒng)門類較多,使用廣泛,但由于其工作均與無線電波的傳播有關(guān),因而在一定程度上受氣候、地形、位置的影響,其作用距離均有一定限制。