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高速传感器辅助导航

作者: [美] Jay A.Farrell （杰伊·A·法雷尔）著 , 陈军译

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2012-06

版次: 1

ISBN: 9787121173066

定价: 88.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 464页

字数: 599千字

正文语种: 简体中文

分类: 工程技术

14人买过

　　《高速传感器辅助导航》主要介绍设计和分析辅助导航系统的方法，以及应用该方法所采用的基本原理。全书包含两部分，共12章。第Ⅰ部分讲解一些必要的理论、概念和工具，涉及参照系、确定性系统、随机过程、最佳状态估计、性能分析、导航系统设计等内容；第Ⅱ部分将理论应用于几个特殊的导航应用中，介绍全球定位系统、基于编码器的GPS辅助航位推测法、AHRS、辅助惯性导航、LBL和多普勒辅助INS。此外，本书还附有关于符号、线性代数的回顾、GPS卫星位置和速度的计算、四元数的附录，有助于读者对基础理论和概念的理解。 JayA.Farrell在爱荷华州立大学获得物理学和电子工程学士学位(1986年)，在NotreDame大学获得电子工程硕士(1988年)和博士学位(1989年)。在CharlesStarkDraper实验室(1989—1994年)，JayA.Farrell是自动交通工具智能学习控制系统方案设计的主要负责人。1990年，JayA.Farrell被授予工程学首席会长最佳技术发行奖；1991年和1993年，他因突出的成绩和成就获得荣誉奖。JayA.Farrell是加州大学电子工程系教授和荣誉主席，任IEEE管理系统学会首席财政会长和首席技术执行会长，是IEEE(2008)学会特别会员，出版的技术刊物超过150部；JayA.Farrell是AidedN avigation：GPS with High RateSeo(McGraw—Hill，2008)一书的作者，并且是以下这几本书的联合作者：Tlle Global PositioningSystem and Interial Navigation(McGraw—Hill，1998)、AdaptiveApproximation Based Control：Unifying Neural，Fuzzy and TraditionalAdaptive Approximation Approaches(John Wiley，2006)。第Ⅰ部分　理论

概述

第1章　绪论

1.1　方法综述

1.1.1　方法范例

1.1.2　方法概要

1.2　第Ⅰ部分概述：理论

1.2.1　参考坐标系

1.2.2　确定性系统

1.2.3　随机过程

1.2.4　最优状态估计

1.2.5　技术性能分析

1.2.6　辅助导航系统设计和分析

1.3　第Ⅱ部分概要：应用

1.3.1　GPS

1.3.2　辅助导航系统

1.4　附录概要

第2章　参照系

2.1　参照系特性

2.2　参照系定义

2.2.1　惯性坐标系

2.2.2　地心地固（ECEF）坐标系

2.2.3　地理坐标系

2.2.4　地心坐标系

2.2.5　本地大地坐标系或切平面坐标系

2.2.6　体坐标系

2.2.7　平台坐标系

2.2.8　仪器坐标系

2.2.9　小结

2.3　ECEF坐标系

2.3.1　ECEF直角坐标系

2.3.2　地球大地水准面和重力模型

2.3.3　ECEF转换

2.4　参照系转换

2.4.1　方向余弦矩阵

2.4.2　点转换

2.4.3　向量转换

2.4.4　矩阵转换

2.5　特殊向量转换

2.5.1　平面旋转

2.5.2　转换：ECEF到切平面

2.5.3　转换：ECEF到地理坐标

2.5.4　转换：运载体到导航坐标系

2.5.5　转换：正交小角

2.6　旋转参照系

2.6.1　方向余弦运动学

2.6.2　旋转坐标系中的导数计算

2.7　方向余弦的计算

2.7.1　方向余弦导数

2.7.2　欧拉角导数

2.8　参考文献和深入阅读

2.9　习题

第3章　确定性系统

3.1　连续时间系统模型

3.1.1　常微分方程

3.1.2　转移函数

3.1.3　状态空间

3.2　状态增广

3.3　线性化状态空间

3.4　离散时间状态空间表示法

3.5　状态空间分析

3.5.1　相似变换

3.5.2　状态空间到转移函数

3.5.3　状态转移矩阵特性

3.5.4　线性时不变系统

3.5.5　离散时间等效模型

3.6　状态估计

3.6.1　可观性

3.6.2　极点配置法估计器设计

3.6.3　可观子空间

3.7　参考文献和深入阅读

3.8　习题

第4章　随机过程

4.1　随机过程的基本概念

4.1.1　例子

4.1.2　研究计划

4.2　标量随机变量

4.2.1　基本属性

4.2.2　高斯分布

4.2.3　标量随机变量的转换

4.3　多维随机变量

4.3.1　基本性质

4.3.2　统计学和统计特性

4.3.3　高斯随机变量向量

4.3.4　随机变量向量的变换

4.4　随机过程

4.4.1　统计和统计特性

4.4.2　白噪声和有色噪声

4.5　具有随机输入的线性系统

4.6　随机过程的状态模型

4.6.1　标准模型

4.6.2　随机系统和状态增广

4.6.3　高斯-马尔可夫过程

4.6.4　均值时间传播

4.6.5　方差时间传播

4.7　离散时间等价模型

4.7.1　由F(t)计算k

4.7.2　由计算

4.8　线性状态估计

4.9　详细实例

4.9.1　系统性能指标

4.9.2　仪器技术规范

4.9.3　一维INS

4.9.4　一维位置辅助INS

4.10　互补滤波器

4.11　参考文献和深入阅读

4.12　习题

第5章　最优状态估计

5.1　状态估计回顾

5.2　最小方差增益推导

5.2.1　卡尔曼增益的推导

5.2.2　卡尔曼增益：后向协方差

5.2.3　总结

5.3　从WLS到卡尔曼滤波

5.3.1　加权最小二乘法（WLS）

5.3.2　加权最小二乘解

5.3.3　递归最小平方（RLS）

5.3.4　卡尔曼滤波

5.4　卡尔曼滤波推导的总结

5.4.1　等价的测量更新

5.4.2　等价的协方差测量更新

5.4.3　卡尔曼滤波的例子

5.5　卡尔曼滤波的属性

5.6　应用的问题

5.6.1　标量测量的处理

5.6.2　相关测量

5.6.3　有害的或者缺失的数据

5.7　执行顺序

5.8　异步测量

5.9　数值问题

5.9.1　协方差矩阵的对称性

5.9.2　协方差矩阵的正定性

5.10　次最优滤波

5.10.1　删除状态

5.10.2　施密特-卡尔曼滤波

5.10.3　去耦

5.10.4　离线的增益计算

5.10.5　非线性滤波

5.11　参考文献和深入阅读

5.12　习题

第6章　性能分析

6.1　协方差分析

6.2　蒙特卡罗分析

6.3　误差预算

6.4　协方差散度

6.5　参考文献和深入阅读

6.6　习题

第7章　导航系统设计

7.1　方法概述

7.2　详细例子

7.2.1　增广运动学模型

7.2.2　导航机械方程

7.2.3　传感器模型

7.2.4　误差模型

7.2.5　状态估计器设计

7.2.6　协方差分析

7.3　互补滤波器

7.3.1　频域方法

7.3.2　卡尔曼滤波器法

7.4　一个可选择的方法

7.4.1　总体状态：运动学模型

7.4.2　总体状态：时间更新

7.4.3　总体状态：测量更新

7.5　方法比较

7.6　警告

7.7　参考文献和深入阅读

7.8　习题

第Ⅱ部分　应用

概述

第8章　全球定位系统

8.1　GPS概述

8.1.1　GPS系统

8.1.2　GPS原始信号

8.2　GPS伪距

8.2.1　GPS的伪距符号

8.2.2　GPS的伪距算法

8.2.3　卫星的方位角和俯仰角

8.3　GPS接收机概述

8.3.1　载波相位观测量

8.3.2　伪距观测量

8.4　GPS的URE特性

8.4.1　时钟

8.4.2　卫星时钟偏移（）

8.4.3　接收机时钟误差（）

8.4.4　大气延迟（）

8.4.5　星历误差（Es）

8.4.6　选择可用性（SAs）

8.4.7　多径（，）

8.4.8　接收机噪声（，）

8.4.9　载波跟踪和整周模糊度（Ni）

8.4.10　总结

8.5　精度的几何衰减

8.6　双频接收机

8.6.1　宽巷和窄巷观测量

8.7　码的载波平滑

8.8　差分GPS

8.8.1　相对DPGS

8.8.2　差分GPS

8.8.3　双差

8.9　整周模糊度解算

8.9.1　减小搜索空间

8.9.2　最优整数的选择

8.9.3　GPS信号的现代化

8.10　GPS总结

8.11　参考文献和深入阅读
第9章　基于编码器的GPS辅助航位推测法

9.1　编码器模型

9.2　运动学模型

9.3　编码器的导航方程

9.3.1　连续时间：原理

9.3.2　连续时间：应用

9.4　误差状态的动态模型

9.5　GPS辅助

9.5.1　接收机时钟模型

9.5.2　差分测量

9.5.3　比较

9.6　性能分析

9.6.1　可观性

9.6.2　协方差分析

9.7　一般三维问题

第10章　AHRS

10.1　运动学模型

10.2　传感器模型

10.3　初始化

10.3.1　状态初始化：方法1

10.3.2　状态初始化：方法2

10.4　AHRS机械方程

10.5　误差模型

10.5.1　测量误差模型

10.5.2　姿态误差动力学

10.5.3　AHRS状态空间误差模型

10.5.4　测量噪声的协方差

10.5.5　初始误差协方差矩阵

10.6　AHRS方法总结

10.7　可观性和性能分析

10.8　俯仰角和滚动角的应用

10.9　参考文献和深入阅读

……
内容简介:
　　《高速传感器辅助导航》主要介绍设计和分析辅助导航系统的方法，以及应用该方法所采用的基本原理。全书包含两部分，共12章。第Ⅰ部分讲解一些必要的理论、概念和工具，涉及参照系、确定性系统、随机过程、最佳状态估计、性能分析、导航系统设计等内容；第Ⅱ部分将理论应用于几个特殊的导航应用中，介绍全球定位系统、基于编码器的GPS辅助航位推测法、AHRS、辅助惯性导航、LBL和多普勒辅助INS。此外，本书还附有关于符号、线性代数的回顾、GPS卫星位置和速度的计算、四元数的附录，有助于读者对基础理论和概念的理解。
作者简介:
JayA.Farrell在爱荷华州立大学获得物理学和电子工程学士学位(1986年)，在NotreDame大学获得电子工程硕士(1988年)和博士学位(1989年)。在CharlesStarkDraper实验室(1989—1994年)，JayA.Farrell是自动交通工具智能学习控制系统方案设计的主要负责人。1990年，JayA.Farrell被授予工程学首席会长最佳技术发行奖；1991年和1993年，他因突出的成绩和成就获得荣誉奖。JayA.Farrell是加州大学电子工程系教授和荣誉主席，任IEEE管理系统学会首席财政会长和首席技术执行会长，是IEEE(2008)学会特别会员，出版的技术刊物超过150部；JayA.Farrell是AidedN avigation：GPS with High RateSeo(McGraw—Hill，2008)一书的作者，并且是以下这几本书的联合作者：Tlle Global PositioningSystem and Interial Navigation(McGraw—Hill，1998)、AdaptiveApproximation Based Control：Unifying Neural，Fuzzy and TraditionalAdaptive Approximation Approaches(John Wiley，2006)。
目录:
第Ⅰ部分　理论

概述

第1章　绪论

1.1　方法综述

1.1.1　方法范例

1.1.2　方法概要

1.2　第Ⅰ部分概述：理论

1.2.1　参考坐标系

1.2.2　确定性系统

1.2.3　随机过程

1.2.4　最优状态估计

1.2.5　技术性能分析

1.2.6　辅助导航系统设计和分析

1.3　第Ⅱ部分概要：应用

1.3.1　GPS

1.3.2　辅助导航系统

1.4　附录概要

第2章　参照系

2.1　参照系特性

2.2　参照系定义

2.2.1　惯性坐标系

2.2.2　地心地固（ECEF）坐标系

2.2.3　地理坐标系

2.2.4　地心坐标系

2.2.5　本地大地坐标系或切平面坐标系

2.2.6　体坐标系

2.2.7　平台坐标系

2.2.8　仪器坐标系

2.2.9　小结

2.3　ECEF坐标系

2.3.1　ECEF直角坐标系

2.3.2　地球大地水准面和重力模型

2.3.3　ECEF转换

2.4　参照系转换

2.4.1　方向余弦矩阵

2.4.2　点转换

2.4.3　向量转换

2.4.4　矩阵转换

2.5　特殊向量转换

2.5.1　平面旋转

2.5.2　转换：ECEF到切平面

2.5.3　转换：ECEF到地理坐标

2.5.4　转换：运载体到导航坐标系

2.5.5　转换：正交小角

2.6　旋转参照系

2.6.1　方向余弦运动学

2.6.2　旋转坐标系中的导数计算

2.7　方向余弦的计算

2.7.1　方向余弦导数

2.7.2　欧拉角导数

2.8　参考文献和深入阅读

2.9　习题

第3章　确定性系统

3.1　连续时间系统模型

3.1.1　常微分方程

3.1.2　转移函数

3.1.3　状态空间

3.2　状态增广

3.3　线性化状态空间

3.4　离散时间状态空间表示法

3.5　状态空间分析

3.5.1　相似变换

3.5.2　状态空间到转移函数

3.5.3　状态转移矩阵特性

3.5.4　线性时不变系统

3.5.5　离散时间等效模型

3.6　状态估计

3.6.1　可观性

3.6.2　极点配置法估计器设计

3.6.3　可观子空间

3.7　参考文献和深入阅读

3.8　习题

第4章　随机过程

4.1　随机过程的基本概念

4.1.1　例子

4.1.2　研究计划

4.2　标量随机变量

4.2.1　基本属性

4.2.2　高斯分布

4.2.3　标量随机变量的转换

4.3　多维随机变量

4.3.1　基本性质

4.3.2　统计学和统计特性

4.3.3　高斯随机变量向量

4.3.4　随机变量向量的变换

4.4　随机过程

4.4.1　统计和统计特性

4.4.2　白噪声和有色噪声

4.5　具有随机输入的线性系统

4.6　随机过程的状态模型

4.6.1　标准模型

4.6.2　随机系统和状态增广

4.6.3　高斯-马尔可夫过程

4.6.4　均值时间传播

4.6.5　方差时间传播

4.7　离散时间等价模型

4.7.1　由F(t)计算k

4.7.2　由计算

4.8　线性状态估计

4.9　详细实例

4.9.1　系统性能指标

4.9.2　仪器技术规范

4.9.3　一维INS

4.9.4　一维位置辅助INS

4.10　互补滤波器

4.11　参考文献和深入阅读

4.12　习题

第5章　最优状态估计

5.1　状态估计回顾

5.2　最小方差增益推导

5.2.1　卡尔曼增益的推导

5.2.2　卡尔曼增益：后向协方差

5.2.3　总结

5.3　从WLS到卡尔曼滤波

5.3.1　加权最小二乘法（WLS）

5.3.2　加权最小二乘解

5.3.3　递归最小平方（RLS）

5.3.4　卡尔曼滤波

5.4　卡尔曼滤波推导的总结

5.4.1　等价的测量更新

5.4.2　等价的协方差测量更新

5.4.3　卡尔曼滤波的例子

5.5　卡尔曼滤波的属性

5.6　应用的问题

5.6.1　标量测量的处理

5.6.2　相关测量

5.6.3　有害的或者缺失的数据

5.7　执行顺序

5.8　异步测量

5.9　数值问题

5.9.1　协方差矩阵的对称性

5.9.2　协方差矩阵的正定性

5.10　次最优滤波

5.10.1　删除状态

5.10.2　施密特-卡尔曼滤波

5.10.3　去耦

5.10.4　离线的增益计算

5.10.5　非线性滤波

5.11　参考文献和深入阅读

5.12　习题

第6章　性能分析

6.1　协方差分析

6.2　蒙特卡罗分析

6.3　误差预算

6.4　协方差散度

6.5　参考文献和深入阅读

6.6　习题

第7章　导航系统设计

7.1　方法概述

7.2　详细例子

7.2.1　增广运动学模型

7.2.2　导航机械方程

7.2.3　传感器模型

7.2.4　误差模型

7.2.5　状态估计器设计

7.2.6　协方差分析

7.3　互补滤波器

7.3.1　频域方法

7.3.2　卡尔曼滤波器法

7.4　一个可选择的方法

7.4.1　总体状态：运动学模型

7.4.2　总体状态：时间更新

7.4.3　总体状态：测量更新

7.5　方法比较

7.6　警告

7.7　参考文献和深入阅读

7.8　习题

第Ⅱ部分　应用

概述

第8章　全球定位系统

8.1　GPS概述

8.1.1　GPS系统

8.1.2　GPS原始信号

8.2　GPS伪距

8.2.1　GPS的伪距符号

8.2.2　GPS的伪距算法

8.2.3　卫星的方位角和俯仰角

8.3　GPS接收机概述

8.3.1　载波相位观测量

8.3.2　伪距观测量

8.4　GPS的URE特性

8.4.1　时钟

8.4.2　卫星时钟偏移（）

8.4.3　接收机时钟误差（）

8.4.4　大气延迟（）

8.4.5　星历误差（Es）

8.4.6　选择可用性（SAs）

8.4.7　多径（，）

8.4.8　接收机噪声（，）

8.4.9　载波跟踪和整周模糊度（Ni）

8.4.10　总结

8.5　精度的几何衰减

8.6　双频接收机

8.6.1　宽巷和窄巷观测量

8.7　码的载波平滑

8.8　差分GPS

8.8.1　相对DPGS

8.8.2　差分GPS

8.8.3　双差

8.9　整周模糊度解算

8.9.1　减小搜索空间

8.9.2　最优整数的选择

8.9.3　GPS信号的现代化

8.10　GPS总结

8.11　参考文献和深入阅读
第9章　基于编码器的GPS辅助航位推测法

9.1　编码器模型

9.2　运动学模型

9.3　编码器的导航方程

9.3.1　连续时间：原理

9.3.2　连续时间：应用

9.4　误差状态的动态模型

9.5　GPS辅助

9.5.1　接收机时钟模型

9.5.2　差分测量

9.5.3　比较

9.6　性能分析

9.6.1　可观性

9.6.2　协方差分析

9.7　一般三维问题

第10章　AHRS

10.1　运动学模型

10.2　传感器模型

10.3　初始化

10.3.1　状态初始化：方法1

10.3.2　状态初始化：方法2

10.4　AHRS机械方程

10.5　误差模型

10.5.1　测量误差模型

10.5.2　姿态误差动力学

10.5.3　AHRS状态空间误差模型

10.5.4　测量噪声的协方差

10.5.5　初始误差协方差矩阵

10.6　AHRS方法总结

10.7　可观性和性能分析

10.8　俯仰角和滚动角的应用

10.9　参考文献和深入阅读

……

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