自適應(yīng)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位(第二版）
定 價(jià)：88 元
- 作者：楊元喜
- 出版時(shí)間：2017/1/1
- ISBN：9787503040054
- 出 版 社：中國地圖出版社
- 中圖法分類：TN96
- 頁碼：339
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《自適應(yīng)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位（第二版）》系統(tǒng)地闡述了新近發(fā)展起來的抗差自適應(yīng)導(dǎo)航定位理論和算法，包括貝葉斯導(dǎo)航解算理論、序貫導(dǎo)航解算理論、抗差導(dǎo)航解算理論、函數(shù)模型補(bǔ)償法、隨機(jī)模型補(bǔ)償法、有色噪聲補(bǔ)償法、自適應(yīng)濾波導(dǎo)航解算理論、抗差自適應(yīng)濾波解算理論、自適應(yīng)組合導(dǎo)航算法等，將抗差估計(jì)、誤差探測(cè)、自適應(yīng)濾波、信息融合等學(xué)科理論融合于一體，形成一套自成體系的動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位理論和算法。
《自適應(yīng)動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位（第二版）》主要取材于作者所從事的多個(gè)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的科研成果，是一部理論聯(lián)系實(shí)際的研究專著。內(nèi)容新穎，敘述深入淺出，并具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性，可作為導(dǎo)航定位及大地測(cè)量等高年級(jí)本科學(xué)生和研究生的教材，也可供相關(guān)科研和工程技術(shù)人員參考。
動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位是航空和航天飛行器導(dǎo)航與定軌、航海艦船和陸地車輛導(dǎo)航與定位、遠(yuǎn)程武器巡航與控制的重要手段，也是一種快速的大地測(cè)量定位手段。國內(nèi)外已廣泛開展動(dòng)態(tài)導(dǎo)航與定位理論、方法與器件的研制。動(dòng)態(tài)導(dǎo)航定位的質(zhì)量不僅取決于導(dǎo)航手段、器件的精度和可靠性，同時(shí)也取決于導(dǎo)航計(jì)算理論和方法的嚴(yán)密性、合理性和可靠性。
運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航定位一般應(yīng)用Kalman濾波算法。但是標(biāo)準(zhǔn)Kalman濾波有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)：一是當(dāng)載體本身發(fā)生突變或產(chǎn)生較大擾動(dòng)加速度時(shí)，載體的先驗(yàn)狀態(tài)方程不能可靠地預(yù)測(cè)載體的未知狀態(tài)；二是Kalman濾波受到參數(shù)初值的影響十分明顯，初值不可靠，則最終解必然受到歪曲。針對(duì)Kalman濾波存在的問題，許多學(xué)者提出了多種改進(jìn)措施，如序貫統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)與修復(fù)技術(shù)，單歷元觀測(cè)信息平差技術(shù)，附加模型參數(shù)誤差補(bǔ)償技術(shù)，隨機(jī)模型不確定度重估技術(shù)，遺忘記憶濾波技術(shù)等。
序貫統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)并未從本質(zhì)上解決問題。首先，狀態(tài)擾動(dòng)和觀測(cè)異常非常復(fù)雜，難以判別，而且異常誤差常使統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)量和置信域異常，以此為基礎(chǔ)很難檢驗(yàn)出載體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和觀測(cè)信息的異常；其次，大宗動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流很難用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)法逐一加以檢驗(yàn)和剔除，所以，序貫誤差檢驗(yàn)技術(shù)也很難進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)航與定位計(jì)算。
單歷元平差技術(shù)是一種根本不考慮動(dòng)力學(xué)模型方程信息的導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理技術(shù)。它不考慮載體的運(yùn)動(dòng)方程所提供的先驗(yàn)位置或運(yùn)動(dòng)信息，而僅利用當(dāng)前歷元的觀測(cè)信息。如此，載體的非平穩(wěn)擾動(dòng)將不對(duì)當(dāng)前載體的狀態(tài)估計(jì)產(chǎn)生明顯影響，而且參數(shù)的初值也不明顯影響當(dāng)前狀態(tài)的求解。然而，利用這種單歷元平差技術(shù)不能充分利用載體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的有利信息。尤其當(dāng)載體處于平穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，這種數(shù)據(jù)處理技術(shù)會(huì)大大損失精度。另一方面，這種單歷元平差技術(shù)要求載體每個(gè)運(yùn)動(dòng)歷元都必須有足夠的觀測(cè)信息，即必須至少能同時(shí)獲得6個(gè)以上可靠觀測(cè)信息（假設(shè)只求解動(dòng)態(tài)載體的三維位置和三個(gè)速度分量）。若觀測(cè)信息不足，則狀態(tài)參數(shù)的解算將會(huì)出現(xiàn)秩虧。所以這種平差技術(shù)往往造成部分歷元無解。
附加模型誤差補(bǔ)償技術(shù)是一種解決模型誤差的較理想的方法，即在模型方程中附加參數(shù)補(bǔ)償模型誤差對(duì)動(dòng)態(tài)載體導(dǎo)航結(jié)果的影響。但是增加多少參數(shù)，如何增加參數(shù)均具有不確定性，且增加參數(shù)后必然增加方程解算負(fù)擔(dān)。
隨機(jī)模型補(bǔ)償一般采用前優(yōu)步殘差序列或新息序列估計(jì)觀測(cè)向量的協(xié)方差矩陣和動(dòng)力模型誤差協(xié)方差矩陣。這種協(xié)方差矩陣重估技術(shù)適合于載體運(yùn)行的平穩(wěn)狀態(tài)，當(dāng)載體處于高動(dòng)態(tài)且具有較大擾動(dòng)時(shí)，這種開窗估計(jì)法求得的協(xié)方差矩陣有時(shí)不能可靠表征動(dòng)力學(xué)模型的誤差狀態(tài)。
創(chuàng)建了一套全新的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)抗差濾波理論體系，研究了相應(yīng)解的性質(zhì)，其理論模型兼容了最小二乘平差、抗差平差、動(dòng)態(tài)濾波、抗差濾波、自適應(yīng)濾波。該理論與方法除自適應(yīng)地平衡動(dòng)態(tài)觀測(cè)信息和動(dòng)態(tài)模型信息對(duì)導(dǎo)航解的貢獻(xiàn)外，還能自適應(yīng)地估計(jì)任意歷元觀測(cè)量的權(quán)。在單因子自適應(yīng)濾波的基礎(chǔ)上，探討了多因子自適應(yīng)濾波和分類因子自適應(yīng)濾波理論。
構(gòu)造了三種動(dòng)態(tài)自適應(yīng)因子，即三段函數(shù)、兩段函數(shù)和指數(shù)函數(shù)。它們分別適合于整體解模型和遞推解模型，均能控制載體動(dòng)力模型誤差的影響。構(gòu)造了三種不同的學(xué)習(xí)因子，即方差比函數(shù)、狀態(tài)不符值函數(shù)和預(yù)測(cè)殘差函數(shù)。它們分別適合于有多余觀測(cè)和無多余觀測(cè)情形，均具有學(xué)習(xí)功能，均能判斷動(dòng)態(tài)載體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建了最優(yōu)自適應(yīng)濾波理論。
構(gòu)造了Sage濾波與自適應(yīng)濾波組合的導(dǎo)航解算方法，使?fàn)顟B(tài)在平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)時(shí)白適應(yīng)地采用Sage自適應(yīng)濾波法，而當(dāng)載體運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)時(shí)則自動(dòng)采用自適應(yīng)因子進(jìn)行調(diào)整。
構(gòu)造了基于方差分量估計(jì)的自適應(yīng)濾波理論，該理論將方差分量估計(jì)與自適應(yīng)濾波有機(jī)融合在一起，吸收了Sage濾波和方差分量估計(jì)的雙重優(yōu)點(diǎn)，保證了高精度的濾波結(jié)果。
建立了衛(wèi)星軌道的自適應(yīng)定軌理論與方法，提出了一種綜合Sage濾波和自適應(yīng)抗差濾波的新的軌道計(jì)算方法。它包容了幾何定軌、動(dòng)力學(xué)定軌和半動(dòng)力學(xué)定軌方法。結(jié)果表明，新的抗差自適應(yīng)定軌理論與算法不僅計(jì)算簡(jiǎn)單，而且能有效地控制觀測(cè)異常和衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)模型誤差對(duì)衛(wèi)星軌道參數(shù)估值的影響。
最后對(duì)融合導(dǎo)航理論進(jìn)行了介紹，首先介紹了國內(nèi)外常用的聯(lián)邦濾波理論，討論了本書新建立的動(dòng)靜態(tài)濾波技術(shù)，基于局部傳感器抗差導(dǎo)航解的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，基于方差分量估計(jì)的多傳感器融合導(dǎo)航技術(shù)，自適應(yīng)融合導(dǎo)航技術(shù)等。
本書盡管是一本研究專著，但對(duì)常用導(dǎo)航理論和算法具有很強(qiáng)的繼承性和兼容性。本書適合于從事導(dǎo)航理論與算法研究的科研人員和工程技術(shù)人員參考，也適合于從事大地測(cè)量和導(dǎo)航的研究生和高年級(jí)本科生閱讀。
本書在撰寫過程中，得到國家杰出青年基金NO.49825107和多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金的大力支持，得到西安測(cè)繪研究所領(lǐng)導(dǎo)與同事們的極大支持與鼓勵(lì)，鄭州測(cè)繪學(xué)院的宋力杰、何海波教授閱讀了原稿，并提出了許多有價(jià)值的修改意見，徐天河、高為廣、崔先強(qiáng)、張雙成、馮來平及許多其他未提及的同學(xué)和朋友給予作者許多寶貴的幫助，我的研究生們做了大量的試驗(yàn)、計(jì)算和文字錄入工作。在此一并表示衷心的感謝！
由于作者水平有限，錯(cuò)誤、遺漏和其他不足之處在所難免，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
第一章 概論
§1．1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展及其影響
§1．2 慣性導(dǎo)航
§1．3 融合導(dǎo)航
§1．4 導(dǎo)航計(jì)算方法綜述
第二章 貝葉斯估計(jì)理論
§2．1 貝葉斯定理
§2．2 參數(shù)的先驗(yàn)密度函數(shù)
§2．3 參數(shù)無先驗(yàn)信息的貝葉斯估計(jì)
§2．4 參數(shù)具有先驗(yàn)信息的貝葉斯估計(jì)
第三章 序貫導(dǎo)航定位解算原理”I
§3．1 一般性描述I
§3．2 序貫靜態(tài)最小二乘參數(shù)平差
§3．3 序貫最小二乘條件平差
§3．4 具有運(yùn)動(dòng)方程的序貫最小二乘導(dǎo)航解
§3．5 各觀測(cè)歷元均有獨(dú)立參數(shù)的序貫導(dǎo)航解
§3．6 部分增加參數(shù)的序貫導(dǎo)航解
§3．7 顧及狀態(tài)方程及增加參數(shù)的序貫導(dǎo)航解
§3．8 顧及狀態(tài)方程及減少參數(shù)的序貫導(dǎo)航解
第四章 卡爾曼濾波
§4．1 濾波的基本概念
§4．2 動(dòng)力學(xué)模型和觀測(cè)模型
§4．3 Kalman濾波一般解算原理
§4．4 Kalman濾波新息向量及其性質(zhì)
§4．5 噪聲互相關(guān)情況下的濾波
§4．6 Kalman濾波簡(jiǎn)單小結(jié)
第五章 運(yùn)動(dòng)載體的動(dòng)態(tài)模型
§5．1 概述
§5．2 CV模型
§5．3 CA模型
§5．4 變加速模型
§5．5 基于多種觀測(cè)信息的狀態(tài)方程
第六章 導(dǎo)航解算中的誤差探測(cè)、診斷與修復(fù)
§6．1 概述
§6．2 誤差探測(cè)
§6．3 誤差診斷
§6．4 模型修復(fù)
§6．5 動(dòng)態(tài)Kalman濾波模型誤差的影響
§6．6 Kalman濾波異常誤差檢測(cè)
第七章 抗差估計(jì)理論介紹
§7．1 抗差估計(jì)綜述
§7．2 抗差M估計(jì)原理及影響函數(shù)
§7．3 參數(shù)平差模型的抗差解
§7．4 抗差估計(jì)的驗(yàn)后方差一協(xié)方差估計(jì)、
§7．5 雙因子相關(guān)觀測(cè)抗差估計(jì)理論
第八章 動(dòng)態(tài)抗差導(dǎo)航解算理論
§8．1 概述
§8．2 靜態(tài)序貫抗差估計(jì)解
§8．3 動(dòng)態(tài)序貫抗差估計(jì)解
§8．4 抗差貝葉斯估計(jì)
§8．5 抗差Kalman濾波
§8．6 附有條件的抗差濾波
第九章 隨機(jī)模型誤差補(bǔ)償法
§9．1 概述
§9．2 附加方差協(xié)方差矩陣濾波算法
§9．3 模型誤差協(xié)方差矩陣的自適應(yīng)估計(jì)
§9．4 先驗(yàn)協(xié)方差矩陣的開窗估計(jì)法-Sage-Husa濾波法
……
第十章 函數(shù)模型誤差補(bǔ)償法
第十一章 含有色噪聲的濾波
第十二章 抗差自適應(yīng)濾波
第十三章 自適應(yīng)因子模型
第十四章 抗差自適應(yīng)濾波理論在導(dǎo)航定位中的應(yīng)用
第十五章 GPS導(dǎo)航著千實(shí)際問題
第十六章 融合導(dǎo)航理論
參考文獻(xiàn)
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