捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)偏軸 旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制技術(shù)
定 價(jià):88 元
- 作者:任元,王麗芬,苗繼松,陳曉岑 著
- 出版時(shí)間:2020/7/1
- ISBN:9787118111576
- 出 版 社:國(guó)防大學(xué)出版社
- 中圖法分類:V448.131
- 頁(yè)碼:255
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
《捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)偏軸 旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制技術(shù)》主要研究了慣性測(cè)量單元(IMU)在轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行偏軸安裝方式下的相關(guān)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航新技術(shù)。為表示出IMU在轉(zhuǎn)位上偏軸安裝時(shí)各個(gè)運(yùn)動(dòng)下的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換矩陣,首先提出了一種新的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換方法。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)具體的捷聯(lián)慣導(dǎo)新技術(shù),研究了陀螺偏軸四位置分立標(biāo)定方法、偏軸轉(zhuǎn)位的慣性器件系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定、偏軸轉(zhuǎn)位下高精度系統(tǒng)尋北、偏軸旋轉(zhuǎn)復(fù)合旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)等內(nèi)容,并設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn),對(duì)提出的各種方法進(jìn)行了驗(yàn)證。
《捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)偏軸 旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制技術(shù)》可供從事慣性測(cè)量與高精度導(dǎo)航方面的科研人員及高等院校相關(guān)專業(yè)師生參考。
旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)是將慣性器件安裝在轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)上,控制轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)使慣性器件繞一個(gè)軸或多個(gè)軸有規(guī)律地旋轉(zhuǎn),從而將陀螺和加速度計(jì)的誤差調(diào)制為周期性變化的信號(hào),以減弱其對(duì)導(dǎo)航精度的影響。按照轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)不同,一般分為單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、雙軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及三軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。而基于轉(zhuǎn)位方式的誤差標(biāo)定和尋北解算,由于存在轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),也可以將其看作旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)的一種延伸應(yīng)用。從理論上講,每增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸,即可多調(diào)制一部分慣性器件誤差,因此三軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制系統(tǒng)的導(dǎo)航精度相對(duì)單軸和雙軸而言是最高的,但是系統(tǒng)的體積、重量也隨著轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的增加而增加。綜上所述,旋轉(zhuǎn)調(diào)制型捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度和體積之間不可避免地存在一定的矛盾。正是受體積、重量限制,目前研究及應(yīng)用較多的為單軸及雙軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)。因此,拓展現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)調(diào)制方法,并研究在旋轉(zhuǎn)軸一定情況下慣性器的安裝與旋轉(zhuǎn)調(diào)制策略,以及導(dǎo)航解算與誤差標(biāo)定方法等將具有重要意義。
本書將在現(xiàn)有的系統(tǒng)級(jí)旋轉(zhuǎn)調(diào)制基礎(chǔ)上提出組件級(jí)調(diào)制解調(diào)的方法,即通過(guò)對(duì)慣性測(cè)量單元中單個(gè)慣性器件的某個(gè)組件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以達(dá)到系統(tǒng)級(jí)調(diào)制解調(diào)的效果,進(jìn)一步提出轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)一定子旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制解調(diào)方法,并將其反過(guò)來(lái)拓展應(yīng)用于系統(tǒng)級(jí)旋轉(zhuǎn)調(diào)制型捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng),提出捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的偏軸-旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制解調(diào)技術(shù),并研究其在快速高精度導(dǎo)航解算、誤差標(biāo)定和自主尋北中的應(yīng)用方法。
本書以組件級(jí)復(fù)合調(diào)制誤差補(bǔ)償、系統(tǒng)級(jí)復(fù)合調(diào)制導(dǎo)航解算、誤差標(biāo)定和尋北解算為核心內(nèi)容,突出了基礎(chǔ)性、創(chuàng)新性和前瞻性的研究成果及工程應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。全書共8章,分為五部分。第一部分包括第1章和第2章,主要介紹旋轉(zhuǎn)調(diào)制方法以及相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其基本理論。第二部分由第3章組成,主要介紹組件級(jí)偏轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制方法。第三部分由第4、第5章組成,其中第4章介紹IMU偏軸-旋轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)及其三元角描述方法,第5章介紹基于IMU偏軸-旋轉(zhuǎn)的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)復(fù)合調(diào)制導(dǎo)航解算方法。第四部分由第6、第7章組成,其中第6章介紹基于IMU偏軸-旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制的慣性器件誤差標(biāo)定方法,第7章介紹基于IMU偏軸-旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制的自主尋北方法。第五部分是總結(jié)與展望,由第8章組成。
本書力求原創(chuàng)性強(qiáng)、理論聯(lián)系實(shí)際,但由于涉及多門學(xué)科前沿,內(nèi)容較新,加上作者水平所限,難免存在不妥和疏漏之處,懇請(qǐng)廣大同行、讀者批評(píng)指正。
特別感謝北京航空航天大學(xué)的房建成院士在磁懸浮控制敏感陀螺及其組件級(jí)調(diào)制解調(diào)誤差補(bǔ)償方法研究中所給予的鼓勵(lì)、支持和指導(dǎo)!感謝“慣性技術(shù)”國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室給予的大力支持和幫助。在近年來(lái)的研究過(guò)程中,作者所帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)中的20多位老師和研究生先后參加了相關(guān)課題的研究工作,在此特別感謝航天工程大學(xué)的蔡遠(yuǎn)文教授、王衛(wèi)杰講師、王華教授、邵瓊玲副教授、汪洲副教授、北京科技大學(xué)的繆存孝副教授、中國(guó)航天科技集團(tuán)第一研究院15所的白煥旭研究員、中國(guó)航天科技集團(tuán)第五研究院航天502所的樊亞洪高工、北京石油化工學(xué)院的劉強(qiáng)副教授、北京航空航天大學(xué)的孫津濟(jì)教授,感謝辛朝軍、許國(guó)鋒、夏長(zhǎng)峰博士以及博士生尹增愿、朱挺和碩士生王磊、于春淼等的研究工作,感謝碩士生翟雪瑞、沙啟蒙、丁友、李恒、楊洋和熊振宇的校核工作。此外,本書部分內(nèi)容還參考了國(guó)內(nèi)外同行專家、學(xué)者的最新研究成果,在此一并向他們致以誠(chéng)摯的謝意!
還要感謝國(guó)防工業(yè)出版社和北京市“高創(chuàng)計(jì)劃”青年拔尖人才項(xiàng)目在本書出版過(guò)程中給予的大力支持,以及航天工程大學(xué)在科研工作中給予的支持和幫助。
最后感謝在本書撰寫過(guò)程中所有給予關(guān)心、支持和幫助的人們!
第1章 緒論
1.1 概述
1.2 旋轉(zhuǎn)調(diào)制導(dǎo)航解算技術(shù)發(fā)展概況
1.2.1 單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制系統(tǒng)技術(shù)研究進(jìn)展
1.2.2 雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制系統(tǒng)技術(shù)研究進(jìn)展
1.2.3 三軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制系統(tǒng)技術(shù)研究進(jìn)展
1.2.4 我國(guó)旋轉(zhuǎn)調(diào)制系統(tǒng)技術(shù)研究進(jìn)展
1.3 捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差標(biāo)定技術(shù)研究進(jìn)展
1.4 捷聯(lián)慣導(dǎo)自尋北技術(shù)研究進(jìn)展
1.5 本書的編寫特點(diǎn)和內(nèi)容安排
1.5.1 編寫特點(diǎn)
1.5.2 內(nèi)容安排
1.6 本章小結(jié)
第2章 系統(tǒng)級(jí)旋轉(zhuǎn)調(diào)制基礎(chǔ)理論
2.1 坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換
2.1.1 坐標(biāo)系定義
2.1.2 姿態(tài)角與姿態(tài)矩陣
2.2 慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差方程
2.3 系統(tǒng)級(jí)旋轉(zhuǎn)調(diào)制基本原理
2.3.1 陀螺漂移誤差調(diào)制原理
2.3.2 慣導(dǎo)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)調(diào)制原理
2.4 單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制誤差補(bǔ)償方法
2.4.1 陀螺零偏誤差調(diào)制效果分析
2.4.2 陀螺標(biāo)度誤差調(diào)制效果分析
2.4.3 安裝誤差調(diào)制效果分析
2.5 雙軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差補(bǔ)償方法
2.5.1 轉(zhuǎn)位方案設(shè)計(jì)原則
2.5.2 經(jīng)典雙軸轉(zhuǎn)位方案分析
2.6 本章小結(jié)
第3章 組件級(jí)偏轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制誤差補(bǔ)償方法
3.1 MSCSG結(jié)構(gòu)與工作原理
3.1.1 MSCSG結(jié)構(gòu)
3.1.2 MSCSG測(cè)控一體化原理
3.2 MSCSG定子旋轉(zhuǎn)調(diào)制方法
3.3 MSCSG轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)調(diào)制方法
3.4 MSCSG轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)一定子旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制方法
3.5 MSCSG組件級(jí)定子旋轉(zhuǎn)調(diào)制方案設(shè)計(jì)
3.5.1 系統(tǒng)組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.5.2 定子旋轉(zhuǎn)調(diào)制轉(zhuǎn)停方案討論
3.6 MSCSG組件級(jí)調(diào)制解調(diào)仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證
3.6.1 MSCSG定子旋轉(zhuǎn)調(diào)制誤差補(bǔ)償仿真分析
3.6.2 MSCSG轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)調(diào)制誤差補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
3.7 本章小結(jié)
第4章 IMU偏軸-旋轉(zhuǎn)復(fù)合轉(zhuǎn)位及其三元角描述方法
4.1 基于偏轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)的IMU安裝方式與轉(zhuǎn)位特點(diǎn)分析
4.1.1 IMU偏軸安裝與轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1.2 基于偏轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)的IMU坐標(biāo)變換
4.2 三元角定義
4.3 三元角變換矩陣
4.3.1 由末系到初系按先偏后旋方式推導(dǎo)
4.3.2 由末系到初系按先旋后偏方式反向驗(yàn)證
4.4 三元角與歐拉角、四元數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系
4.4.1 三元角與歐拉角的轉(zhuǎn)換關(guān)系
4.4.2 三元角與四元數(shù)的轉(zhuǎn)換關(guān)系
4.4.3 三元角與其他方法的對(duì)比
4.5 三元角法仿真驗(yàn)證
4.6 本章小結(jié)
……
第5章 基于IMU偏軸-旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制的導(dǎo)航解算方法
第6章 基于IMU偏軸-旋轉(zhuǎn)復(fù)合轉(zhuǎn)位的誤差標(biāo)定方法
第7章 基于IMU偏軸-旋轉(zhuǎn)復(fù)合調(diào)制的自主尋北方法
第8章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)