本書針對(duì)當(dāng)前教學(xué)需求，重點(diǎn)突破傳統(tǒng)理論教學(xué)中數(shù)學(xué)推導(dǎo)與工程實(shí)踐的銜接難題，創(chuàng)新性地構(gòu)建“數(shù)學(xué)模型—算法實(shí)現(xiàn)—可視化驗(yàn)證”三位一體的教學(xué)體系。全書基于MATLAB R2021a仿真平臺(tái)，系統(tǒng)整合慣性導(dǎo)航系統(tǒng)核心算法的程序?qū)崿F(xiàn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)從原理推導(dǎo)到虛擬仿真的全鏈條教學(xué)閉環(huán)。
本書采用“基礎(chǔ)模塊—專業(yè)應(yīng)用—前沿拓展”的遞進(jìn)架構(gòu)，具體內(nèi)容包含MATLAB/Simulink編程基礎(chǔ)、慣性導(dǎo)航數(shù)學(xué)模型及算法實(shí)現(xiàn)、陀螺儀與加速度計(jì)原理仿真、捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（涵蓋誤差建模、阻尼控制、初始對(duì)準(zhǔn)等關(guān)鍵技術(shù)）、旋轉(zhuǎn)調(diào)制式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等，并創(chuàng)新性地納入極區(qū)導(dǎo)航方法等前沿內(nèi)容。各章均采用“理論導(dǎo)引—公式解析—代碼實(shí)現(xiàn)—可視化驗(yàn)證”的四步教學(xué)法，配套提供經(jīng)過(guò)工程驗(yàn)證的MATLAB源碼（見(jiàn)封三頁(yè)面二維碼）。
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1998/09 – 2002/06，海軍工程大學(xué)，航海儀器工程，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位；
2002/09 – 2005/06，海軍工程大學(xué)、上海交通大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)，導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制，獲工學(xué)碩士學(xué)位；
2005/09 – 2009/06，海軍工程大學(xué)，導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制，獲工學(xué)博士學(xué)位2014/12-2019/12，海軍工程大學(xué)導(dǎo)航工程教研室副教授
2020/01至今，海軍工程大學(xué)導(dǎo)航工程教研室教授，主任導(dǎo)航工程曾獲軍隊(duì)優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才崗位津貼、大學(xué)學(xué)習(xí)成才先進(jìn)個(gè)人等榮譽(yù)，兩次榮立三等功國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目評(píng)審專家、軍委科技委創(chuàng)新特區(qū)項(xiàng)目評(píng)審專家、中國(guó)海陸空天慣性技術(shù)學(xué)科傳播團(tuán)隊(duì)專家、《中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)》青年編委
目錄
第1章 慣性導(dǎo)航基礎(chǔ)知識(shí) 1
1.1 常見(jiàn)坐標(biāo)系及轉(zhuǎn)換 1
1.1.1 常見(jiàn)坐標(biāo)系 1
1.1.2 常見(jiàn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換 5
1.2 坐標(biāo)系變換程序設(shè)計(jì)與仿真 16
1.2.1 程序設(shè)計(jì) 16
1.2.2 仿真結(jié)果 19
1.3 地球及其自轉(zhuǎn) 20
1.3.1 地球的形狀與參考橢球 20
1.3.2 參考橢球的曲率半徑 22
1.3.3 垂線及緯度的定義 24
1.3.4 地球的重力場(chǎng) 25
1.3.5 計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)及地球自轉(zhuǎn)角速度 26
1.3.6 地球自轉(zhuǎn)下的坐標(biāo)系分解 27
1.4 地球自轉(zhuǎn)程序設(shè)計(jì)與仿真 28
1.4.1 程序設(shè)計(jì) 28
1.4.2 仿真結(jié)果 30
1.5 經(jīng)緯度變化率 30
1.5.1 加速度計(jì)對(duì)比力的測(cè)量 30
1.5.2 比力方程 33
1.5.3 經(jīng)緯度變化率的計(jì)算 37
1.6 慣導(dǎo)位置信息程序設(shè)計(jì)與仿真 38
1.6.1 程序設(shè)計(jì) 38
1.6.2 仿真結(jié)果 40
第2章 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng) 42
2.1 捷聯(lián)慣導(dǎo)基本原理 42
2.1.1 捷聯(lián)慣導(dǎo)慣性系機(jī)械編排 42
2.1.2 捷聯(lián)慣導(dǎo)導(dǎo)航系統(tǒng)機(jī)械編排 44
2.2 捷聯(lián)慣導(dǎo)程序設(shè)計(jì)與仿真 45
2.2.1 程序設(shè)計(jì) 45
2.2.2 仿真結(jié)果 47
2.3 捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差分析 49
2.3.1 四元數(shù)姿態(tài)更新方法 49
2.3.2 姿態(tài)角誤差方程 50
2.3.3 速度誤差方程 51
2.3.4 位置誤差方程 52
2.3.5 靜基座誤差方程 53
2.3.6 系統(tǒng)誤差的周期特性分析 54
2.4 捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差分析程序設(shè)計(jì)與仿真 55
2.4.1 程序設(shè)計(jì) 55
2.4.2 仿真結(jié)果 59
2.5 水平阻尼原理 60
2.5.1 單通道慣導(dǎo)的水平阻尼 61
2.5.2 三通道慣導(dǎo)的水平阻尼 64
2.5.3 外速度補(bǔ)償?shù)乃阶枘釕T導(dǎo) 69
2.6 水平阻尼程序設(shè)計(jì)與仿真 74
2.6.1 程序設(shè)計(jì) 74
2.6.2 仿真結(jié)果 75
第3章 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)與校正 78
3.1 初始對(duì)準(zhǔn)原理 78
3.1.1 相對(duì)準(zhǔn)原理 78
3.1.2 精對(duì)準(zhǔn)原理 80
3.1.3 精對(duì)準(zhǔn)中失準(zhǔn)角對(duì)準(zhǔn)精度分析 81
3.1.4 初始對(duì)準(zhǔn)原理框圖 82
3.2 捷聯(lián)慣導(dǎo)初始對(duì)準(zhǔn)程序設(shè)計(jì)與仿真 82
3.2.1 程序設(shè)計(jì) 82
3.2.2 仿真結(jié)果 84
3.3 綜合校正原理 85
3.3.1 松散綜合校正模式 85
3.3.2 基于速度的組合導(dǎo)航系統(tǒng) 86
3.4 綜合校正程序設(shè)計(jì)與仿真 91
3.4.1 程序設(shè)計(jì) 91
3.4.2 仿真結(jié)果 93
第4章 旋轉(zhuǎn)調(diào)制式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng) 95
4.1 單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制原理 95
4.1.1 旋轉(zhuǎn)調(diào)制式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展歷史 95
4.1.2 單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制的基本原理 97
4.1.3 單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制方案 98
4.2 單軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制程序設(shè)計(jì)與仿真 100
4.2.1 程序設(shè)計(jì) 100
4.2.2 仿真結(jié)果 105
4.3 雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制原理 108
4.3.1 雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制的基本原理 108
4.3.2 雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制方案 109
4.4 雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制程序設(shè)計(jì)與仿真 111
4.4.1 程序設(shè)計(jì) 111
4.4.2 仿真結(jié)果 111
第5章 捷聯(lián)慣導(dǎo)極區(qū)導(dǎo)航方法 113
5.1 極區(qū)基本情況 113
5.1.1 地理學(xué)定義的極區(qū)范圍 113
5.1.2 物候?qū)W定義的極區(qū)范圍 113
5.1.3 航海學(xué)定義的極區(qū)范圍 113
5.2 基于虛擬圓球法的極區(qū)導(dǎo)航方法 114
5.2.1 虛擬圓球模型 114
5.2.2 基于虛擬圓球模型的慣導(dǎo)機(jī)械編排 115
5.3 基于虛擬圓球法的極區(qū)導(dǎo)航程序設(shè)計(jì)與仿真 117
5.3.1 程序設(shè)計(jì) 117
5.3.2 仿真結(jié)果 118
5.4 基于虛擬圓球向量法位置模型的誤差分析 120
5.4.1 姿態(tài)角誤差方程 120
5.4.2 速度誤差方程 120
5.4.3 位置誤差方程 120
5.4.4 靜基座誤差方程 120
5.5 基于虛擬圓球向量法的位置模型誤差分析程序設(shè)計(jì)與仿真 121
5.5.1 程序設(shè)計(jì) 121
5.5.2 仿真結(jié)果 121
附錄A SIMULINK程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 123
A.1 SIMULINK常用運(yùn)算規(guī)則 123
A.1.1 SIMULINK操作基礎(chǔ) 123
A.1.2 SIMULINK模型創(chuàng)建 129
A.1.3 SIMULINK系統(tǒng)封裝 136
A.1.4 SIMULINK仿真參數(shù) 140
A.1.5 SIMULINK仿真運(yùn)行 146
A.2 SIMULINK基礎(chǔ)程序設(shè)計(jì) 150
A.2.1 程序設(shè)計(jì) 150
A.2.2 仿真結(jié)果 150
附錄B 卡爾曼濾波基礎(chǔ) 154
B.1 基礎(chǔ)理論 154
B.2 離散卡爾曼濾波使用要點(diǎn) 155
參考文獻(xiàn) 158
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