导航原理(第2版通信与导航系列规划教材)

教材从\\\\\\\"大导航”的理念出发，结合信息控制技术的发展，着眼导航依托的各种物理基础，全面阐述导航的基本原理、方法和技术，并将导航信息的使用纳入导航原理知识体系。全书共9章，包括：导航的基本概念和参数描述，导航的数学基础与物理基础，导航的测角、测距、测速、定位原理、多源组合导航原理，以及运行体的控制实现和应用。

吴德伟，军队学科拔尖人才、博士生导师，先后被评为全军优秀教师、全军院校教书育人优秀教员、空军首届“十大”杰出青年；主持国家自然科学基金项目2项；《导航原理》课程被评为省级精品课程，省高校优秀教材一等奖。

第1章 绪论 1 1.1 导航的概念 1 1.1.1 定义 1 1.1.2 对象 2 1.1.3 任务 3 1.2 导航的参量 3 1.2.1 角度参量 4 1.2.2 距离参量 6 1.2.3 速度参量 6 1.2.4 时空信息 7 1.3 位置线与位置面 8 1.3.1 等角位置线、位置面 8 1.3.2 等距位置线、位置面 9 1.3.3 等距差位置线、位置面 9 1.3.4 等距和位置线、位置面 10 1.3.5 位置线典型应用 11 1.4 导航的发展与运用 13 1.4.1 天文导航 14 1.4.2 地磁导航 16 1.4.3 无线电导航 17 1.4.4 惯性导航 18 1.4.5 其他导航 19 1.5 本书的结构 22 复习和作业题1 23 第2章 导航的数学基础 24 2.1 坐标及其变换 24 2.1.1 惯性坐标系 24 2.1.2 地球坐标系 25 2.1.3 运行体及平台坐标系 27 2.1.4 直角坐标系间的旋转变换 29 2.1.5 极坐标系 30 2.2 运动状态描述 31 2.2.1 微分多项式模型 31 2.2.2 匀速运动模型 32 2.2.3 匀加速运动模型 33 2.2.4 其他运动模型 34 2.3 导航误差分析基础 34 2.3.1 数字特征描述 35 2.3.2 统计特征描述 35 2.4 导航参量估计方法 38 2.4.1 非线性方程的线性化 38 2.4.2 最小二乘法 41 2.4.3 卡尔曼滤波 46 2.5 小结 48 复习和作业题2 49 第3章 导航的物理基础 50 3.1 导航信号 50 3.1.1 描述方法 50 3.1.2 伪随机序列 52 3.2 多普勒效应 53 3.2.1 收发一方运动的多普勒效应 53 3.2.2 收发双方同时运动的多普勒效应 55 3.2.3 多普勒效应在导航中的应用 55 3.3 无线电信号 56 3.3.1 信号特性 56 3.3.2 天线方向图 57 3.3.3 传播方式 62 3.3.4 信道特性分析 65 3.3.5 电波传播对无线电导航信号的影响 67 3.3.6 场地环境对无线电导航信号的影响 68 3.4 光探测基础 73 3.4.1 光电探测系统 73 3.4.2 光接收机原理 75 3.5 陀螺仪与加速度计 78 3.5.1 力学基础 79 3.5.2 陀螺仪原理 81 3.5.3 加速度计原理 83 3.6 重力场基础 84 3.7 地磁场基础 85 3.8 相对论影响 87 3.9 小结 90 复习和作业题3 90 第4章 导航测角原理 91 4.1 概述 91 4.2 振幅式导航测角 92 4.2.1 振幅式无线电导航测角 92 4.2.2 振幅式无线电导航测角误差分析 96 4.2.3 振幅式光学导航测角 100 4.3 相位式导航测角 101 4.3.1 相位式无线电导航测角 101 4.3.2 相位式无线电导航测角误差分析 105 4.4 时间式导航测角 107 4.4.1 时间式无线电导航测角 107 4.4.2 时间式无线电导航测角误差分析 112 4.5 频率式导航测角 113 4.5.1 频率式无线电导航测角 113 4.5.2 偏流角测量的准确度分析 114 4.6 惯性力学测角 114 4.6.1 水平面内的陀螺寻北原理 114 4.6.2 非水平面内的陀螺寻北原理 116 4.6.3 陀螺寻北的误差分析 119 4.7 地磁感应测角 120 4.7.1 罗航向和罗差 120 4.7.2 地磁感应测角原理 121 4.8 小结 122 复习和作业题4 123 第5章 导航测距原理 124 5.1 概述 124 5.1.1 基本概念 124 5.1.2 测距分类 125 5.2 无线电导航测距 127 5.2.1 脉冲式测距 128 5.2.2 码相关测距 132 5.2.3 频率式测距 134 5.3 无线电导航测距差 143 5.3.1 脉冲式测距差 143 5.3.2 相位式测距差 144 5.3.3 脉冲/相位式测距差 145 5.3.4 多普勒积分测距差 145 5.4 光学导航测距 146 5.4.1 主动式测距 146 5.4.2 被动式测距 147 5.5 气压测高 147 5.5.1 气压高度 148 5.5.2 气压高度表模型 149 5.5.3 气压高度表误差补偿 150 5.6 小结 150 复习和作业题5 151 第6章 导航测速原理 152 6.1 主动式导航测速 152 6.1.1 单波束多普勒测速 153 6.1.2 双波束多普勒测速 154 6.1.3 多波束多普勒测速 156 6.1.4 多普勒测速的准确度分析 158 6.1.5 声相关测速 160 6.2 被动式导航测速 161 6.2.1 惯性导航测速 161 6.2.2 卫星导航测速 162 6.2.3 电磁测速 164 6.2.4 航空动压测速 165 6.2.5 视频（觉）测速 168 6.3 小结 170 复习和作业题6 170 第7章 导航定位原理 171 7.1 概述 171 7.1.1 非线性方程解算 171 7.1.2 导航定位误差分析 175 7.2 几何导航定位 181 7.2.1 测距导航定位 181 7.2.2 测距差导航定位 186 7.2.3 测角导航定位 188 7.2.4 复合式导航定位 192 7.3 推算导航定位 195 7.3.1 惯性推算导航定位 196 7.3.2 多普勒雷达推算导航定位 197 7.4 匹配导航定位 198 7.4.1 匹配导航定位基础 199 7.4.2 一维线匹配导航定位 204 7.4.3 二维面匹配导航定位 211 7.5 小结 213 复习和作业题7 213 第8章 组合导航原理 214 8.1 概述 214 8.1.1 传感器数据融合 214 8.1.2 组合导航的概念 215 8.2 组合导航理论 215 8.2.1 组合导航方式 215 8.2.2 信息分配准则 216 8.2.3 组合导航精度 217 8.2.4 组合系统可靠性 218 8.3 组合导航实现 219 8.3.1 典型配置结构 219 8.3.2 工作性能分析 223 8.4 小结 224 复习和作业题8 225 第9章 飞行器导航控制应用 226 9.1 概述 226 9.2 飞行控制原理 228 9.2.1 飞行状态描述及其实时感知 228 9.2.2 飞行操纵方式 229 9.2.3 飞行控制方法 230 9.2.4 飞机姿态控制 232 9.2.5 飞行轨迹控制 234 9.3 导航控制系统应用 238 9.3.1 自动航线飞行控制 238 9.3.2 自动进近与着陆飞行控制 242 9.4 小结 251 复习和作业题9 251 附录A 导航术语中英对照表 253 附录B 随机过程与噪声 268 B.1 随机过程的统计描述 268 B.2 平稳随机过程 270 B.3 高斯随机过程 271 B.4 噪声 272 参考文献 275