水面无人艇导航技术

本书是作者从事导航技术科研与教学工作多年的总结，着重论述了作者及其团队多年来在光纤陀螺捷联惯性导航技术、卫星导航技术、组合导航技术、自主导航技术以及协同导航技术方面做过的工作，并将其应用于水面无人艇获得的工程经验。全书共7章：第1章主要介绍水面无人艇导航技术的基本概念，阐述相关技术的发展历程、现状以及趋势；第2章主要介绍导航技术的基础知识，为后续章节的展开提供必要的知识储备；第3章～第4章介绍水面无人艇两种重要导航定位技术，包括捷联式惯性导航技术与卫星导航技术；第5章介绍惯性/卫星、惯性/天文、惯性/视觉三种水面无人艇惯性基组合导航系统主要工作模式、基本工作原理以及相应导航算法，并进行了实例分析；第6章介绍水面无人艇自主导航技术，包括航迹规划、碰撞威胁度评估以及水面无人艇动态威胁规避技术的基本原理和常用算法；第7章介绍多水面无人艇协同导航技术的基本工作原理、常用算法以及实例分析等有关内容。

第1章 绪论
1.1 水面无人艇导航技术
1.1.1 水面无人艇导航技术分类
1.1.2 水面无人艇导航技术发展现状
1.2 水面无人艇导航技术典型应用
第2章 导航技术基础
2.1 导航坐标、导航方位与距离
2.1.1 导航坐标
2.1.2 导航方位与距离
2.2 坐标系及坐标转换
2.2.1 导航常用坐标系
2.2.2 坐标系相互转换
2.3 导航时间系统
2.3.1 世界时及其分类
2.3.2 历书时
2.3.3 原子时
2.3.4 协调世界时
2.4 导航信息融合与滤波技术
2.4.1 卡尔曼滤波
2.4.2 扩展卡尔曼滤波
2.4.3 容积卡尔曼滤波
2.4.4 无迹卡尔曼滤波
2.4.5 粒子滤波
第3章 捷联式惯性导航技术
3.1 捷联式惯性导航系统原理
3.1.1 四元数即时修正
3.1.2 捷联姿态矩阵计算
3.1.3 四元数很好归一化
3.1.4 比力坐标转换
3.1.5 速度即时修正
3.1.6 位置矩阵即时修正
3.1.7 姿态速率及姿态角的计算
3.1.8 位置计算
3.1.9 航向角计算
3.1.10 重力加速度计算
3.1.11 捷联式惯性导航系统误差方程
3.2 捷联式惯性导航系统标定技术
3.2.1 惯性测量组件误差模型
3.2.2 双轴在线标定原理
3.2.3 双轴在线标定方案设计与实现
3.3 捷联式惯性导航系统初始对准技术
3.3.1 静基座粗对准
3.3.2 动基座粗对准
3.3.3 静基座捷联罗经对准
3.3.4 动基座捷联罗经对准
第4章 卫星导航技术
4.1 卫星导航系统基本原理
4.1.1 卫星导航系统构成
4.1.2 卫星导航系统坐标和时间系统
4.2 卫星测量值
4.2.1 测码伪距
4.2.2 载波相位测量值
4.2.3 多普勒测量值
4.3 卫星导航定位误差分析
4.3.1 与卫星相关误差
4.3.2 与信号传播路径相关误差
4.3.3 与接收机相关误差
4.3.4 其他误差
4.4 卫星导航定位方法
4.4.1 单点定位技术
4.4.2 伪距差分定位技术
4.4.3 载波相位差分定位技术
4.4.4 模糊度解算方法
4.4.5 精密单点定位技术
第5章 组合导航技术
5.1 惯性/卫星组合导航技术
5.1.1 惯性/卫星组合导航技术基本原理
5.1.2 惯性/卫星组合导航系统建模方法
5.2 惯性/天文组合导航技术
5.2.1 惯性/天文组合导航技术基本原理
5.2.2 惯性/天文组合导航系统建模方法
5.3 惯性/视觉组合导航技术
5.3.1 视觉传感器与导航技术
5.3.2 惯性/视觉组合导航技术基本原理
5.4 系统实例
5.4.1 组合导航试验设备
5.4.2 组合导航试验结果
第6章 自主导航技术
6.1 水面无人艇航迹规划技术
6.1.1 算法概述
6.1.2 Dijkstra算法
6.1.3 布谷鸟算法
6.1.4 遗传算法
6.1.5 智能水滴算法
6.2 水面无人艇碰撞威胁度评估技术
6.2.1 水面无人艇碰撞威胁度
6.2.2 水面无人艇碰撞威胁度评估方法
6.3 水面无人艇动态威胁规避技术
6.3.1 动态威胁规避问题描述
6.3.2 基于拓展很优交互避碰算法的水面无人艇动态威胁规避方法
第7章 协同导航技术
7.1 多水面无人艇协同导航类别
7.2 多水面无人艇协同导航模型建立
7.2.1 多水面无人艇协同导航状态空间模型
7.2.2 多水面无人艇协同导航声学网络建模
7.2.3 多水面无人艇协同导航系统建模
7.2.4 系统可观测性问题
7.3 协同导航系统通信延迟误差补偿
7.4 协同导航系统量测丢包处理
7.4.1 基于扩展卡尔曼滤波的量测丢失改进算法
7.4.2 基于自适应神经模糊推理系统辅助的量测丢失改进算法
7.5 系统设计实例
7.5.1 无人艇协同导航仿真验证
7.5.2 无人艇协同导航水上试验验证
参考文献