惯性导航系统分析

《惯性导航系统分析》是美国麻省理工学院Britting（肯尼斯·R.布里汀）博士的经典著作。首先，《惯性导航系统分析》介绍了惯性系统导航的基本知识，包括惯性系统导航的通用概念和基本分析方法，相关的数学符号和计算方法，常用的坐标系以及用于惯性导航系统中的地球几何模型等。这些基础知识及原理有助于读者了解并学习惯性导航系统。再者，《惯性导航系统分析》对单自由度陀螺仪进行了详细的介绍，包括其工作原理、动态模型和陀螺冗余等。在上述基础上，《惯性导航系统分析》给出了两种近地面工作的惯性导航系统，分别是空间稳定型惯性导航系统和当地水平型惯性导航系统，着重对这两种系统进行了误差分析并推导出了误差方程，给出了各种误差源对系统产生的影响。此外，《惯性导航系统分析》提出了一种惯性导航系统的统一误差分析方法，并对此方法进行了详细的阐述。此理论可应用于获取包括空间稳定型系统、当地水平型系统及捷联式系统等在内的所有近地面工作的惯性导航系统的误差方程。最后，《惯性导航系统分析》对解析式粗对准方法、陀螺罗经对准法及捷联惯导系统对准方法进行了详细阐述，并分别进行了对准误差分析。《惯性导航系统分析》有关惯性导航系统的内容较为全面，包括惯性器件、惯性导航系统机械编排、参考坐标系及误差分析等，可作为从事导航工作的科研人员、工程师的参考书目，也可作为相关专业本科生及研究生的参考书籍。

第1章 绪论
1.1 惯性导航概念
1.2 惯性导航系统类型
1.3 早期分析方法讨论
1.4 统一误差分析方法
第2章 数学符号和方法
2.1 符号约定
2.1.1 矢量
2.1.2 列矩阵
2.1.3 坐标转换
2.1.4 相似变换
2.1.5 角速度
2.1.6 计算量和量测量
2.2 方向余弦矩阵的微分方程
2.3 列向量微分方程
2.4 向量乘积的矩阵表达法
2.4.1 点乘
2.4.2 叉乘
2.4.3 向量三重积
2.5 摄动技术
2.5.1 转换矩阵的正交化
2.6 符号使用
2.6.1 坐标系
2.6.2 上／下角标
2.6.3 误差角命名
2.6.4 符号表
第3章 常用参考坐标系
3.1 惯性坐标系（i系；x，y，z轴）
3.2 地理坐标系（n系；N，E，D轴）
3.3 地球坐标系（e系；xe，ye，ze轴）
3.4 地心坐标系（c系；xc，yc，zc轴）
3.5 机体坐标系（6系；R，P，y轴）
3.6 切线坐标系（t系；xt，yt，zt轴）
3.7 参考坐标系之间的关系
3.7.1 惯性坐标系—地心坐标系
3.7.2 惯性坐标系—地球坐标系
3.7.3 惯性坐标系—地心坐标系
3.7.4 地理坐标系—地心坐标系
3.7.5 地球坐标系—地理坐标系
3.7.6 惯性坐标系—机体坐标系
3.7.7 惯性坐标系—切线坐标系
3.7.8 切线坐标系—地理坐标系
3.8 平台坐标系，加速度计坐标系和陀螺仪坐标系
3.8.1 平台坐标系（p系；xp，yp，zp轴）
3.8.2 加速度计坐标系（n系；xa，ya，za轴）
3.8.3 陀螺仪坐标系（g系；xg，yg，zg轴）
3.8.4 器件—平台坐标系转换
第4章 地球几何学
4.1 地心位置矢量
4.2 正常情况下的偏差量
4.3 地球半径值
4.4 地球重力场
4.4.1 重力势能
4.4.2 球坐标系下的重力场
4.4.3 惯性坐标系下的重力场
4.5 地球重力场
4.5.1 重力场幅值的解析表达式
4.6 比力向量解析表达式
4.6.1 惯性坐标系
4.6.2 地理坐标系
第5章 单自由度陀螺原理
5.1 陀螺仪工作基本原理
5.2 SDF陀螺的动态模型
5.2.1 在平台模式下的工作进程
5.2.2 速率陀螺仪工作模式
5.3 不确定性力矩补偿
5.4 仪器和系统的冗余性和可靠性
第6章 空间稳定型地面导航系统
6.1 系统描述
6.2 机械编排方程
6.2.1 平台指令
6.2.2 惯性参考加速度
6.2.3 重力场计算
6.2.4 地球参考速度
6.2.5 纬度、经度与高度
6.2.6 原理图
6.3 误差分析
6.3.1 误差方程的推导
6.3.2 误差方程的典型形式
6.3.3 对陀螺常值漂移的处理
第7章 当地水平型地面导航系统
7.1 系统描述
7.2 机械编排方程
7.2.1 平台控制
7.2.2 比力计算
7.2.3 地球参考速度
7.2.4 重力计算
7.2.5 经度、纬度和高度
7.2.6 机械编排框图
7.3 误差分析
7.3.1 误差方程推导
7.3.2 误差方程的典型形式
7.4 基于两加速度计的当地水平系统
7.4.1 机械编排方程
7.4.2 误差方程
7.4.3 误差方程的解
第8章 统一误差分析的发展
8.1 地面导航模型
8.2 广义机械编排方程和误差方程
8.2.1 比力计算
8.2.2 姿态误差（水平和方位误差）
8.2.3 比力与姿态的关系
8.2.4 地心位置矢量大小计算
8.2.5 重力场的计算
8.2.6 加速度、速度和位置计算
8.2.7 纬度、经度和高度计算
8.2.8 地球参考速率计算
8.3 误差方程的规范形式
8.4 统一理论的特殊性
8.4.1 空间稳定型系统机械编排
8.4.2 当地水平机械系统编排
8.4.3 自由方位系统机械编排
8.4.4 旋转方位系统机械编排
8.4.5 捷联系统机械编排
8.5 高度计不确定度的影响
第9章 自对准技术
9.1 解析式粗对准方法
9.1.1 对准方法描述
9.1.2 误差分析
9.2 陀螺罗经法对准
9.2.1 平台陀螺罗经误差分析
9.3 捷联系统对准
9.3.1 自校正对准方案
9.3.2 自校正对准误差分析
附录A 系统误差建模
A.1 系统描述
A.2 建立系统微分方程
A.3 解算系统微分方程
A.3.1 沿x轴的常值漂移
A.3.2 沿y轴的常值漂移
A.3.3 沿z轴的常值漂移
A.4 解算近似方案
A.5 误差模型扩展
附录B 惯性导航系统的状态转移矩阵
B.1 状态空间方程
B.2 状态转移矩阵
B.3 短时间采样周期的状态转移矩阵
B.4 举例
B.4.1 惯性状态误差
B.4.2 加速度计零偏不确定性
附录C 误差分析的统计方法
C.1 线性系统对任意输入的响应
C.2 对常值函数的响应
C.3 对白噪声过程的响应
C.3.1 举例
参考文献
索引