惯性器件及应用实验技术

本书立足于让读者掌握惯性技术相关理论知识，并具有应用惯性技术构建惯性设备的实践动手能力，为此在章节的编写中，从基本理论入手，扩展到相关实验内容。全书共分三部分： 第一部分为惯性技术基础篇，着重介绍稳定平台系统、电控罗经、快速寻北仪、磁通门以及捷联惯导系统； 第二部分为惯性技术基础实验篇，给出旋转飞轮式陀螺仪基本特性演示实验、光电吊舱稳定回路校正演示实验以及船用双轴稳定平台演示实验； 第三部分为惯性技术综合实验篇，结合工程设计经验给出电控罗经、快速寻北仪、磁通门以及捷联惯导系统的相关测试、标定实验。本书最后给出实验报告，方便学生记录实验数据。 本书可作为高等学校测控技术与仪器专业本科生实验教材和参考书，也可以供从事惯性技术、检测技术和自动化技术的工程技术人员作为参考资料。

第一部分惯性技术基础篇
第1章惯性技术基础知识
1.1坐标系
1.1.1日心惯性坐标系和地心惯性坐标系
1.1.2地球坐标系和地理坐标系
1.1.3载体坐标系和平台坐标系
1.1.4坐标系间的矢量变换
1.2惯性仪表
1.3舒勒原理
1.4惯性导航系统简介
1.4.1平台式惯性导航系统简介
1.4.2捷联式惯性导航系统简介
1.5大地测量的作用
1.5.1地球引力场和重力场
1.5.2大地水准面
1.5.3参考椭球体
第2章惯性仪表
2.1陀螺仪
2.1.1旋转飞轮式陀螺仪及陀螺力学原理
2.1.2光学陀螺仪
2.1.3振动陀螺仪
2.2加速度计
2.2.1概述
2.2.2线运动的测量
2.2.3力反馈摆式加速度计
2.2.4固态加速度计
第3章陀螺稳定平台系统
3.1光电吊舱陀螺稳定系统
3.1.1系统组成
3.1.2系统模型建立
3.1.3系统参数
3.1.4力矩电机参数核算
3.1.5系统模型
3.1.6吊舱陀螺稳定系统期望动态特性
3.1.7方位轴PID校正与分析
3.2船用三轴稳定平台
3.2.1三轴稳定平台的结构
3.2.2三轴稳定平台控制系统组成
3.2.3三轴稳定平台稳定控制系统动态模型
3.2.4系统模型参数
3.2.5三轴稳定平台的解算模型
第4章电控陀螺罗经
4.1自由陀螺仪主轴的视运动
4.2电控罗经的无阻尼运动
4.3电控罗经无阻尼运动的理论分析
4.4电控罗经的垂直阻尼
4.5电控罗经的速度和纬度修正
4.6陀螺漂移产生的误差及补偿
4.7CLP-2YG型电罗经操作规程
第5章快速寻北仪
5.1寻北仪的组成和结构
5.2理想寻北仪原理
5.3陀螺仪有常值漂移时的寻北计算
5.4平台不水平时的寻北计算
5.4.1陀螺坐标系与地理坐标系之间的关系
5.4.2重力加速度分解及平台倾角计算
5.4.3偏北角γ的计算
5.5带方位保持功能的寻北仪
第6章磁通门技术
6.1基本原理
6.2双铁芯探头磁通门
6.3磁通门罗经系统的测角原理
6.4磁通门电路
6.4.1磁通门探头的输出特性
6.4.2磁通门电路的功能和基本环节
6.5航向角的解算
6.5.1编码式航向-数字转换
6.5.2跟踪式航向-数字转换
6.6磁通门罗经的补偿
6.6.1磁通门罗经误差的简要分析
6.6.2磁通门罗经系统的自差补偿算法
第7章捷联式惯性系统
7.1捷联系统基本结构
7.2捷联惯性导航算法
7.2.1姿态更新
7.2.2速度计算
7.2.3经纬度和高度计算
7.2.4导航计算流程
7.3捷联惯导系统的标定
7.3.1数学模型
7.3.2惯性器件标定方案设计
第二部分惯性技术基础实验篇
实验一旋转飞轮式陀螺仪基本特性演示实验
实验二光电吊舱稳定回路校正演示实验
实验三船用双轴稳定平台演示实验
第三部分惯性技术综合实验篇
实验四陀螺罗经无阻尼振荡实验
实验五陀螺罗经阻尼振荡实验
实验六平台水平时的寻北实验
实验七平台水平时考虑常值漂移的寻北实验
实验八平台不水平时的寻北实验
实验九陀螺导航仪的方位保持实验
实验十磁通门硬磁自差的校正补偿实验
实验十一磁通门软磁自差的校正补偿实验
实验十二捷联惯导系统的24位置加速度计标定实验
实验十三捷联惯导系统的48位置加速度计标定实验
实验十四光纤陀螺速率实验
实验十五加速度计零位误差修正实验
实验十六加速度计和陀螺场外标定实验
实验报告一陀螺罗经的无阻尼振荡实验
实验报告二陀螺罗经的阻尼振荡实验
实验报告三平台水平时的寻北实验
实验报告四平台水平时考虑常值漂移的寻北实验
实验报告五平台不水平时的寻北实验
实验报告六陀螺导航仪的方位保持实验
实验报告七磁通门硬磁自差的校正补偿实验
实验报告八磁通门软磁自差的校正补偿实验
实验报告九捷联惯导系统的24位置加速度计标定实验
实验报告十捷联惯导系统的48位置加速度计标定实验
实验报告十一光纤陀螺速率实验
实验报告十二加速度计零位误差修正实验
实验报告十三加速度计和陀螺场外标定实验
参考文献