磁力计辅助的惯性导航系统 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《磁力计辅助的惯性导航系统》首先介绍了惯性测量单元的相关技术和误差模型，其次介绍了惯性导航系统中的坐标系以及他们之间的变换，在此基础上介绍了惯性坐标系内的力学编排，并分析了惯导系统的误差模型。全球磁场模型以及磁力计的类型和误差源也进行了讲解。在此基础上，介绍了基于低成本MEMS的惯性测量单元与磁力计组合系统的实现方法，讲解了应用卡尔曼滤波器进行组合导航系统状态参数估计的算法，并介绍了组合系统的对准实现方案。

目录

译者序
致谢

第一章 概论
1．1 意义
1．2 应用和局限
1．3 本书的目标
1．4 本书的结构

第二章 捷联惯性导航系统
2．1 惯性测量单元
2．1．1 IMU技术
2．1．2 IMU误差模型
2．2 惯性导航系统
2．2．1 惯性导航力学编排方程
2．2．2 惯性导航系统误差模型

第三章 磁力计
3．1 世界地磁场模型
3．1．1 可用的地磁场模型
3．2 磁力计类型
3．3 磁力计误差源

第四章 卡尔曼滤波
4．1 线性离散卡尔曼滤波
4．1．1 惯性导航系统中卡尔曼滤波的目的
4．2 卡尔曼滤波器收敛性
4．2．1 非线性系统特性
4．2．2 协方差矩阵计算
4．2．3 模型不准确
4．2．4 量测接受／拒绝准则

第五章 量测为矢量时的姿态确定
5．1 双矢量集时的姿态确定
5．2 卡尔曼滤波器的磁力计量测模型
5．3 单轴姿态确定

第六章 MEMS IMU+磁力计的地面对准
6．1 粗对准
6．1．1 蒙特卡罗仿真
6．1．2 粗对准实验
6．2 精对准
6．2．1 蒙特卡罗仿真
6．2．2 精对准实验

第七章 移动中姿态估计
7．1 GPs辅助IMu+磁力计导航系统
7．2 单轴姿态欧拉角确定

第八章 讨论和结论
附录A 世界地磁场模型2005
A．1 世界地磁模型
A．2 模型参数
A．3 模型确定
A．4 坐标系变换
A．5 长期变量预测
A．6 世界地磁模型推导
A．7 模型系数
A．8 磁场分量计算方程
A．9 模型局限性
附录B 低成本MEMS IMU+磁力计性能说明
附录C 惯性导航力学编排方程推导
附录D 惯性导航误差方程推导
D．1 姿态误差
D．2 速度误差
D．3 位置误差
附录E 导航方程的状态空间描述
符号和缩略语
参考文献

精彩书摘

　　《磁力计辅助的惯性导航系统》：
　　在载体中的许多铁磁性材料往往都具有硬磁特性。*好的办法是直接消除磁力计附近的任何软磁材料，然后直接处理硬磁干扰的影响。此外，还建议在进行任何硬／软磁补偿之前对磁力计附近的平台进行消磁。一些磁力计的生产商为了对硬磁或软磁干扰进行补偿，提供了校准的方法。但是每种校准的方法都需要对磁力计平台进行特殊的物理移动，以对磁力计附近的磁场空间进行采样，然后采用相应的补偿方法。校准过程可以简单地指向3个已知的方向，也可以复杂一些，在俯仰和横滚方向进行一个完整的圆周转动，亦或使平台指向24个方向（包含倾斜的变化）。对于船舶来说，进行24位置标定也许不可能做到，但是对手持平台来说就非常简单了。如果在校准过程中磁力计只能测量水平方向的磁场分量，则当存在倾斜情形时就存在不可补偿的航向误差。
　　可以产生几个已知航向的航向误差曲线来改善航向精度，在同一个平台上的不同位置，硬／软磁干扰也不一样，为了得到有效的校准，磁力计必须安装在平台的一个固定位置上，而一个特定的校准只对磁力计当前安装位置有效。如果磁力计在同一个位置的方向改变了，就需要重新进行校准。安装在环架结构上的磁力计不能满足这些要求，所以采用捷联式、固态磁力传感器就显得更具有优势。当只需要满足重复性而不要求精度的情况下，可以使用没有进行校准的磁力计。
　　最后要考虑的，影响航向精度的因素是地磁场的变化或者磁偏角的变化。众所周知，地磁两极和地理两极并不在一个位置上，它们之间存在11.5°的夹角。这样就产生了真北、磁北（磁力计的指向）的差异。简单来说，它表现为磁北和真北之间的角度差。这个差异定义为磁偏角，取决于磁力计的位置，有时该角度能达到25°。在计算正确航向时，如果为西向则简单加上，如果为东向则减去。全球每个位置都对应着各自的磁偏角，对于一个给定的位置，磁偏角可以通过地磁偏角地图或者GPS和IGRF模型来确定。
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