导弹制导与控制系统原理 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京理工大学出版社

作者:孟秀云 编

出品人:

页数:186

译者:

出版时间:2003-2

价格:18.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787564001049

丛书系列:

图书标签:

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• 飞行器

宇宙的 navigators：星空下的探索与导航 自古以来，人类便对头顶的星空充满了好奇与向往。从最初的观测日月星辰来辨别方向，到如今能够精确计算出宇宙飞船的航线，导航技术的发展史，本身就是一部浓缩的科技进步史。我们抬头仰望，星辰点点，它们既是亘古不变的参照，也是承载着人类探索未知的梦想的遥远灯塔。这本书，将带领读者踏上一段穿越时空的旅程，探索那些让飞船穿越茫茫宇宙，让探测器精准抵达遥远行星，让卫星稳定运行在轨道上的智慧结晶——那些“宇宙 navigators”所依赖的原理与技术。 第一章：星辰的语言——天体导航的基石 在没有GPS的年代，航海家们如何穿越广袤的海洋？答案就在星辰之中。本章将深入剖析天体导航的经典原理，揭示人类如何利用太阳、月亮、恒星等天体的运动规律来确定自身的位置。我们将回顾历史上那些伟大的航海家如何通过星盘、六分仪等古老工具，解读星辰发出的信号，并将这些信号转化为精确的地理坐标。 天体的基本运动与观测： 了解地球的自转与公转，以及由此带来的天体视运动。学习如何通过观测天体的高度与方位来推算地理位置。 经典的导航计算方法： 探索基于三角学和球面几何学的航海历计算，例如“陆地人”方法、“正弦”方法等。理解这些方法是如何将抽象的天体位置与实际的地球坐标联系起来的。 现代天体导航的应用： 即使在现代，天体导航仍然是重要的备份和辅助手段。我们将探讨它在深空探测、人造卫星姿态确定等领域的应用，展示其不可替代的价值。 天体观测的误差分析与修正： 任何观测都伴随着误差。本章将详细分析影响天体导航精度的各种因素，如大气折射、仪器误差、操作失误等，并介绍相应的修正方法，以提高定位精度。 第二章：时间的尺度——精准计时与时间同步 精确的时间是导航的另一重要支柱。无论是计算天体的位置，还是同步地面站与航天器的通信，都离不开极其精确的时间测量与同步。本章将带领读者了解时间测量技术是如何从日晷、沙漏演进到原子钟，以及它们在现代导航系统中的关键作用。 计时系统的演变： 从古代的日晷、滴漏，到机械钟表，再到石英钟，以及最终的原子钟，我们将梳理时间测量技术的进步历程。 原子钟的原理与精度： 深入理解原子钟为何能够达到极高的精度，以及其背后的物理学原理。 时间同步在导航中的重要性： 探讨时间同步如何影响定位精度，特别是对于多站定位系统（如GNSS）的重要性。 全球导航卫星系统（GNSS）的时间同步机制： 以GPS、GLONASS、Galileo等系统为例，详细介绍它们是如何实现全球范围内的精确时间同步的，以及其核心技术。 第三章：视线之外的信号——无线电导航的奥秘 当距离遥远，星辰不再是唯一的参照时，无线电信号便成为了指引方向的无形之手。本章将揭示无线电导航技术的核心原理，包括其发展历程、不同类型的系统以及它们是如何在陆海空各个领域发挥作用的。 无线电波的传播特性： 了解无线电波的传播方式、频率特性及其在不同环境下的表现，为理解无线电导航奠定基础。 早期的无线电导航系统： 回顾Loran、Omega等经典无线电导航系统的原理与发展，理解它们是如何通过测量无线电信号的传播时间差来实现定位的。 全球导航卫星系统（GNSS）的原理： 详细讲解GNSS（如GPS）如何通过测量从多颗卫星接收到的信号传播时间来计算接收机的位置。我们将深入到差分GPS（DGPS）等提高精度的技术。 其他无线电导航方式： 介绍诸如ILS（仪表着陆系统）等在航空领域使用的无线电导航技术，以及在水文、地质勘探等领域的应用。 无线电干扰与抗干扰技术： 探讨无线电导航可能面临的各种干扰（如人为干扰、自然环境干扰），以及相应的抗干扰策略。 第四章：空间的测量——惯性导航的智慧 即使在信号丢失或被干扰的情况下，依然能够保持航向，这便是惯性导航系统的神奇之处。本章将深入剖析惯性导航系统（INS）的工作原理，展示其如何利用惯性器件测量载体的加速度和角速度，从而实现自主导航。 惯性导航的基本原理： 理解牛顿运动定律在惯性导航中的应用，以及如何通过积分加速度来获得速度和位置。 惯性器件：陀螺仪与加速度计： 详细介绍各类陀螺仪（如机械陀螺、光纤陀螺、MEMS陀螺）和加速度计（如压电式、电容式、MEMS加速度计）的工作原理、性能特点及发展趋势。 惯性导航系统的构成与误差： 分析惯性导航系统的基本组成部分，包括传感器、计算机、平台等。深入探讨误差的来源（如器件漂移、平台误差）以及误差的累积效应。 惯性导航的融合应用： 惯性导航系统通常与其他导航系统（如GNSS、磁罗盘）进行融合，以提高整体导航的精度与可靠性。本章将探讨惯性与GNSS融合（INS/GNSS）等典型融合方案。 惯性导航在特定领域的应用： 重点介绍惯性导航在潜艇、飞机、导弹、航天器等对自主导航要求极高的领域中的关键作用。 第五章：目标的锁定——传感器与测量技术 无论是确定自身位置，还是追踪远处的目标，都需要各种先进的传感器与测量技术。本章将聚焦于那些能够“看见”和“感知”周围环境的传感器，以及它们在导航与定位系统中的核心作用。 视觉导航与图像处理： 介绍摄像机、激光雷达（LiDAR）、红外传感器等视觉传感器的工作原理。探讨图像识别、特征匹配、SLAM（同时定位与地图构建）等关键技术，如何帮助系统理解和导航未知环境。 雷达与声纳技术： 深入理解雷达系统的工作原理，包括脉冲雷达、连续波雷达等，以及它们在目标探测、距离测量、速度测量中的应用。介绍声纳技术在水下导航与探测中的独特优势。 磁罗盘与地磁场： 探讨磁罗盘的工作原理，以及如何利用地球磁场来确定方向。介绍地磁场模型及其在导航中的应用，以及与惯性导航融合的优势。 激光测距与扫描技术： 详细介绍激光测距仪的工作原理，以及三维激光扫描技术如何生成高精度地形图和环境模型，为导航提供丰富的空间信息。 多传感器融合的策略： 面对不同传感器数据的异质性，如何有效地融合来自不同传感器的信息，以获得更鲁棒、更精确的导航结果。我们将介绍卡尔曼滤波、粒子滤波等常用的融合算法。 第六章：智慧的轨迹——航迹规划与控制 拥有了精确定位的能力，下一步便是如何规划出最优的航迹，并精确地执行它。本章将聚焦于航迹规划与控制系统的原理，探讨如何设计高效、安全的路径，并使载体能够按照预设的轨迹稳定运行。 路径规划的基本问题： 介绍路径规划的目标，如最短路径、最快路径、最优能耗路径等。分析在不同环境（如静态环境、动态环境）下的路径规划挑战。 经典的路径规划算法： 深入理解A算法、Dijkstra算法、RRT（快速探索随机树）等经典路径规划算法的原理与应用。 动态路径规划与避障： 探讨在实时变化的环境中，如何实现动态路径的更新与障碍物的有效规避。 运动控制理论： 介绍PID（比例-积分-微分）控制、滑模控制、模糊控制等经典的运动控制算法，以及它们如何确保载体能够精确跟随预设的轨迹。 导航系统的闭环与开环控制： 分析闭环控制与开环控制在导航系统中的区别与联系，以及如何根据具体需求选择合适的控制策略。 第七章：深邃的宇宙——星际导航的挑战与未来 当我们目光投向更遥远的星辰大海，星际导航面临着前所未有的挑战。本章将探讨在太阳系乃至更远的宇宙空间中，导航所遇到的特殊问题，以及未来可能的技术突破。 深空导航的挑战： 信号延迟、测量精度要求极高、通信带宽受限、环境的未知性等，都是深空导航的巨大挑战。 星际探测器的导航策略： 介绍“旅行者”号、“好奇号”、“毅力号”等星际探测器是如何进行导航的，包括基于经典星体观测、基于射电测距、以及基于星象导航等。 自主导航与人工智能： 探讨人工智能技术在深空导航中的潜力，例如利用机器学习来分析传感器数据，实现更自主的路径规划与故障诊断。 推进技术与导航的协同： 介绍未来可能出现的先进推进技术（如核动力、离子推进）如何影响导航策略，以及导航系统如何配合推进系统实现高效的星际旅行。 下一代导航技术展望： 展望量子导航、引力波导航等颠覆性技术，以及它们可能为未来星际探索带来的巨大变革。 结语：星辰大海，永不止步的探索 从古老的天体观测到尖端的量子导航，导航技术的发展史，就是人类不断挑战极限、探索未知的历史。每一项技术的突破，都意味着我们能够走得更远，看得更清。这本书所介绍的原理与技术，是构成这些“宇宙 navigators”的基石，它们让我们的足迹遍布地球的每一个角落，也正引领着我们走向更广阔的星辰大海。这并非终点，而是新的起点。在未来的日子里，我们将继续仰望星空，用智慧与勇气，不断书写着人类探索宇宙的新篇章。

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我最近在准备一个关于姿态动力学与控制的研讨会，急需一本能够提供全面且深入参考的资料，这本教材恰好填补了我的需求空白。它在系统建模部分对刚体动力学的处理非常详尽，特别是对欧拉角、四元数以及旋转矢量等不同姿态表示方法的优缺点进行了细致的对比分析，并结合了实际应用的场景给出了选择建议。更为难能可贵的是，书中针对现代控制理论在实际应用中的瓶颈进行了深刻剖析。例如，在设计最优控制器时，如何平衡性能指标（如快速性、超调量）与系统鲁棒性之间的矛盾，书中通过多目标优化函数的构建，提供了一套系统性的解决方案框架。我尤其关注到它对先进传感器融合技术的介绍，包括惯性测量单元（IMU）和全球导航卫星系统（GNSS）的数据如何通过非线性滤波方法进行有效集成，这对于需要开发高精度自主导航系统的团队来说，具有极高的参考价值。这本书的深度和广度，使其远超一般的入门读物，更像是一部浓缩了数十年研究精髓的工具箱。

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这本专业书籍的语言风格相当严谨，充满了学术的精确性，但同时又不失工程实践的实用主义色彩。它不是那种故作高深的学术论文集，而是以一种非常系统化的方式，将理论的严谨性与工程的落地性巧妙地结合起来。书中的案例分析部分非常贴近实际的工业应用场景，例如在讨论时间延迟对系统稳定性的影响时，作者没有停留在经典的李雅普诺夫稳定性判据层面，而是引入了具有明显工程背景的延迟微分方程模型，并展示了如何利用频域分析工具，如伯德图，来评估裕度和设计补偿器。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的编写思路，让读者在学习时能够保持清醒的认识：我们所学的知识最终是要用来解决真实世界中的复杂问题的。我发现这本书的一个显著优点是它对“不确定性”的处理态度。在构建控制系统时，完全消除不确定性是不可能的，这本书强调了如何量化这种不确定性，并设计出在不确定性范围内依然能保持良好性能的控制器，这才是真正成熟的工程思维。对于任何希望在高级控制领域有所建树的人来说，这都是一本不容错过的经典。

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我最近在整理我们实验室的专业资料库，偶然翻到了这本关于系统动态特性的专著，第一感觉是它的理论覆盖面相当广阔。它没有局限于单一的控制流派，而是横跨了经典控制、现代控制以及鲁棒控制等多个维度，对于分析和设计复杂动态系统表现出了极大的包容性和深度。特别是对于非线性和时变系统的处理部分，书中引入了几种前沿的优化方法，并在附录中提供了详尽的推导过程，这对于我们处理高超声速飞行器这类极端工况下的控制挑战来说，提供了宝贵的理论支撑。我特别欣赏作者对于“工程实现”的强调，很多理论书籍往往止步于数学推导的美感，但此书则始终将目光聚焦于如何将这些优美的理论转化为可靠的硬件和软件实现。书中对传感器误差、执行器饱和等实际工程限制因素的考量，体现了作者深厚的工程实践背景，而非纯粹的纸上谈兵。阅读过程中，我多次停下来，对照自己正在进行的项目，发现书中许多看似抽象的结论，在实际调试中找到了完美的印证，这是一种知识的醍醐灌顶。

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这本书的封面设计简约而富有质感，深蓝色的背景上，几条流线型的白色线条勾勒出复杂的轨迹，仿佛在诉说着精妙的算法与飞行的艺术。我拿到手时，首先被它沉甸甸的分量所吸引，这预示着内容深度绝非泛泛而谈。内页的纸张质量上乘，印刷清晰，图表制作精良，即便是那些复杂的数学公式，看起来也赏心悦目，这对于长时间阅读和学习来说，是极大的加分项。作者在行文的组织上展现了极高的专业素养，从基础的空气动力学到先进的滤波算法，逻辑链条环环相扣，过渡自然流畅，让人在阅读的过程中，仿佛置身于一个由理论推导至实践应用的严谨知识体系之中。对于那些初涉此领域的工程师和学生而言，这本书无疑是开启知识大门的钥匙，它并没有回避那些晦涩难懂的部分，而是用清晰易懂的语言加以阐释，使得原本高不可攀的理论变得触手可及。尤其是其中关于系统建模与仿真的章节，提供了许多经典的案例分析，对于理解实际工程问题中的不确定性和扰动影响，有着不可替代的指导价值。这本书不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，引导读者逐步深入航空航天控制领域的核心。

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这本书的排版风格非常注重读者的阅读体验，大量使用高质量的插图和示意图来辅助理解抽象概念。举个例子，在阐述卡尔曼滤波原理时，它没有采用大段枯燥的矩阵运算堆砌，而是通过一个二维平面的状态估计过程动态图解，将预测步和更新步的几何意义清晰地展示出来，即便是对概率统计不甚敏感的读者，也能立刻抓住核心思想。此外，书中对于历史背景的穿插也做得恰到好处，每介绍一个重要的控制算法，作者都会简要回顾其发展脉络和最初遇到的挑战，这使得知识的学习不再是孤立的，而是融入了整个学科发展的历史长河中。我个人认为，一本好的技术书籍应该能够激发读者的好奇心，而不是仅仅提供答案。这本书在这方面做得非常出色，它总是在关键节点留下一些开放性的思考题，引导你去探究“如果参数变化了会怎样？”或者“有没有更优的结构？”这种主动探索，极大地提升了学习的效率和乐趣。对于希望深入理解控制系统内在工作机制的专业人士，这本书无疑是极佳的参考资料。

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