Strapdown Inertial Navigation Technology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Amer Inst of Aeronautics &

作者:Titterton, David H./ Weston, Jessie L.

出品人:

页数:574

译者:

出版时间:2004-12

价格:$ 146.84

装帧:HRD

isbn号码:9781563476938

丛书系列:

图书标签:

1
惯性导航
SINS
捷联惯性系统
导航技术
姿态控制
误差分析
滤波算法
传感器
运动规划
自动控制
航空航天

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具体描述

The book provides an up-to-date guide to the techniques and applications of inertial navigation for use by both practicing engineers and post-graduate students. The book satisfies a need for a book on the subject of inertial navigation that provides both an introduction to the techniques involved as well as information on modern technological developments, combined with a more rigorous mathematical treatment for the reader wishing to explore the subject in greater depth. The text describes the basic concepts of inertial navigation with particular emphasis on modern strapdown system technology, providing detailed information on system mechanizations, instrumentation and computational aspects, design analysis, and applications of such systems. In particular, the text provides up-to-date information on inertial sensor technology and inertial navigation system computational techniques, bringing together the broad experience of the authors within a single volume. The text contains both descriptive passages and also mathematical details where appropriate. MEMS is the focus of much research and development activity at the present time; this technology offers rugged and reliable sensors with a performance capability that lends itself to integration with satellite navigation systems. This second edition has been updated in a number of areas to reflect ongoing developments in the field of inertial navigation technology. In addition to a number of refinements covering sensor technology, geodesy, and error modeling, the major additions to the original text are new chapters on MEMS (micro electro-mechanical systems) technology and system applications. A broad range of applications are addressed in a second new chapter, covering ship's inertial navigation, tactical missiles, well bore surveying systems, automobiles, and sightline stabilization systems, to name but a few.

好的，这是一份关于《Strapdown Inertial Navigation Technology》这本书的详细内容简介，但着重于介绍不包含该书具体内容的、相关的、但方向不同的图书的构想。 --- 《高精度光学导航与传感器融合：前沿进展与挑战》概述与定位本书《高精度光学导航与传感器融合：前沿进展与挑战》并非聚焦于经典的捷联惯性导航（Strapdown Inertial Navigation System, INS）技术，而是将视角全面转向了以光电技术为核心驱动力的新一代导航与姿态确定系统。本书旨在为读者提供一个关于如何利用先进光学传感器、结合多源数据融合算法，实现超越传统机械式或纯INS系统的导航精度、鲁棒性与抗干扰能力的深入剖析。我们承认捷联惯性导航在许多基础应用中的核心地位，但本书的核心论点在于：在需要极高精度、抗磁场干扰或无GPS/GNSS可用的复杂环境中，以光电为主导的系统已成为突破当前导航瓶颈的关键方向。因此，本书内容将完全避开对标准捷联INS理论（如Davenport、Brown等经典理论框架下的误差模型、对准流程、经典滤波器的应用等）的详细阐述，转而专注于非惯性基准的建立与维护。 --- 第一部分：先进光学导航传感器的原理与特性本部分将深入探讨构建高精度光电导航系统的基础硬件。这些内容与传统的陀螺仪、加速度计的标定与误差建模方法截然不同。第一章：高分辨率成像与视觉里程计（Visual Odometry, VO）本章将详细分析现代高分辨率CMOS/CCD传感器在导航中的应用。重点在于图像采集的几何模型、畸变校正技术（如径向和切向畸变）以及如何从连续图像流中提取精确的运动信息。聚焦内容：深度学习驱动的特征提取（如SIFT/SURF的深度学习替代品）、鲁棒性跟踪算法（如KLT的优化）、以及如何处理环境变化（光照、纹理缺失）对VO精度的影响。区别于INS：本章不涉及陀螺仪驱动的运动积分，而是基于图像帧间位移来估计相对运动。第二章：激光雷达（LiDAR）与三维重建导航激光雷达技术在三维环境感知与定位中扮演着越来越重要的角色。本书将着重介绍不同类型的LiDAR（如机械式、固态MEMS、Flash LiDAR）的工作原理及其在导航中的应用。聚焦内容：基于点云配准（ICP及其变体）的精确位姿估计、环境特征的提取与匹配技术（如FPFH、ESF）、以及如何利用点云数据构建高精度地图（SLAM的地图构建部分）。区别于INS：激光雷达提供的是环境特征的相对位置信息，而非航位推算所依赖的惯性力积分。第三章：光纤陀螺仪（FOG）与环形激光陀螺仪（RLG）的先进优化虽然本书侧重光学，但我们关注的是光基惯性传感器，而非传统意义上的机械式或振动式MEMS。本章将探讨FOG和RLG在高精度应用中的最新突破，特别是围绕其环境敏感性、标定优化和集成化研究。聚焦内容：噪声分析（散粒噪声、散斑噪声）、温度漂移补偿的高级模型、以及光路设计对零偏稳定性的影响。区别于INS：本章不涵盖基于加速度计的导航滤波，而是专注于光路本身如何提供高精度的角速度测量，其物理原理与误差源与传统INS的机械系统有本质区别。 --- 第二部分：多源光学导航数据的异构融合导航的精度往往依赖于不同传感器的互补性。本部分的核心在于如何有效地融合来自不同原理（如视觉、激光、光纤惯性）的异构数据。第四章：基于概率图模型的导航框架本书将介绍一种超越传统卡尔曼滤波（如EKF/UKF）局限性的、面向高维非线性系统的融合框架——因子图优化和图优化。聚焦内容：因子图的构建、高效的非线性最小二乘求解器（如Ceres Solver的应用）、闭环检测（Loop Closure）如何纠正长期漂移。区别于INS：传统INS多使用扩展卡尔曼滤波（EKF）对状态向量进行线性化估计，本书则采用全局优化方法，尤其适用于视觉和激光数据的处理。第五章：视觉-惯性（VI）融合的高级策略着重于将高速、短期的惯性测量（来自光纤陀螺仪）与具有长期稳定性的视觉信息进行精确对齐和融合。聚焦内容：预积分（Pre-integration）技术在VI融合中的高效应用、时间同步误差的联合估计与补偿、以及如何利用IMU数据平滑视觉特征跟踪的瞬时跳变。区别于INS：这里的“惯性”特指高精度光纤惯性器件，且融合的核心在于解决视觉系统的尺度漂移问题，而非单纯的航位推算。第六章：星光/地标导航（Celestial/Landmark Navigation）的融合校正在缺乏GNSS信号的长时间任务中，利用天文目标或预先建立的地理地标进行自主校正是关键。聚焦内容：星体识别算法（ASR）的鲁棒性设计、地标特征库的构建与匹配精度分析、以及如何将观测到的星光/地标偏差转化为对系统状态向量的有效修正。区别于INS：这是一种绝对或辅助绝对的导航方法，其误差校正模型完全基于几何和天文原理，与INS误差状态的纯惯性更新过程无关。 --- 第三部分：面向高动态与复杂环境的鲁棒性设计本书的最后部分关注如何在恶劣环境下维持导航系统的性能，这要求系统具备远超标准INS的鲁棒性。第七章：抗遮挡与稀疏环境下的定位在城市峡谷、水下或太空尘埃等环境下，光学传感器经常面临特征遮挡或稀疏性的问题。聚焦内容：运动模型与传感器观测模型之间的不一致性处理、基于深度预测的临时状态维持、以及如何利用多传感器冗余在部分传感器失效时维持局部定位精度。第八章：系统级安全性与抗欺骗性随着光学系统在关键任务中的应用增加，抵抗故意干扰变得至关重要。聚焦内容：对抗激光眩光（Laser Dazzling）的滤波技术、视觉欺骗（Visual Spoofing）的检测与隔离机制、以及在光电系统失效时平滑过渡到备用导航模式的策略。 --- 结论《高精度光学导航与传感器融合：前沿进展与挑战》旨在为研究人员和工程师提供一个清晰的路径，避开传统捷联惯性导航技术的深度理论构建，转而深入探索以光电技术为核心、依赖先进数据融合框架的新一代自主导航解决方案。本书内容关注的是光电如何取代或极大增强传统导航的瓶颈部分，强调的是环境感知、特征匹配与异构数据优化，而非惯性器件的内部误差建模与积分。