高超聲速助推：滑翔飛行器組合導(dǎo)航技術(shù)

目錄
 
第1章高超聲速飛行器及導(dǎo)航系統(tǒng)綜述1
1.1高超聲速飛行器綜述1
1.1.1美國高超聲速飛行器綜述2
1.1.2俄羅斯高超聲速飛行器綜述5
1.1.3中國高超聲速飛行器綜述6
1.1.4其他國家高超聲速飛行器綜述7
1.2高超聲速飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)綜述8
1.2.1高超聲速飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)特點8
1.2.2高超聲速飛行器導(dǎo)航特點分析11
1.3本書目的12
第2章導(dǎo)航算法基礎(chǔ)13
2.1導(dǎo)航算法中的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)13
2.1.1矢量13
2.1.2矢量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換13
2.1.3角速度矢量14
2.1.4反對稱矩陣14
2.1.5角速度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換15
2.1.6矢量和反對稱矩陣的基本運算法則15
2.1.7小二乘法15
2.1.8非線性方程的線性化15
2.2坐標(biāo)系16
2.2.1地心慣性坐標(biāo)系16
2.2.2地心地固坐標(biāo)系17
2.2.3載體坐標(biāo)系17
2.2.4發(fā)射坐標(biāo)系18
2.2.5發(fā)射慣性坐標(biāo)系18
2.2.6發(fā)射地心慣性坐標(biāo)系19
2.2.7當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系19
2.3坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換20
2.3.1歐拉角與轉(zhuǎn)換矩陣20
2.3.2地心慣性坐標(biāo)系與地心地固坐標(biāo)系24
2.3.3發(fā)射坐標(biāo)系與地心地固坐標(biāo)系24
2.3.4地心慣性坐標(biāo)系與發(fā)射坐標(biāo)系24
2.3.5發(fā)射坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系24
2.3.6發(fā)射慣性坐標(biāo)系與載體坐標(biāo)系25
2.3.7發(fā)射慣性坐標(biāo)系與發(fā)射坐標(biāo)系26
2.3.8地心地固坐標(biāo)系與當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系28
2.3.9發(fā)射坐標(biāo)系與當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系29
2.4四元數(shù)29
2.4.1四元數(shù)的基礎(chǔ)知識29
2.4.2四元數(shù)的表示方法30
2.4.3四元數(shù)的運算30
2.4.4轉(zhuǎn)動四元數(shù)定理31
2.4.5四元數(shù)與姿態(tài)矩陣的關(guān)系32
2.5姿態(tài)、速度位置微分34
2.5.1姿態(tài)矩陣的微分34
2.5.2慣性坐標(biāo)系中位置矢量的微分35
2.5.3慣性坐標(biāo)系中速度矢量的微分35
2.6地球幾何學(xué)36
2.6.1基本概念36
2.6.2卯酉圈曲率半徑和子午圈曲率半徑38
2.7地心地固坐標(biāo)系中的坐標(biāo)類型38
2.7.1大地坐標(biāo)向空間直角坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換39
2.7.2空間直角坐標(biāo)向大地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換39
第3章臨近空間飛行器正常重力模型41
3.1高階地球重力場建模41
3.1.1球諧函數(shù)41
3.1.2球諧模型引力43
3.2臨近空間正常重力模型45
3.2.1J2和J4模型45
3.2.2Somigliana公式47
3.2.3正常重力模型誤差分析51
第4章捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)57
4.1陀螺儀57
4.1.1光學(xué)陀螺儀的工作原理58
4.1.2激光陀螺儀58
4.1.3光纖陀螺儀59
4.2加速度計61
4.2.1比力與比力測量61
4.2.2撓性加速度計62
4.3慣性儀表誤差的數(shù)學(xué)模型63
4.4典型的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)64
4.4.1HXINSF05系統(tǒng)的組成64
4.4.2HXINSF05工作原理65
4.4.3HXINSF05詳細組成部件66
4.5航空捷聯(lián)慣導(dǎo)算法機械編排72
4.5.1地心慣性坐標(biāo)系中的捷聯(lián)慣導(dǎo)機械編排73
4.5.2地心地固坐標(biāo)系中的捷聯(lián)慣導(dǎo)機械編排74
4.5.3當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系中的捷聯(lián)慣導(dǎo)機械編排75
4.6航天捷聯(lián)慣導(dǎo)算法機械編排78
4.6.1發(fā)射慣性坐標(biāo)系中的捷聯(lián)慣導(dǎo)機械編排78
4.6.2發(fā)射坐標(biāo)系中的捷聯(lián)慣導(dǎo)機械編排80
4.7捷聯(lián)慣導(dǎo)機械編排的等價性82
4.7.1算法編排的等價性82
4.7.2導(dǎo)航結(jié)果的等價性84
第5章衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)87
5.1GPS介紹88
5.1.1GPS體系結(jié)構(gòu)88
5.1.2GPS信號90
5.1.3GPS觀測量90
5.1.4GPS誤差源92
5.1.5GPS增強系統(tǒng)95
5.2GPS衛(wèi)星軌道97
5.2.1開普勒定律97
5.2.2開普勒軌道參數(shù)98
5.2.3GPS軌道參數(shù)99
5.3北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)100
5.3.1系統(tǒng)組成與服務(wù)100
5.3.2衛(wèi)星信號102
5.3.3系統(tǒng)應(yīng)用和發(fā)展103
第6章發(fā)慣系高超聲速飛行器導(dǎo)航算法105
6.1發(fā)慣系捷聯(lián)慣導(dǎo)數(shù)值更新算法105
6.1.1發(fā)慣系姿態(tài)更新算法106
6.1.2發(fā)慣系速度更新算法109
6.1.3發(fā)慣系位置更新算法112
6.1.4發(fā)慣系更新算法總結(jié)115
6.2發(fā)慣系捷聯(lián)慣導(dǎo)數(shù)值更新簡化算法116
6.3發(fā)慣系捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差方程116
6.3.1發(fā)慣系姿態(tài)誤差方程116
6.3.2發(fā)慣系速度誤差方程117
6.3.3發(fā)慣系位置誤差方程118
6.4發(fā)慣系初始對準(zhǔn)算法118
6.5發(fā)慣系慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航算法120
6.5.1發(fā)慣系慣導(dǎo)/衛(wèi)星松耦合組合導(dǎo)航算法120
6.5.2發(fā)慣系慣導(dǎo)/衛(wèi)星緊耦合組合導(dǎo)航算法122
6.5.3發(fā)慣系慣導(dǎo)/衛(wèi)星組合導(dǎo)航算法仿真分析127
6.6發(fā)慣系導(dǎo)航信息轉(zhuǎn)換134
6.6.1發(fā)慣系位置信息的轉(zhuǎn)換134
6.6.2發(fā)慣系速度信息的轉(zhuǎn)換135
6.6.3發(fā)慣系姿態(tài)信息的轉(zhuǎn)換135
第7章發(fā)射系高超聲速飛行器導(dǎo)航算法137
7.1發(fā)射系捷聯(lián)慣導(dǎo)數(shù)值更新算法137
7.1.1發(fā)射系姿態(tài)更新算法137
7.1.2發(fā)射系速度更新算法138
7.1.3發(fā)射系位置更新算法142
7.1.4發(fā)射系更新算法總結(jié)145
7.2發(fā)射系捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差方程146
7.2.1發(fā)射系姿態(tài)誤差方程146
7.2.2發(fā)射系速度誤差方程147
7.2.3發(fā)射系位置誤差方程148
7.3發(fā)射系初始對準(zhǔn)算法148
7.3.1發(fā)射系靜基座解析粗對準(zhǔn)148
7.3.2發(fā)射系抗晃動粗對準(zhǔn)149
7.3.3發(fā)射系卡爾曼濾波精對準(zhǔn)151
7.4發(fā)射系慣導(dǎo)/衛(wèi)星組合導(dǎo)航算法152
7.4.1發(fā)射系慣導(dǎo)/衛(wèi)星松耦合組合導(dǎo)航算法152
7.4.2發(fā)射系慣導(dǎo)/衛(wèi)星緊耦合組合導(dǎo)航算法156
7.4.3發(fā)射系慣導(dǎo)/衛(wèi)星組合導(dǎo)航算法仿真分析159
7.5發(fā)射系導(dǎo)航信息轉(zhuǎn)換到當(dāng)?shù)厮阶鴺?biāo)系165
7.5.1發(fā)射系位置信息的轉(zhuǎn)換166
7.5.2發(fā)射系速度信息的轉(zhuǎn)換166
7.5.3發(fā)射系姿態(tài)信息的轉(zhuǎn)換166
第8章高超聲速飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)半實物仿真167
8.1高超聲速飛行器半實物仿真系統(tǒng)概述167
8.2高超聲速飛行器軌跡發(fā)生器數(shù)學(xué)模型168
8.2.1飛行器質(zhì)心動力學(xué)方程169
8.2.2飛行器繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動動力學(xué)方程170
8.2.3飛行器制導(dǎo)和控制方程170
8.2.4飛行器六自由度模型補充方程171
8.3半實物仿真中的導(dǎo)航模擬系統(tǒng)172
8.3.1捷聯(lián)慣導(dǎo)數(shù)據(jù)模擬器172
8.3.2衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)模擬器175
8.4半實物仿真中的導(dǎo)航數(shù)據(jù)模擬187
8.4.1半實物仿真彈道數(shù)據(jù)188
8.4.2半實物仿真中慣組模擬數(shù)據(jù)188
8.4.3半實物仿真中衛(wèi)星接收機模擬數(shù)據(jù)192
參考文獻199