水下組閤導航係統 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

☆☆☆☆☆

王國臣，齊昭，張卓編著 著

圖書標籤:

• 導航技術
• 組閤導航
• 水下導航
• 慣性導航
• 聲學導航
• SLAM
• 傳感器融閤
• 控製理論
• 海洋工程
• 自動控製

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118105469

商品编码：10599342804

出版时间：2016-04-01

作  者:王國臣,齊昭,張卓 編著 定  價:82 齣 版 社:國防工業齣版社 齣版日期:2016年04月01日 頁  數:268 裝  幀:平裝 ISBN:9787118105469 ●第1章緒論
●1.1概述
●1.2水下導航定位技術
●1.2.1慣性導航
●1.2.2水聲定位與導航
●1.3組閤導航係統
●1.3.1INS／地形匹配組閤導航
●1.3.2INS／地磁匹配組閤導航
●1.3.3INS／重力匹配組閤導航
●1.3.4靜電陀螺監控導航
●1.4導航信息融閤及濾波技術
●1.4.1卡爾曼濾波
●1.4.2非綫性濾波
●1.4.3聯邦卡爾曼濾波
●參考文獻
●第2章慣性導航係統
●2.1坐標係及坐標變換
●2.1.1坐標係定義
●2.1.2坐標變換矩陣
●2.2平颱慣性導航係統
●部分目錄

內容簡介

全書共分為10章，針對目前水下導航係統研究的主要問題，並針對不同應用需求，進行一定深度的闡述，主要包括：慣性導航係統的誤差分析、慣性導航係統的標定及初始對準、組閤導航與信息濾波、水聲定位與INS/速度匹配組閤導航、INS/地形匹配組閤導航係統、INS/地磁匹配組閤導航係統、INS/重力匹配組閤導航係統、靜電陀螺監控技術。

《深海信標》 引言 浩瀚的藍色星球，其錶麵覆蓋著超過百分之七十的海洋，而這片神秘而廣闊的領域，卻依然是人類探索的盲區。從古老的傳說到現代的科學考察，深海始終以其未知的誘惑和嚴峻的挑戰，吸引著一代又一代的探險者。然而，深入這片幽暗的未知之地，需要剋服的不僅僅是巨大的水壓和極低的溫度，更關鍵的是，如何在沒有視覺參照、信號衰減嚴重的環境下，準確掌握自身的位置與航嚮，這成為瞭製約深海探索的瓶頸。 《深海信標》正是這樣一部緻力於破解這一核心難題的力作。本書並非一本單純的技術手冊，而是一次關於智慧、毅力與科技的史詩般敘述。它將帶領讀者穿越時間的洪流，從早期人類對海洋的樸素認知，逐步深入到現代精密導航技術的演進曆程，最終觸及未來深海探索的無限可能。我們在這裏所探討的，並非局限於某個單一的技術名詞，而是圍繞著“如何讓生命在極端環境下，依然能夠找到迴傢的路”這一永恒命題展開。 第一章：星辰與潮汐的古老指引 在科技尚未萌芽的遠古時代，人類的足跡就已經開始在海洋上延伸。生存的本能和對未知的好奇，驅使著他們駕馭簡陋的舟楫，橫渡茫茫大海。沒有精準的儀器，沒有可靠的信號，他們的導航依賴於對自然最細緻的觀察和最深刻的理解。 本章將詳細迴顧這些古老的智慧。我們審視古代航海傢們如何利用太陽的升落、月亮的盈虧、以及星辰在夜空中的軌跡來判斷方嚮。月亮引力帶來的潮汐規律，雖然看似簡單，卻蘊含著精準的時間和空間信息，被聰明的人類捕捉並加以運用。海岸綫的地貌特徵、風嚮的變化、海鳥的遷徙習性，甚至洋流的細微湧動，都被視為至關重要的“自然信標”。 我們還將深入探究古代文明在航海技術上的獨特貢獻，例如波利尼西亞人令人驚嘆的島嶼間航行技術，他們通過觀察星星的高度和方位，以及對海浪模式的感知，在廣闊的太平洋上縱橫捭闔，其精度之高，至今仍令現代科學傢們驚嘆不已。本章旨在揭示，即使在最原始的條件下，人類也從未停止過對“定位”的追求，而這些古老的智慧，往往是現代技術創新的源泉。 第二章：磁場的迴響與聲波的漣漪 隨著科學的發展，人類開始從更宏觀的物理現象中尋找導航的綫索。地球本身就是一個巨大的磁場，而這一無形的力量，成為瞭早期導航的重要依據。 本章將深入剖析磁性羅盤的誕生及其發展曆程。從天然磁石的發現，到人工磁化技術的成熟，再到現代高精度磁力儀的應用，磁場導航技術經曆瞭漫長而艱辛的演進。我們將探討磁場對船舶航行的重要意義，以及如何利用地磁場的分布規律來推測方位。當然，我們也會坦誠地指齣磁場導航的局限性：地磁場並非完全均勻，並且會受到地質構造和太陽活動等因素的影響，尤其是在高緯度地區，其指嚮性會變得不穩定。 與此同時，另一個重要的物理現象——聲波，也開始被引入到導航領域。聲音在水中傳播的特性，與在空氣中截然不同。本章將詳細介紹聲納技術的發展，從最初的簡單迴聲探測，到如今復雜的多波束測深係統。我們將解析聲波如何被發射、反射，以及通過對反射信號的分析，來測量水深、探測海底地形，甚至識彆水下目標。聲納不僅僅是“聽”大海的聲音，更是通過聲音的語言，來“感知”水下世界的幾何形狀和物質構成。我們還將討論聲波在水下定位中的初步應用，例如利用預設的聲學信標，來為水下航行器提供參考。 第三章：慣性與獨立的脈搏 當海洋變得更加深邃，當我們需要擺脫外部環境的乾擾，一種更為自主的導航方式應運而生。它不再依賴於外部信號，而是依靠自身內部的運動測量來推算位置。這就是慣性導航係統的核心理念。 本章將詳盡解讀慣性導航技術（INS）的原理。我們將從牛頓運動定律齣發，解釋陀螺儀和加速度計在慣性導航中的關鍵作用。陀螺儀如何保持其指嚮不變，從而提供絕對的方位信息；加速度計又如何測量載體的直綫運動，纍積起來便能推算齣位置的變化。我們將深入探討高精度慣性測量單元（IMU）的結構和工作方式，以及如何通過先進的算法補償傳感器誤差，實現長時間的高精度定位。 慣性導航的優勢在於其獨立性和實時性，它不受外部信號衰減或乾擾的影響，能夠提供連續的位置、速度和姿態信息。然而，慣性導航也存在一個固有的挑戰：誤差的纍積。每一次微小的測量誤差，都會在積分計算中被放大，導緻位置推算結果隨時間推移而逐漸偏離真實位置。本章將重點闡述如何通過各種技術手段來抑製和修正這種纍積誤差，為實現長時間、高精度的水下自主導航奠定基礎。 第四章：衛星的饋贈與融閤的智慧 盡管慣性導航提供瞭自主性，但其纍積誤差的問題始終是深海探索的一大障礙。要實現真正精準的長期定位，就必須引入外部的高精度參考。而現代科技的奇跡——衛星導航係統（GNSS），為我們打開瞭這一扇門。 本章將聚焦於GNSS技術在海洋導航中的應用，特彆是其如何與水下導航技術相結閤。我們將詳細介紹全球定位係統（GPS）、格洛納斯（GLONASS）、伽利略（Galileo）以及北鬥（BeiDou）等主要衛星導航係統的原理和特點。重點在於分析GNSS信號在水麵及近水麵區域的覆蓋情況，以及如何通過水麵浮標或母船搭載的GNSS接收器，為水下航行器提供高精度的初始位置和校準信息。 然而，GNSS信號無法直接穿透水體。因此，本章的重頭戲在於探討“融閤”的智慧。我們將詳細闡述水下導航係統中，如何將GNSS提供的外部精度信息，與慣性導航係統（INS）提供的連續性信息進行巧妙融閤。這通常通過一種稱為“導航濾波器”（如卡爾曼濾波器）的數學模型來實現。GNSS信號在水麵短暫獲得時，能夠為INS提供“重置”和校準的機會，從而極大地抑製INS的誤差纍積。我們將深入剖析這種多源融閤導航的優勢，它兼具瞭INS的連續性和GNSS的絕對精度，是當前水下導航領域最主流、最有效的解決方案之一。 第五章：信標的低語與無聲的指引 在極端深邃或信號極度衰減的水域，即便是先進的衛星導航係統也無能為力。這時，我們需要迴歸到更為基礎但同樣至關重要的“信標”概念，隻不過，這些信標更加隱蔽，傳遞的信息更加微弱，卻在關鍵時刻成為我們唯一的希望。 本章將探索那些隱藏在深海中的“無聲指引”。我們將詳細介紹聲學定位係統（Acoustic Positioning Systems）的原理和類型。這包括長基綫（LBS）、短基綫（SBS）和超短基綫（USBL）係統。這些係統通過在海底或水麵布設固定的聲學應答器（信標），以及在水下航行器上搭載聲學換能器，利用聲波的傳播時間差或角度差來計算水下目標相對於信標的位置。我們將分析不同基綫係統的優缺點，以及它們各自適用的場景。 此外，本章還將探討其他一些新興的或特定應用場景下的水下定位技術。例如，利用水下通信網絡中已知位置的節點進行定位，或者利用水下地形匹配技術，通過與已知海底地圖進行比對來推算位置。我們還將討論一些更為前沿的設想，例如基於量子傳感器的水下導航，以及利用生物仿生學的原理來設計具有自主導航能力的海洋機器人。這些技術雖然可能尚未成熟，但它們代錶瞭未來深海探索的潛在方嚮。 第六章：數據洪流中的洞察與決策 定位技術的進步，意味著我們能夠以前所未有的精度和頻率，獲取水下航行器自身的位置信息。然而，這些數據並非終點，而是開啓更廣闊探索的起點。 本章將聚焦於導航數據如何被處理、分析，並最終轉化為行動指令。我們將探討導航數據融閤（Data Fusion）的理念，它不僅僅是不同傳感器數據的簡單疊加，而是通過智能算法，將來自GNSS、INS、聲納、磁羅盤等各種來源的數據進行有機整閤，形成一個更為完整、可靠的水下態勢感知。 我們還將深入分析導航數據在路徑規劃、避障以及目標跟蹤中的作用。精準的定位信息，是水下機器人執行復雜任務的基礎。例如，在海底測繪任務中，導航數據與傳感器采集的海底地形、地貌信息相結閤，纔能繪製齣精確的海底地圖。在科學考察中，導航數據確保瞭探測器能夠準確地到達預設的采樣點或觀測區域。 本章還觸及瞭水下導航中的“智能”層麵。如何利用機器學習和人工智能技術，從海量的導航數據中提取有價值的洞察，例如預測航行器的運動軌跡，優化能源消耗，或者提前發現潛在的風險。我們將強調，導航不僅僅是“我在哪裏”，更是“我如何更好地到達我想去的地方”，以及“我如何更安全、更有效地完成任務”。 第七章：深藍之問與未來迴響 《深海信標》的旅程，最終將我們帶到對未來的展望。深海，這個占地球絕大部分的未知領域，依然充滿著無數的奧秘等待發掘。從尋找失落的文明遺跡，到探索生命的起源，再到開發新的能源和資源，深海的每一次探索，都離不開精準可靠的水下導航技術。 本章將迴顧本書所探討的各項導航技術的發展脈絡，並展望它們未來的發展趨勢。我們將探討高精度、長續航、自主化、智能化將是未來水下導航係統的核心追求。例如，高精度慣性導航技術的突破，將可能使得水下航行器能夠在無需外部校準的情況下，進行長時間的精準作業。而更為先進的低功耗、遠距離水下通信和定位技術，將能夠構建更為龐大的水下網絡，實現協同作業和信息共享。 我們還將思考，水下導航技術的發展，不僅僅是服務於科學研究和商業開發，更關乎人類對自身生存空間的拓展和對地球傢園的理解。一個更加強大、更加可靠的水下導航體係，將能夠支撐起人類在深海的更多活動，從海底資源的勘探開發，到海洋環境的監測保護，再到應對可能齣現的海洋災難。 《深海信標》希望能夠激發讀者對於這項關鍵技術的濃厚興趣，理解它所蘊含的科學原理、技術挑戰以及它為人類探索深藍世界所帶來的無限可能。這不僅僅是一段關於導航技術的敘述，更是人類不斷挑戰極限、探索未知、連接深邃海洋的壯麗史詩。 結語 在浩瀚的深海中，每一次成功的探索，都離不開那一盞“無形”的信標。它可能是古老星辰的指引，是磁場微妙的脈動，是聲波傳遞的訊息，是衛星穿透稀薄空氣的饋贈，更可能是科技與智慧的完美融閤。本書《深海信標》，便是對這一切力量的匯聚與詮釋，它將引領我們深入理解，如何在無垠的藍色迷宮中，找到那條通往真理與未來的航道。

评分☆☆☆☆☆

我最近一口氣讀完瞭《水下組閤導航係統》這本厚重的著作，感覺收獲良多，尤其是書中關於智能導航係統設計理念的部分，給瞭我很多啓發。書中不僅僅是羅列技術，而是強調瞭一種係統工程的思維方式，如何從需求齣發，設計齣一個性能優越、魯棒性強的導航係統。我特彆喜歡書中關於“自適應”和“智能化”導航的論述，比如係統能夠根據當前的水下環境條件，自動調整傳感器權重，優化濾波參數，甚至在部分傳感器失效的情況下，也能依靠剩餘傳感器繼續完成導航任務。書中還對未來水下組閤導航技術的發展趨勢進行瞭預測，包括與人工智能、大數據等技術的深度融閤，以及在更深、更復雜水域的應用前景，讓我對這個領域充滿瞭期待。此外，書中還對一些實際的工程問題，比如係統的可靠性、維護性以及成本效益等方麵，也進行瞭探討，這使得這本書不僅具有理論深度，也具備很強的實踐指導意義。總的來說，這本書是一本集理論、技術、實踐和前瞻性於一體的優秀著作，對於任何想要瞭解或從事水下導航技術的人來說，都具有極高的參考價值。

评分☆☆☆☆☆

《水下組閤導航係統》這本書，我之前在網上偶然看到，標題就挺吸引人的。作為一個對海洋科技略有涉獵的愛好者，我一直覺得水下探測和導航是個非常迷人的領域，充滿瞭未知和挑戰。書中“組閤導航”這個概念，聽起來就比單一的導航方式要復雜和強大，不知道是不是融閤瞭多種技術，比如聲呐、慣性導航，甚至可能還有一些新興的光學或者磁力感應技術。我特彆好奇書中會不會詳細介紹這些技術的原理，以及它們是如何協同工作的，有沒有一些具體的算法或者模型來解釋這種“組閤”。而且，水下環境如此復雜，信號衰減、聲速變化、地磁乾擾等等，這些都會給導航帶來巨大的睏難。書中會不會分享一些解決這些挑戰的創新方法？比如，有沒有針對復雜地形的自適應導航算法，或者是在GPS信號完全失效的情況下，如何保持精度的策略？我猜想，書中很可能還會涉及一些實際的應用案例，比如無人潛航器（AUV）的自主避障和路徑規劃，或者是在深海資源勘探中的應用。這些實際的例子，往往能讓抽象的技術原理變得更加生動和易於理解。總的來說，我期待這本書能提供一個全麵而深入的視角，讓我對水下組閤導航這個領域有一個更清晰的認識，瞭解它背後的科學原理和前沿技術。

评分☆☆☆☆☆

我最近讀瞭《水下組閤導航係統》這本書，感覺像是打開瞭一扇新世界的大門。書中的內容，尤其是關於多傳感器融閤的部分，真的讓我大開眼界。我一直以為導航就是跟著方嚮走，但這本書徹底顛覆瞭我的認知。它詳細闡述瞭如何將慣性導航係統（INS）的短期高精度與聲學定位係統（如LBL、USBL）的長期絕對精度結閤起來，再加上視覺裏程計（VIO）在某些場景下的輔助，形成一個互相彌補、優勢互補的強大導航框架。書中關於卡爾曼濾波（Kalman Filter）及其變種，比如擴展卡爾曼濾波（EKF）和無跡卡爾曼濾波（UKF）在狀態估計中的應用，講解得非常透徹，配以圖示和數學公式，讓我這個非專業人士也能大概理解其精髓。我印象最深的是，書中對於不同傳感器誤差模型的建立和辨識，以及如何利用這些模型來優化融閤算法，簡直是精益求精。它還提到瞭如何應對水下環境的動態變化，比如洋流、溫度梯度對聲速的影響，以及如何通過數據融閤來提高導航係統的魯棒性。這本書的深度和廣度都讓我印象深刻，尤其是它對工程實踐中的一些細節問題，比如傳感器標定、時鍾同步、以及數據融閤的實時性等方麵，都有著非常細緻的探討，這對於任何想要深入瞭解水下導航技術的人來說，都非常有價值。

评分☆☆☆☆☆

不得不說，《水下組閤導航係統》這本書的內容，讓我對水下活動的想象力得到瞭極大的拓展。書裏講到瞭很多非常前沿的理論和技術，比如基於量子技術的導航，雖然聽起來有點科幻，但書中對其可行性和潛在應用進行瞭深入的分析，讓我感到非常震撼。另外，書中還對深海探測器（ROV）在復雜海底地形中的自主作業進行瞭詳細闡述，包括如何利用高精度測深儀、側掃聲呐和多波束測深儀等設備，構建實時的海底地形圖，並在此基礎上進行路徑規劃和目標識彆。我特彆關注瞭書中關於路徑跟蹤和避障算法的部分，它不僅僅是簡單的轉彎避開障礙物，而是考慮到瞭水流、動力學模型等因素，實現瞭更加平滑和高效的軌跡控製。此外，書中還探討瞭水下通信的限製以及如何通過組閤導航技術來彌補通信中斷帶來的導航誤差積纍問題，這對於長期在水下工作的無人設備至關重要。讀完這本書，我感覺自己對水下世界充滿瞭敬畏，同時也為人類在探索這個未知領域所取得的成就感到自豪。這本書不僅僅是技術手冊，更像是一部關於人類徵服海洋的史詩。

评分☆☆☆☆☆

《水下組閤導航係統》這本書，對於那些對精密工程和信號處理感興趣的讀者來說，絕對是一本不容錯過的佳作。我之所以這麼說，是因為書中的內容，很多都涉及到瞭精密的數學模型和復雜的算法推導，而且講解得相當到位。例如，在介紹慣性導航部分時，書中不僅講解瞭陀螺儀和加速度計的基本原理，還詳細闡述瞭如何通過誤差建模和補償來提高其精度，包括平颱誤差、漂移誤差以及隨機誤差的處理。而在講解聲學導航時，書中則深入探討瞭不同聲學定位方法的優缺點，以及如何針對不同的應用場景選擇最閤適的技術。更讓我驚喜的是，書中還涉及到瞭一些高級的導航技術，比如利用地磁場變化進行輔助定位，以及利用水下聲場特性進行未知區域的探測和定位。書中對這些技術的原理、實現方法以及實際應用進行瞭詳盡的描述，並且配以大量的圖錶和數據，讓我對這些復雜的概念有瞭更清晰的認識。這本書的嚴謹性和專業性，讓我對作者的深厚功底和研究成果感到非常欽佩。