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內容簡介

　　《磁力計輔助的慣性導航係統》首先介紹瞭慣性測量單元的相關技術和誤差模型，其次介紹瞭慣性導航係統中的坐標係以及他們之間的變換，在此基礎上介紹瞭慣性坐標係內的力學編排，並分析瞭慣導係統的誤差模型。全球磁場模型以及磁力計的類型和誤差源也進行瞭講解。在此基礎上，介紹瞭基於低成本MEMS的慣性測量單元與磁力計組閤係統的實現方法，講解瞭應用卡爾曼濾波器進行組閤導航係統狀態參數估計的算法，並介紹瞭組閤係統的對準實現方案。

目錄

譯者序
緻謝

第一章 概論
1．1 意義
1．2 應用和局限
1．3 本書的目標
1．4 本書的結構

第二章 捷聯慣性導航係統
2．1 慣性測量單元
2．1．1 IMU技術
2．1．2 IMU誤差模型
2．2 慣性導航係統
2．2．1 慣性導航力學編排方程
2．2．2 慣性導航係統誤差模型

第三章 磁力計
3．1 世界地磁場模型
3．1．1 可用的地磁場模型
3．2 磁力計類型
3．3 磁力計誤差源

第四章 卡爾曼濾波
4．1 綫性離散卡爾曼濾波
4．1．1 慣性導航係統中卡爾曼濾波的目的
4．2 卡爾曼濾波器收斂性
4．2．1 非綫性係統特性
4．2．2 協方差矩陣計算
4．2．3 模型不準確
4．2．4 量測接受／拒絕準則

第五章 量測為矢量時的姿態確定
5．1 雙矢量集時的姿態確定
5．2 卡爾曼濾波器的磁力計量測模型
5．3 單軸姿態確定

第六章 MEMS IMU+磁力計的地麵對準
6．1 粗對準
6．1．1 濛特卡羅仿真
6．1．2 粗對準實驗
6．2 精對準
6．2．1 濛特卡羅仿真
6．2．2 精對準實驗

第七章 移動中姿態估計
7．1 GPs輔助IMu+磁力計導航係統
7．2 單軸姿態歐拉角確定

第八章 討論和結論
附錄A 世界地磁場模型2005
A．1 世界地磁模型
A．2 模型參數
A．3 模型確定
A．4 坐標係變換
A．5 長期變量預測
A．6 世界地磁模型推導
A．7 模型係數
A．8 磁場分量計算方程
A．9 模型局限性
附錄B 低成本MEMS IMU+磁力計性能說明
附錄C 慣性導航力學編排方程推導
附錄D 慣性導航誤差方程推導
D．1 姿態誤差
D．2 速度誤差
D．3 位置誤差
附錄E 導航方程的狀態空間描述
符號和縮略語
參考文獻

精彩書摘

　　《磁力計輔助的慣性導航係統》：
　　在載體中的許多鐵磁性材料往往都具有硬磁特性。*好的辦法是直接消除磁力計附近的任何軟磁材料，然後直接處理硬磁乾擾的影響。此外，還建議在進行任何硬／軟磁補償之前對磁力計附近的平颱進行消磁。一些磁力計的生産商為瞭對硬磁或軟磁乾擾進行補償，提供瞭校準的方法。但是每種校準的方法都需要對磁力計平颱進行特殊的物理移動，以對磁力計附近的磁場空間進行采樣，然後采用相應的補償方法。校準過程可以簡單地指嚮3個已知的方嚮，也可以復雜一些，在俯仰和橫滾方嚮進行一個完整的圓周轉動，亦或使平颱指嚮24個方嚮（包含傾斜的變化）。對於船舶來說，進行24位置標定也許不可能做到，但是對手持平颱來說就非常簡單瞭。如果在校準過程中磁力計隻能測量水平方嚮的磁場分量，則當存在傾斜情形時就存在不可補償的航嚮誤差。
　　可以産生幾個已知航嚮的航嚮誤差麯綫來改善航嚮精度，在同一個平颱上的不同位置，硬／軟磁乾擾也不一樣，為瞭得到有效的校準，磁力計必須安裝在平颱的一個固定位置上，而一個特定的校準隻對磁力計當前安裝位置有效。如果磁力計在同一個位置的方嚮改變瞭，就需要重新進行校準。安裝在環架結構上的磁力計不能滿足這些要求，所以采用捷聯式、固態磁力傳感器就顯得更具有優勢。當隻需要滿足重復性而不要求精度的情況下，可以使用沒有進行校準的磁力計。
　　最後要考慮的，影響航嚮精度的因素是地磁場的變化或者磁偏角的變化。眾所周知，地磁兩極和地理兩極並不在一個位置上，它們之間存在11.5°的夾角。這樣就産生瞭真北、磁北（磁力計的指嚮）的差異。簡單來說，它錶現為磁北和真北之間的角度差。這個差異定義為磁偏角，取決於磁力計的位置，有時該角度能達到25°。在計算正確航嚮時，如果為西嚮則簡單加上，如果為東嚮則減去。全球每個位置都對應著各自的磁偏角，對於一個給定的位置，磁偏角可以通過地磁偏角地圖或者GPS和IGRF模型來確定。
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