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第一章力学基础知识1

1.1定点转动刚体角位置的表示方法1

一、定点转动刚体的自由度1

二、用方向余弦描述定点转动刚体的角位置3

三、用欧拉角描述定点转动刚体的角位置6

1.2惯性技术中常用的坐标系9

一、惯性参考坐标系9

二、地球坐标系9

三、地理坐标系10

四、地平坐标系12

五、运载体坐标系13

1.3动量矩、动量矩定理及欧拉动力学方程16

一、定点转动刚体的动量矩16

二、动量矩定理18

三、刚体定点转动的欧拉动力学方程20

1.4哥氏加速度、绝对加速度与比力方程22

一、哥氏加速度23

二、绝对加速度的表达式25

三、加速度计所测量的比力表达式——比力方程27

1.5 舒勒原理30

一、数学摆跟踪垂线的舒勒原理30

二、物理摆跟踪垂线的舒勒原理32

1.6地球参考椭球及地球重力场特性34

一、地球参考椭球34

二、几种垂线和纬度35

三、地球参考椭球的曲率半径37

四、地球重力场特性38

习题39

第二章陀螺仪基本理论40

2.1陀螺仪的基本特性40

一、二自由度陀螺仪的进动性40

二、二自由度陀螺仪的定轴性44

三、单自由度陀螺仪感受角运动的特性46

2.2二自由度陀螺仪动力学方程、方块图及传递函数47

一、应用欧拉动力学方程推导二自由度陀螺仪的动力学方程48

二、应用动静法推导二自由度陀螺仪的动力学方程51

三、二自由度陀螺仪的方块图53

四、二自由度陀螺仪的传递函数55

2.3典型力矩作用下二自由度陀螺仪的运动规律56

一、冲击力矩作用下陀螺仪的运动规律56

二、常值力矩作用下陀螺仪的运动规律58

三、简谐力矩作用下陀螺仪的运动规律60

四、阻尼力矩作用下陀螺仪的运动规律62

2.4二自由度陀螺仪的应用64

一、垂直陀螺仪64

二、方向陀螺仪66

三、陀螺罗经68

2.5单自由度陀螺仪的分析及其应用72

一、单自由度陀螺仪的动力学方程73

二、速率陀螺仪75

三、速率积分陀螺仪78

四、力反馈式速率陀螺仪81

2.6陀螺仪漂移分析及其数学模型83

一、衡量陀螺仪精度的主要指标——漂移83

二、陀螺漂移数学模型的分类85

三、二自由度陀螺仪静态漂移数学模型87

四、单自由度陀螺仪静态漂移数学模型91

习题93

附录 关于本书中所使用的力学量单位的说明94

第三章惯性敏感器95

3.1液浮陀螺95

一、单自由度液浮积分陀螺的基本结构96

二、液浮的基本原理97

三、磁悬浮定中心100

四、动压气浮轴承103

五、二自由度液浮位置陀螺的基本结构106

3.2挠性陀螺107

一、挠性陀螺的基本原理107

二、动力调谐陀螺的结构与挠性支承的力学模型112

三、平衡环的扭摆运动与动力调谐原理117

四、动力调谐陀螺的运动方程式及运动特性分析124

五、动力调谐陀螺的基本误差分析130

3.3激光陀螺137

一、无源干涉仪式光纤陀螺的工作原理137

二、有源谐振腔式激光陀螺139

三、激光陀螺误差方程141

四、激光陀螺设计与制造中的主要问题141

3.4加速度计147

一、液浮摆式加速度计147

二、挠性加速度计152

三、加速度计的数学模型155

3.5其它新型陀螺157

一、静电陀螺157

二、压电陀螺166

三、半球谐振陀螺169

习题172

第四章 陀螺稳定平台与定向装置173

4.1陀螺稳定器的基本类型与工作原理173

一、动力陀螺稳定器173

二、用积分陀螺组成的稳定器177

三、用微分陀螺组成的稳定器180

4.2空间飞行器的稳定184

一、人造卫星的稳定184

二、采用液浮陀螺组成的单轴空间稳定器186

4.3 用激光陀螺组成的定向系统189

4.4用动力调谐陀螺组成的稳定平台191

一、三轴稳定平台的工作原理191

二、坐标变换器192

三、用动力调谐陀螺组成的稳定平台的应用193

习题193

第五章惯性导航194

5.1 概述194

5.2平台式惯性导航系统的基本原理197

一、平台式惯导系统的基本组成原理197

二、比力方程和加速度信息的提取200

三、平台的水平控制回路及其舒勒调谐202

四、惯导系统高度通道的问题206

5.3指北方位惯导系统的机械编排方程207

一、平台指令角速度208

二、速度计算209

三、纬度和经度计算210

四、高度计算210

五、姿态角的获取211

六、系统原理方框图211

5.4自由方位惯导系统及其机械编排方程212

一、利用方向余弦矩阵求导航参数213

二、求取方向余弦矩阵？214

三、求角速率？216

四、速度计算217

五、平台指令角速度218

六、系统原理方框图218

5.5游动自由方位惯导系统及其机械编排方程219

一、速度方程219

二、角速率？方程219

三、方向余弦矩阵C219

四、矩阵微分方程220

五、导航参数的求取220

六、方案评述220

5.6平台式惯导系统误差分析221

一、坐标系及小角度下的坐标变换矩阵221

二、系统误差方程的建立224

三、系统误差分析228

5.7平台式惯导系统的初始对准237

一、静基座指北方位系统误差方程的简化238

二、水平初始对准原理240

三、方位罗经对准原理243

四、陀螺漂移的测定与方位计算法对准245

5.8关于捷联式惯导系统和组合导航系统248

一、捷联式惯导系统的基本原理248

二、关于组合式导航系统251

习题253

第六章惯性制导254

6.1概述254

一、导弹武器的基本组成254

二、导弹武器的分类255

三、制导系统的任务255

四、制导系统的组成256

五、制导系统的分类257

六、弹道式导弹的制导特点258

6.2惯性制导的基本概念与类型261

一、基本概念261

二、惯性制导的类型262

6.3制导计算中的坐标系262

一、坐标系的选取262

二、发射坐标系、弹体坐标系及其转换关系263

三、发射点的惯性坐标系与发射坐标系的转换关系264

四、惯性坐标系与弹体坐标系的转换关系267

五、地心惯性坐标系与发射坐标系之间的转换关系268

6.4主动段制导与关机方程268

一、标准弹道与实际弹道268

二、射程与关机点参数的关系269

三、几种关机方式的讨论270

6.5摄动制导与显式制导275

一、摄动制导方法275

二、横向导引和法向导引277

三、显式制导方法279

6.6几种常用的惯性测量装置及其应用285

一、陀螺积分加速度计285

二、自由陀螺仪288

三、空间稳定平台式惯性导航装置289

习题293

第七章惯性技术的民用294

7.1惯性技术在称重衡器中的应用294

一、陀螺测力仪的作用原理与结构组成294

二、陀螺测力仪的特点及应用295

7.2惯性技术在地质勘探与矿山开采中的应用296

一、陀螺测斜仪297

二、陀螺地磁仪稳定器298

三、陀螺经纬仪299

7.3 惯性技术在铁路检轨中的应用300

7.4惯性技术在大地测量中的应用302

一、惯性测量系统与惯性导航系统的异同302

二、惯性测量系统的典型测量过程303

三、典型的惯性测量系统简介304

参考文献310