《GPS/INS组合导航定位及其应用》求取 ⇩

第一章GPS与INS导航定位初论1

1.1 导航与导航系统的简短回顾1

1.1.1 导航2

1.1.2 无线电导航与惯性导航系统2

1.1.3 卫星导航系统2

1.2 GPS导航与精密定位4

1.2.1 GPS概况4

1.2.2 GPS导航定位的基本原理6

1.2.3 GPS精密定位8

1.3 INS导航与精密定位9

1.3.1 惯性导航的基本原理9

1.3.2 惯导系统的基本结构及发展11

1.3.3 INS精密定位与惯性大地测量16

1.4 GPS/INS组合导航定位及其发展22

1.4.1 GPS/INS组合系统的提出22

1.4.2 GPS/INS组合的优点25

1.4.3 GPS/INS组合系统的发展28

2.1 数学基础33

第二章GPS/INS导航定位理论基础33

2.2 导航定位常用坐标系及其相互关系38

2.2.1 INS常用坐标系及其相互关系38

2.2.2 GPS测量中的坐标系统和时间系统44

2.3 四元数代数理论及其在SINS/GPS中的应用48

2.3.1 四元数代数49

2.3.2 四元数在SINS/GPS问题中的应用54

第三章地球形状及其外部重力场60

3.1 地球的几何形状及其数学描述60

3.1.1 大地水准面和参考椭球面60

3.1.2 参考椭球上的主要面和线及曲率半径62

3.1.3 大地坐标系和空间直角坐标系及其变换65

3.2 地球引力场和重力场及其时间导数68

3.2.1 地球引力场及其时间导数68

3.2.2 地球重力场及地球重力场模型70

3.3 应用于GPS/INS技术中的重力向量计算模型74

3.3.1 正常引力位与正常重力位75

3.3.2 当地水平坐标系力学编排中的正常重力公式76

3.3.3 地固直角坐标系力学编排中的正常重力模型78

3.3.4 惯性坐标系中的正常引力模型83

3.3.5 减弱扰动重力场影响的几个方法85

第四章惯导系统的导航定位方程及其解算89

4.1 导航参数状态空间模型89

4.1.1 惯性坐标系里表示的导航方程89

4.1.2 地固坐标系里表示的导航方程92

4.1.3 当地水平坐标系里表示的导航方程93

4.1.4 INS用于重力梯度测量的状态空间模型95

4.2 坐标变换矩阵的解算98

4.2.1 坐标变换矩阵微分方程的解法98

4.2.2 坐标变换矩阵的四元数积分解法100

4.2.3 坐标变换矩阵的数值积分解法101

4.3 地固坐标系中的力学编排105

4.4 游移方位坐标系中的力学编排112

第五章GPS测量技术与方法122

5.1 GPS定位的状态空间模型122

5.1.1 动态建模124

5.1.2 动态GPS的状态空间模型125

5.2 伪距导航与精度分析131

5.2.1 伪距导航（定位）解算132

5.2.2 伪随机码测距与导航接收机工作原理134

5.2.3 GPS卫星的导航电文和卫星位置、钟差计算148

5.2.4 导航定位的精度估计及最佳选星154

5.3 美国政府对GPS的控制158

5.4.1 载波相位测量160

5.4 GPS载波相位测量和多普勒测量160

5.4.2 多普勒测量165

5.5 GPS定位的主要误差源分析168

5.5.1 卫星星历误差168

5.5.2 卫星钟差的误差169

5.5.3 接收机钟差169

5.5.4 接收机的测量误差169

5.5.5 多路径效应误差170

5.5.6 电离层延迟误差170

5.5.7 对流层传播延迟误差173

5.6 差分GPS与相对定位法174

5.6.1 差分GPS方法175

5.6.2 提高伪距精度的方法179

5.6.3 GPS相对定位182

5.7 相位整周模糊度参数解算与周跳修复187

5.7.1 初始整周模糊度N的确定188

5.7.2 周跳探测与修复189

5.8 用于组合系统的GPS观测量及其误差源分析193

5.8.1 GPS动态定位发展过程的简单小结194

5.8.2 可应用于组合系统的GPS观测量及其误差源分析195

5.9 GPS定位方法的最新发展199

5.9.1 定位模式的进展199

5.9.2 GPS动态定位OTF算法的新进展204

5.10 导航／定位／通讯卫星系统与GPS的新政策208

第六章GPS/INS组合系统的理论设计213

6.1 系统组合原理213

6.1.1 经典组合方法213

6.1.2 采用卡尔曼滤波器的组合方法215

6.2 GPS与INS硬件一体化组合216

6.3 GPS与SINS软件组合方式219

6.3.1 组合方案220

6.3.2 双差相位观测值闭环校正组合方法224

6.4 分布式滤波与全组合滤波229

6.4.1 问题描述229

6.4.2 全组合滤波法230

6.4.3 分布式滤波法231

6.4.4 应用示例——GPS/INS组合滤波器232

6.5 INS用于周跳检测与模糊度参数修复235

6.6 应用GPS速度信息提高惯性平台姿态精度237

6.6.1 关于惯性平台237

6.6.2 用GPS速度辅助提高惯性平台水平姿态精度238

6.6.3 用卡尔曼滤波估计平台水平失准误差240

第七章组合系统的误差估计与质量控制242

7.1 组合系统误差状态方程242

7.1.1 误差状态模型243

7.1.2 惯性坐标系（i）中的误差状态方程245

7.1.3 地固坐标系（e）中的误差状态方程248

7.1.4 当地水平坐标系（L）中的误差状态方程252

7.1.5 组合系统中有关GPS的误差状态变量256

7.2 组合系统误差估计与最优滤波的实现257

7.2.1 SINS/GPS组合系统Kalman滤波算法的实现258

7.2.2 一个数值稳定性高、快速高效的Kalman滤波算法265

7.3 组合系统Kalman滤波器的可测性分析方法271

7.4 组合系统的统计质量控制理论275

7.4.2 SINS/GPS滤波器的质量控制方法276

7.4.1 统计质量控制方法概述276

7.4.3 SINS/GPS滤波器的可靠性分析281

第八章GPS/INS应用技术284

8.1 测定三维运动轨迹及刚体运动参数284

8.1.1 质点运动和刚体运动方程284

8.1.2 刚体运动参数的测定286

8.1.3 应用领域探讨287

8.2 姿态信息测定290

8.3.1 利用SINS数据提取局部曲率参数的原理及数学模型292

8.3 运动轨迹局部曲率参数测定292

8.3.2 应用领域探讨298

8.4 扰动重力与垂线偏差测量299

8.4.1 概述299

8.4.2 状态空间法估计重力扰动矢量301

8.4.3 SINS、GPS数据直接求差法估计重力扰动矢量307

8.4.4 用GPS双差相位观测量直接计算载体运动加速度311

8.4.5 SINS/GPS动态重力测量的分辨率和误差分析316

8.5 相对大地水准面求定与GPS/INS水准方法325

8.6 GPS/INS应用介绍328

8.6.1 公路监测系统328

8.6.2 地下油气管道监测331

8.6.3 航天航空遥感332

8.6.4 机载重力测量333

8.6.5 矿井测量335

8.6.6 激光断面测量335

8.6.7 飞机进场着陆中的应用337