舰船综合导航系统（第二版）
定价：￥68.00
作者： 李文魁等
出版时间：2026-08
出版社：科学出版社
- 科学出版社
- 9787030866578
- 2版
- 2026-08
作者简介
内容简介
本书以舰船综合导航系统为对象，系统介绍综合导航技术和装备发展的最新成果。全书共分8章：第1章全面介绍舰船综合导航系统的历史、现状和功能，第2章介绍综合导航相关基础知识，第3章介绍综合导航系统主要信息源设备，第4章介绍综合导航系统相关接口，第5～7章详细阐述综合导航信息处理有关的滤波理论、组合模式和组合实例，重点对捷联惯性基的组合导航算法进行深入探讨，第8章介绍综合船桥系统与航海作业设备。附录提供了部分滤波仿真实例程序。
目录
目录
第1章 绪论 1
1.1 综合导航的产生 2
1.1.1 导航技术分类 2
1.1.2 导航手段分类 5
1.1.3 单一导航手段的局限性 6
1.1.4 选择综合导航系统的必然性 6
1.2 综合导航系统及其特点 7
1.2.1 综合导航系统基本概念 7
1.2.2 综合导航系统的特点 7
1.3 综合导航系统的基本组成及功能 8
1.3.1 综合导航系统的基本组成 8
1.3.2 综合导航系统的基本功能 11
1.4 综合导航的发展 12
1.4.1 综合导航技术的发展 12
1.4.2 国内外船用综合导航系统的发展 13
思考题 16
第2章 导航基础 17
2.1 地球和坐标系 18
2.1.1 地球的描述 18
2.1.2 导航常用坐标系 25
2.2 方向、速度与距离 27
2.2.1 航向与方位 27
2.2.2 速度与距离 29
2.3 时间系统 33
2.3.1 时间系统简介 33
2.3.2 常用时间系统 33
2.4 海图 35
2.4.1 海图投影方法 35
2.4.2 海图比例尺 37
2.4.3 海图分类 37
思考题 38
第3章 综合导航信息源 39
3.1 导航信息及信息源设备 40
3.1.1 导航信息简介 40
3.1.2 信息源设备 42
3.2 惯性导航设备 43
3.2.1 陀螺罗经 43
3.2.2 惯性导航系统 45
3.3 计程仪和测深仪 51
3.3.1 计程仪 51
3.3.2 测深仪 53
3.4 无线电导航系统 54
3.4.1 常用无线电导航系统 54
3.4.2 罗兰C系统 55
3.4.3 导航雷达 57
3.4.4 自动识别系统 59
3.4.5 航行警告接收设备 60
3.5 卫星导航系统 61
3.5.1 GPS 61
3.5.2 BDS 63
3.6 气象导航设备 69
3.6.1 气象仪 69
3.6.2 气象传真机和气象卫星接收设备 70
3.7 天文导航原理及设备 71
3.7.1 天文导航原理 71
3.7.2 天文导航设备 74
思考题 76
第4章 综合导航系统接口 77
4.1 数字接口 78
4.1.1 串行接口 78
4.1.2 CAN总线 82
4.1.3 以太网 88
4.2 自整角机/旋转变压器 90
4.2.1 自整角机 90
4.2.2 旋转变压器 91
4.2.3 自整角机/旋转变压器轴角数字转换 93
思考题 94
第5章 综合导航信息处理技术 95
5.1 综合导航信息预处理 96
5.1.1 野值剔除 96
5.1.2 时间同步 100
5.1.3 空间基准统一 101
5.2 估计理论与信息融合 102
5.2.1 最优估计 102
5.2.2 高斯滤波 103
5.2.3 多源信息融合 105
5.3 线性卡尔曼滤波器设计 106
5.3.1 动态系统线性模型 106
5.3.2 卡尔曼滤波方程 108
5.3.3 卡尔曼滤波算例 112
5.3.4 实用卡尔曼滤波技术 114
5.4 非线性卡尔曼滤波 116
5.4.1 非线性滤波简介 116
5.4.2 扩展卡尔曼滤波 116
5.4.3 无迹卡尔曼滤波 120
5.4.4 滤波实例 122
5.5 容错导航与联邦卡尔曼滤波 123
5.5.1 故障诊断与容错设计 123
5.5.2 联邦卡尔曼滤波 125
5.5.3 组合导航系统容错设计实例 128
5.5.4 SINS/DVL/GPS/MAN联邦滤波实例 130
5.6 导航系统性能评估 136
5.6.1 导航系统性能参数 136
5.6.2 导航参数精度评估 138
思考题 140
第6章 舰船组合导航模式 141
6.1 组合导航基本模式 142
6.2 舰船动态系统模型及滤波参数设计 144
6.3 基于船位推算的组合模式 148
6.3.1 船位推算系统模型 148
6.3.2 船位推算/GNSS组合 154
6.4 惯性基组合导航系统的组合模式 157
6.4.1 惯导系统组合校正 157
6.4.2 惯导/卫星导航组合 160
6.4.3 惯导/天文导航组合 161
6.4.4 惯导/多普勒计程仪组合 162
6.4.5 惯导/静电悬浮陀螺监控器组合 163
6.5 舰船组合导航模式实例 163
6.5.1 系统简介 163
6.5.2 数据融合与组合模式 165
思考题 166
第7章 惯性基组合导航模型及滤波 167
7.1 姿态表达 168
7.1.1 欧拉角 168
7.1.2 四元数 169
7.1.3 罗德里格斯参数族 174
7.2 平台惯性基组合导航模型及滤波 177
7.2.1 平台惯导/GNSS组合导航模型 177
7.2.2 滤波实例 181
7.3 捷联惯性基组合导航模型 182
7.3.1 传统组合导航误差模型 183
7.3.2 基于统一坐标系的组合导航误差模型 187
7.3.3 非线性系统误差模型 188
7.3.4 直接法组合导航模型及滤波算法 191
7.4 基于李群/李代数的组合导航误差模型 193
7.4.1 李群/李代数基础知识 193
7.4.2 组合导航误差模型体系 194
7.4.3 基于李群/李代数的组合导航误差模型构建 195
7.5 捷联惯性基组合导航滤波 197
7.5.1 传统组合导航误差模型滤波实例 198
7.5.2 基于统一坐标系的组合导航误差模型滤波实例 200
7.5.3 非线性系统误差模型滤波实例 202
7.5.4 基于李群/李代数的组合导航误差模型滤波实例 203
7.5.5 直接法组合导航模型滤波实例 204
思考题 205
第8章 综合船桥系统与航海作业设备 207
8.1 综合船桥系统 208
8.1.1 综合船桥系统的产生与发展 208
8.1.2 综合船桥系统的组成 211
8.1.3 综合船桥系统的主要功能 212
8.1.4 综合船桥系统的关键技术 213
8.2 电子海图显示信息系统 215
8.2.1 基本概念 215
8.2.2 ECDIS的国际标准 216
8.2.3 电子海图 220
8.2.4 电子海图应用系统 223
8.3 海图标绘设备 227
思考题 228
参考文献 229
附录A 主要缩略词 232
附录B 滤波仿真实例程序 233
B1 雷达测距卡尔曼滤波程序 233
B2 SINS/DVL组合导航滤波程序 234
第1章 绪论 1
1.1 综合导航的产生 2
1.1.1 导航技术分类 2
1.1.2 导航手段分类 5
1.1.3 单一导航手段的局限性 6
1.1.4 选择综合导航系统的必然性 6
1.2 综合导航系统及其特点 7
1.2.1 综合导航系统基本概念 7
1.2.2 综合导航系统的特点 7
1.3 综合导航系统的基本组成及功能 8
1.3.1 综合导航系统的基本组成 8
1.3.2 综合导航系统的基本功能 11
1.4 综合导航的发展 12
1.4.1 综合导航技术的发展 12
1.4.2 国内外船用综合导航系统的发展 13
思考题 16
第2章 导航基础 17
2.1 地球和坐标系 18
2.1.1 地球的描述 18
2.1.2 导航常用坐标系 25
2.2 方向、速度与距离 27
2.2.1 航向与方位 27
2.2.2 速度与距离 29
2.3 时间系统 33
2.3.1 时间系统简介 33
2.3.2 常用时间系统 33
2.4 海图 35
2.4.1 海图投影方法 35
2.4.2 海图比例尺 37
2.4.3 海图分类 37
思考题 38
第3章 综合导航信息源 39
3.1 导航信息及信息源设备 40
3.1.1 导航信息简介 40
3.1.2 信息源设备 42
3.2 惯性导航设备 43
3.2.1 陀螺罗经 43
3.2.2 惯性导航系统 45
3.3 计程仪和测深仪 51
3.3.1 计程仪 51
3.3.2 测深仪 53
3.4 无线电导航系统 54
3.4.1 常用无线电导航系统 54
3.4.2 罗兰C系统 55
3.4.3 导航雷达 57
3.4.4 自动识别系统 59
3.4.5 航行警告接收设备 60
3.5 卫星导航系统 61
3.5.1 GPS 61
3.5.2 BDS 63
3.6 气象导航设备 69
3.6.1 气象仪 69
3.6.2 气象传真机和气象卫星接收设备 70
3.7 天文导航原理及设备 71
3.7.1 天文导航原理 71
3.7.2 天文导航设备 74
思考题 76
第4章 综合导航系统接口 77
4.1 数字接口 78
4.1.1 串行接口 78
4.1.2 CAN总线 82
4.1.3 以太网 88
4.2 自整角机/旋转变压器 90
4.2.1 自整角机 90
4.2.2 旋转变压器 91
4.2.3 自整角机/旋转变压器轴角数字转换 93
思考题 94
第5章 综合导航信息处理技术 95
5.1 综合导航信息预处理 96
5.1.1 野值剔除 96
5.1.2 时间同步 100
5.1.3 空间基准统一 101
5.2 估计理论与信息融合 102
5.2.1 最优估计 102
5.2.2 高斯滤波 103
5.2.3 多源信息融合 105
5.3 线性卡尔曼滤波器设计 106
5.3.1 动态系统线性模型 106
5.3.2 卡尔曼滤波方程 108
5.3.3 卡尔曼滤波算例 112
5.3.4 实用卡尔曼滤波技术 114
5.4 非线性卡尔曼滤波 116
5.4.1 非线性滤波简介 116
5.4.2 扩展卡尔曼滤波 116
5.4.3 无迹卡尔曼滤波 120
5.4.4 滤波实例 122
5.5 容错导航与联邦卡尔曼滤波 123
5.5.1 故障诊断与容错设计 123
5.5.2 联邦卡尔曼滤波 125
5.5.3 组合导航系统容错设计实例 128
5.5.4 SINS/DVL/GPS/MAN联邦滤波实例 130
5.6 导航系统性能评估 136
5.6.1 导航系统性能参数 136
5.6.2 导航参数精度评估 138
思考题 140
第6章 舰船组合导航模式 141
6.1 组合导航基本模式 142
6.2 舰船动态系统模型及滤波参数设计 144
6.3 基于船位推算的组合模式 148
6.3.1 船位推算系统模型 148
6.3.2 船位推算/GNSS组合 154
6.4 惯性基组合导航系统的组合模式 157
6.4.1 惯导系统组合校正 157
6.4.2 惯导/卫星导航组合 160
6.4.3 惯导/天文导航组合 161
6.4.4 惯导/多普勒计程仪组合 162
6.4.5 惯导/静电悬浮陀螺监控器组合 163
6.5 舰船组合导航模式实例 163
6.5.1 系统简介 163
6.5.2 数据融合与组合模式 165
思考题 166
第7章 惯性基组合导航模型及滤波 167
7.1 姿态表达 168
7.1.1 欧拉角 168
7.1.2 四元数 169
7.1.3 罗德里格斯参数族 174
7.2 平台惯性基组合导航模型及滤波 177
7.2.1 平台惯导/GNSS组合导航模型 177
7.2.2 滤波实例 181
7.3 捷联惯性基组合导航模型 182
7.3.1 传统组合导航误差模型 183
7.3.2 基于统一坐标系的组合导航误差模型 187
7.3.3 非线性系统误差模型 188
7.3.4 直接法组合导航模型及滤波算法 191
7.4 基于李群/李代数的组合导航误差模型 193
7.4.1 李群/李代数基础知识 193
7.4.2 组合导航误差模型体系 194
7.4.3 基于李群/李代数的组合导航误差模型构建 195
7.5 捷联惯性基组合导航滤波 197
7.5.1 传统组合导航误差模型滤波实例 198
7.5.2 基于统一坐标系的组合导航误差模型滤波实例 200
7.5.3 非线性系统误差模型滤波实例 202
7.5.4 基于李群/李代数的组合导航误差模型滤波实例 203
7.5.5 直接法组合导航模型滤波实例 204
思考题 205
第8章 综合船桥系统与航海作业设备 207
8.1 综合船桥系统 208
8.1.1 综合船桥系统的产生与发展 208
8.1.2 综合船桥系统的组成 211
8.1.3 综合船桥系统的主要功能 212
8.1.4 综合船桥系统的关键技术 213
8.2 电子海图显示信息系统 215
8.2.1 基本概念 215
8.2.2 ECDIS的国际标准 216
8.2.3 电子海图 220
8.2.4 电子海图应用系统 223
8.3 海图标绘设备 227
思考题 228
参考文献 229
附录A 主要缩略词 232
附录B 滤波仿真实例程序 233
B1 雷达测距卡尔曼滤波程序 233
B2 SINS/DVL组合导航滤波程序 234
