高超聲速助推：滑翔飛行器組合導航技術

目錄
 
第1章高超聲速飛行器及導航系統(tǒng)綜述1
1.1高超聲速飛行器綜述1
1.1.1美國高超聲速飛行器綜述2
1.1.2俄羅斯高超聲速飛行器綜述5
1.1.3中國高超聲速飛行器綜述6
1.1.4其他國家高超聲速飛行器綜述7
1.2高超聲速飛行器導航系統(tǒng)綜述8
1.2.1高超聲速飛行器導航系統(tǒng)特點8
1.2.2高超聲速飛行器導航特點分析11
1.3本書目的12
第2章導航算法基礎13
2.1導航算法中的數學基礎13
2.1.1矢量13
2.1.2矢量坐標轉換13
2.1.3角速度矢量14
2.1.4反對稱矩陣14
2.1.5角速度坐標轉換15
2.1.6矢量和反對稱矩陣的基本運算法則15
2.1.7小二乘法15
2.1.8非線性方程的線性化15
2.2坐標系16
2.2.1地心慣性坐標系16
2.2.2地心地固坐標系17
2.2.3載體坐標系17
2.2.4發(fā)射坐標系18
2.2.5發(fā)射慣性坐標系18
2.2.6發(fā)射地心慣性坐標系19
2.2.7當地水平坐標系19
2.3坐標系轉換20
2.3.1歐拉角與轉換矩陣20
2.3.2地心慣性坐標系與地心地固坐標系24
2.3.3發(fā)射坐標系與地心地固坐標系24
2.3.4地心慣性坐標系與發(fā)射坐標系24
2.3.5發(fā)射坐標系與載體坐標系24
2.3.6發(fā)射慣性坐標系與載體坐標系25
2.3.7發(fā)射慣性坐標系與發(fā)射坐標系26
2.3.8地心地固坐標系與當地水平坐標系28
2.3.9發(fā)射坐標系與當地水平坐標系29
2.4四元數29
2.4.1四元數的基礎知識29
2.4.2四元數的表示方法30
2.4.3四元數的運算30
2.4.4轉動四元數定理31
2.4.5四元數與姿態(tài)矩陣的關系32
2.5姿態(tài)、速度位置微分34
2.5.1姿態(tài)矩陣的微分34
2.5.2慣性坐標系中位置矢量的微分35
2.5.3慣性坐標系中速度矢量的微分35
2.6地球幾何學36
2.6.1基本概念36
2.6.2卯酉圈曲率半徑和子午圈曲率半徑38
2.7地心地固坐標系中的坐標類型38
2.7.1大地坐標向空間直角坐標的轉換39
2.7.2空間直角坐標向大地坐標的轉換39
第3章臨近空間飛行器正常重力模型41
3.1高階地球重力場建模41
3.1.1球諧函數41
3.1.2球諧模型引力43
3.2臨近空間正常重力模型45
3.2.1J2和J4模型45
3.2.2Somigliana公式47
3.2.3正常重力模型誤差分析51
第4章捷聯慣導系統(tǒng)57
4.1陀螺儀57
4.1.1光學陀螺儀的工作原理58
4.1.2激光陀螺儀58
4.1.3光纖陀螺儀59
4.2加速度計61
4.2.1比力與比力測量61
4.2.2撓性加速度計62
4.3慣性儀表誤差的數學模型63
4.4典型的捷聯慣導系統(tǒng)64
4.4.1HXINSF05系統(tǒng)的組成64
4.4.2HXINSF05工作原理65
4.4.3HXINSF05詳細組成部件66
4.5航空捷聯慣導算法機械編排72
4.5.1地心慣性坐標系中的捷聯慣導機械編排73
4.5.2地心地固坐標系中的捷聯慣導機械編排74
4.5.3當地水平坐標系中的捷聯慣導機械編排75
4.6航天捷聯慣導算法機械編排78
4.6.1發(fā)射慣性坐標系中的捷聯慣導機械編排78
4.6.2發(fā)射坐標系中的捷聯慣導機械編排80
4.7捷聯慣導機械編排的等價性82
4.7.1算法編排的等價性82
4.7.2導航結果的等價性84
第5章衛(wèi)星導航系統(tǒng)87
5.1GPS介紹88
5.1.1GPS體系結構88
5.1.2GPS信號90
5.1.3GPS觀測量90
5.1.4GPS誤差源92
5.1.5GPS增強系統(tǒng)95
5.2GPS衛(wèi)星軌道97
5.2.1開普勒定律97
5.2.2開普勒軌道參數98
5.2.3GPS軌道參數99
5.3北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)100
5.3.1系統(tǒng)組成與服務100
5.3.2衛(wèi)星信號102
5.3.3系統(tǒng)應用和發(fā)展103
第6章發(fā)慣系高超聲速飛行器導航算法105
6.1發(fā)慣系捷聯慣導數值更新算法105
6.1.1發(fā)慣系姿態(tài)更新算法106
6.1.2發(fā)慣系速度更新算法109
6.1.3發(fā)慣系位置更新算法112
6.1.4發(fā)慣系更新算法總結115
6.2發(fā)慣系捷聯慣導數值更新簡化算法116
6.3發(fā)慣系捷聯慣導誤差方程116
6.3.1發(fā)慣系姿態(tài)誤差方程116
6.3.2發(fā)慣系速度誤差方程117
6.3.3發(fā)慣系位置誤差方程118
6.4發(fā)慣系初始對準算法118
6.5發(fā)慣系慣性/衛(wèi)星組合導航算法120
6.5.1發(fā)慣系慣導/衛(wèi)星松耦合組合導航算法120
6.5.2發(fā)慣系慣導/衛(wèi)星緊耦合組合導航算法122
6.5.3發(fā)慣系慣導/衛(wèi)星組合導航算法仿真分析127
6.6發(fā)慣系導航信息轉換134
6.6.1發(fā)慣系位置信息的轉換134
6.6.2發(fā)慣系速度信息的轉換135
6.6.3發(fā)慣系姿態(tài)信息的轉換135
第7章發(fā)射系高超聲速飛行器導航算法137
7.1發(fā)射系捷聯慣導數值更新算法137
7.1.1發(fā)射系姿態(tài)更新算法137
7.1.2發(fā)射系速度更新算法138
7.1.3發(fā)射系位置更新算法142
7.1.4發(fā)射系更新算法總結145
7.2發(fā)射系捷聯慣導誤差方程146
7.2.1發(fā)射系姿態(tài)誤差方程146
7.2.2發(fā)射系速度誤差方程147
7.2.3發(fā)射系位置誤差方程148
7.3發(fā)射系初始對準算法148
7.3.1發(fā)射系靜基座解析粗對準148
7.3.2發(fā)射系抗晃動粗對準149
7.3.3發(fā)射系卡爾曼濾波精對準151
7.4發(fā)射系慣導/衛(wèi)星組合導航算法152
7.4.1發(fā)射系慣導/衛(wèi)星松耦合組合導航算法152
7.4.2發(fā)射系慣導/衛(wèi)星緊耦合組合導航算法156
7.4.3發(fā)射系慣導/衛(wèi)星組合導航算法仿真分析159
7.5發(fā)射系導航信息轉換到當地水平坐標系165
7.5.1發(fā)射系位置信息的轉換166
7.5.2發(fā)射系速度信息的轉換166
7.5.3發(fā)射系姿態(tài)信息的轉換166
第8章高超聲速飛行器導航系統(tǒng)半實物仿真167
8.1高超聲速飛行器半實物仿真系統(tǒng)概述167
8.2高超聲速飛行器軌跡發(fā)生器數學模型168
8.2.1飛行器質心動力學方程169
8.2.2飛行器繞質心轉動動力學方程170
8.2.3飛行器制導和控制方程170
8.2.4飛行器六自由度模型補充方程171
8.3半實物仿真中的導航模擬系統(tǒng)172
8.3.1捷聯慣導數據模擬器172
8.3.2衛(wèi)星導航數據模擬器175
8.4半實物仿真中的導航數據模擬187
8.4.1半實物仿真彈道數據188
8.4.2半實物仿真中慣組模擬數據188
8.4.3半實物仿真中衛(wèi)星接收機模擬數據192
參考文獻199