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第1章 引言1

1.1 飞行器导航技术概况1

1.2 惯性导航技术简介2

1.3 卫星导航技术简介3

1.4 其他导航技术简介3

1.4.1 天文导航技术简介4

1.4.2 无线电导航技术简介5

1.4.3 景象匹配技术简介8

1.4.4 脉冲星导航技术简介11

1.5 组合导航滤波技术简介12

1.6 本书的编排13

第2章 飞行器动力学建模与分析方法15

2.1 运动学和动力学基本方程15

2.1.1 运动学基本方程15

2.1.2 动力学基本方程15

2.2 常用坐标系的定义和坐标系间的转换关系16

2.2.1 坐标系的定义17

2.2.2 坐标系间的转换关系19

2.3 飞行器动力学方程组21

2.3.1 飞行器受力分析21

2.3.2 飞行器运动学方程24

2.3.3 飞行器动力学方程25

第3章 惯性导航技术28

3.1 惯性导航原理28

3.1.1 惯性导航解算原理28

3.1.2 陀螺仪原理31

3.1.3 加速度计原理37

3.2 平台式惯性导航系统的力学编排40

3.2.1 地理坐标系下系统的力学编排41

3.2.2 发射惯性系下系统的力学编排42

3.3 平台式惯性导航系统误差来源43

3.4 平台式惯性导航系统的误差传播特性44

3.4.1 地理坐标系下平台惯导误差传播特性44

3.4.2 发射惯性系下平台惯导误差传播特性48

3.5 捷联式惯性导航系统力学编排49

3.5.1 地理坐标系捷联式惯性导航系统力学编排49

3.5.2 发射惯性系下系统的力学编排53

3.6 捷联式惯性导航系统误差来源54

3.7 捷联式惯性导航系统误差传播特性54

3.7.1 地理坐标系下系统的误差传播特性54

3.7.2 发射惯性系下系统的误差传播特性57

第4章 卫星导航技术59

4.1 卫星导航原理59

4.2 卫星导航解算方法60

4.2.1 位置解算61

4.2.2 速度解算63

4.3 卫星导航误差来源分析65

4.4 差分卫星导航原理66

4.5 差分卫星导航解算方法68

4.5.1 位置差分68

4.5.2 测码伪距差分69

4.5.3 相位平滑伪距差分72

4.5.4 载波相位差分74

4.6 卫星导航接收机几种常用的滤波模型79

4.6.1 静止用户：P模型79

4.6.2 低动态用户：PV模型81

4.6.3 高动态用户：PVA模型82

第5章 其他导航定位技术83

5.1 天文导航技术83

5.1.1 航天器基于轨道动力学方程的天文导航基本原理83

5.1.2 航天器纯天文几何解析方法基本原理84

5.2 多普勒雷达测速技术85

5.2.1 多普勒雷达测速原理85

5.2.2 多普勒雷达测速误差89

5.3 激光测距仪90

5.3.1 激光测距仪原理90

5.3.2 相位△？的测定92

5.3.3 激光测距仪的误差分析93

5.4 景象匹配技术94

5.4.1 景象匹配原理94

5.4.2 景象匹配算法的四项基本要素95

5.5 脉冲星导航技术97

5.5.1 X射线脉冲星导航定位基本原理97

5.5.2 X射线脉冲星导航定位基本要素98

第6章 卡尔曼滤波理论99

6.1 卡尔曼滤波算法99

6.1.1 卡尔曼滤波问题99

6.1.2 卡尔曼滤波方程100

6.1.3 滤波初始条件101

6.1.4 滤波发散现象与解决方法102

6.1.5 卡尔曼滤波器总结102

6.2 扩展卡尔曼滤波算法103

6.2.1 系统模型103

6.2.2 扩展卡尔曼滤波104

6.3 无迹卡尔曼滤波算法106

6.3.1 UT变换106

6.3.2 UKF算法描述107

6.4 平方根卡尔曼滤波算法109

6.4.1 矩阵分解引理110

6.4.2 平方根卡尔曼滤波器110

第7章 粒子滤波理论112

7.1 动态状态空间模型112

7.2 贝叶斯估计理论112

7.2.1 贝叶斯定理113

7.2.2 贝叶斯信号处理方法113

7.3 粒子滤波理论114

7.3.1 蒙特卡洛信号处理方法114

7.3.2 贝叶斯重要性采样114

7.3.3 序贯重要性采样技术115

7.3.4 粒子滤波算法116

7.4 改进的粒子滤波算法117

7.4.1 扩展卡尔曼粒子滤波（EPKF）117

7.4.2 无味粒子滤波（UPF）118

第8章 导航系统故障诊断方法120

8.1 导航系统冗余技术120

8.1.1 冗余技术的概念120

8.1.2 冗余方案121

8.1.3 冗余结构的分类121

8.1.4 惯性元件冗余配置方案123

8.1.5 最佳配置与可靠性123

8.1.6 最佳配置与导航性能127

8.2 导航系统直接故障诊断方法129

8.2.1 惯性器件的硬故障检测——直接比较测量值法129

8.2.2 主从冗余惯性导航系统方案设计131

8.2.3 两套精度不同的惯性导航系统冗余设计133

8.3 基于残差特性分析的故障诊断方法134

8.3.1 惯性器件的软故障检测——广义似然比法134

8.3.2 基于残差幅值检验的故障检测方法141

8.3.3 基于残差方差匹配检验的故障检测方法141

第9章 自适应滤波理论143

9.1 自适应滤波概念143

9.2 强跟踪滤波理论144

9.2.1 卡尔曼滤波收敛性判据144

9.2.2 渐消卡尔曼滤波145

9.2.3 多重对称渐消容错滤波方法145

9.2.4 强跟踪UKF150

9.3 基于惯性导航参数误差状态可观测度分析的自适应调节滤波算法151

第10章 信息融合理论155

10.1 信息融合方法概述155

10.1.1 信息融合概念及主要的信息融合方法155

10.1.2 多传感器信息融合结构及层次160

10.2 基于联邦滤波理论的信息融合方法161

10.2.1 多传感器信息融合联邦滤波器设计理论162

10.2.2 联邦滤波算法一般模型的实现168

10.2.3 联邦滤波器的应用模型和容错模型171

10.2.4 信息重叠式非等间隔联邦滤波176

10.3 基于DBN理论的全局信息融合方法180

10.3.1 基于DBN的多传感器信息融合理论180

10.3.2 全局FDIR的实现策略187

第11章 飞行器组合导航系统设计192

11.1 飞行器组合导航状态向量选取与导航参数补偿192

11.1.1 状态向量选取方式192

11.1.2 导航参数补偿方式196

11.2 GPS/SINS组合导航198

11.2.1 GPS/SINS组合导航的分类198

11.2.2 GPS/SINS组合导航状态方程202

11.2.3 GPS/SINS组合导航观测方程210

11.2.4 GPS/SINS组合导航相关的改进方法212

11.3 GPS/CNS/SINS组合导航216

11.3.1 GPS/CNS/SINS组合导航状态方程217

11.3.2 GPS/CNS/SINS组合导航观测方程218

第12章 惯性导航初始对准220

12.1 概述220

12.2 静基座自对准222

12.2.1 平台式惯导系统静基座自对准222

12.2.2 捷联式惯导系统静基座自对准224

12.2.3 静基座初始自对准仿真232

12.3 动基座传递对准247

12.3.1 传递对准基本原理247

12.3.2 地理坐标系下传递对准模型的建立248

12.3.3 动基座传递对准仿真257

第13章 飞行器动态导航系统的设计与实现271

13.1 飞行器动态导航系统设计方法271

13.2 飞行器动态导航仿真系统设计实践273

参考文献300

名词索引311