随着捷联惯性导航系统在高超声速飞行器导航等高动态环境下应用，传统导航算法精度受高动态特别是大机动环境影响较大的问题日益凸显。同时，惯性器件精度的不断提高也对导航算法精度提出了更高的要求。随着高精度激光陀螺、光纤陀螺在高动态捷联惯性导航领域的广泛应用，冷原子陀螺和加速度计等超高精度惯性器件的概念研究及实验室原型样机的出现，传统上忽略的算法误差需要重新审视。
　　本书重点研究以下问题：如何解析定量分析大机动和圆锥、划摇运动并存的高动态环境下捷联惯性导航算法的误差？如何优化现有圆锥算法和划摇算法，在兼顾其在纯圆锥、划摇环境下精度的同时，提高其在大机动条件下的精度？如何优化捷联惯性导航速度数值积分算法，在降低计算量的同时，提高数值算法的精度？

第1章 绪论
1．1 捷联惯性导航算法精度
1．2 高动态下捷联惯性导航算法精度
1．2．1 姿态解算算法
1．2．2 速度解算算法
1．2．3 捷联惯性导航算法国内研究状况
1．3 圆锥划摇算法在大机动条件下的精度
1．4 本书内容

第2章 大机动下圆锥算法误差分析
2．1 姿态更新算法结构
2．2 连续圆锥积分的时间泰勒级数展开
2．3 基于频率泰勒级数展开的圆锥算法误差分析
2．3．1 连续圆锥积分的频率泰勒级数展开
2．3．2 圆锥算法频率泰勒级数展开
2．3．3 纯圆锥条件下圆锥补偿算法精度评估方法
2．3．4 大机动条件下频率级数圆锥算法误差分析
2．4 基于最小二乘估计的显式频率整型圆锥算法误差分析
2．4．1 基于最小二乘估计的圆锥算法优化设计方法
2．4．2 纯圆锥条件下显式频率整型圆锥算法误差分析
2．4．3 大机动条件下频率整型圆锥算法误差分析
2．5 本章小结

第3章 扩展圆锥补偿算法的优化设计
3．1 扩展的圆锥补偿算法形式及其泰勒级数展开
3．2 扩展形式的典型圆锥算法
3．2．1 扩展形式的3子样频率级数圆锥算法
3．2．2 扩展形式的4子样频率级数圆锥算法
3．2．3 扩展形式的5子样频率级数圆锥算法
3．2．4 扩展形式的3子样显式频率整型圆锥算法
3．2．5 扩展形式的4子样显式频率整型圆锥算法
3．2．6 扩展形式的5子样显式频率整型圆锥算法
3．3 扩展形式圆锥算法误差分析
3．4 仿真验证
3．4．1 大机动条件下误差分析验证
3．4．2 纯圆锥环境下误差分析验证
3．5 本章小结

第4章 大机动下连续形式速度积分算法误差分析
4．1 比力加速度引入的速度增量的泰勒级数展开
4．2 大机动下3种典型的连续形式速度积分算法误差分析
4．2．1 带有近似速度旋转补偿项的连续形式速度积分算法
4．2．2 带有精确速度旋转补偿项的连续形式速度积分算法
4．2．3 基于速度平移矢量的连续形式速度积分算法
4．3 本章小结

第5章 大机动下数值形式速度积分算法误差分析
5．1 频率级数划摇算法在大机动条件下的误差分析
5．2 大机动下带有近似旋转补偿项的速度数值积分算法误差分析
5．3 大机动下采用精确旋转补偿项的速度数值积分算法误差分析
5．4 基于速度平移矢量的速度数值积分算法误差分析
5．5 大机动条件下速度数值积分算法误差分析示例
5．5．1 速率偏频激光陀螺系统速度数值积分算法误差分析与优化
5．5．2 旋转弹道导弹捷联惯性导航速度数值积分算法误差分析
5．6 本章小结

第6章 扩展划摇补偿算法的优化设计
6．1 连续划摇积分的7阶泰勒级数展开
6．2 扩展的划摇补偿算法
6．2．1 扩展形式的3子样划摇算法
6．2．2 扩展形式的4子样划摇算法
6．2．3 扩展形式的5子样划摇算法
6．3 基于速度平移矢量的速度数值积分算法优化
6．4 仿真验证
6．4．1 扩展的划摇算法误差分析验证
6．4．2 速度积分算法误差分析验证
6．5 本章小结

参考文献

随着捷联惯性导航系统在高超声速飞行器导航等高动态环境下应用，传统导航算法精度受高动态特别是大机动环境影响较大的问题日益凸显。同时，惯性器件精度的不断提高也对导航算法精度提出了更高的要求。随着高精度激光陀螺、光纤陀螺在高动态捷联惯性导航领域的广泛应用，冷原子陀螺和加速度计等超高精度惯性器件的概念研究及实验室原型样机的出现，传统上忽略的算法误差需要重新审视。
　　本书重点研究以下问题：如何解析定量分析大机动和圆锥、划摇运动并存的高动态环境下捷联惯性导航算法的误差？如何优化现有圆锥算法和划摇算法，在兼顾其在纯圆锥、划摇环境下最优精度的同时，提高其在大机动条件下的精度？如何优化捷联惯性导航速度数值积分算法，在降低计算量的同时，提高数值算法的精度？围绕上述基础理论问题，本书完成的工作和研究成果概括如下：
　　（1）提出了圆锥运动和大机动并存情况下圆锥算法误差量化分析方法。
　　对连续圆锥积分关于时间进行了8阶泰勒级数展开，作为圆锥算法误差分析和优化设计的基础。选择频率级数圆锥算法和显式频率整型圆锥算法等两种具有代表性的压缩形式圆锥算法进行误差分析。指出了两种圆锥算法在算法结构上的相似性。用相对圆锥误差和平均误差累积率方法分析了这两种圆锥算法在纯圆锥环境下的精度关系。对这两种圆锥算法关于时间进行了泰勒级数展开，并与连续圆锥积分的泰勒级数进行比较，推导了其在大机动条件下的误差方程。指出了两种圆锥算法大机动条件下误差方程的异同，并分析了二者误差方程存在差异的原因。
　　（2）提出了兼顾圆锥运动和大机动条件下算法精度的扩展圆锥算法及其优化方法。
　　给出了圆锥算法优化的原则，即必须在保证圆锥算法在纯圆锥环境下最优精度的前提下，提高算法在大机动条件下的精度。指出现有圆锥算法采用压缩的圆锥算法形式，不能满足算法优化的需求。采用扩展的圆锥算法形式进行了圆锥算法优化。对扩展的圆锥算法形式进行了时间泰勒级数展开，并与连续圆锥算法泰勒级数进行比较，推导出扩展形式圆锥算法提高在大机动条件下精度需满足的方程。根据压缩形式圆锥算法系数与扩展形式圆锥算法系数的关系，给出扩展形式圆锥算法保持纯圆锥环境下最优精度需要满足的方程。联立求解这两种方程得到了优化圆锥算法系数。分析了扩展圆锥算法的精度，给出了大机动条件下的误差公式。
　　（3）提出了划摇运动和大机动并存情况下连续形式速度积分算法误差量化分析方法。
　　对比力加速度引入的速度增量的精确表达式进行了5阶泰勒级数展开，作为速度积分算法误差分析和优化设计的基础。指出了近似速度旋转补偿项和精确近似旋转补偿项的差别。通过泰勒级数展开，分析了带有近似速度旋转补偿项的速度积分算法的误差，指出了带有近似速度旋转补偿项的速度积分误差与忽略姿态增量二阶和高阶项的关系。分析了采用精确速度旋转补偿项的速度积分算法以及基于速度平移矢量的3种速度积分算法在大机动条件下的精度。推导的误差方程给出了这几种速度积分算法在大机动条件下的相对精度关系。
　　（4）提出了划摇运动和大机动并存情况下速度数值积分算法误差量化分析方法。给出了3种典型速度数值积分算法在大机动条件下的误差方程。提出了一种优化速度数值积分算法；
　　结合具体导航应用分析了带有近似速度旋转补偿项的速度数值积分算法的误差，比较了连续形式速度积分算法本身的误差与数值计算误差的关系。对所提出的优化速度数值积分算法与带有近似速度旋转补偿项及精确速度补偿项的速度数值积分算法进行比较，比较其精度与计算量。证明了该优化算法具有较高精度且需要的计算量较低。推导了基于速度平移矢量的速度数值积分算法的误差方程，并且分析了数值积分算法误差与压缩形式频率级数划摇算法误差的关系。
　　（5）提出了兼顾划摇运动和大机动条件下算法精度的扩展划摇算法及其优化方法，并在此基础上对基于速度平移矢量的速度数值积分算法进行了优化。
　　对连续划摇积分进行了7阶时间泰勒级数展开，并以其作为算法优化和误差分析的基础。为保证划摇算法在纯划摇条件下的最优精度，同时降低大机动条件下的误差，优化划摇算法采用扩展算法形式。将扩展形式划摇算法的泰勒级数与连续划摇积分的泰勒级数进行比较得到一组方程，再扩展压缩形式频率级数圆锥和划摇设计方程使之适用于扩展划摇算法，联立求解这两组方程得到了扩展形式划摇算法系数。