内容简介
本书以现阶段可用于机载导航系统的典型传感器、导航部件、组合导航、综合导航和飞行管理等技术发展为主线，系统性地介绍了机载导航技术的发展历程、机载捷联惯导系统、混合式旋转调制惯导系统、惯性 / 卫星组合导航系统、惯性 / 天文导航系统、光电导航技术、机载地形辅助导航系统、机载分布式导航系统、综合导航系统、飞行管理系统及新型惯性传感器等。在具体内容的安排上，本书既重视基本原理和算法的论述，又关注实际工程实践中的各类工程技术问题，使读者在掌握基本原理的同时，能够理解并解决实际工程问题。
本书内容紧密结合当前机载导航系统研制的热点与瓶颈，既契合机载导航学科的发展方向，又具有较强的理论性、实用性和前瞻性。其可作为从事导航领域研究、设计与开发、工程管理等工作的广大工程技术人员的技术知识参考书，对于高等院校相关专业的师生而言，也是一本具有良好实践借鉴价值的参考教材，而对于相关的技术爱好者来说，更是一本全面了解机载导航领域发展现状及趋势的重要读本。
目录
目录
第 1 章 绪论
1.1 导航基本概念
1.2 机载导航技术的发展历程
1.2.1 目视导航
1.2.2 无线电导航
1.2.3 自主导航
1.2.4 组合导航
1.2.5 多源综合导航
1.2.6 飞行管理
1.3 机载导航系统应用需求分析
1.3.1 军机导航系统
1.3.2 民机导航系统
1.4 本书体系结构
第 2 章 机载惯性导航系统
2.1 基本原理及分类
2.1.1 惯性导航基本原理
2.1.2 机载惯导产品类型
2.2 国内外发展历程
2.3 机载惯导系统核心传感器
2.3.1 激光陀螺
2.3.2 光纤陀螺
2.3.3 加速度计
2.4 机载捷联惯导系统算法
2.4.1 捷联惯导算法基础知识
2.4.2 非极区惯性导航解算
2.4.3 极区惯性导航算法
2.4.4 纯惯性高度通道算法
2.4.5 捷联惯导初始对准
2.5 机载捷联惯导系统工程实现
2.5.1 机载惯导架构设计
2.5.2 机载惯性导航算法工程化问题和解决方法
2.5.3 通用质量特性设计
2.6 发展展望
第 3 章 混合式旋转调制惯导系统
3.1 概述
3.1.1 旋转调制技术原理
3.1.2 国内外发展状况
3.2 旋转调制式惯导系统架构
3.2.1 单轴旋转调制惯导系统架构
3.2.2 双轴旋转调制惯导系统架构
3.2.3 三轴旋转调制惯导系统架构
3.2.4 旋转调制惯导机载应用分析
3.3 旋转调制式惯导特性分析
3.3.1 坐标系、误差参数定义
3.3.2 系统误差模型
3.3.3 误差调制特性
3.3.4 旋转调制策略
3.3.5 载体角运动隔离
3.3.6 性能仿真
3.4 机载旋转调制式惯导初始对准
3.4.1 滤波器设计
3.4.2 可观测性分析
3.4.3 初始对准仿真
3.5 旋转调制式惯导在线自标定方案
3.5.1 IMU 误差标定
3.5.2 姿态解调误差标定
3.6 发展展望
第 4 章 惯性 / 卫星组合导航系统
4.1 卫星导航系统
4.1.1 卫星导航系统概述
4.1.2 卫星导航定位基本原理
4.1.3 卫星导航误差特性分析
4.1.4 卫星导航差分定位技术
4.2 惯性 / 卫星组合导航系统
4.2.1 概述
4.2.2 惯性 / 卫星组合系统架构
4.2.3 惯性 / 卫星组合滤波器设计及仿真
4.2.4 仿真分析
4.3 惯性 / 卫星组合导航完好性监测技术
4.3.1 卫星导航完好性监测技术
4.3.2 组合导航系统完好监测技术
4.4 卫星导航抗干扰、防欺骗技术
4.4.1 卫星导航抗干扰技术
4.4.2 卫星导航防欺骗技术
4.5 发展展望
第 5 章 惯性 / 天文导航系统
5.1 概述
5.2 天文导航原理
5.2.1 恒星观测与导航解算
5.2.2 天文星历计算
5.3 惯性 / 天文组合导航
5.3.1 惯性 / 天文组合原理
5.3.2 惯性 / 天文组合方法分析
5.3.3 惯性 / 天文组合导航滤波建模
5.4 机载星敏感器
5.4.1 基本原理及分类
5.4.2 机载星敏感器设计
5.4.3 机载星敏感器星图处理技术
5.5 惯性 / 天文导航系统工程实现
5.5.1 系统架构
5.5.2 惯性与星敏感器集成构型设计
5.5.3 机载应用考虑
5.6 发展展望
5.6.1 新型星敏感器
5.6.2 新体制惯性 / 天文组合系统
第 6 章 光电导航技术
6.1 视觉辅助航向对准技术
6.1.1 基本原理
6.1.2 系统组成
6.1.3 基于合作标志的视觉位姿测量技术
6.2 景象匹配导航技术
6.2.1 基本原理
6.2.2 技术发展概况
6.2.3 系统组成
6.2.4 景象匹配方法
6.2.5 景象匹配适配区分析与组合导航
6.2.6 面向机载应用的关键技术
6.3 基于光电测量的相对定位与引导技术
6.3.1 基于光电测量的着陆引导技术
6.3.2 基于光电测量的着舰引导技术
6.3.3 基于光电测量的空中加油技术
6.3.4 面向机载应用的关键技术
6.4 未来发展趋势
6.4.1 仿生复眼传感器
6.4.2 仿生偏振光传感器
6.4.3 事件相机
6.4.4 机载 SLAM 技术
第 7 章 机载地形辅助导航系统
7.1 概述
7.2 地形辅助导航技术原理及组成
7.2.1 地形辅助导航技术原理
7.2.2 地形匹配系统组成
7.3 国内外发展分析
7.3.1 研究现状概述
7.3.2 地形轮廓匹配
7.3.3 桑迪亚惯性地形辅助导航
7.3.4 直升机用 HELL/SITAN 算法
7.3.5 地形剖面匹配系统
7.3.6 精密地形辅助导航
7.4 一种改进的惯性地形辅助导航算法
7.4.1 机载应用分析
7.4.2 一种地形和障碍物联合匹配定位方法
7.4.3 系统性能仿真分析
7.5 技术发展展望
第 8 章 机载分布式导航系统
8.1 概述
8.2 应用分析
8.3 国内外发展分析
8.3.1 国外研究进展
8.3.2 国内研究进展
8.4 一种机内惯性网络的实现方案
8.4.1 主、子惯导相对运动感知系统方案
8.4.2 多节点信息动态关联技术
8.5 技术发展展望
第 9 章 综合导航系统
9.1 概述
9.1.1 综合导航的发展背景和现状分析
9.1.2 综合导航的意义
9.2 架构设计
9.2.1 架构设计原则
9.2.2 架构设计方案
9.3 信息处理
9.3.1 信息获取
9.3.2 信息配准
9.3.3 信息管理
9.3.4 信息融合
9.4 典型应用设计
9.4.1 单机导航应用
9.4.2 相对导航应用
9.5 发展展望
第 10 章 飞行管理系统
10.1 概述
10.1.1 飞行管理系统功能及组成
10.1.2 飞行管理系统发展历程
10.1.3 飞行管理系统运行场景
10.1.4 飞行管理系统对 PBN 的支持
10.1.5 从标准飞行管理到战术飞行管理
10.2 标准飞行管理系统
10.2.1 机载导航数据库管理
10.2.2 综合导航管理
10.2.3 无线电调谐及定位
10.2.4 飞行计划管理
10.2.5 水平轨迹预测构建
10.2.6 垂直轨迹预测构建
10.2.7 水平引导设计
10.2.8 垂直引导设计
10.2.9 性能管理
10.2.10 数据链功能
10.3 战术飞行管理系统
10.3.1 任务规划功能
10.3.2 航路规划功能
10.3.3 低空 / 超低空飞行功能
10.3.4 编队飞行功能
10.3.5 地形告警功能
10.3.6 综合视景功能
10.4 发展展望
10.4.1 5D 飞行管理
10.4.2 互联飞行管理
10.4.3 智能飞行管理
10.4.4 协同飞行管理
第 11 章 机载导航技术发展
11.1 硅谐振加速度计
11.1.1 基本原理
11.1.2 国内外研究进展
11.1.3 数学模型
11.1.4 关键技术分析
11.2 半球谐振陀螺
11.2.1 基本原理
11.2.2 工作模式
11.2.3 发展现状
11.2.4 数学模型与关键技术分析
11.3 谐振式光子晶体光纤陀螺
11.3.1 基本原理
11.3.2 国内外发展现状
11.3.3 基本原理和结构
11.3.4 关键技术分析
11.4 量子传感器
11.4.1 核磁共振陀螺
11.4.2 原子干涉重力仪
11.4.3 原子干涉陀螺
11.5 地磁导航技术
11.5.1 地磁导航概述
11.5.2 地磁导航原理
11.5.3 关键技术分析
11.6 偏振光导航技术
11.6.1 偏振光导航概述
11.6.2 偏振光导航原理
11.6.3 关键技术分析
11.7 机载自主 PNT 技术
11.7.1 自主 PNT 概述
11.7.2 自主 PNT 工作原理
11.7.3 自主 PNT 关键技术
11.8 协同组网导航技术
11.8.1 单机多惯导协同导航
11.8.2 多机协同组网导航
11.8.3 跨域协同组网导航
参考文献
附录 坐标系定义和转换关系
前言/序言
丛书序
航空工业被誉为 “现代工业之花、制造业的皇冠”。航空工业的发展是我国构筑空天安全屏障、支撑科技强国战略的核心基石，其技术突破直接关乎国防安全与经济命脉自主可控。航空飞行器的智能化发展，始终以精准、极致、可控、可靠、自主为核心追求。制导、导航与控制（Guidance，Navigation and Control，GNC）技术作为飞行器的 “大脑” 与 “神经”，兼具理论的深邃性与工程的实践性，其发展水平直接决定了飞行器的任务能力和安全边界。随着大飞机、高超声速飞行器、无人自主集群、平台智能对抗、“人工智能 +”、低空经济等航空新形态的快速进步，我们在航空制导、导航与控制领域实现了从 “跟跑” 到 “并跑”，部分方向 “领跑” 的跨越式发展，但制导、导航与控制系统和技术依然面临着前所未有的复杂环境、极端工况与严峻挑战。
为系统总结我国在航空制导、导航与控制领域的基础理论重大突破、关键技术创新进展和重大工程实践经验，推动该领域自主创新能力的持续提升，在中国航空学会和国防工业出版社的大力支持下，我们依托中国航空学会制导、导航与控制分会，组织国内高等院校、科研院所、工业部门、应用单位等优势科研力量，共同编纂出版了《先进航空制导、导航与控制丛书》，既是对我国现有相关理论和技术的系统总结，也是对未来技术发展的前瞻引领。本丛书紧扣 “先进” 定位，聚焦国际学术前沿与国家重大需求，力图构建覆盖理论、技术与应用的完整知识体系，推动航空制导、导航与控制技术的自主创新与工程转化。
参与本丛书编著的作者团队，是躬耕于制导、导航与控制理论和技术第一线的优秀科技工作者，既有来自制导、导航与控制领域的国家级科技创新领军人才，也有默默无闻奋战在制导、导航与控制工程领域的所长 / 院长、总师，还有更多新成长起来的青年科技才俊，他们长期奋战在 GNC 科研前沿阵地，形成了丰厚的创新研究积累。
本丛书共 24 分册，丛书的特点是工程导向、问题驱动、聚焦前沿、交叉融合、突出创新、系统性强。丛书作者从飞行器特别是先进航空器的特点出发，在制导、导航与控制相关的体系设计、建模分析、机载作动、飞行控制、感知规划、协同定位、导航制导、容错辨识、数字孪生、智能自主等多方面，结合典型航空器的工程实践，对设计理论和先进方法、关键技术及实验验证等内容，进行了全面、系统、深入的阐述，搭建起 “创新理论指导工程实践，工程实践反哺新质理论” 的桥梁。
我们坚信，《先进航空制导、导航与控制丛书》的出版，必将成为我们国家制导、导航与控制领域一部经典科技典籍，既可为深耕一线的广大科研工作者提供技术攻关参考，也可作为相关学科领域的青年学子打开探索空天制导、导航与控制奥秘的窗口，引导更多优秀人才扎根空天，勇攀制导与导航控制高峰。
空天无垠，逐梦不止；GNC 砺剑，笃行不怠。制导、导航与控制理论和技术的探索之路必将永无止境，本丛书的出版必将为总结积累我国科技工作者的最新理论和工程经验，推动我国航空制导、导航与控制领域 “稳”“准”“快” 发展和建设空天强国提供有力的新质技术支持，助力我国空天事业迈向更加广阔、更加辽远、更加深邃的星辰大海。
