水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)可充分利用各導(dǎo)航子系統(tǒng)之間優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的特點(diǎn)，大大提高導(dǎo)航系統(tǒng)的精度與可靠性，已成為實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航的有效手段，它一直是導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)與熱點(diǎn)。
《水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)》內(nèi)容共分10章：第1章主要介紹了水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)的歷史與現(xiàn)狀；第2-4章分別介紹了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理、誤差分析、標(biāo)定及初始對(duì)準(zhǔn)技術(shù)；第5-10章是《水下組合導(dǎo)航系統(tǒng)》的重點(diǎn)內(nèi)容，其中第5章介紹了組合導(dǎo)航系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與信息濾波技術(shù)，為后續(xù)奠定基礎(chǔ)；第6-9章分別介紹了慣性／速度匹配組合導(dǎo)航、慣性／地形匹配組合導(dǎo)航、慣性／地磁匹配組合導(dǎo)航、慣性／重力匹配組合導(dǎo)航；第10章介紹了靜電陀螺監(jiān)控技術(shù)。
海洋是人類發(fā)展的四大戰(zhàn)略空間（陸、海、空、天）中繼陸地之后的第二大空間，是生物資源、能源、水資源和金屬資源的戰(zhàn)略性開發(fā)基地，是目前最有發(fā)展?jié)摿Φ目臻g，對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展有著直接巨大的支撐作用。所以，對(duì)海洋進(jìn)行廣泛深入的探索開發(fā)已成為21世紀(jì)的發(fā)展主題之一。而在海洋開發(fā)活動(dòng)中，導(dǎo)航定位，尤其是水下導(dǎo)航定位起著舉足輕重的作用。
由于水介質(zhì)的特殊性，諸如光學(xué)導(dǎo)航、無線電導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航等常用的導(dǎo)航技術(shù)在水下難以被利用。因此，相對(duì)陸空導(dǎo)航，水下導(dǎo)航可利用信息源較少，實(shí)施起來相對(duì)困難。無源、自主慣性導(dǎo)航系統(tǒng)短時(shí)間內(nèi)具有導(dǎo)航精度高、導(dǎo)航信息全面等特點(diǎn)，非常適合水下導(dǎo)航。但由于系統(tǒng)漂移，長時(shí)間導(dǎo)航會(huì)存在誤差積累。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是我國海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略的實(shí)施，對(duì)水下導(dǎo)航在精度和可靠性方面都提出了更高的要求，僅靠單一慣性導(dǎo)航系統(tǒng)很難滿足這些要求，因此需要形成以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為主導(dǎo)航系統(tǒng)、其他導(dǎo)航系統(tǒng)為輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，以提高導(dǎo)航的精度和可靠性，這也是當(dāng)前水下導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
本書系統(tǒng)性強(qiáng)、理論聯(lián)系實(shí)際，可作為導(dǎo)航專業(yè)本科生和碩士研究生的課程教材，又可作為工程技術(shù)人員在水下導(dǎo)航系統(tǒng)科研中的參考書，希望所提出的一些觀點(diǎn)和思想能夠?qū)鴥?nèi)同行提供一定的幫助。水下組合導(dǎo)航技術(shù)涉及多門學(xué)科前沿，內(nèi)容較新。由于編者水平有限，本書難免存在不足之處，懇請(qǐng)各位專家和廣大讀者批評(píng)指正。
這里，要特別感謝高偉教授的悉心指導(dǎo)，并對(duì)本書提出了很好的建議；感謝吳簡彤教授，他對(duì)本書提出了許多方向性的建議和具體修改意見；感謝王秋瀅博士、史洪洋博士、盧寶峰博士、趙博碩士、梁宏碩士、阮雙雙碩士、楊若雨碩士、張鵬碩士，他們都先后參加了本書部分內(nèi)容的編寫與校對(duì)工作。此外，本書部分內(nèi)容還參考了國內(nèi)外同行專家、學(xué)者的新研究成果，在此一并向他們致以誠摯的謝意！
第1章 緒論
1．1 概述
1．2 水下導(dǎo)航定位技術(shù)
1．2．1 慣性導(dǎo)航
1．2．2 水聲定位與導(dǎo)航
1．3 組合導(dǎo)航系統(tǒng)
1．3．1 INS／地形匹配組合導(dǎo)航
1．3．2 INS／地磁匹配組合導(dǎo)航
1．3．3 INS／重力匹配組合導(dǎo)航
1．3．4 靜電陀螺監(jiān)控導(dǎo)航
1．4 導(dǎo)航信息融合及濾波技術(shù)
1．4．1 卡爾曼濾波
1．4．2 非線性濾波
1．4．3 聯(lián)邦卡爾曼濾波
參考文獻(xiàn)
第2章 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
2．1 坐標(biāo)系及坐標(biāo)變換
2．1．1 坐標(biāo)系定義
2．1．2 坐標(biāo)變換矩陣
2．2 平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
2．3 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
2．3．1 四元數(shù)算法
2．3．2 等效旋轉(zhuǎn)矢量算法
2．3．3 等效旋轉(zhuǎn)矢量法圓錐誤差補(bǔ)償算法
2．3．4 速度更新算法
2．3．5 位置更新算法
參考文獻(xiàn)
第3章 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差分析
3．1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基本方程
3．1．1 平臺(tái)運(yùn)動(dòng)基本方程
3．1．2 速度基本方程
3．1．3 位置基本方程
3．2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差方程
3．2．1 平臺(tái)運(yùn)動(dòng)誤差方程
3．2．2 速度誤差方程
3．2．3 位置誤差方程
3．3 誤差的傳播特性
3．3．1 特征方程式分析
3．3．2 誤差分析
3．3．3 計(jì)算機(jī)模擬
參考文獻(xiàn)
第4章 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的標(biāo)定及初始對(duì)準(zhǔn)
4．1 慣性單元標(biāo)定技術(shù)
4．1．1 慣性器件誤差源分析及數(shù)學(xué)模型
4．1．2 慣性測(cè)量單元誤差模型
4．1．3 標(biāo)定方案設(shè)計(jì)
4．2 平臺(tái)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的靜基座對(duì)準(zhǔn)
4．2．1 指北方位慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差方程
4．2．2 單軸水平回路的初始對(duì)準(zhǔn)
4．2．3 方位羅經(jīng)對(duì)準(zhǔn)原理及精度分析
4．3 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的靜基座對(duì)準(zhǔn)
4．3．1 粗對(duì)準(zhǔn)公式的推導(dǎo)
4．3．2 捷聯(lián)系統(tǒng)靜基座精對(duì)準(zhǔn)的卡爾曼濾波方法
4．3．3 最優(yōu)多位置對(duì)準(zhǔn)技術(shù)
4．4 動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)
4．4．1 角速度匹配傳遞對(duì)準(zhǔn)
4．4．2 速度匹配傳遞對(duì)準(zhǔn)
4．4．3 姿態(tài)匹配傳遞對(duì)準(zhǔn)
4．4．4 速度加姿態(tài)匹配傳遞對(duì)準(zhǔn)
參考文獻(xiàn)
第5章 組合導(dǎo)航與信息濾波
5．1 組合導(dǎo)航系統(tǒng)
5．1．1 組合導(dǎo)航的基本概念
5．1．2 以INS為主的組合導(dǎo)航系統(tǒng)
5．1．3 組合導(dǎo)航系統(tǒng)的估計(jì)理論
5．1．4 艦艇組合導(dǎo)航系統(tǒng)
5．2 卡爾曼濾波技術(shù)
5．2．1 離散型卡爾曼濾波器
5．2．2 卡爾曼濾波的意義
5．3 聯(lián)邦卡爾曼濾波技術(shù)
5．4 非線性卡爾曼濾波技術(shù)
5．4．1 擴(kuò)展卡爾曼濾波
5．4．2 無跡卡爾曼濾波
參考文獻(xiàn)
第6章 水聲定位與INS／速度匹配組合導(dǎo)航
6．1 水聲定位系統(tǒng)
6．1．1 短基線水聲定位
6．1．2 長基線水聲定位
6．2 多普勒計(jì)程儀工作原理
6．3 INS／速度匹配組合系統(tǒng)誤差模型
6．3．1 INS誤差模型
6．3．2 多普勒計(jì)程儀誤差模型
6．4 組合導(dǎo)航算法
參考文獻(xiàn)
第7章 INS／地形匹配組合導(dǎo)航系統(tǒng)
7．1 地形輔助導(dǎo)航系統(tǒng)
7．2 水下地形測(cè)量系統(tǒng)
7．2．1 單波束測(cè)深系統(tǒng)
7．2．2 多波束測(cè)深系統(tǒng)
7．2．3 側(cè)掃聲納系統(tǒng)
7．3 地形輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的組成及工作原理
7．3．1 基本原理
7．3．2 系統(tǒng)組成
7．4 地形匹配算法
7．4．1 TERCOM算法
7．4．2 SITAN算法
7．4．3 ICP算法
參考文獻(xiàn)
第8章 INS／地磁匹配組合導(dǎo)航系統(tǒng)
8．1 地磁敏感器件
8．1．1 磁羅經(jīng)
8．1．2 磁通門
8．1．3 固態(tài)磁敏感器件
8．2 地磁匹配系統(tǒng)組成及工作原理
8．3 地磁匹配算法
8．3．1 基于相關(guān)分析的地磁匹配算法
8．3．2 基于等值線匹配的地磁匹配算法
8．4 組合導(dǎo)航系統(tǒng)仿真
參考文獻(xiàn)
第9章 INS／重力匹配組合導(dǎo)航系統(tǒng)
9．1 重力儀
9．1．1 絕對(duì)重力儀
9．1．2 相對(duì)重力儀
9．2 重力梯度儀
9．2．1 發(fā)展背景及現(xiàn)狀
9．2．2 工作原理
9．2．3 典型的重力梯度儀
9．2．4 新型的美國海軍重力梯度儀
9．3 重力匹配算法
9．3．1 重力序列相關(guān)極值匹配的基本原理
9．3．2 基于ICCP的重力匹配算法
9．4 基于遞推濾波技術(shù)的重力匹配算法
9．4．1 狀態(tài)方程
9．4．2 量測(cè)方程
9．5 重力匹配組合導(dǎo)航系統(tǒng)仿真
參考文獻(xiàn)
第10章 靜電陀螺監(jiān)控技術(shù)
10．1 靜電陀螺監(jiān)控技術(shù)
10．1．1 靜電陀螺儀
10．1．2 空心轉(zhuǎn)子靜電陀螺儀
10．1．3 實(shí)心轉(zhuǎn)子靜電陀螺儀
10．1．4 兩類靜電陀螺儀技術(shù)比較
10．1．5 靜電陀螺監(jiān)控器的類型
10．1．6 靜電陀螺監(jiān)控器的用途
10．2 系統(tǒng)組成及工作原理
10．2．1 六常平架ESGM的主體結(jié)構(gòu)
10．2．2 六常平架系統(tǒng)的工作原理
10．3 靜電陀螺導(dǎo)航／監(jiān)控器系統(tǒng)
10．3．1 SPN／GEANS和GEO／SPIN系統(tǒng)
10．3．2 靜電陀螺導(dǎo)航儀（ESGN）系統(tǒng)
10．3．3 靜電陀螺監(jiān)控器（ESGM）系統(tǒng)
10．4 測(cè)量船靜電陀螺監(jiān)控器系統(tǒng)
10．4．1 系統(tǒng)組成
10．4．2 基本工作原理
參考文獻(xiàn)
書單推薦
