本書圍繞慣性/天文組合導航技術(shù)的有關(guān)概念、原理、方法與應(yīng)用進行了系統(tǒng)論述：天文導航的基本知識、常用天體敏感器、星敏感器誤差模型與補償方法、星敏感器星圖預處理與匹配識別方法、天文定姿方法、天文定位方法、天文導航系統(tǒng)數(shù)字仿真平臺、SINS/CNS組合導航方法
慣性／天文組合導航很好地融合了兩種導航系統(tǒng)的優(yōu)勢，形成了一種全自主、全天候、全空域、高精度的導航方式，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景，特別是在航空、航天飛行器導航、制導與控制方面，具有非常重要的作用。
《捷聯(lián)慣性/天文組合導航技術(shù)》主要根據(jù)作者與課題組成員多年來的研究成果以及近年來國內(nèi)外捷聯(lián)慣性／天文組合導航技術(shù)的新進展撰寫而成。全書共16章，重點圍繞捷聯(lián)慣性／天文組合導航系統(tǒng)的不同組合模式，從基本概念、基礎(chǔ)理論與實際應(yīng)用的角度，全面、系統(tǒng)地闡述了捷聯(lián)慣性／天文組合導航系統(tǒng)的工作原理、設(shè)計理論與應(yīng)用方法。為便于讀者理解、掌握概念內(nèi)涵，書中列舉了大量詳細的仿真實例。
《捷聯(lián)慣性/天文組合導航技術(shù)》可作為從事導航、制導、控制及測控等領(lǐng)域的研究者和工程技術(shù)人員的參考書，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)高年級本科生和研究生的教材。
慣性導航系統(tǒng)（INS）依靠自身的慣性敏感器件（加速度計和陀螺儀）測量載體相對于慣性系的線速度和角速度信息，通過導航解算能夠?qū)崟r確定載體的位置、速度和姿態(tài)等導航參數(shù)。由于慣性導航具有自主性強、隱蔽性高、實時性好、短時精度高、輸出信息完備、全天候工作、全球?qū)Ш降葍?yōu)點，目前被廣泛應(yīng)用于海、陸、空、天、地等各類運載體的導航系統(tǒng)中。但由于受慣性器件精度的制約，慣導誤差會隨時間不斷積累，僅依靠提高器件精度來保證慣性導航系統(tǒng)的精度，不僅成本高，而且難度大。
天文導航系統(tǒng)（CNS）屬于環(huán)境敏感導航系統(tǒng)，利用天體敏感器對太空中已知星體（例如月球、太陽、火星、地球或者恒星）的觀測，根據(jù)星體在天空中固有的運動規(guī)律來確定運載體在空間的航向、姿態(tài)和位置參數(shù)。與其他導航方式相比，天文導航具有精度高、誤差不隨時間積累、不易受外界干擾的特點。但是，天文導航易受工作環(huán)境限制，且導航信息實時性較差。
可見，慣性導航和天文導航都具有高度的自主性，且各有所長，在性能方面具有很強的互補性。
近年來，隨著慣性器件、天體敏感器、現(xiàn)代控制理論、計算機及組合導航技術(shù)的不斷發(fā)展，慣性導航、天文導航以及慣性／天文組合導航技術(shù)的發(fā)展也出現(xiàn)了一些新的特點，如捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)（SINS）以其體積小、質(zhì)量輕、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)勢，有取代平臺式慣導系統(tǒng)的趨勢；同時高精度天文間接敏感地平、數(shù)學地平、大視場小型化星敏感器、脈沖星天文導航技術(shù)、射電天文導航理論以及信息融合技術(shù)等也取得了很大的發(fā)展，這些新技術(shù)為慣性／天文組合導航系統(tǒng)的發(fā)展注入了新的活力。隨著導航技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用需求的不斷提高，對導航系統(tǒng)的自主性、隱蔽性、精確性和可靠性等方面提出了更高的要求。因此，捷聯(lián)慣性／天文（SINS／CNS）組合導航受到了廣泛關(guān)注并得到了快速發(fā)展，已成為組合導航技術(shù)發(fā)展的重要方向，具有很大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景，特別是在各類航空、航天飛行器的導航和制導方面，具有非常重要的社會、經(jīng)濟和軍事價值。本書正是為適應(yīng)這些技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用需要而撰寫的。
此前，國內(nèi)外出版了一些涉及捷聯(lián)慣性系統(tǒng)原理、天文導航系統(tǒng)原理或組合導航技術(shù)方面的專著與教材，絕大多數(shù)只用有限篇幅簡要介紹了SINS／CNS組合導航的基本原理或組合方式，對SINS／CNS組合導航的理論、組合模式與應(yīng)用方法的講述不夠系統(tǒng)、深入和全面。近年來，在國家自然科學基金（61673040、61233005，61074157、60304006、6111113 0198）、航空科學基金（20170151002、2015 ZC51038）、天地一體化信息技術(shù)國家重點實驗開放基金（2015 SGIIT - KFJJ - DH - 01）、航天創(chuàng)新基金、航天支撐基金以及航空航天科研院所等項目的資助下，作者會同課題組成員對SINS／CNS組合導航技術(shù)進行了系統(tǒng)且深入的研究。本書是對這些研究成果的系統(tǒng)匯總，同時又吸取了國際最新研究成果，圍繞SINS／CNS組合導航技術(shù)的有關(guān)概念、原理與應(yīng)用方法進行了系統(tǒng)論述。編寫過程中，注重從易于讀者理解和工程應(yīng)用的角度出發(fā)，反映當前SINS／CNS組合導航技術(shù)應(yīng)用的新技術(shù)、新成就及今后的發(fā)展趨勢。
全書共1 6章，主要內(nèi)容包括緒論、天文導航預備知識、常用的天體敏感器、星敏感器誤差建模與補償方法、星敏感器星圖預處理與星圖識別方法、天文定姿方法、天文定位方法、天文導航系統(tǒng)的數(shù)字仿真方法、捷聯(lián)慣導系統(tǒng)工作原理及其誤差方程、捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的數(shù)字仿真方法、SINS／CNS組合導航模式、SINS／CNS組合導航在彈道導彈中的應(yīng)用方法、SINS／CNS組合導航在巡航導彈中的應(yīng)用方法、SINS／CNS組合導航在深空探測中的應(yīng)用方法、SINS／CNS／VNS組合導航在火星車中的應(yīng)用方法、X射線脈沖星天文導航在火星探測器地火轉(zhuǎn)移段的應(yīng)用方法等內(nèi)容。
本書是作者及課題組多年研究成果的結(jié)晶。書中部分內(nèi)容采用了課題組祝佳芳，王鑫、吳小娟、管敘軍、詹先軍、馬閃、明軒等人攻讀碩士學位期間的研究成果。此外，本書部分內(nèi)容還參考了國內(nèi)外同行專家學者的最新研究成果，作者在此對他們表示誠摯的感謝！
在本書編寫過程中，作者還得到了北京航空航天大學房建成院士、國防科工局探月中心吳偉仁院士以及清華大學顧啟泰教授的大力支持和幫助，在此一并致謝。
盡管作者力求使本書能更好地滿足讀者的需求，但因內(nèi)容涉及面廣，限于作者水平，書中錯誤和疏漏之處，誠望讀者批評指正。
王新龍，2002年獲得北京航空航天大學精密儀器及機械專業(yè)博士學位，2004年博士后出站后留校任教，現(xiàn)為北京航空航天大學宇航學院教授、博士生導師、高精度智能導航與制導技術(shù)實驗室責任教授。長期從事控制科學與工程、導航制導與控制專業(yè)的科學研究與教學工作。主要研究方向包括：慣性導航、天文導航、GNSS衛(wèi)星導航及其組合導航技術(shù)：衛(wèi)星導航軟件接收機設(shè)計與開發(fā)技術(shù)：全源智能導航技術(shù)：集群協(xié)同高精度實時導航制導與通信技術(shù)。先后主持完成國家自然科學基金（5項）、國家863高技術(shù)項目、國家重點研發(fā)計劃項目、科技專項基金等科研項目共40余項，獲部級科技成果一等獎1項、三等獎3項，撰寫《慣性導航基礎(chǔ)》《捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)動、靜基座初始對準》《SINS/GPS組合導航技術(shù)》《GPS接收機硬件實現(xiàn)方法》4部學術(shù)著作，在國內(nèi)外學術(shù)刊物及會議上發(fā)表論文160余篇，其中60余篇被SCI/EI檢索，獲授權(quán)發(fā)明專利17項。
第1章 緒論
1．1 天文導航的概念、分類及特點
1．1．1 天文導航的概念
1．1．2 天文導航系統(tǒng)分類
1．1．3 天文導航技術(shù)特點
1．2 慣性／天文組合導航的優(yōu)越性與組合模式
1．2．1 慣性／天文組合導航的優(yōu)越性
1．2．2 慣性／天文組合導航模式
1．3 組合導航系統(tǒng)中卡爾曼濾波器總體結(jié)構(gòu)
第2章 天文導航預備知識
2．1 導航天文學
2．1．1 天體
2．1．2 天體的星等
2．1．3 星表與星圖
2．2 球面三角學
2．2．1 球面幾何基礎(chǔ)
2．2．2 球面三角形
2．3 天文導航常用坐標系
2．3．1 天球上的基本點、線、圓
2．3．2 天球赤道坐標系
2．3．3 地平坐標系
2．3．4 黃道坐標系
2．4 時間系統(tǒng)
2．4．1 時間的基本概念
2．4．2 各種時間系統(tǒng)
2．5 小結(jié)
第3章 常用的天體敏感器
3．1 星跟蹤器
3．1．1 基本結(jié)構(gòu)與跟蹤星體原理
3．1．2 導航應(yīng)用方法
3．2 星敏感器
3．2．1 分類及性能特點
3．2．2 基本結(jié)構(gòu)與工作原理
3．2．3 誤差源
3．3 地球敏感器
3．3．1 分類及性能特點
3．3．2 基本結(jié)構(gòu)與工作原理
3．3．3 誤差源
3．4 太陽敏感器
3．4．1 分類及性能特點
3．4．2 基本結(jié)構(gòu)與工作原理
3．4．3 誤差源
3．5 紫外敏感器
3．5．1 應(yīng)用與發(fā)展概況
3．5．2 分類及性能特點
3．5．3 基本結(jié)構(gòu)與工作原理
3．6 X射線探測器
3．6．1 應(yīng)用與發(fā)展概況
3．6．2 分類及性能特點
3．6．3 基本結(jié)構(gòu)與工作原理
3．7 小結(jié)
第4章 星敏感器誤差建模與補償方法
4．1 動態(tài)誤差建模與補償方法
4．1．1 運動模糊建模
4．1．2 運動模糊星圖復原方法
4．1．3 性能驗證
4．2 溫度誤差建模與在線補償方法
4．2．1 星敏感器溫度誤差建模
4．2．2 星敏感器溫度誤差在線補償方法
4．2．3 性能驗證
4．3 小結(jié)
第5章 星敏感器星圖預處理與星圖識別方法
5．1 星圖預處理方法
5．1．1 星圖去噪
5．1．2 星圖分割
5．1．3 星點質(zhì)心提取
5．2 星圖識別方法
……
第6章 天文定姿方法
第7章 天文定位方法
第8章 天文導航系統(tǒng)的數(shù)字仿真方法
第9章 捷聯(lián)慣導系統(tǒng)工作原理及其誤差方程
第10章 捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的數(shù)字仿真方法
第11章 SINS/CNS組合導航模式
第12章 SINS／CNS組合導航在彈道導彈中的應(yīng)用方法
第13章 SINS／CNS組合導航在巡航導彈中的應(yīng)用方法
第14章 SINS／CNS組合導航在深空探測中的應(yīng)用方法
第15章 SINS／CNS／VNS組合導航在火星車中的應(yīng)用方法
第16章 X射線脈沖星天文導航在火星探測器地火轉(zhuǎn)移段的應(yīng)用方法
附錄
參考文獻
書單推薦
