本书以航天飞行器为应用对象，从基本导航原理入手，系统讲解了典型的导航原理、组合滤波算法和性能分析等，并通过编程示范，促进读者对导航原理和组合方法的掌握和应用。
全书共有九章，主要内容包括：航天组合导航的作用与发展趋势、向量矩阵运算基础、随机过程基础、坐标系与时间系统基础、捷联惯性导航原理、全球卫星导航原理、地形辅助导航原理、天文导航原理、视觉导航原理、组合导航滤波算法基础、惯性基组合导航方法与应用。书中各章配备了相应的练习题，同时为主要算法和例题均提供了参考程序。
本书可作为高等学校控制类、仪器类和航空航天类专业的导航原理与技术课程的教学用书，也可供其他相关专业师生和科技人员参考。
制导导航与控制方向的经典教程，既讲导航也讲组合导航，文字通俗易懂，实例丰富，MATLAB代码详尽。
本书免费提供书中部分例题的源程序和部分习题的参考答案，有需要的读者请发送邮件至bhrhfs@163.com申请获取。若有出版需求或需其他帮助，可致电01082317738
人类很早就有了飞天的梦想，1944年，V2火箭成功地飞跃了Karman线，成为人类历史上第一个到达太空的航天器。第二次世界大战后，航天技术得到快速发展：弹道导弹、卫星、飞船和空间站等航天器先后升空；载人登月成功实现；深空探测器不仅成功着陆火星，还飞向了太阳系的边缘。蓬勃发展的航天技术不仅为我们揭开宇宙奥秘提供了钥匙，也为我们过上更好的生活创造了条件。在航天器中，作为实时姿态、速度和位置等飞行状态的测量单元，导航系统是最关键的分系统之一，实际上，在V2火箭的研究中，一项关键任务就是研制导航系统。导航系统的正常工作是航天器自主飞行和完成各种精确任务的基础，而航天器失效或任务失败的主要因素之一就是导航系统出现故障，因此，提高导航系统的性能（特别是可靠性）一直是航天器设计的关键。通过组合滤波算法，将两个或两个以上的导航系统组合起来，构建成的组合导航系统，不仅提高了导航精度，还提升了导航系统的可靠性，因此，组合导航系统在航天器中得到了普遍应用。
目前，已经有不少教材介绍了组合导航的原理和方法，从侧重点上看，主要分为两类：一类是以组合滤波算法为重点，以某种组合导航方法为应用案例，介绍如何将滤波算法应用于组合导航系统的设计中；另一类是以导航方法为主，重点介绍导航原理和设计方法，将组合滤波算法视作设计环节之一，不作重点介绍。显然，从侧重点上看，由于前者过于重视滤波算法，而滤波算法只是组合导航的一个环节，因此，这类教材并不适用于航天组合导航原理的教学。后者作为航天组合导航原理的教材似乎更为合适；但是，目前的相关教材通常是以惯性导航和卫星导航的组合为主，很少涉及天文导航、视觉导航和地形辅助导航等其他导航方法，对滤波算法的介绍也过于简洁，不利于读者对相关原理的学习和掌握。另外，目前大部分的教材均未提供相关例程，不利于初学者理解和掌握相关算法，以及其后续应用。
针对这些问题，作者以航天器为应用对象，编写了这本以典型的导航原理和滤波算法原理介绍为重点的教材，在加强基本原理讲解的同时，配备了适当的例题，以解释和示范有关原理和方法；针对大部分导航和滤波算法，配备了示范编程代码，提供了可以执行的算法程序，以加深读者对有关算法的理解，读者后续可以基于这些例程进行更复杂的应用编程。
本教材主要包括如下几部分：
（1） 绪论和相关基础部分。这部分由第1章和第2章组成，其中：第1章主要介绍航空器与航天器的区别、航天器的组成、航天导航技术的发展历史和未来发展趋势，帮助读者建立组合导航的基本概念；第2章主要介绍本教材用到的向量、矩阵和随机过程等相关的数学知识，以及本教材使用到的主要坐标系、时间系统和地球重力场模型等基础知识，为读者学习后续的算法和导航原理奠定基础。
（2） 典型航天导航原理部分。这部分由第3章至第7章组成：第3章介绍捷联惯性导航原理，包括陀螺仪、加速度计、标定与误差建模、导航解算、初始对准和高动态解算等工作原理和解算算法；第4章介绍全球卫星导航原理，包括无线电定位原理、卫星信号结构、卫星导航系统构成、信号接收处理和导航解算等；第5章介绍地形辅助导航原理，包括地形辅助导航系统构成、SITAN匹配算法、TERCOM匹配算法和3D Zernike矩匹配算法等；第6章介绍视觉导航原理，包括双目立体视觉位姿测量原理、相机标定方法、图像预处理方法、图像特征提取方法和航天视觉导航应用等；第7章介绍天文导航原理，包括典型的天文导航敏感器和星敏感器定姿原理、天文定位原理和基于地球观测的天文定位原理等。
（3） 组合滤波算法和典型惯性基组合导航方法与应用部分。这部分由第8章和第9章组成：第8章介绍状态线性估计原理和算法，包括状态预测、状态滤波、Kalman滤波和性能分析方法等，为读者学习组合导航的滤波算法打下理论基础；第9章介绍两种典型的惯性基组合导航系统，分别为卫星/惯性组合导航和天文/惯性组合导航，并从组合模式、状态建模、量测建模和滤波算法构建等方面进行全面介绍，并给出编程示范。
本教材的每一章均配备了一定量的习题，供读者巩固有关知识点。在有关算法介绍部分，为大部分算法配备了例程，读者可以参考有关程序编制自己的算法程序。
本教材的第6章和第7章分别由北京航空航天大学的孟偲和王海涌负责编写，其余章节由北京航空航天大学的王可东和周俊杰负责编写。
由于作者水平有限，教材中难免有不当之处，欢迎读者批评指正。
作者
2024年7月
新书资讯
