航空航天导航系统_[美] 亚历山大·V.涅贝洛夫，约瑟夫·沃森著，崔吉俊，薛辉，唐建译_9787118120134

　　《航空航天导航系统》探讨了7种不同类型的导航系统，但其中只有1种导航系统能在各种条件下提供完整的自主导航，虽然可能只在短时间内保证导航精度。这就是基于陀螺仪和加速度计的惯性导航系统，陀螺仪和加速度计在所有导航设备中技术相对成熟，统称为惯性传感器。惯性传感器种类繁多，包括精度非常高的传感器，如光纤陀螺和电子陀螺，以及体积小且廉价的基于MEMS的传感器。
　　第1章主要描述了惯性导航系统的设计原理、功能算法和可实现的精度，并重点讨论了所有航空航天导航系统中使用广泛的捷联惯性导航系统。
　　第2章介绍了近年来导航领域常用的卫星导航系统。
　　第3章介绍了远程无线电导航系统，与卫星导航系统相比，远程无线电导航系统精度不高，但是可靠性相对较高。
　　第4章介绍了短程无线电导航系统，该系统用于在要求精确运动控制的特定区域进行非常准确和可靠的定位，通常是在机场附近。
　　第5章介绍了无线电着陆导航系统，该系统允许飞机在所有必要运动参数的控制下准确地保持着陆的路径。
　　第2章～第5章中介绍的无线电导航系统都需要部署一套数量不菲的地面无线电信标，其目的是为飞机导航提供无线电信号。第6章就介绍了基于此原理的导航系统。
　　第7章专门针对与两个航空航天器对接相关的自动寻的系统，如导弹引导，需要知道一个运载器相对于另一个运载器的相对位置信息。
　　第8章介绍了集成两个或多个具有不同物理特性和操作原理的传感器的导航系统中采用的多种滤波算法。
　　第9章介绍了在机组人员和飞机自动导航系统之间提供有效信息交换的现代导航显示系统。导航显示系统显示了整个驾驶和导航系统操作的结果。
　　第10章讨论了无人操作航空航天器（统称为“无人机”）的导航要求。
　　《航空航天导航系统》的主要目的是向飞机、无人机、航天飞机、导弹等各种航空航天器控制系统领域的工程师、设计人员和研究人员介绍航空航天导航和制导系统的设计、构造和应用的基础知识。当然，它也可以作为航空航天工程、航空电子等各相关领域的本科生和研究生的学习指南。

　　“航空航天器”是指空中及太空中的飞行器，之所以将这两者相提并论，是因为它们均可以较高的运动速度实现三维可控运动，遵循类似的运动方程和参数，也都需要精确导航定位。导航定位是本书重点探讨的内容。
　　各种航空航天导航系统的主要区别在于其组成的复杂程度。通常，一个导航系统可能由若干传感器和其他组合器件（如惯性导航系统）组成，或由一组机载和地面器件（如无线电导航系统）组成，或由一组机载和空间器件（如卫星导航系统）组成，或基于雷达／光学测量原理构建（如相关极值测量系统或地图匹配系统）。尽管组成不尽相同，但是导航系统的目的是相同的——提供关于任意航空航天器导航参数变化的有价值和可靠的信息。事实上，在组合导航系统中，所有的传感器和导航系统都非常重要，它们对导航效率的贡献并不是由设计复杂性决定的，而是由测量误差的动态特性和频谱特性决定的。
　　导航系统的这些属性对确保组合导航系统的高精度非常重要——这些内容将是本书的主要议题。当选择最佳的机载导航系统组合时，重要的是知道各系统的误差特性、可靠性、质量和尺寸，以及成本效益。本书还介绍了不同类型导航系统未来的发展前景及提高它们性能的可能性。
　　本书探讨了7种不同类型的导航系统，但其中只有1种导航系统能在各种条件下提供完整的自主导航，虽然可能只在短时间内保证导航精度。这就是基于陀螺仪和加速度计的惯性导航系统，陀螺仪和加速度计在所有导航设备中技术相对成熟，统称为惯性传感器。惯性传感器种类繁多，包括精度非常高的传感器，如光纤陀螺和电子陀螺，以及体积小且廉价的基于MEMS的传感器。
　　第1章主要描述了惯性导航系统的设计原理、功能算法和可实现的精度，并重点讨论了所有航空航天导航系统中使用最广泛的捷联惯性导航系统。
　　第2章介绍了近年来导航领域最常用的卫星导航系统。全球卫星导航系统是一场导航革命，从根本上改变了以往的导航方式。在一定条件下，卫星导航系统可以将导航误差降至数米，甚至达到分米和厘米量级（在载波相位测量模式下）。然而，由于卫星测量中的完整性损失风险和卫星导航的低抗干扰能力，卫星导航系统难以满足快速增长的导航测量精度和可靠性要求。对于大城市的个人导航，特别是室内导航，卫星导航系统可以通过基于Wi-Fi网络信号电子地图的本地导航系统进行补充。对于大多数航空航天器来说，卫星导航系统需要与经典无线电导航系统配合一起使用。
　　第3章介绍了远程无线电导航系统，与卫星导航系统相比，远程无线电导航系统精度不高，但是可靠性相对较高。远程无线电导航网络几乎覆盖到所有可能的航空路线，这使得它能够在缺少卫星导航系统接收机或失去卫星导航的情况下，确定飞机的航线位置。
　　第4章介绍了短程无线电导航系统，该系统用于在要求精确运动控制的特定区域进行非常准确和可靠的定位，通常是在机场附近。这种方法也可用于飞机或航天器交会任务中。
　　第5章介绍了无线电着陆导航系统，该系统允许飞机在所有必要运动参数的控制下准确地保持着陆的路径。甚高频全相信标／测距仪系统内的航向、下滑和指点信标可以为飞机控制着陆轨迹提供无线电信号。这些着陆系统的应用提高了飞机着陆的安全性，它们是任何高等级机场必须配置的助航设备。
　　第2章—第5章中介绍的无线电导航系统都需要部署一套数量不菲的地面无线电信标，其目的是为飞机导航提供无线电信号。然而，在大自然中也存在与地球和其他行星表面相关的各种自然物理信息，这些信息可以用于精确导航。飞机的高度及其下面的地形地貌肯定可以作为飞机导航的参考信息，目前可以借助机载仪器来测量这些参数，并将这些数值与预先准备的地图进行比较。还有其他一些物理参数，其实际值可以与地图值进行比较，由此得到的信息可以计算出飞机位置的坐标，这些方法通常通过相关极值图像分析的原理实现。第6章就介绍了基于此原理的导航系统。
　　第7章专门针对与两个航空航天器对接相关的自动寻的系统，如导弹引导，需要知道一个运载器相对于另一个运载器的相对位置信息。该信息可以通过不同频段范围内的有源或无源定位原理获得。制导系统的性能正在迅速提高并变得更“聪明”，本章也介绍了制导系统的发展趋势。
　　第8章介绍了集成两个或多个具有不同物理特性和操作原理的传感器的导航系统中采用的多种滤波算法。这种导航系统传感器的输出信号需要进行滤波处理，以便更有效地抑制每个传感器的测量误差。在采用两个不同传感器的情况下，它们的输出通常分别通过低通和高通滤波器。但是，这些滤波器的具体参数必须根据最优线性滤波理论进行选择；近年来，非线性滤波的使用非常频繁。组合导航系统的信号综合是开发和检验最优和次优滤波方法可靠性的常用的测试项目之一，整章将深入讨论该主题。本章还介绍了滤波问题的主要衍生类型及用于解决这些问题的算法。

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