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| 內容簡介: |
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海洋中蕴藏着丰富的资源,是人类可持续发展的宝贵财富,可为国家资源安全提供战略性储备支撑。无论是海洋开发利用、资源探测,还是军事领域的综合制海,都离不开能够为水下运载体提供实时可靠导航定位信息的导航定位技术,因此对于水下运载体自主导航技术的研究具有特殊的意义。随着重力测量技术和水下导航技术的创新发展,水下重力匹配导航定位技术因其精度高、自主性强和航时长等优点,已成为水下自主导航领域的重要研究方向。重力辅助惯性导航系统主要由惯性导航系统、海洋重力传感器、海洋重力场背景图、重力匹配定位算法和综合校正构成。本书对水下重力匹配导航定位技术的原理进行了详细介绍,包括海洋重力场适配性分析、重力场航迹规划及重力匹配定位方法等,并对其未来发展趋势进行了展望。本书可作为高等院校相关专业师生和科研院所工程技术人员了解水下重力匹配导航定位技术的参考书籍。
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| 關於作者: |
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王博,男,博士,北京理工大学自动化学院教授、博士生导师。兼任中国卫星导航定位协会副秘书长,青年工作委员会主任。担任国家发改委“智能交通(ITS)技术”国家地方联合工程中心副主任,公安部城市“交通管理集成与优化技术”重点实验室、自然资源部“导航与位置服务”重点实验室学术委员会委员,多部国内外重要期刊编委。近年来主持十余项国家级、省部级科研项目。研究成果出版专著4部,以第一作者或通信作者发表SCI论文三十余篇,授权发明专利四十余项,以第一完成人获国防科技进步二等奖1项、中国卫星导航定位协会科技进步一等奖2项、二等奖2项,中国卫星导航协会教学成果二等奖1项,中国卫星导航定位协会优秀博士硕士论文指导教师。获批中国科协求是杰出青年成果转化奖、北京市优秀人才、四川省天府学者特聘专家、茅以升北京青年科技奖
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| 目錄:
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目 录 第1章 绪论1 1.1 概述1 1.2 水下导航技术1 1.2.1 水下导航技术的基本概念1 1.2.2 水下导航技术的分类2 参考文献7 第2章 水下重力辅助惯性导航系统基础理论8 2.1 重力匹配导航技术8 2.1.1 重力匹配导航的基本概念8 2.1.2 重力匹配导航技术研究现状9 2.1.3 重力匹配导航技术发展趋势12 2.2 惯性导航系统13 2.2.1 惯性导航系统的基本原理13 2.2.2 惯性导航系统的误差模型16 2.3 海洋重力测量系统20 2.3.1 重力场的基本概念21 2.3.2 海洋重力测量仪器21 2.3.3 海洋重力测量误差22 2.3.4 海洋重力异常计算规则23 2.4 海洋重力场背景图24 2.4.1 海洋重力场测量手段24 2.4.2 重力场背景图插值重构25 2.5 重力场适配性分析28 2.5.1 重力场统计特征参数29 2.5.2 重力场适配性选取准则34 2.6 重力匹配定位算法36 2.6.1 序列匹配定位方法36 2.6.2 单点匹配定位方法38 参考文献39 第3章 重力场适配性分析方法43 3.1 基于分形理论的重力场适配性分析方法43 3.1.1 分形理论的起源及其应用43 3.1.2 重力场分形维数分析44 3.1.3 基于分形理论的适配性分析方法46 3.1.4 分形理论适配性分析方法性能评估47 3.2 基于适配密度函数估计的适配性分析方法53 3.2.1 基于统计特征的综合适配性参数构建53 3.2.2 基于适配密度函数的适配性分析54 3.2.3 重力场适配区划分方法60 3.2.4 适配密度函数估计方法性能评估61 3.3 基于重力异常共生矩阵的适配性分析方法72 3.3.1 重力异常共生矩阵72 3.3.2 重力场空间分布特征74 3.3.3 基于重力异常共生矩阵的适配区选取算法75 3.3.4 基于重力异常共生矩阵的适配区选取算法性能评估78 3.4 基于Delaunay三角剖分的适配性分析方法84 3.4.1 重力场三维模型分析84 3.4.2 重力场空间特征参数89 3.4.3 基于Delaunay适配区选取算法92 3.4.4 基于Delaunay适配区选取算法性能评估96 3.5 基于差合向量的重力场适配性分析方法99 3.5.1 重力场区域分析99 3.5.2 差合向量特征参数100 3.5.3 基于差合向量的重力场适配性分析方法介绍103 3.5.4 差合向量适配区选取方法性能评估104 参考文献111 第4章 重力场航迹规划方法114 4.1 基于综合特征参数的航迹规划方法114 4.1.1 重力场适配区边界提取方法114 4.1.2 局部航迹规划A*算法115 4.1.3 改进局部航迹规划方法117 4.1.4 综合特征参数全局航迹规划算法性能评估119 4.2 基于熵值法的局部航迹规划方法121 4.2.1 熵值法确定特征参数权重121 4.2.2 后验概率法确定综合阈值125 4.2.3 最大平均值法确定航迹起点与步长127 4.2.4 基于熵值法的航迹规划方法性能评估130 4.3 基于方向适配性的航迹规划方法153 4.3.1 方向适配性理论分析154 4.3.2 基于方向适配性的航迹规划方法156 4.3.3 基于差合向量的改进A*算法157 4.3.4 方向适配航迹规划方法性能评估161 参考文献163 第5章 重力匹配定位方法164 5.1 基于运载体位置变量的质点滤波匹配方法164 5.1.1 重力滤波模型重构164 5.1.2 惯性导航系统航迹相似变换171 5.1.3 基于航迹相似变换的质点滤波匹配算法173 5.1.4 航迹相似变换匹配方法性能评估174 5.2 重力采样矢量匹配定位方法179 5.2.1 基于贝叶斯估计的单点粒子滤波算法179 5.2.2 定尺度定方向矢量匹配算法181 5.2.3 变尺度变方向矢量匹配算法184 5.2.4 重力采样矢量匹配算法性能评估186 5.3 基于相关性分析的二次匹配方法198 5.3.1 基于质点滤波的ICCP算法198 5.3.2 基于最短路径更新模式的相关极值匹配算法202 5.3.3 基于导航信息的相关分析函数205 5.3.4 基于相关性分析的二次匹配算法性能评估207 5.4 重力场特征参数匹配定位方法215 5.4.1 重力场特征参数215 5.4.2 重力异常值连续化方法215 5.4.3 重力场特征参数匹配算法218 5.4.4 特征参数匹配算法性能评估221 5.5 基于序列空间顺序约束的误匹配检测方法224 5.5.1 基于受限空间顺序约束的鲁棒特征点匹配算法224 5.5.2 仿射变换误差条件约束228 5.5.3 基于序列空间顺序约束的误匹配检测方法介绍228 5.5.4 双向空间特征约束误匹配检测方法性能评估230 参考文献237 第6章 重力匹配定位系统及船载试验239 6.1 半实物仿真平台239 6.1.1 仿真平台上位机设计239 6.1.2 仿真平台模块240 6.2 海上船载试验245 6.2.1 船载试验设备245 6.2.2 船载试验方案245 第7章 水下重力匹配定位导航系统应用未来展望252 附录A 缩写表254 附录B 符号表255
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