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第1章 绪论1

1.1 海上测控对船姿船位和船体变形测量需求1

1.1.1 船姿船位测量元素1

1.1.2 船体变形测量元素4

1.1.3 航天测量船对船姿船位系统的精度要求5

1.2 船姿船位系统概述7

1.2.1 船姿船位测量相关技术7

1.2.2 船姿船位系统的基本组成10

1.2.3 船姿船位系统的发展过程11

第2章 惯性导航技术16

2.1 概述16

2.1.1 惯性导航技术的发展简史16

2.1.2 惯性导航技术现状17

2.1.3 我国惯性导航技术的发展水平18

2.1.4 惯性导航技术发展趋势19

2.2 惯性导航基本工作原理21

2.2.1 惯性导航简化原理21

2.2.2 实现惯性导航的技术关键22

2.2.3 惯性导航系统的类型24

2.2.4 固定方位半解析式惯性导航系统基本原理25

2.3 航天测量船惯性导航系统31

2.3.1 惯性平台31

2.3.2 电子机柜37

2.3.3 显示控制台46

2.4 无阻尼惯性导航系统分析48

2.4.1 惯性平台各环节的传递函数48

2.4.2 舒勒调整条件的应用54

2.4.3 无阻尼惯性导航系统方程60

2.5 外水平阻尼惯性导航系统67

2.5.1 内水平阻尼68

2.5.2 外水平阻尼惯性导航系统72

2.6 惯性导航系统的初始校准75

2.6.1 初始校准的原理75

2.6.2 平台姿态粗校准77

2.6.3 水平精校准78

2.6.4 方位精校准81

2.7 惯性导航系统的综合校准83

2.7.1 OEPQ坐标系和ψ误差方程83

2.7.2 两点校方案87

2.7.3 三点校方案92

第3章 组合导航技术101

3.1 概述101

3.2 计程仪测速系统104

3.3 卫星导航定位系统106

3.3.1 GPS106

3.3.2 GLONASS116

3.4 天文导航118

3.4.1 天文导航的常用天球坐标系118

3.4.2 天文导航的计算方法121

3.4.3 天文导航在航天测量船的应用模式128

3.5 光学经纬仪128

3.5.1 标校经纬仪的系统组成129

3.5.2 标校经纬仪的主体结构和总体布局130

3.5.3 标校经纬仪的接口关系132

3.6 经纬仪测星校航向精度分析133

3.6.1 经纬仪测星校航向的数学模型133

3.6.2 经纬仪测星校航向的误差分析136

第4章 船体变形测量技术139

4.1 概述139

4.1.1 船体变形角的定义139

4.1.2 变形测量设备的布局139

4.2 变形测量方法和基本原理141

4.2.1 变形光电测量的基本原理141

4.2.2 挠曲变形测量和扭曲变形测量143

4.2.3 变形大钢管的安装措施144

4.3 变形测量设备组成146

4.3.1 机械部分146

4.3.2 光电测量部分147

4.3.3 光电转换和数据采集部分148

4.4 变形测量数据的使用152

4.4.1 变形角及正负号规定152

4.4.2 欧拉角与坐标变换153

4.4.3 变形角与欧拉角的关系155

4.5 船体变形测量误差分析158

第5章 船姿船位系统误差控制技术161

5.1 船姿船位系统误差影响分析161

5.1.1 对引导数据的影响161

5.1.2 对外测精度的影响162

5.2 影响船姿船位精度的主要因素163

5.2.1 影响船位精度的因素163

5.2.2 影响姿态角精度的因素165

5.2.3 船体变形影响因素及船舶压载调整168

5.3 船姿船位系统的误差控制170

5.3.1 航天测量船惯性导航的使用特点170

5.3.2 惯性导航海上启动的保障条件和对准精度171

5.3.3 陀螺漂移逐次启动误差和稳定时间173

5.3.4 陀螺漂移的航向效应173

5.3.5 船舶机动对惯导系统的影响174

5.3.6 惯性导航校准流程安排和航行保障条件176

第6章 新技术在船姿船位测量中的应用179

6.1 信息融合技术179

6.1.1 概述179

6.1.2 联邦卡尔曼滤波理论184

6.1.3 信息融合技术在船姿船位测量中的应用198

6.2 GPS测姿技术202

6.2.1 GPS测姿的基本原理202

6.2.2 GPS测姿技术现状与发展方向207

6.2.3 工程应用可行性分析209

6.2.4 GPS测姿技术在测量船的应用211

6.3 静电陀螺监控器技术214

6.3.1 静电陀螺仪214

6.3.2 静电陀螺导航/监控器系统219

6.3.3 测量船静电陀螺监控器系统简介223

第7章 惯性导航设备精度鉴定231

7.1 保障条件231

7.1.1 惯性导航设备工作环境231

7.1.2 精度鉴定设备232

7.1.3 对系统外部信息的要求232

7.1.4 船舶航行工况要求232

7.2 试验项目及方法234

7.2.1 系泊状态的精度鉴定试验234

7.2.2 码头启动方式的动态精度鉴定试验238

7.2.3 海上启动方式的动态精度鉴定试验238

7.2.4 赤道海区系统性能试验240

7.3 精度评定方法242

7.3.1 位置精度评定方法243

7.3.2 姿态角精度评定方法244

7.3.3 速度精度评定方法244

参考文献246