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目录1

第1章 概述1

1.1 惯性技术及其发展3

1.2 硅微惯性技术及其发展7

1.2.1 硅微惯性仪表的主要特点7

1.2.2 硅微惯性技术及其发展8

1.3 惯性技术与微惯性仪表的应用19

1.3.1 惯性技术在海陆空中的应用19

1.3.2 硅微惯性仪表在军事上的应用22

1.3.3 惯性技术与微惯性仪表在民用方面的应用27

2.1.1 地球的形状29

2.1 地球的形状和重力场特性29

第2章 惯性技术的相关知识29

2.1.2 地球参考椭球的曲率半径31

2.1.3 地球重力场特性31

2.2 垂线及纬度的定义32

2.3 地球的自转及角速度33

2.4 惯性技术中常用坐标系34

2.4.1 惯性参考坐标系34

2.4.2 确定运载体相对地球表面位置的坐标系35

2.4.3 运载体和陀螺仪坐标系37

2.5 坐标变换及坐标系间的相互关系39

2.5.1 坐标变换39

2.5.2 常用坐标系之间的相互关系43

2.6 动量矩、动量矩定理及欧拉动力学方程45

2.6.1 定点转动刚体的动量矩45

2.6.2 动量矩定理49

2.6.3 刚体定点转动的欧拉动力学方程51

2.7 哥氏加速度、绝对加速度与比力方程55

2.7.1 哥氏加速度55

2.7.2 绝对加速度的表达式58

2.7.3 加速度计所测量的比力表达式——比力方程60

2.7.4 在地理坐标系上的绝对加速度分量64

2.8 惯性导航的基本原理68

2.8.1 平台式惯性导航的基本原理69

2.8.2 捷联式惯性导航的基本原理71

2.8.3 组合式惯性导航的基本原理74

第3章 硅微机械惯性仪表79

3.1 硅微机械加速度计79

3.1.1 概述79

3.1.2 压阻式微加速度计79

3.1.3 电容式加速度计93

3.1.4 隧道式微机械加速度计109

3.1.5 谐振式加速度计120

3.1.6 热对流式加速度计127

3.1.7 压电式加速度计131

3.1.8 加速度计的单芯片多轴集成134

3.2.1 概述150

3.2 硅微机械陀螺仪150

3.2.2 框架式微机械陀螺仪152

3.2.3 振动式微机械陀螺仪161

3.2.4 加速度计陀螺仪179

3.3 硅微型惯性测量组合186

3.3.1 微惯性测量组合概述186

3.3.2 硅微型惯性测量组合系统187

3.3.3 单片MIMU技术190

第4章 硅微惯性器件中的测试、标定及评价标准193

4.1 硅微加速度计的测试与标定193

4.1.1 硅微加速度计的静态性能测试193

4.1.2 硅微加速度计的动态性能测试210

4.1.3 加速度计的其他试验213

4.2 陀螺仪的测试与标定215

4.2.1 陀螺仪漂移测试216

4.2.2 陀螺仪重力加速度试验223

4.2.3 高过载试验232

4.2.4 陀螺仪的环境试验234

4.3 硅微惯性测量组合的测试235

4.3.1 测试原理235

4.3.2 惯性测量组合测试方法240

4.3.3 影响测试精度的因素248

4.3.4 测试结果的评估249

4.4.1 硅微加速度计的评价标准252

4.4 硅微惯性器件评价标准252

4.4.2 陀螺仪的性能评价标准254

4.4.3 惯性测量组合的评价标准260

第5章 捷联惯导与组合导航技术263

5.1 捷联式惯性导航263

5.1.1 捷联惯导的发展263

5.1.2 捷联式惯导的基本算法264

5.1.3 四元数法及其在捷联式惯导中的应用266

5.1.4 等效旋转矢量法277

5.1.5 卡尔曼滤波算法在姿态解算中的应用281

5.1.6 捷联惯性仪表配置中的冗余技术284

5.1.7 捷联式惯导系统的初始对准285

5.1.8 捷联式惯导系统的误差分析287

5.2 微惯性测量组合及其一体化技术287

5.2.1 微惯性测量组合及其一体化技术概念描述287

5.2.2 基于有陀螺的嵌入式微惯性测量组合288

5.2.3 基于无陀螺的微惯性测量组合单元296

5.3 GPS/INS组合导航技术306

5.3.1 GPS导航定位的基本原理307

5.3.2 GPS/INS系统组合方式310

5.3.3 深组合GPS/INS导航系统311

附录A ±1g0试验可能的取向表317

附录B 单自由度陀螺仪单轴翻滚试验取向表319

参考文献321