Инерциальная навигация

Автор(ы):О'Доннел К. Ф.
14.05.2013
Год изд.:1969
Описание: Книга написана коллективом американских специалистов, участвовавших в практической разработке инерциальных и астроинерциальных систем. Рассматриваются как принципы инерциальной навигации, так и применение различных элементов конструкций, в том числе и самых новых. После вводной главы общего характера следуют: описание базовых инерциальных элементов (гироскопов, акселерометров, оптических головок), инерциальных платформ и вспомогательных систем (вычислительных и оптических), изложение методов приборной реализации основных уравнений, алгоритмы и анализ ошибок, вопросы коррекции и методы построения систем наведения баллистических снарядов. Описан опыт проектирования инерциальной системы, примененной на американской подводной лодке, прошедшей через Северный полюс. Приводится обширная библиография.
Оглавление:
Инерциальная навигация — обложка книги.
От переводчиков [11]
От редактора американского издания [13]
Предисловие [15]
ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ НАВИГАЦИИ (К. Ф. О'Доннел)
  1.1. Введение [17]
    Навигация [17]
    Координаты местоположения [18]
    Вторичные сетки координат, инерциальная и связанная с Землей системы отсчета [23]
    Автономная навигация [27]
    Инерциальная навигация [28]
  1.2. Навигация на плоской поверхности [31]
    Законы Ньютона [31]
    Приложение к навигации [32]
    Элементарный акселерометр [33]
    Погрешность в азимуте [35]
    Погрешность горизонтирования [35]
    Стабилизация платформы [37]
    Гироскоп [38]
    Следящие системы платформы [41]
    Собственно платформа [42]
    Навигационные системы координат [43]
  1.3. Земля [47]
    Форма Земли [47]
    Радиус кривизны [48]
    Притяжение Земли [48]
    Вращение Земли [49]
    Местные аномалии [49]
    Координаты местоположения [49]
    Время [52]
  1.4. Инерциальная навигация и определение координат [54]
    Полет по дуге большого круга [54]
    Характеристики изменения ошибок [55]
    Навигация на поверхности Земли [58]
  1.5. Инерциальное определение высоты [60]
    Гравитационное ускорение как функция высоты [60]
    Характер изменения ошибки [60]
  1.6. Характер изменения ошибки при одноканальном рассмотрении [62]
    Систематическая ошибка акселерометра (смещение нуля) [62]
    Погрешность масштаба акселерометра (нелинейность) [63]
    Постоянный дрейф гироскопа [65]
    Начальное отклонение по уровню платформы [66]
    Отклонение платформы с акселерометрами в азимуте [66]
    Помеха на входе акселерометра [67]
  1.7. Платформа как источник информации об угловом положении [69]
    Вертикальный отвес [69]
    Шулеровская настройка [71]
    Эффект дрейфа гироскопа [72]
  1.8. Инерциальная навигация для баллистических снарядов [72]
    Инерциальные системы наведения баллистических снарядов [72]
    Упрощенный анализ ошибок [74]
    Заключение [75]
ГЛАВА 2. ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ (Дж. М. Слейтер)
  2.1. Акселерометры [79]
    Неинтегрирующие акселерометры [80]
    Интегрирующие акселерометры [84]
    Дважды интегрирующие акселерометры [88]
  2.2. Гироскопы [89]
    Трехстепенный гироскоп (гироскоп с тремя степенями свободы) [90]
    Двухстепенный гироскоп (гироскоп с двумя степенями свободы) [94]
  2.3. Методы компенсации вредных моментов [115]
  2.4. Оптические элементы [117]
    Автоматические следящие астроголовки [117]
    Вспомогательное оптическое оборудование [127]
ГЛАВА 3. ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ ПЛАТФОРМЫ (Г. Ньюмен, Т. Митсутоми, У. Р. Эванс)
  3.1. Механическая конструкция стабилизированной платформы [131]
    Стабилизированный элемент [131]
    Карданова система [132]
    Выставка приборов [138]
    Конструктивные соображения [140]
  3.2. Стабилизация инерциальной платформы [145]
    Требования к контурам стабилизации [145]
    Элементы контура стабилизации [146]
    Передаточная функция гироскопа со свободным ротором [148]
    Передаточная функция двухстепенного гироскопа [151]
    Оценка качества [155]
    Стабилизация с помощью пропорционального датчика угла [155]
    Стабилизация с помощью двухстепенного недемпфированного гироскопа [159]
    Перекрестные связи между осями трехосной системы [168]
    Электроника сервосистем [184]
    Перспективные разработки [188]
  3.3. Амортизация инерциальных платформ [189]
    Вибрационные условия [189]
    Собственные частоты [191]
    Типовые характеристики амортизаторов [192]
    Допустимые моменты [194]
  3.4. Заключение [200]
ГЛАВА 4. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ (К. Ф. О'Доннел, Д. Мак-Леод)
  4.1. Вычислительные устройства [201]
    Уравнения инерциальной навигации [201]
    Упрощенная схема [204]
    Цифровые вычислительные устройства для инерциальной навигации [204]
    Целочисленные вычислительные устройства и устройства, работающие по приращениям [206]
    Целочисленное вычислительное устройство общего назначения [206]
    Вычислительные устройства, работающие по приращениям [218]
    Реализация уравнений и конструкция вычислительного устройства [234]
    Устройства ввода и вывода данных [236]
    Кодовые датчики угла поворота оси [239]
    Кодовые датчики напряжения [241]
    Цифровая информация [244]
    Вычислительное устройство в системе автоматической навигации [245]
    Комбинированные вычислительные устройства [246]
    Вспомогательные применения [247]
  4.2. Оптические устройства [250]
    Введение [250]
    Входы оптической системы [251]
    Выход оптической системы [254]
    Обнаружение звезды [254]
    Использование астрономической информации [261]
    Корректировка целеуказания звезд [262]
    Общие соображения по проектированию [264]
  4.3. Источники питания [265]
ГЛАВА 5. АЛГОРИТМ ИНЕРЦИАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТЕЙ (Д. Р. Стритер)
  5.1. Введение [267]
  5.2. Алгоритм инерциальной навигационной системы [268]
    Выбор начала координат [270]
    Системы координате началом в центре Земли [273]
    Форма Земли [276]
    Влияние силы тяжести [278]
    Вращение Земли [278]
    Уравнения движения [284]
    Конкретный пример [284]
    Угловая скорость платформы в инерциальном пространстве [285]
    Вектор местоположения [287]
    Коррекция гравитационных ускорений [287]
    Сводка уравнений для ортодромической системы координат [288]
    Алгоритм вычислительного устройства [289]
    Другие системы координат [291]
    Характеристики рассматриваемых координатных систем [292]
    Дальнейшие уточнения по формированию алгоритма системы [299]
  5.3. Анализ погрешностей [303]
    Источники погрешностей [303]
    Погрешности конструкции [304]
    Погрешности реальных элементов системы [306]
    Погрешности, связанные с алгоритмом инерциальной системы [310]
    Погрешности, связанные с подготовкой системы [310]
    Статистический анализ погрешностей [310]
    Уравнения погрешностей плафтормы [313]
    Уравнения погрешностей определения местоположения объекта [319]
  5.4. Решения уравнений погрешностей [321]
    Аналитические решения уравнений погрешностей платформы [321]
    Аналитические решения уравнений погрешностей определения местоположения объекта [325]
    Численные решения уравнений погрешностей [326]
  5.5. Инерциальные системы на спутниках [335]
ГЛАВА 6. ВЫСОКОТОЧНАЯ ИНЕРЦИАЛЬНАЯ СИСТЕМА НАВИГАЦИИ ДЛЯ ГЛОБАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ (Л. К. Дозье)
  6.1. Система, примененная на первой подводной лодке, прошедшей через Северный полюс [338]
  6.2. Общий подход к проектированию [344]
  6.3. Подсистемы стабилизированной платформы [346]
    Прецессия платформы [347]
    Стабилизация платформы [349]
    Измеритель дальности [352]
    Синтез системы реализации уравнений движения платформы [357]
    Гироскопы, управляющие положением платформы [362]
    Прецизионные моментные датчики [365]
  6.4. Вычислитель положения для навигации на сферической Земле [369]
    Функции вычислительного устройства [370]
    Описание узлов цифрового вычислительного устройства [377]
  6.5. Навигация на эллиптической Земле [383]
    Геометрическая модель Земли [383]
    Полные уравнения платформы [385]
  6.6. Вспомогательные функции вычислительного устройства [390]
    Демпфирование платформы [391]
    Согласование вычислительного устройства с платформой [393]
    Выработка направляющих косинусов [396]
    Другие вспомогательные функции вычислительного устройства [401]
ГЛАВА 7. КОРРЕКТИРУЕМЫЕ СИСТЕМЫ (Р. Б. Хорсфол, К. Ф. О'Доннел)
  7.1. Коррекция по звездам [403]
    Общие принципы [403]
    Использование телескопа [404]
    Определение ошибки [405]
    Наведение телескопа [411]
    Астронавигация в космосе [412]
  7.2. Системы с позиционной коррекцией [413]
    Использование единичного ориентира [413]
    Коррекция по нескольким точкам [419]
    Непрерывная позиционная информация [424]
  7.3. Системы с коррекцией по скорости [427]
    Введение демпфирования в инерциальную систему [427]
    Дополнительная информация о скорости [428]
    Постоянное демпфирование [430]
    Выбор постоянной демпфирования [438]
    Демпфирование, переменное по частоте [439]
    Источники внешней информации о скорости [444]
    Простые нелинейные системы [446]
  7.4. Комбинированные системы [448]
  7.5. Автоматическая выставка инерциальной системы [450]
    Общие принципы [450]
    Погрешности начальной выставки [452]
    Погрешности системы в стационарных условиях [453]
    Выставка платформы на неподвижном основании с введением демпфирования [462]
    Влияние погрешностей элементов инерциальной системы [465]
    Выставка платформы на подвижном основании [468]
    Влияние погрешностей дополнительной информации [471]
    Влияние случайных источников погрешностей [472]
    Использование астрокоррекции для выставки [472]
    Выставка инерциальной платформы по другой (основной) платформе [473]
    Критерии оценки систем выставки [475]
ГЛАВА 8. НАВЕДЕНИЕ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ СНАРЯДОВ (Д. Б. Дункан, Д. X. Джейнел, У. Эйснер, Дж. Дж. Мизера)
  8.1. Описание задачи [476]
    Баллистическая траектория [476]
    Задачи системы наведения [477]
  8.2. Понятие о принципах наведения баллистических ракет [478]
    Замечания относительно наведения объектов крейсерских режимов [478]
    Требования к системам наведения баллистических снарядов [478]
  8.3. Математическое описание баллистических траекторий [480]
    Основные требования [480]
    Основные соотношения [480]
    Другой вариант баллистического соотношения [485]
    Влияние вращения Земли [487]
    Определение продолжительности свободного полета [488]
    Влияние нецентральности гравитационного поля [489]
  8.4. Реализация уравнений наведения баллистических снарядов [494]
    Реализация явных соотношений [494]
    Использование теории возмущений [498]
    Вариация основного соотношения [499]
  8.5. Элементы системы наведения баллистических снарядов [503]
    Функциональные требования [503]
    Элементы системы [508]
    Стабилизированная платформа [509]
    Вычислители [510]
  8.6. Описание системы [512]
  8.7. Анализ погрешностей [514]
    Общие положения [514]
    Начальные погрешности [515]
    Ошибки формирования главной команды [515]
    Ошибки попадания [518]
    Анализ типичной системы [523]
  8.8. Заключение [528]
Приложение А. Преобразования Лапласа, используемые при анализе ошибок инерциальных навигационных систем [529]
Приложение Б. Кинематика угловых преобразований 531
  Направляющие косинусы [531]
  Свойства матрицы преобразования [532]
  Углы Эйлера [533]
  Угловая скорость [536]
  Векторное дифференцирование [538]
Приложение В. Анализ на единичной сфере [540]
Приложение Г. Соотношения между величинами [542]
  Угловая скорость идеального трехгранника платформы [542]
  Угловая скорость расчетного трехгранника относительно идеального трехгранника платформы [543]. Угловые скорости расчетного трехгранника и трехгранника платформы [546]
  Соотношения для определенной сетки координат [548]
Приложение Д. Соотношения, связанные с радиальным вероятным отклонением [550]
Приложение Е. Зависимость продолжительности свободного полета баллистического снаряда от параметров точки отсечки [554]
Дополнение переводчика. Об основных уравнениях систем инерциальной навигации [558]
Литература [569]
Предметный указатель [586]
Формат: djvu
Размер:14112078 байт
Язык:РУС
Рейтинг: 240 Рейтинг
Открыть: