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全书共9章。第1章是绪论，介绍了导航的基本概念、名词术语、发展与运用历史；第2章与第3章是导航原理学习的数学基础和物理基础；第4章至第7章介绍了导航的测角、测距、测速、定位原理，是本书的核心内容；第8章介绍的是组合导航原理；第9章介绍了运行体的控制实现。
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| 內容簡介： |
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教材从"大导航的理念出发，结合信息控制技术的发展，着眼导航依托的各种物理基础，全面阐述导航的基本原理、方法和技术，并将导航信息的使用纳入导航原理知识体系。全书共9章，包括：导航的基本概念和参数描述，导航的数学基础与物理基础，导航的测角、测距、测速、定位原理、多源组合导航原理，以及运行体的控制实现和应用。
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| 關於作者： |
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吴德伟，军队学科拔尖人才、博士生导师，先后被评为全军优秀教师、全军院校教书育人优秀教员、空军首届十大杰出青年；主持国家自然科学基金项目2项；《导航原理》课程被评为省级精品课程，省高校优秀教材一等奖。
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| 目錄：
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第1章 绪论 1
1.1 导航的概念 1
1.1.1 定义 1
1.1.2 对象 2
1.1.3 任务 3
1.2 导航的参量 3
1.2.1 角度参量 4
1.2.2 距离参量 6
1.2.3 速度参量 6
1.2.4 时空信息 7
1.3 位置线与位置面 8
1.3.1 等角位置线、位置面 8
1.3.2 等距位置线、位置面 9
1.3.3 等距差位置线、位置面 9
1.3.4 等距和位置线、位置面 10
1.3.5 位置线典型应用 11
1.4 导航的发展与运用 13
1.4.1 天文导航 14
1.4.2 地磁导航 16
1.4.3 无线电导航 17
1.4.4 惯性导航 18
1.4.5 其他导航 19
1.5 本书的结构 22
复习和作业题1 23
第2章 导航的数学基础 24
2.1 坐标及其变换 24
2.1.1 惯性坐标系 24
2.1.2 地球坐标系 25
2.1.3 运行体及平台坐标系 27
2.1.4 直角坐标系间的旋转变换 29
2.1.5 极坐标系 30
2.2 运动状态描述 31
2.2.1 微分多项式模型 31
2.2.2 匀速运动模型 32
2.2.3 匀加速运动模型 33
2.2.4 其他运动模型 34
2.3 导航误差分析基础 34
2.3.1 数字特征描述 35
2.3.2 统计特征描述 35
2.4 导航参量估计方法 38
2.4.1 非线性方程的线性化 38
2.4.2 最小二乘法 41
2.4.3 卡尔曼滤波 46
2.5 小结 48
复习和作业题2 49
第3章 导航的物理基础 50
3.1 导航信号 50
3.1.1 描述方法 50
3.1.2 伪随机序列 52
3.2 多普勒效应 53
3.2.1 收发一方运动的多普勒效应 53
3.2.2 收发双方同时运动的多普勒效应 55
3.2.3 多普勒效应在导航中的应用 55
3.3 无线电信号 56
3.3.1 信号特性 56
3.3.2 天线方向图 57
3.3.3 传播方式 62
3.3.4 信道特性分析 65
3.3.5 电波传播对无线电导航信号的影响 67
3.3.6 场地环境对无线电导航信号的影响 68
3.4 光探测基础 73
3.4.1 光电探测系统 73
3.4.2 光接收机原理 75
3.5 陀螺仪与加速度计 78
3.5.1 力学基础 79
3.5.2 陀螺仪原理 81
3.5.3 加速度计原理 83
3.6 重力场基础 84
3.7 地磁场基础 85
3.8 相对论影响 87
3.9 小结 90
复习和作业题3 90
第4章 导航测角原理 91
4.1 概述 91
4.2 振幅式导航测角 92
4.2.1 振幅式无线电导航测角 92
4.2.2 振幅式无线电导航测角误差分析 96
4.2.3 振幅式光学导航测角 100
4.3 相位式导航测角 101
4.3.1 相位式无线电导航测角 101
4.3.2 相位式无线电导航测角误差分析 105
4.4 时间式导航测角 107
4.4.1 时间式无线电导航测角 107
4.4.2 时间式无线电导航测角误差分析 112
4.5 频率式导航测角 113
4.5.1 频率式无线电导航测角 113
4.5.2 偏流角测量的准确度分析 114
4.6 惯性力学测角 114
4.6.1 水平面内的陀螺寻北原理 114
4.6.2 非水平面内的陀螺寻北原理 116
4.6.3 陀螺寻北的误差分析 119
4.7 地磁感应测角 120
4.7.1 罗航向和罗差 120
4.7.2 地磁感应测角原理 121
4.8 小结 122
复习和作业题4 123
第5章 导航测距原理 124
5.1 概述 124
5.1.1 基本概念 124
5.1.2 测距分类 125
5.2 无线电导航测距 127
5.2.1 脉冲式测距 128
5.2.2 码相关测距 132
5.2.3 频率式测距 134
5.3 无线电导航测距差 143
5.3.1 脉冲式测距差 143
5.3.2 相位式测距差 144
5.3.3 脉冲相位式测距差 145
5.3.4 多普勒积分测距差 145
5.4 光学导航测距 146
5.4.1 主动式测距 146
5.4.2 被动式测距 147
5.5 气压测高 147
5.5.1 气压高度 148
5.5.2 气压高度表模型 149
5.5.3 气压高度表误差补偿 150
5.6 小结 150
复习和作业题5 151
第6章 导航测速原理 152
6.1 主动式导航测速 152
6.1.1 单波束多普勒测速 153
6.1.2 双波束多普勒测速 154
6.1.3 多波束多普勒测速 156
6.1.4 多普勒测速的准确度分析 158
6.1.5 声相关测速 160
6.2 被动式导航测速 161
6.2.1 惯性导航测速 161
6.2.2 卫星导航测速 162
6.2.3 电磁测速 164
6.2.4 航空动压测速 165
6.2.5 视频（觉）测速 168
6.3 小结 170
复习和作业题6 170
第7章 导航定位原理 171
7.1 概述 171
7.1.1 非线性方程解算 171
7.1.2 导航定位误差分析 175
7.2 几何导航定位 181
7.2.1 测距导航定位 181
7.2.2 测距差导航定位 186
7.2.3 测角导航定位 188
7.2.4 复合式导航定位 192
7.3 推算导航定位 195
7.3.1 惯性推算导航定位 196
7.3.2 多普勒雷达推算导航定位 197
7.4 匹配导航定位 198
7.4.1 匹配导航定位基础 199
7.4.2 一维线匹配导航定位 204
7.4.3 二维面匹配导航定位 211
7.5 小结 213
复习和作业题7 213
第8章 组合导航原理 214
8.1 概述 214
8.1.1 传感器数据融合 214
8.1.2 组合导航的概念 215
8.2 组合导航理论 215
8.2.1 组合导航方式 215
8.2.2 信息分配准则 216
8.2.3 组合导航精度 217
8.2.4 组合系统可靠性 218
8.3 组合导航实现 219
8.3.1 典型配置结构 219
8.3.2 工作性能分析 223
8.4 小结 224
复习和作业题8 225
第9章 飞行器导航控制应用 226
9.1 概述 226
9.2 飞行控制原理 228
9.2.1 飞行状态描述及其实时感知 228
9.2.2 飞行操纵方式 229
9.2.3 飞行控制方法 230
9.2.4 飞机姿态控制 232
9.2.5 飞行轨迹控制 234
9.3 导航控制系统应用 238
9.3.1 自动航线飞行控制 238
9.3.2 自动进近与着陆飞行控制 242
9.4 小结 251
复习和作业题9 251
附录A 导航术语中英对照表 253
附录B 随机过程与噪声 268
B.1 随机过程的统计描述 268
B.2 平稳随机过程 270
B.3 高斯随机过程 271
B.4 噪声 272
参考文献 275
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| 內容試閱：
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导航是对运行体导引与控制的一项科学技术，作为一门应用性学科伴随着科技的发展而不断进步。初期使用目视推算和天文观测等方法，出现了磁罗盘、陀螺罗盘、天文六分仪、计程仪和计时器等导航装置。无线电技术的发明对导航技术产生了划时代的影响，20世纪20年代出现了无线电罗盘和高度表等导航设备。第二次世界大战前后，由于民用航空与军用航空发展的需要，无线电导航迅速发展，仪表着陆系统、精密进场雷达、罗兰A、台卡、伏尔、塔康、罗兰C和奥米伽等无线电导航系统相继问世，1964年开始建成了子午仪卫星导航系统，此后相继建成了GPS、GLONASS、BDS等卫星导航系统。人类活动范围的不断扩展带来了对导航技术的巨大需求，各种新型导航体制不断出现，从卫星导航系统，到新一代地形辅助、天文导航等自主导航系统，再到全源导航、智能导航、量子导航等，导航的水平能力显著提高，不仅改善了运行体的航行保障功能，也为武器平台精确定位和制导系统的精确打击创造了条件。
技术的发展催生理论的形成。虽然导航是基于电、光、力、磁、声等各种物理基础的应用性技术，但它仍然伴随着科技的进步在不断延伸和完善，特别是向着多传感器组合、多信息融合、自主决策控制一体化方向迈进，具有了很强的多学科交叉运用的特性，使得导航在探测传感、航迹规划、制导控制等方面逐步形成了一套特有的方法理论体系，亟待专业人员总结凝练、系统完善。本书的出版正是适应这一实际需求，力图为导航理论体系的构建尽己之力。
目前，已经公开出版了一些导航原理与系统的教材和读物，但作者认为大多数原理性的书籍都只是在介绍导航系统的原理，缺乏方法论上的概括提升，没有全面、深入阐述导航的基本理论。而本书力图从大导航的理念出发，结合信息控制技术发展，从导航依托的各种物理基础着眼，全面阐述导航的基本理论与方法，并将导航信息的使用纳入导航原理知识体系，适应现代信息与控制学科交叉发展的实际要求，更加完整地构建起导航工程人才的专业基础理论知识体系。本书内容是在作者将导航原理与导航系统教学内容分开的基础上构建的，这在国内尚属首次。
《导航原理》一书作为阐述导航基础理论和导航技术基础知识的教材，2015年3月第1版出版后受到国内外众多读者的关注，并于2018年获评陕西省普通高等学校优秀教材一等奖。为了进一步提升教材质量，结合课程建设和读者使用回馈的意见，在第1版内容的基础上进行了以下修订。
（1）内容体系进行了重新梳理。修改了部分章节的名称，调整了个别章节的编排结构，在第1章绪论里添加了全书的主要内容结构图，更清晰地展示了本教材内容之间的相互关系，以及理论知识与实际系统和实现技术间的联系。
（2）概念表述进行了统一规范。作者结合前期参与《中国大百科全书》测绘导航分支条目的编撰工作，进一步规范了全书的导航相关概念和术语，对部分章节的图表进行了规范处理和美化，为读者的学习提供了规范的内容。
（3）知识点进行了进一步凝练。通过已经上线学堂在线的《导航原理》慕课建设，进一步凝练了教材内容知识点，实现了线上线下教学内容的完美对接，为相关院校开展本课程的混合教学及金课建设打下了基础。
（4）对第1版中有些内容和印刷错误进行了调整和修正。
全书共9章。第1章是绪论，介绍了导航的基本概念、名词术语、发展与运用历史；第2章与第3章是导航原理学习的数学基础和物理基础；第4章至第7章介绍了导航的测角、测距、测速、定位原理，是本书的核心内容；第8章介绍的是组合导航原理；第9章介绍了运行体的控制实现。本书的撰写采取的是分工主笔、合作研讨、共同确定的方式，注重发挥集体智慧的作用。其中，吴德伟教授提出了全书的编写纲目并主笔了第1章、第3章、第4章、第9章，陈树新教授主笔了第2章、附录并编写了第6章、第8章部分内容，卢虎教授主笔了第5章、第6章、第8章，代传金副教授主笔了第7章并编写了第9章部分内容，苗强副教授担负了全书的制图编辑及文字校对，吴德伟、陈树新教授完成了全书的统编定稿工作。在编撰过程中，中国工程院费爱国院士、北京航空航天大学黄智刚教授审阅了书稿，给予了热情的指导和帮助，提出了许多宝贵的意见和建议，编写组成员在此深表感激和谢意！
希望本书的再版能够更好地为导航专业人员的学习和创新提供支持帮助，也希望能够更进一步促进导航理论与技术的进步发展。再版工作得到了何晶教授、王永庆副教授、李响博士等诸多同事、教师和学生们的支持，在此表示衷心的感谢！
受作者能力与水平的限制，本书所提供的导航理论知识，可能无法满足各类读者对导航基础理论知识全面认识的需求，内容编排方式可能更适合于大专院校导航专业教学及导航专业技术人员的学习，当然也力求照顾到便于非专业人员参考使用。
本书在撰写过程中参考了大量的文献资料，谨向文献资料的作者表示最诚挚的谢意。书中有部分内容源自作者承担的国家自然科学基金（61273048，61473308）研究成果。
本书是陕西省精品课程导航原理的主用教材，教材配套的教学辅助资料包括：供教师使用的《导航原理课程电子教案》，供实践教学使用的《导航原理实验讲义》，供课后学习和辅导使用的《导航原理习题集》和《导航原理习题解答》。欢迎各位教师及读者通过以下方式与我们联系：
E-mail：wudewei74609@126.com
对书中的错误与疏漏之处，敬请读者不吝批评指正。
作 者
2020年5月
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