严恭敏教授详解捷联惯导与组合导航算法及应用

本讲义由严恭敏和翁浚编著，于2016年9月由西北工业大学出版，主要针对捷联惯性导航（Inertial Navigation System, INS）算法及组合导航（Integrated Navigation）中的卡尔曼滤波（Kalman Filter）原理进行深入讲解。随着惯性技术在军事、工业和消费电子领域的广泛应用，对惯性导航技术的需求日益增长，使得该领域的研究和开发呈现出空前的活跃。 内容涵盖了捷联惯导系统的核心算法，如姿态算法的基本理论、更新算法及其误差分析。讲义首先介绍了捷联惯导算法的概览，重点讲述了如何利用反对称阵和矩阵指数函数进行姿态解算，这些是姿态估计的基础。方向余弦阵和等效旋转矢量的概念也被详细阐述，它们在描述旋转运动时起到关键作用。 四元数在姿态更新中的应用被特别提及，因为四元数是一种有效的数学工具，可以方便地表示和处理旋转，尤其在非欧几里得几何中具有独特优势。此外，讲义还探讨了组合导航中的卡尔曼滤波原理，这是一种重要的数据融合方法，用于处理来自各种传感器的数据，提供更精确的位置和状态估计。 讲义中包含了初始对准技术，这是确保系统准确启动的重要步骤，以及组合导航系统的建模和算法仿真部分，帮助读者理解和掌握如何将理论知识应用于实际问题解决。作者还感谢了多位同行和专家在编写过程中的贡献和建议，同时也提醒读者书中可能存在不足之处，鼓励读者提出批评和指正。 这是一份详尽的讲义，旨在为学生、爱好者和工程技术人员提供一个系统且深入理解捷联惯导算法和组合导航的平台，使其能够将理论知识转化为实际应用能力。