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Beihang University

现代导航技术

Beihang University via XuetangX

Overview

       导航,与每个人息息相关,是衡量一个国家科技水平与军事实力的重要标志之一。通过校企共建、总师/专家课堂和理论与实践有机结合的方式学习现代导航技术原理、实际案例和中国精神,领略中华文明之魅力,传承空天报国精神和先进文化,培养学生发现和解决问题的能力,为学生从事国家综合PNT(定位、导航、授时)体系建设与应用奠定基础。

       《现代导航技术》作为一流学科学位研究生的专业核心课程,2022年获批北航研究生精品课,课程教学团队成员来自北航、北斗系统技术总体单位、企业的一线教师、总师和工程技术人员,实现了理论与实践教学的有机融合。

Syllabus

  • 课程导学
    • 第01章 导航技术的前世与今生
      • 1.1 导航的定义和作用
      • 1.2 导航技术产生与发展的动因
      • 1.3 导航技术分类与主要导航技术
      • 1.4 我国发明了世界上最早的指南与计程设备
      • 1.5 我国古老的玩具发展为现代尖端科技
      • 1.6 仿生感知与仿生导航技术
      • 1.7 拓展学习
    • 第02章 现代导航技术中的数理基础
      • 2.1 向量的表示与运算
      • 2.2 方向余弦矩阵及其性质
      • 2.3 方向余弦矩阵微分方程与数值积分算法
      • 2.4 地球几何形状及其数学模型
      • 2.5 经度、纬度和高度与地球导航定位方法
      • 2.6 参考椭球体的法线长度
      • 2.7 参考椭球体的法截线曲率半径
      • 2.8 地球重力场与重力加速度
      • 2.9时间与地球自转角速度
      • 2.10地图投影与高斯-克吕格投影坐标系
      • 2.11 刚体定点转动的角动量
      • 2.12 刚体定点转动的欧拉动力学方程
      • 2.13 陀螺仪的基本特性
      • 2.14 定位导航中常用的性能指标
      • 2.15 陀螺仪的进动性实验
      • 2.16 陀螺仪定轴性和章动性实验
    • 第03章 惯性稳定平台
      • 3.1 惯性稳定平台的作用
      • 3.2 单轴惯性稳定平台
      • 3.3 三轴惯性稳定平台
      • 3.4 舒勒摆原理与舒勒调整的可实现性
      • 3.5 单轴惯导系统与舒勒调整实现性
      • 3.6 拓展学习:我国古代发明的被中香炉是惯性平台的鼻祖
    • 第04章 平台惯性导航系统原理
      • 4.1 惯性导航系统中常用的坐标系
      • 4.2 载体姿态角与常用坐标变换矩阵
      • 4.3 惯性导航基本方程
      • 4.4 指北方位系统原理与力学方程编排
      • 4.5 指北方位系统工程问题及解决方法
      • 4.6 自由/游动自由方位系统平台指令角速度计算
      • 4.7 基于方向余弦矩阵的惯性导航方法
      • 4.8 自由/游动自由方位系统力学方程编排
      • 4.9 惯性导航的高度通道
      • 4.10 基于MIMU的无人机高度通道解算实践
      • 4.11 拓展学习:实际工程应用的平台惯导系统展示
    • 第05章 捷联惯性导航系统原理
      • 5.1 什么是捷联惯性导航系统?
      • 5.2 捷联惯导系统数学平台及其作用
      • 5.3 捷联惯导系统姿态解算
      • 5.4 四元数的概念及基本运算
      • 5.5 四元数描述转动的原理
      • 5.6 转动四元数的计算顺序与初始化
      • 5.7 四元数的微分方程与即时更新
      • 5.8 姿态更新的等效旋转矢量法
      • 5.9 捷联惯导方程编排——以指北方位系统为例
      • 5.10 捷联惯性导航参数解算实践——以指北方位系统为例
    • 第06章 惯性导航系统误差分析
      • 6.1 惯性导航系统误差源与误差传播规律
      • 6.2 惯性导航系统误差方程
      • 6.3 指北方位惯性导航系统误差方程
      • 6.4 游动自由方位惯性导航系统误差方程
      • 6.5 惯性导航系统误差特性分析
      • 6.6 误差源引起的系统误差特性
    • 第07章 惯性导航系统初始对准
      • 7.1 惯性导航系统初始对准的必要性与要求
      • 7.2 指北方位系统水平对准精度分析
      • 7.3 指北方位系统水平对准原理
      • 7.4 指北方位系统方位对准原理
      • 7.5 捷联惯性导航系统解析式对准原理
      • 7.6 惯性导航系统传递对准原理
      • 7.7 捷联惯性导航系统初始对准工程实践
      • 7.8 低成本惯性导航系统初始对准原理与实践
    • 08章 无线电定位导航技术
      • 8.1 无线电定位导航的定义与基础知识
      • 8.2 无线电定位导航模式与分类
      • 8.3 无线电定位导航测角与测距方法
      • 8.4 自动定向机与无方向信标
      • 8.5 伏尔(VOR)与测距机(DME)
      • 8.6 罗兰-C系统
      • 8.7 多普雷导航雷达
      • 8.8 室内无线信号指纹识别定位
      • 8.9 基于WiFi指纹的位置解算实践
    • 第09章 卫星导航定位技术
      • 9.1 卫星导航系统发展过程
      • 9.2 北斗卫星导航发展过程与北斗精神
      • 9.3 卫星轨道与星座构型
      • 9.4 卫星导航系统的组成
      • 9.5 卫星导航信号
      • 9.6 伪随机噪声码
      • 9.7 数据码
      • 9.8 北斗卫星导航信号特点及编码方式
      • 9.9 卫星星历与卫星坐标计算
      • 9.10 卫星导航单点定位原理
      • 9.11 卫星导航单点定位性能分析
      • 9.12 差分定位
      • 9.13 GNSS接收机数据格式
      • 9.14 IE后处理软件使用介绍
      • 9.15 IE软件处理数据处理过程实践演示
      • 9.16 卫星导航发展之中国贡献
      • 9.17 北斗卫星导航建设之中国智慧
    • 第10章 地球物理场导航技术
      • 10.1 地球物理场的定义与基本特征
      • 10.2 数字基准图及特点
      • 10.3 地形匹配与地形辅助导航原理
      • 10.4 景像匹配定位导航原理
      • 10.5 地磁匹配与地磁辅助导航原理
      • 10.6 地形匹配定位导航应用实践
      • 10.7 景像匹配定位导航应用实践
    • 第11章 视觉导航技术
      • 11.1 视觉导航技术的前世与今生
      • 11.2 单目视觉同步定位与建图技术原理
      • 11.3 激光视觉SLAM技术
      • 11.4 偏振视觉导航原理
      • 11.5 偏振视觉导航应用实践
      • 11.6 视觉里程计帧间位姿解算实践
      • 11.7 激光雷达与相机间结构参数标定实践
    • 第12章 多源信息融合导航技术及应用
      • 12.1 什么是多源信息融合导航技术
      • 12.2 什么是Kalman滤波
      • 12.3 线性Kalman滤波算法
      • 12.4 非线性Kalman滤波算法
      • 12.5 SINS/GNSS融合数据采集及处理实践
      • 12.6 SINS/GNSS融合导航应用实践
      • 12.7 惯性/视觉/激光雷达融合导航应用实践
      • 12.8 惯性/偏振融合导航应用实践
      • 12.9 SINS/GNSS/地形匹配/景像匹配融合导航技术
      • 12.10 多源融合导航应用:从RNAV到PBN
      • 12.11 多源融合导航辅助的飞行安全监测技术
    • 期末考试
      • 附加练习题——惯性技术习题

        Taught by

        Zhao Long, Zhang Hai, Yang Jing, Yang Jian, Lu Yun, Wang xianzhong, Gao Nan, and Zhang Hongyang

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