本书以车载自主定位定向为核心，重点介绍以捷联惯性导航系统(SINS)为基础的车载自主组合导航的基本原理及关键技术。主要内容有：车载SINS的基本原理及误差方程，基于多子样的高精度姿态更新算法，基于观测增强的SINS初始对准；基于SINS／测速仪(LDV)／里程计(OD)的车载自主组合定位，包括基于集中滤波的组合定位和基于联邦滤波的组合定位；基于GIS轨迹匹配的车载组合定位，包括分段轨迹匹配方法和对应的导航误差校正算法。 本书适用于兵器科学与技术、控制科学与工程及车辆工程等学科研究人员、工程师、教师等，同时可以作为上述专业高年级本科生、研究生的参考书，也可为其他涉及自主定位定向专业的研究人员提供参考。

第1章 绪论
1.1 车载自主组合定位定向的意义
1.2 车辆导航定位的发展历程
1.3 车载自主组合定位定向系统的基本组成
1.4 本章小结
第2章 车载SINS的基本原理与误差分析
2.1 坐标系定义与姿态描述
2.1.1 常用坐标系介绍
2.1.2 坐标变换与姿态
2.2 SINS的基本原理
2.2.1 比力方程
2.2.2 姿态矩阵微分方程
2.2.3 导航解算
2.3 SINS的误差方程
2.3.1 惯性器件测量误差模型
2.3.2 姿态误差方程
2.3.3 速度误差方程
2.3.4 位置误差方程
2.4 SINS的误差传播特性
2.4.1 SINS高度通道的不稳定性
2.4.2 静基座条件下系统误差传播方程
2.5 基于旋转调制的误差自补偿原理
2.5.1 常值误差的抑制机理与仿真分析
2.5.2 标度因数误差的抑制机理与仿真分析
2.5.3 安装误差的抑制机理与仿真分析
2.6 影响误差自补偿效果的因素分析
2.6.1 载体初始姿态对误差自补偿的影响
2.6.2 转位角速度匀加减速模型对误差自补偿的影响
2.7 本章小结
第3章 基于多子样的SINS高精度姿态算法
3.1 姿态微分方程
3.1.1 欧拉角微分方程
3.1.2 四元数微分方程
3.1.3 旋转矢量微分方程
3.2 多子样旋转矢量圆锥误差补偿算法
3.2.1 基于旋转矢量的姿态更新过程
3.2.2 等效旋转矢量的泰勒级数解
3.2.3 圆锥运动条件下的等效旋转矢量算法
3.3 多子样DCM圆锥误差补偿算法
3.3.1 传统DCM更新算法
3.3.2 多子样DCM圆锥误差补偿算法
3.4 多子样四元数圆锥误差补偿算法
3.4.1 传统四元数姿态更新算法
3.4.2 多子样四元数姿态更新算法
3.5 对偶性原理与划船误差补偿算法
3.5.1 对偶性原理
3.5.2 划船误差补偿算法
3.6 本章小结
第4章 基于观测增强的车载SINS初始对准
4.1 基于矢量定姿的SINS粗对准
4.1.1 解析法粗对准
4.1.2 基于惯性系重力信息的粗对准
4.2 基于卡尔曼滤波的SINS精对准
4.2.1 离散卡尔曼滤波基本原理
4.2.2 可观测性分析理论
4.2.3 基于卡尔曼滤波的精对准
4.3 基于观测量扩展的快速精对准方法
4.3.1 几种观测量组合的系统观测方程建模
4.3.2 可观测性分析
4.3.3 仿真与实验
4.4 SINS静基座初始对准模型简化与自适应滤波
4.4.1 基于可观测性分析的最佳可观测子空问确定
4.4.2 强跟踪自适应滤波在对准中的应用
4.4.3 仿真与实验
4.5 基于180°正反转停方案的静基座最优二位置初始对准
4.5.1 二位置对准的误差自补偿原理
4.5.2 精对准方案的设计与分析
4.5.3 整体方案的实验验证
4.6 二位置对准中的尺寸效应及补偿
4.6.1 加速度计尺寸效应基本原理
4.6.2 以加速度计输出值为观测量的尺寸参数辨识方法
4.6.3 实验验证与分析
4.7 本章小结
第5章 车载SINS／LDV／OD组合定位
5.1 车辆速度测量原理
5.1.1 里程计测速原理
5.1.2 车载LDV测速原理
5.1.3 LDV／OD组合测速方案设计
5.2 基于集中滤波的SINS／LDV／OD组合定位
5.2.1 SINS／LDV／OD组合定位系统原理
5.2.2 组合导航系统模型
5.2.3 车载实验结果及分析
5.3 基于模糊自适应算法的里程计故障处理
5.3.1 里程计测量故障对导航结果的影响分析
5.3.2 里程计常见故障分析
5.3.3 基于模糊自适应控制器的里程计故障处理方法
5.3.4 仿真分析
5.4 基于联邦滤波的SINS／LDV／OD组合定位
5.4.1 联邦滤波基本原理
5.4.2 基于联邦滤波的组合定位系统设计
5.4.3 系统容错性设计
5.4.4 仿真与实验
5.5 本章小结
第6章 基于GIS轨迹匹配的车载组合定位
6.1 地图匹配算法概述
6.1.1 地图匹配的一般过程
6.1.2 常用地图匹配算法
6.2 改进的分段轨迹匹配算法
6.2.1 误差区域的确定
6.2.2 轨迹特征提取
6.2.3 轨迹段初步匹配
6.2.4 拓扑关系检查
6.2.5 轨迹整体匹配
6.3 交互式地图匹配与误差修正
6.3.1 投影法定位误差修正
6.3.2 相似平移法定位误差修正
6.3.3 交互式地图匹配与误差修正方案
6.4 航迹相似原理及航位推算误差补偿
6.4.1 误差方程的建立
6.4.2 车辆行驶航迹相似性原理
6.4.3 误差补偿方案
6.5 基于地图匹配的导航误差综合校正
6.5.1 迭代修正方案
6.5.2 地图匹配对导航误差的修正原理
6.5.3 地图匹配对陀螺漂移的修正
6.6 实验分析
6.6.1 仿真实验与结果分析
6.6.2 跑车实验与结果分析
6.7 本章小结
参考文献
附录A 矢量代数基础
附录B 四元数代数基础
附录C 姿态表示及转换
附录D 矢量定姿原理
附录E 静基座条件下系