书讯 | 杨元喜院士：自适应动态导航定位（第二版）

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《自适应动态导航定位》

长摘要

动态导航定位是航空和航天飞行器导航与定轨、航海舰船和陆地车辆导航与定位、远程武器巡航与控制的重要手段，也是一种快速的大地测量定位手段。国内外已广泛开展动态导航与定位理论、方法与器件的研制。动态导航定位的质量不仅取决于导航手段、器件的精度和可靠性，同时也取决于导航计算理论和方法的严密性、合理性和可靠性。

运动导航定位一般应用Kalman滤波算法。但是标准Kalman滤波有两个明显的缺点：一是当载体本身发生突变或产生较大扰动加速度时，载体的先验状态方程不可能可靠地预测载体的未知状态；二是Kalman滤波受到参数初值的影响十分明显，初值不可靠，则最终解必然受到歪曲。针对Kalman滤波存在的问题，许多学者提出了多种改进措施。如序贯统计检验与修复技术，单历元观测信息平差技术，附加模型参数误差补偿技术，随机模型不确定度重估技术，遗忘记忆滤波技术等。

本书分析了函数模型误差补偿和随机模型误差补偿法；讨论了Kalman滤波的残差向量、新息向量及状态预报值残差向量的解析关系及协方差矩阵之间的关系；分析了基于新息向量、残差向量和状态预报值残差向量的自适应协方差估计存在的问题；对抗差滤波、Sage自适应滤波进行了综合比较与分析。

创建了一套全新的动态自适应抗差滤波理论体系，研究了相应解的性质，其理论模型兼容了最小二乘平差、抗差平差、动态滤波、抗差滤波、自适应滤波。该理论与方法除自适应地平衡动态观测信息和动态模型信息对导航解的贡献外，还能自适应地估计任意历元观测量的权。在单因子自适应滤波的基础上，探讨了多因子自适应滤波和分类因子自适应滤波。

构造了三种动态自适应因子，即三段函数法、两段函数法和指数函数。它们分别适合于整体解模型和递推解模型，均能控制载体动力模型误差的影响。构造了三种不同的学习因子，即方差比函数、状态不符值函数和预测残差函数。它们分别适合于有多余观测和无多余观测情形，均具有学习功能，均能判断动态载体的运动状态。在此基础上创建了最优自适应滤波理论。

构造了Sage滤波与自适应滤波组合的导航解算方法，使状态在平稳运动时自适应地采用Sage自适应滤波法，而当载体运动不平稳时则自动采用自适应因子进行调整。

构造了基于方差分量估计的自适应滤波理论，该理论将方差分量估计与自适应滤波有机融合在一起，吸收了Sage滤波和方差分量估计的双重优点，保证了高精度的滤波结果。

建立了卫星轨道的自适应定轨理论与方法，提出了一种综合Sage滤波和自适应抗差滤波的新的轨道计算方法。它包容了几何定轨、动力学定轨和半动力学定轨方法。结果表明，新的抗差自适应定轨理论与算法不仅计算简单，而且能有效地控制观测异常和卫星动力学模型误差对卫星轨道参数估值的影响。

最后，本书对融合导航理论进行了介绍，首先介绍了国内外常用的联邦滤波理论，讨论了我们新建立的动静态滤波技术，基于局部传感器抗差导航解的数据融合技术，基于方差分量估计的多传感器融合导航技术，自适应融合导航技术等。

尽管本书是一本研究专著，但对常用导航理论和算法具有很强的继承性和兼容性。本书适合于从事导航理论与算法研究的科研人员和工程技术人员参考，也适合于从事大地测量和导航的研究生和高年级本科生阅读。

杨元喜院士简介

杨元喜院士，男，1956年出生，博士，西安测绘研究所研究员，中国科学院院士，大地测量学专家，相关观测抗差估计系列理论体系和自适应抗差导航定位理论体系的原创者。

图书信息

书名：自适应动态导航定位（第二版）

英文名：Adaptive Navigation and Kinematic Positioning

出版社：测绘出版社

书号：978-7-5030-4005-4

定价：88.00元

印张：22

版次：2017年1月第2版

印次：2017年1月第2次印刷

购买渠道：新华书店、京东、当当等

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