惯性导航系统原理教学大纲及选课说明

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1、附表一“惯性导航系统原理”教学大纲及选课说明（课程的英文名）PrincipleofInertialNavigationSystem课程编码：0200700031-0课程名称：惯性导航系统原理课程类别：公共选修课学时：20学时学分：1学分开课单位：电气工程及自动化学院自动化测试与控制系任课教师：高伟/王国臣职称：教授/助理研究员开课对象：电与机器人相关专业大二、三本科生可认定为创新学分一、课程性质、目的与任务惯性导航系统原理是测控技术与仪器专业中的一门重要专业理论课，是测控技术与仪器专业的一个重要分支。本课程主

2、要介绍惯性导航系统的基本工作原理、工作特点和误差特性，重点讲解惯性导航初始对准技术，同时也介绍各种新型惯性传感器以及惯性导航算法发展现状及最新研究成果。通过本课程的学习，使学生了解并熟悉惯性导航系统的工作原理和系统特性，能够熟练掌握惯性导航初始对准技术。同时，通过教学过程培养学生对理论力学、控制技术、计算机技术等知识的综合运用能力，最终使学生具备导航测控系统设计能力、仪器仪表开发能力、信息处理能力和导航相关设备的应用能力，为学生以后从事测控技术与仪器相关工作奠定基础。二、课程的基本要求本课程的基本要求是：（1

3、）能够灵活运用惯性导航系统常用坐标系及其坐标变换方法；（2）具有应用当地水平指北平台惯导系统基本运动方程和误差方程，进行系统静态、动态误差分析的能力；（3）具有应用惯导系统初始对准方法的能力，解决系统水平、方位对准的问题；（4）具备应用多种捷联姿态矩阵即时修正算法的能力；（5）能够推导捷联惯导系统的误差传播方程并能完成其初始对准方法的推导；三、本课程所需知识基础由于本课程的学习过程中，需要自动控制原理、空间解析几何等相关课程的辅助，因此在学习每一章的内容前，学生需要提前回顾相关知识点，在教学中要通过板书推导、

4、多媒体辅助教学等手段融合多学科知识，使学生融会贯通从而掌握该课程的关键知识点。四、使用教材与参考教材教材：黄德鸣,程禄.惯性导航系统.国防工业出版社.1986主要参考书：1.陈哲.捷联惯导系统原理.宇航出版社.1986.2.付梦印,邓志红,张继伟.Kalman滤波理论及其在导航系统中的应用.科学出版社.20033.高伟,奔粤阳,李倩.捷联惯性导航系统初始对准技术.国防工业出版社.2014五、教学大纲内容及学时分配讲课采用黑板教学与多媒体相结合的方式进行。具体安排如下：（1）第1章绪论（2学时）教学内容：导航定

5、位的几何原理：侧向法、测距法、测距差法、测距和法直接导航定位法：地标导航、无线电导航、天文导航、卫星导航间接导航定位法：推算船位法、多普勒导航、惯性导航教学要求：a)掌握导航定位的含义，了解导航定位几何原理、直接导航定位法、间接导航定位法这三种基本导航原理；b)掌握各种导航方法的特点以及他们应用场合的不同；（2）惯性导航基础知识（4学时）教学内容：惯导系统发展概况、惯导系统基本工作原理、地球椭球体描述及重力的定义、坐标系定义、坐标系间的相互关系及坐标变换、绝对运动加速度表示；教学要求：a)了解惯性导航发展简史

6、、惯性导航现状以及未来发展趋势；b)掌握惯性导航基本组成和基本工作原理；c)掌握地球椭球体参数、垂线、经度、纬度的定义；d)掌握惯性坐标系、地球坐标系、地理坐标系、载体坐标系、平台坐标系的定义，掌握各坐标系相互关系及坐标变换的推导；e)掌握绝对加速度表达式的推导；（3）惯性导航系统的类型及主要部件（2学时）教学内容：惯性导航系统的组成，空间稳定型惯导系统、当地水平固定指北惯导系统、当地水平自由方位惯导系统、当地水平游动方位惯导系统工作原理；教学要求：a)掌握惯性导航系统的基本组成及各部分的作用；b)掌握空间稳

7、定型惯导系统、当地水平固定指北惯导系统、当地水平自由方位惯导系统、当地水平游动方位惯导系统的工作原理、各自的特点以及适用范围；（4）无阻尼惯性导航系统分析（4学时）教学内容：舒勒原理及在惯性导航系统中的应用、当地水平固定指北平台式系统基本方程、当地水平固定指北平台式系统误差分析、系统误差源影响分析；教学要求：a)了解舒勒原理，掌握惯导系统中的舒勒调整条件；b)掌握当地水平固定指北平台式惯导系统中平台运动基本方程、速度基本方程的推导，掌握无阻尼惯导系统方块图的绘制；c)掌握当地水平固定指北平台式惯导系统中平台运

8、动误差方程、速度误差方程以及位置误差方程的推导，掌握系统误差分析方法以及特性；d)掌握惯导系统的误差源：陀螺漂移、加速度计零位误差、初始误差对惯导系统的影响特点；（5）捷联惯性导航系统分析（4学时）教学内容：捷联惯性导航系统基本原理、捷联姿态矩阵概念、捷联惯导系统导航方程、捷联惯导系统误差方程及误差特性分析；教学要求：a)掌握捷联惯导系统基本工作原理以及和平台惯导系统的区别；b)掌握捷联姿态矩阵的概