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第1章 舰船导航系统概述2

1.1 舰船导航历史与发展2

1.1.1 舰船导航技术发展简要回顾2

1.1.2 舰船导航发展基本方向3

1.1.3 发展中的现代舰船系统4

1.2 舰船导航系统分类5

1.2.1 惯性类导航系统5

1.2.2 无线电类导航系统7

1.2.3 测天类导航系统7

1.2.4 重磁类导航系统8

1.2.5 测速和测深类导航系统10

1.2.6 综合导航系统11

1.2.7 其他类导航设备12

第2章 舰船导航基础14

2.1 坐标、方向和距离14

2.1.1 地球的形状14

2.1.2 地理坐标16

2.1.3 航向与方位21

2.1.4 速度与距离24

2.2 坐标系及其转换27

2.2.1 惯性坐标系28

2.2.2 地球坐标系29

2.2.3 地理坐标系29

2.2.4 舰船坐标系29

2.2.5 常用惯性导航坐标系30

2.2.6 常用天文坐标系30

2.2.7 地心坐标系和参心坐标系33

2.2.8 坐标系转换34

2.2.9 几种常用的坐标系36

2.3 时间系统37

2.3.1 世界时38

2.3.2 历书时39

2.3.3 原子时39

2.3.4 协调世界时40

第3章 传统舰船导航方法41

3.1 船位推算41

3.1.1 无风流情况下的船位推算41

3.1.2 风、流中航行船位推算43

3.1.3 船位推算误差分析47

3.2 地文导航51

3.2.1 船位线51

3.2.2 位置线梯度及误差52

3.2.3 陆测船位解算55

3.3 天文导航57

3.3.1 天文三角形及天文船位线57

3.3.2 恒星视位置预报59

3.3.3 天体真高度61

3.3.4 船位定位计算方法65

第4章 惯性导航67

4.1 惯性器件67

4.1.1 机械陀螺仪68

4.1.2 光学陀螺仪69

4.1.3 微机电陀螺仪69

4.1.4 加速度计70

4.2 惯性导航原理71

4.2.1 平台式惯性导航系统73

4.2.2 捷联式惯性导航系统74

4.3 惯性导航系统误差76

4.3.1 惯性导航系统的误差源76

4.3.2 惯性导航系统的导航参数误差77

4.3.3 惯性导航系统误差分析79

4.4 惯性导航系统初始对准83

4.4.1 自主对准83

4.4.2 组合对准85

4.4.3 传递对准86

4.5 惯性导航系统综合校正88

4.5.1 常值误差综合校正88

4.5.2 采用组合导航方法的综合校正90

4.6 惯性导航系统中的旋转调制92

4.6.1 单轴旋转调制93

4.6.2 双轴旋转调制95

4.7 惯性导航系统标定96

4.7.1 陀螺仪误差参数标定97

4.7.2 加速度计参数标定98

第5章 舰船无线电导航100

5.1 无线电导航系统概述100

5.1.1 无线电导航系统分类100

5.1.2 无线电导航系统的基本测量方法101

5.2 无线电传播基础102

5.2.1 无线电波基础知识103

5.2.2 无线电波的调制与发射105

5.2.3 无线电波的接收105

5.3 陆基无线电导航系统105

5.3.1 陆基无线电测向105

5.3.2 罗兰C系统及其误差107

5.4 卫星导航109

5.4.1 卫星定位基础110

5.4.2 卫星定位基本方法113

5.4.3 卫星定位误差119

5.4.4 差分定位技术121

5.4.5 卫星导航增强方法125

5.5 北斗卫星导航系统127

5.5.1 北斗一代卫星导航试验系统127

5.5.2 北斗二代卫星导航系统128

第6章 水声导航132

6.1 水声导航概述132

6.2 声波传播基础133

6.2.1 声波的基本概念133

6.2.2 声波的基本分类133

6.2.3 声波的传播速度134

6.2.4 海洋声信道135

6.3 声学测速135

6.3.1 多普勒测速136

6.3.2 声相关测速143

6.4 水声定位147

6.4.1 长基线水声定位147

6.4.2 短基线水声定位149

6.4.3 超短基线水声定位151

6.4.4 组合定位系统153

6.5 声学测深153

第7章 地磁导航156

7.1 地球磁场156

7.1.1 地磁要素与地磁图156

7.1.2 地磁场组成及其解析模式159

7.2 地磁敏感方法162

7.2.1 磁罗经技术162

7.2.2 磁通门技术164

7.2.3 固态器件技术165

7.2.4 直感式地磁导航系统的一般结构167

7.3 船磁与自差分析168

7.3.1 船磁产生的力与自差168

7.3.2 指北力和自差力172

7.3.3 自差公式177

7.3.4 倾斜自差178

7.3.5 自差随磁纬度的变化180

7.4 地磁组合与匹配导航技术180

7.4.1 GPS／地磁组合导航技术180

7.4.2 水下地磁匹配导航技术181

第8章 重力导航184

8.1 重力场导航概述184

8.2 地球重力场185

8.2.1 重力加速度185

8.2.2 重力梯度187

8.3 重力场测量190

8.3.1 卫星测高反演190

8.3.2 航空测量延拓194

8.3.3 海洋重力仪测量199

8.4 重力场导航基本原理202

8.4.1 基于重力场异常的匹配导航202

8.4.2 基于重力梯度的匹配导航209

8.4.3 多源重力数据融合211

第9章 气象导航215

9.1 气象导航概述215

9.1.1 气象导航的概念215

9.1.2 气象导航的类型217

9.1.3 气象导航的发展217

9.1.4 气象导航的效益218

9.2 气象导航环境要素220

9.2.1 影响航线选择的海洋环境要素220

9.2.2 气象导航海洋环境要素获取223

9.3 气象导航基本原理231

9.3.1 船舶耐波性及失速231

9.3.2 气象航线的设计原理及数学模型238

9.3.3 气象导航工作程序239

9.4 气象导航航线选择244

9.4.1 气象导航航线类型245

9.4.2 气象航线选择方法246

9.4.3 船舶自行气象导航250

第10章 组合导航及信息处理254

10.1 组合导航系统基本原理254

10.1.1 组合导航组成及原理254

10.1.2 组合导航的基本类型256

10.1.3 组合导航的数据处理258

10.1.4 组合导航的工作模式260

10.2 组合导航系统数据融合方法261

10.2.1 估计理论基础261

10.2.2 线性系统卡尔曼滤波264

10.2.3 非线性滤波272

10.3 组合导航系统设计和分析280

10.3.1 惯性导航／卫星组合导航280

10.3.2 船位推算／卫星组合导航286

第11章 电子海图系统289

11.1 电子海图系统概述289

11.2 电子海图基础290

11.2.1 电子海图相关技术术语290

11.2.2 地图的投影与分类291

11.2.3 海图比例尺和海图分类293

11.2.4 电子海图的坐标变换294

11.3 电子海图国际标准297

11.3.1 标准化电子海图数据解析297

11.3.2 电子海图内容和显示305

11.4 电子海图系统组成309

11.4.1 电子海图硬件框架结构309

11.4.2 电子海图软件框架结构309

11.5 电子海图集成技术311

11.5.1 电子海图／雷达图像叠加技术311

11.5.2 电子海图／AIS集成技术316

11.5.3 电子海图／气象传真图叠加技术318

第12章 舰船航路规划322

12.1 海洋环境对舰船航路规划的影响322

12.1.1 海洋地理环境对舰船航行的影响322

12.1.2 海洋气象环境对舰船航行的影响322

12.1.3 海洋水文环境对舰船航行的影响323

12.2 舰船航路规划方法324

12.2.1 舰船航路规划一般方法324

12.2.2 舰船航路规划的一般程序326

12.3 舰船航路规划算法及模型328

12.3.1 舰船航路规划的常用算法328

12.3.2 舰船航路规划模型340

12.3.3 舰船航路规划辅助系统348

参考文献349