探索世界的惯性导航

《探索世界的惯性导航》是一本面向中小学生的科普读物，生动讲述了惯性导航技术的发展历程。与常见的卫星定位导航不同，惯性导航系统既不依赖外界信号输入，也不向外发射信息，仅通过陀螺仪和加速度计测量运动参数，就能实现自主导航定位。这一独特优势使其成为航海、航天、航空等领域不可或缺的导航手段，并正在不断拓展新的应用场景。本书首先追溯惯性导航的起源，循序渐进地解析其基本原理和发展脉络；接着以"鹦鹉螺"号核潜艇完成人类历史上首次北极穿越航行的壮举为例，展示惯性导航的卓越性能；最后展望这项技术在未来的广阔应用前景。希望这本读物能带领读者走进惯性导航的世界。

国防工业“511人才工程” 学术技术带头人

第1章 源远流长的惯性导航

1.1 古代的航海导航：智慧的起点 2

1.1.1 地理标志导航：靠山靠水找方向 2

1.1.2 地磁导航：指南针的诞生 3

1.1.3 天文导航：星辰大海的指引 5

1.2 惯性导航：不依赖外界信息的“内在导航” 6

1.2.1 陀螺仪：测量地球自转的“神器” 7

1.2.2 舒勒原理：惯性导航的一项核心原理 8

1.2.3 V-2导弹：惯性导航的首次亮相 10

1.3 深海中的“隐形守护者” 11

第2章 惯性导航是怎样工作的

2.1 惯性空间 14

2.2 惯性导航中的传感器 15

2.2.1 陀螺仪：捕捉姿态 15

2.2.2 加速度计：感知速度变化 15

2.3 牛顿运动定律与运动测量 16

2.3.1 牛顿运动定律：惯性导航的基石 16

2.3.2 如何利用加速度计测量运动 17

第3章 惯性导航的进化过程

3.1 科技进步令惯性传感器迭代升级 20

3.1.1 机械式器件开天辟地 20

3.1.2 光学式器件成为中流砥柱 25

3.1.3 振动式器件快速发展 27

3.1.4 量子式器件将大有可为 32

3.2 系统结构的演变 32

3.2.1 复杂结构的平台式惯性导航系统 33

3.2.2 简单结构的捷联式惯性导航系统 34

3.3 惯性导航的外援 36

3.3.1 卫星导航 37

3.3.2 天文导航 46

3.3.3 视觉导航 52

3.3.4 声学导航 57

3.3.5 神奇的多源导航组合滤波器 59

第4章 从深海到陆海天空

4.1 冰海潜航 62

4.1.1 “鹦鹉螺”号的北极探险 63

4.1.2 首航成功背后的惯性导航系统 70

4.2 无人航行 72

4.2.1 惯性导航助力无人水面艇 72

4.2.2 惯性导航为无人水下航行器保驾护航 75

4.3 精确制导 79

4.3.1 惯性制导与导弹精度直接相关 79

4.3.2 水面舰艇及武器装备的应用 82

4.3.3 让地面战车如虎添翼 85

4.3.4 智能弹药的崛起 89

4.3.5 未来信息化战争的核心——惯性导航 91

第5 章 惯性导航与未来的智能世界

5.1 机器人与惯性导航 94

5.2 交通运输与惯性导航 98

5.3 太空探秘与惯性导航 105

5.4 智能开采与惯性导航 110

5.5 行人导航与惯性导航 113

5.6 手术导航与惯性导航 117