數位航空電子係統(第五版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• 嵌入式係統
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• 電子工程

航空電子技術的發展，帶動瞭整個電子、 儀器、顯示、控製、通訊、導航、自動化等技術的提升，也順利的應用於民生産業。 本書共十四個章節，詳細介紹瞭數位航空電子係統之技術與理論。航空電子的特色是以CNS/ATM為主軸，其中C錶Communication(通訊)，N錶示Navigation(導航)，S錶示Surveillance(監視或搜索)，ATM則錶Air Traffic Management(空中交通管理)；本書除瞭基礎理論外，也針對 CNS/ATM另闢一章來加以說明。本書適用於大學、科大航空電子係、航空太空工程係之「航空電子」、「航電係統」課程或相關業界人士及有興趣之讀者。

本書特色

　　1. 全書共十五個章節，詳細介紹數位航空電子係統之技術與理論。
　　2. 本書附「航電重要字匯」，可提供讀者查閱使用。
　　3. 本書附「航電係統相關綜閤性試題」，可供參加公務人員升等考試及高考航空技師等讀者參考使用。

好的，這是一份關於一本名為《現代航空導航與控製係統》的圖書的詳細簡介。請注意，這份簡介完全不涉及《數位航空電子係統（第五版）》的內容。 --- 圖書名稱：現代航空導航與控製係統 作者： 張偉，李明 齣版社： 航空工業齣版社 齣版年份： 2023年 圖書簡介 《現代航空導航與控製係統》 是一部麵嚮航空航天領域專業人士、高級工程技術人員以及相關專業高年級本科生和研究生的綜閤性技術專著。本書旨在係統、深入地剖析當前航空器導航與飛行控製領域的前沿理論、核心技術與工程應用。在航空技術飛速發展的今天，精準的導航、可靠的控製以及高度集成的係統是保障飛行安全與提升任務效率的關鍵。本書正是立足於這一需求，全麵梳理瞭從基礎原理到復雜集成係統的演進曆程與最新發展。 本書結構嚴謹，內容涵蓋瞭現代航空器導航與控製係統的三大核心支柱：先進導航技術、飛行控製理論與係統實現、以及係統集成與健康監測。全書共計十章，內容邏輯清晰，理論闡述深入淺齣，同時輔以大量的工程實例和案例分析，力求理論與實踐的完美結閤。 第一部分：先進導航技術（第1章至第4章） 本部分著重探討瞭現代航空器定位、定嚮、授時（PNT）技術的最新發展與應用。 第1章：全球導航衛星係統（GNSS）基礎與增強技術 本章詳細介紹瞭GNSS（如GPS、GLONASS、北鬥、Galileo）的工作原理、信號結構及誤差模型。重點闡述瞭差分GPS（DGPS）、衛星增強係統（SBAS）如WAAS/EGNOS的應用，以及實時動態載波相位差分技術（RTK）在精密進近和著陸中的作用。同時，也討論瞭抗乾擾和反欺騙技術（Anti-Spoofing/Anti-Jamming）在現代導航安全中的重要性。 第2章：慣性導航係統（INS）與組閤導航 本章深入分析瞭光縴陀螺（FOG）、激光陀螺（LRG）以及微機電慣性測量單元（MEMS-IMU）的性能特點和誤差源。詳細推導瞭理想、尋北、及基於卡爾曼濾波的導航誤差模型。組閤導航原理是本章的重點，詳細介紹瞭互補濾波、擴展卡爾曼濾波（EKF）和無跡卡爾曼濾波（UKF）在INS與GNSS數據融閤中的具體算法實現，以及如何構建高魯棒性的導航濾波器。 第3章：地基與天文導航技術迴顧與展望 本章迴顧瞭傳統的VHF全嚮信標（VOR）、儀錶著陸係統（ILS）的信號結構和工作原理，並著眼於未來，探討瞭區域導航（RNAV）與性能基礎導航（PBN）的實施標準和技術路徑。此外，還涉及瞭天文導航、雷達輔助導航（如地麵運動增強係統GMES）在特定環境下的應用。 第4章：飛行器姿態確定與感知技術 本章專注於飛行器姿態的準確測量與解算。除瞭INS提供的數據外，本章詳細分析瞭磁力計（Magnetometers）的使用、氣壓式高度計/空速錶的工作原理，以及基於視覺和激光雷達的相對導航技術（如視覺裏程計VO和同步定位與建圖SLAM）在低能見度或無衛星信號環境下的潛力。 第二部分：飛行控製理論與係統實現（第5章至第7章） 本部分關注如何利用先進的控製理論，設計齣穩定、高效且適應性強的飛行控製係統。 第5章：飛行器空氣動力學基礎與建模 本章為控製係統設計奠定理論基礎。迴顧瞭綫性化模型建立過程，重點分析瞭高攻角（High Angle of Attack, HAA）和非綫性空氣動力學效應對模型準確性的影響。係統闡述瞭飛行力學方程的建立、參數辨識方法，以及如何為現代控製算法準備精確的係統模型。 第6章：經典與現代控製理論在飛控中的應用 本章詳細介紹瞭反饋控製設計的基礎，包括PID控製器及其增益整定方法。隨後，轉嚮現代控製理論，深入探討瞭最優控製（LQR）、魯棒控製（$mathcal{H}_{infty}$）的設計流程與應用邊界。特彆強調瞭針對不同飛行階段（如起飛、巡航、機動）的增益調度（Gain Scheduling）策略。 第7章：先進飛控算法與非綫性控製 麵對日益復雜的飛行器構型（如傾轉鏇翼機、無人機集群），本章聚焦於非綫性控製方法。詳細講解瞭滑模變結構控製（SMC）在應對模型不確定性方麵的優勢，自適應控製（如基於Lyapunov方法的自適應律）如何處理參數變化，以及模型預測控製（MPC）在約束優化飛行軌跡中的核心思想和離綫規劃/在綫執行機製。 第三部分：係統集成、人機交互與健康監測（第8章至第10章） 本部分探討瞭導航與控製係統如何協同工作，以及係統級可靠性與人機工程學的考量。 第8章：飛控與導航係統的集成架構 本章討論瞭現代集成化飛控係統中，導航信息如何精確地輸入到飛行控製迴路中。重點分析瞭飛行管理係統（FMS）的核心功能，包括航跡規劃、性能計算和自動油門/推力管理。此外，還探討瞭冗餘係統設計的必要性，如三模冗餘（TMR）和投票機製在關鍵飛行控製指令生成中的作用。 第9章：人機工程學與駕駛艙界麵設計 一個優秀的飛控係統必須與飛行員有效交互。本章從人機工程學（Human Factors）角度齣發，分析瞭平視顯示器（HUD）和多功能顯示器（MFD）的信息呈現原則。探討瞭自動駕駛儀模式的透明性、警告與提醒係統的設計標準，以及如何通過界麵設計減少飛行員的認知負荷（Cognitive Load）。 第10章：係統健康監測與故障診斷（PHM） 保障長期運行可靠性是關鍵。本章專門介紹瞭基於模型和基於數據驅動的故障診斷與隔離（FDI）技術。詳細分析瞭殘差生成、判彆標準，以及如何利用剩餘使用壽命預測（RUL）方法，對關鍵傳感器（如陀螺儀、加速度計）和執行機構的健康狀態進行實時評估和預測性維護規劃。 適用讀者與特點 本書的特點在於其理論的深度、技術的廣度與工程的實戰性。它不僅僅停留在原理描述，更側重於算法的數學推導、工程實現的可行性以及實際案例驗證。 適用讀者： 1. 航空發動機、飛行器設計與應用力學、導航製導與控製等專業的研究生和博士生。 2. 航空工業、民航、軍用航空領域從事飛行控製、導航係統研發和維護的工程師。 3. 對先進航空電子係統有深入學習興趣的專業技術人員。 通過閱讀本書，讀者將能夠全麵掌握現代航空器導航與控製係統的核心技術棧，為未來航空技術創新奠定堅實的理論和實踐基礎。

第1章 航電係統的過去與未來1-1
1-1航電需求與發展1-1
1-2航電技術的演進1-4
1-3國傢空域係統的技術指標1-6
1-4未來空中導航係統的構想1-8
1-5 CNS/ATM新航電技術的影響1-9
1-6導航性能的提昇1-10
1-7監視性能的提升1-12
1-8通訊性能的提昇1-13
1-9自動化與管理的挑戰1-14
習 題1-16

第2章 飛行動力與控製原理2-1
2-1飛機翼麵的作用力2-1
2-2飛行控製與穩定2-6
2-3飛機運動的六個自由度(degree of freedom)2-8
2-4飛機的運動與控製2-12
習 題2-16

第3章 大氣數據係統3-1
3-1大氣數據係統的架構3-1
3-2推導大氣相關數據之關係方程式3-5
3-3壓力感測器(pressure sensor)3-17
3-4數據轉換與應用3-19
習 題3-22

第4章 飛行控製係統4-1
4-1縱嚮控製(longitudinal control)4-2
4-1-1 駕駛的推桿力(stick force)4-3
4-1-2 俯仰率(pitch rate)對升降舵的響應4-5
4-1-3 俯仰運動方塊圖的建立4-6
4-2側嚮控製(lateral control)4-10
4-2-1 副翼(aileron)的控製4-11
4-2-2 傾斜轉彎的程序4-12
4-2-3 側滾率對副翼的響應4-12
4-2-4 方嚮舵的控製4-13
4-2-5 短週期的偏航運動4-14
4-2-6 滾轉－偏航－側滑的綜閤響應4-15
習 題4-29

第5章 自動駕駛及飛航管理係統5-1
5-1自動駕駛(auto-pilot, A/P)5-2
5-1-1 基本原理5-2
5-1-2 高度控製(altitude control)5-2
5-1-3 方嚮控製(heading control)5-4
5-1-4 定速控製5-6
5-2自動駕駛與儀降係統導引5-7
5-2-1 下滑導引迴路5-10
5-2-3 航嚮導引迴路5-11
5-2-4 Cat III自動降落迴路5-12
5-2-5 自動機身拉平(flare)控製5-13
5-3飛航管理係統(Flight Management System, FMS)5-14
習 題5-19

第6章 航空通訊6-1
6-1航空電訊的發展6-1
6-2航空數據通訊的發展6-3
6-3飛航管製通訊6-5
6-3-1 CNS/ATM的通訊需求6-6
6-4航空通訊網路(ATN)的需求6-9
6-4-1 ATN架構6-9
6-4-2 ISO-OSI標準6-12
6-4-3 通訊協定6-14
6-4-4 ATN係統層級要求6-15
6-5無綫電電路需求問題6-16
6-5-1 VHF頻道互擾分析6-18
6-5-2 新通訊架構中電路需求分析6-20
6-5-3 使用TDMA的管製空層6-21
6-5-4 次頻道規劃6-23
6-6VDL四個選擇的模式6-24
6-6-1 VDL Mode 1 6-25
6-6-2 VDL Mode 2 6-26
6-6-3 VDL Mode 3 6-27
6-6-4 VDL Mode 4 6-28
6-6-5 初步評析 6-30
習 題6-31

第7章 慣性導航係統7-1
7-1慣性導航係統發展背景7-1
7-2慣性係統的原理7-2
7-3地球與空間運動之加速度7-3
7-4慣性力與機械式陀螺儀7-6
7-5機械式陀螺儀7-8
7-6光學陀螺儀(optical gyro)7-11
7-7加速儀(accelerometer)7-16
7-8慣性導航係統7-19
習 題7-22

第8章 全球定位衛星係統8-1
8-1全球定位衛星係統簡介8-1
8-2全球定位衛星(GPS)的觀測方程式8-3
8-2-1 虛擬距離觀測量(pseudo range observation)8-3
8-2-2 載波相位觀測量(carrier beat phase observation)8-4
8-3差分法全球定位衛星(differential GPS)8-5
8-3-1 虛擬距離修正量法8-5
8-3-2 座標分量修正法8-6
8-4影響全球定位衛星(GPS)訊號接收之因素8-6
8-5GPS導航定位原理8-7
8-5-1 最小平方法(least squares solution)8-7
8-5-2 虛擬距離平滑化法(smoothed pseudo range, SPR)8-8
8-5-3 中測站間時間不配閤問題8-8
8-6座標轉換8-9
8-6-1 座標轉換8-9
8-6-2地理資訊整閤8-10
8-6-3颱灣地區GPS接收狀況8-12
8-6-4 GPS應用8-13
8-7航電導航技術的發展8-13
8-8虛擬衛星(Pseudolite)發展背景8-15
8-8-1 虛擬衛星的設計概念8-16
8-8-2 同步虛擬衛星差分量測8-17
8-8-3 虛擬衛星「遠/近問題」8-18
8-9虛擬衛星於機場架構性能分析8-19
8-9-1 精度稀釋因子8-19
8-9-2 機場虛擬衛星(APL)的架構8-22
8-10 機場虛擬衛星(APL)架設評估8-24
8-10-1 GPS接收狀況8-25
8-10-2 地形因素的影響8-25
8-11區域擴增係統發展8-25
8-11-1 區域擴增係統的可用8-27
習 題8-30

第9章 航空雷達與監視9-1
9-1雷達的發展9-1
9-2雷達的原理9-2
9-3雷達的基本結構9-4
9-3-1 天綫形式9-4
9-3-2 發射機9-6
9-3-3 接收機9-8
9-4雷達使用之頻率9-9
9-5雷達的功率方程式9-10
9-6影響雷達性能的因素9-12
9-6-1 發射機功率9-12
9-6-2 天綫大小9-12
9-6-3 接收機靈敏度9-13
9-6-4 大氣的影響9-12
9-6-5 目標物反射性9-13
9-6-6 雜 波9-14
9-6-7 大氣的摺射9-14
9-6-8 傳播損失9-14
9-6-9 接收機雜訊9-14
9-6-10 雷達波的發射方式9-14
9-7雷達的應用與分類9-15
9-7-1 雷達高度計(Radar Altimeter)9-16
9-7-2 空用追蹤攔截雷達9-17
9-7-3 都蔔勒雷達(Doppler Radar)9-19
9-7-4 氣象雷達9-25
9-7-5 閤成孔徑雷達9-26
9-7-6 次級搜索(監視)雷達9-28
9-8 自動迴報監視9-29
9-9自動迴報監視9-31
9-10自動迴報監視(ADS)的架構9-33
9-11通訊係統架構9-34
9-11-1 VDL Mode 4/STDMA的發展9-34
9-11-2 Mode S的發展9-36
9-11-3 全球通用傳訊機(universal access transceiver, UAT)的發展9-36
9-12廣播式自動迴報監視網9-37
習 題9-39

第10章 機載航情警告係統10-1
10-1地麵接近警告係統(GPWS)10-1
10-1-1 地麵接近警訊需求10-1
10-1-2 GPWS係統運作10-2
10-1-3 GPWS的警訊模式10-3
10-1-4 GPWS在駕駛艙內的控製10-6
10-1-5 GPWS之應用實例10-8
10-2航情警訊及空中防撞係統(TCAS)10-10
10-2-1 TCAS需求背景10-9
10-2-2 TCAS II原理10-10
10-2-3 TCAS係統運作10-10
習 題10-14

第11章 航電係統整閤概念11-1
11-1係統整閤概念11-1
11-2基礎技術背景11-3
11-2-1 數位技術11-3
11-2-2 數據匯流排製11-4
11-3係統整閤概念11-6
11-4係統整閤架構11-7
11-4-1 民航機係統11-7
11-4-2 軍機係統11-8
11-4-3 係統型式的性能探討11-11
11-5多裕度係統11-13
11-5-1 多重裕度的概念11-13
11-5-2 硬體裕度規劃11-15
11-5-3 軟體裕度規劃11-17
11-5-4 故障的判定及避免11-18
11-6故障的成因與防範11-20
習 題11-22

第12章 航電數據匯流排12-1
12-1航電計算機係統網路(Avionic Computer Network)12-1
12-2過零邏輯(Return-to-Zero Logic)12-8
12-3ARINC-429數據匯流排12-8
12-4MIL-STD-1553數據匯流排12-15
12-4-1 MIL-STD-1553B硬體12-16
12-4-2 MIL-STD-1553B軟體12-17
12-5ARNC-629匯流排12-23
12-6CAN匯流排12-27
習 題12-34

第13章 飛航儀錶與顯示13-1
13-1飛機儀錶的基本設計13-2
13-2高性能飛機的航電儀錶係統13-6
13-2-1 主飛行顯示器(PFD)13-7
13-2-2 導航顯示器(ND)13-9
13-2-3 數位飛航儀錶係統(EFIS)13-10
13-3抬頭顯示器13-13
習 題13-20

第14章 電磁乾擾14-1
14-1電磁乾擾的意義14-1
14-2電磁乾擾産生之原因14-3
14-3電磁相容14-3
14-4電磁乾擾之規範14-8
14-5電磁乾擾之量測儀器14-9
14-5-1 綫路阻抗穩定網路(LISN)的簡介14-9
14-5-2 差模隔離網路(DMRN)的簡介14-12
14-6電源供應器傳導性電磁乾擾14-13
14-6-1 傳導性電磁乾擾源14-14
14-7傳導性電磁乾擾之電流路徑14-17
14-7-1 差模電磁乾擾路徑14-18
14-7-2 共模電磁乾擾路徑14-18
14-8電磁乾擾的抑製方法14-19
14-8-1 屏蔽14-19
14-8-2 接地(grounding)14-21
14-8-3 隔離(isolation)14-24
14-9結語14-25
習 題14-26

第15章 電路濾波器15-1
15-1何謂濾波器15-1
15-1-1 濾波器之種類15-2
15-1-2 濾波器之特性15-3
15-2濾波器元件分析15-6
15-2-1 電容器15-6
15-2-2 電感器15-7
15-3EMI濾波器之使用實例15-9
15-3-1 共模濾波器等效電路15-9
15-3-2 差模濾波器等效電路15-10
15-4EMI濾波器之設計15-11
15-5EMI濾波器之實驗實例15-14
習 題15-20

航電係統相關綜閤性試題試-1
航電縮寫及字匯縮-1
航電重要字匯重-1

评分☆☆☆☆☆

話說，這本《數碼航空電子係統（第五版）》真是讓我大開眼界！作為一個平常專注於飛機結構與維修的技術人員，對於機艙內那些「閃閃發光」的電子設備，總是帶著一點敬畏又好奇的眼光。這本書把原本在我眼中看似神秘的航空電子係統，拆解得钜細靡遺。從最基本的電源管理，到複雜的飛行控製律，再到通訊係統的原理，書中都做瞭相當詳盡的介紹。我特別喜歡書中對於人機介麵（HMI）的探討，這直接關係到飛行員的操作效率和安全性，作者對此的闡述相當到位。另外，書中提到的資訊安全問題，在現在這個數位時代更是不可或缺的議題，能夠在航空電子係統的討論中看到這個部分，真的讓我颳目相看。這本書讓我感覺，即使不是專門的電子工程師，也能夠對航空電子係統有相當程度的瞭解。

评分☆☆☆☆☆

這本《數碼航空電子係統（第五版）》簡直是為我這種對新技術充滿好奇的讀者量身打造的！每次翻閱，都像是跟著作者一起搭乘時光機，從早期類比係統的樸實無華，一路穿越到現代數位係統的精密複雜。書中對數據鏈路、飛控計算機、以及各種感測器（像是雷達、慣導）的詳細介紹，讓我這個在地麵支援的工程師，也能對機上的「大腦」有更深刻的理解。尤其是在討論到未來飛行管理的趨勢，例如基於性能的導航（PBN）和航空交通管理（ATM）的演進，書中提齣的觀點非常前瞻，讓我對航空業未來的發展方嚮有瞭更清晰的藍圖。我個人非常欣賞作者在描述複雜概念時，能夠運用淺顯易懂的語言，並且適時地穿插一些實際的工程案例，這讓我在理解上更加得心應手。總之，這本書不僅提供瞭紮實的技術知識，更激發瞭我對航空電子領域持續學習的熱情。

评分☆☆☆☆☆

哇，拿到這本《數碼航空電子係統（第五版）》真的讓我眼睛一亮！身為一個在航空領域打滾多年的老兵，見證過無數次技術的飛躍，這本書根本就是一本活生生的航空電子發展史縮影。一翻開，裡頭的圖錶和案例分析就讓我沉浸其中，那些關於導航、通訊、監視係統的演進，真的不是我在課本上讀到的那種死氣沉沉的條例。我尤其對書中深入探討的冗餘設計和容錯機製印象深刻，這不隻是技術上的突破，更是對飛行安全無比負責的展現。我記得以前在訓練的時候，很多細節上的考量，要靠經驗去揣摩，但這本書卻把這些「眉角」都條列得清清楚楚，而且還能從歷史脈絡去理解為什麼會有這樣的設計。對於剛入行的年輕學子來說，這絕對是打下紮實基礎的寶典，絕對值得他們花時間去啃。而且，它不隻講硬體，連軟體架構和係統整閤的部分也涵蓋得很廣，讓我可以從係統層麵去思考問題，而不隻是局限在單一模組。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我對《數碼航空電子係統（第五版）》原本的期待並沒有那麼高，畢竟這類技術書籍常常會流於枯燥乏味。但當我翻開這本書，纔發現我的想法完全錯瞭！書中對於現代航空電子係統的架構、功能、以及發展趨勢的闡述，不僅精準，而且相當有條理。我尤其欣賞作者在探討網路化航空電子係統時，所強調的係統整閤與互通性。這意味著，未來的飛機不再是各個子係統孤立存在，而是能夠更緊密地協同工作，這對提升整體飛行性能和效率有著至關重要的影響。書中對於自動化和人工智慧在航空電子係統中的應用，也提齣瞭許多令人深思的觀點。這些都讓我對航空電子學的未來發展，充滿瞭期待。這本書真的讓我跳脫瞭過去的框架，看到瞭更廣闊的技術視野。

评分☆☆☆☆☆

這本《數碼航空電子係統（第五版）》的齣現，對我這種在航空運輸業第一線的機務來說，無疑是一場及時雨！平常我們在處理飛機故障時，常常會遇到一些牽涉到電子係統的疑難雜癥，有時候真的隻能憑藉著經驗和儀器去「摸索」。而這本書，就像是一本「武功秘笈」，把各種係統的原理、可能的故障模式、甚至診斷的方法都寫得清清楚楚。書中對於數位訊號處理、嵌入式係統、以及總線通訊架構的深入分析，讓我能夠更精準地判斷問題的根源。我記得我曾經在維修一颱老舊飛機的導航係統時，遇到過一個非常棘手的問題，如果當時手邊有這本書，我想絕對能事半功倍。而且，書中對於新世代飛機的數位化趨勢，例如軟體定義的航空電子設備，也有相當的著墨，這對於我們未來麵對更新的機型非常有幫助。