舰载机着舰导航与定位技术
郝帅，程咏梅，马旭，王小旭
（西北工业大学自动化学院，陕西西安710072）
摘要：首先介绍了舰载机的重要性及舰载机安全着舰的困难性、复杂性，并详细论述了早期舰载机所使用的着舰技术，其中包括人工着舰引导和光学助降技术。然后对舰载机安全着舰的关键技术——舰载机导航和定位技术进行了分析，其中主要包括舰载机捷联惯导传递对准、组合导航，以及舰载机相对航母雷达的跟踪定位、视觉辅助定位等技术，并总结了目前国内外对舰载机导航和定位技术的研究成果及动态。最后，指出了舰载机着舰导航与定位技术未来的研究方向。
关键词：舰载机；着舰技术；导航与定位；视觉导航；组合导航
中途分类号：U666.1 文献标识码：A Carrier-based Aircraft Landing Navigation and Positioning Technology
HAO Shuai，CHENG Yong-mei，MA Xu，W ANG Xiao-xu (College of Automation, Northwestern Polytechnical University, 710072, Xi’an, China) ABSTRACT:First, the importance of carrier-based aircraft and difficulty, complexity of safe landing technology are introduced and the early landing technique is introduced in detail, including artificial landing guidance and optical auxiliary landing technology. Then carrier-based aircraft safe landing key technology is analyzed which includes carrier-based aircraft landing navigation and positioning technology. The research content mainly includes the strapdown inertial navigation transfer alignment technology of carrier-based aircraft, integrated navigation, tracking and location of carrier-based aircraft relative to aircraft carrier radar and visual auxiliary positioning. And research result and status of carrier-based aircraft navigation and positioning are concluded. Finally, carrier-based aircraft landing navigation and positioning technology in the future is pointed out.
KEYWORDS:carrier-based aircraft; landing technology; navigation and positioning; vision-based navigation; integrated navigation
1 引言
航空母舰是当今世界上拥有最强大综合战斗力的海上“钢铁堡垒”，拥有全面的作战打击能力，凭借舰载机的强大作战能力可以使舰队的作战半径扩大到数百公里，对压制敌方空中和海上力量有着重要意义。舰载机飞行员被认为是从事世界上最危险的职业，当舰载机执行完作战、训练、侦查等任务后，安全顺利着舰是件惊心动魄的工作，在广袤无垠的大海上航空母舰犹如一片树叶，所以想在有限的空间内安全着舰对飞行员个人技术及生命都是巨大的挑战。与陆基飞机着陆相比，舰载飞机在甲板上着舰更为困难，这是因为航空母舰是一个长度有限的海上浮动平台，当舰载机下滑着舰时，对垂直平面内下滑航迹控制要求很高，而气流、海面状况等一些客观不确定因素，以及航母着舰引导、飞行员驾驶等也存在主观不确定因素，这些都可能导致航迹控制不当而未能在预定着舰点着舰，最终导致着舰失败，甚至引发严重事故。
舰载机着舰过程如图1所示。图中的着舰方式为目视着舰，能见度超过5千米以上。当舰载机进行着舰时，在航母上空按长方形航线进行左回旋飞行，此时的航母位于长方形的右边线的中心，记为PL1；第二、三、四个边线中心分别记为PL2、PL3和PL4。
图1 舰载机着舰示意图
基金项目：研究得到航空科学基金资助(项目编号：20100853010)。
据统计，舰载机飞行员的飞行事故是宇航员的5倍，是喷气式轰炸机飞行员的10倍。美国在实现舰载机着舰过程付出了巨大代价，摔掉了近百架飞机。为降低舰载机着舰事故率，提高着舰安全性及可靠性，人们不断研制各种舰载机着舰导航设备以增加舰载机着舰的安全性，因此，舰载机着舰导航与定位技术也一直是国内外研究的重点[1,2,3]。
2 早期舰载机着舰技术
2.1 人工着舰引导
最初的舰载机主要螺旋桨飞机，体积小，重量轻，速度低，因此着舰滑行距离不长。1911年1月18日，美国飞行员伊利在“宾夕法尼亚”号巡洋舰上完成固定翼飞机的首次着舰时，所使用的着舰甲板为一个长36米、宽9.6米的木质倾斜平台。由于着舰速度低（111-167km/h），留给舰载机飞行员的反应时间就相对比较长，凭借高超的驾驶技术再辅以拦阻索制动，飞行员们可以安全着舰。直到20世纪50年代为止，美国海军一直采用“示牌进场”技术。由站在飞行甲板尾部左侧的着舰指挥官（LSO），用显眼的彩色信号牌，向进舰的舰载机发出信息，告知其进舰的好坏和偏差。当舰载机接近舰尾时，LSO向飞行员发出信号，指示飞行员关闭发动机并引导飞机着舰。
2.2 光学助降技术
由于海上环境复杂多变，当遇到阴天雷雨或是大雾等恶劣的气象条件，即使是经验丰富的LSO也很难胜任舰载机的指降工作，如何使舰载机安全着舰成为一个难题。最初使用的是光学助降镜。它实际上是一面巨大反射镜，设在斜角甲板着舰点的一侧，舰尾有专门的光源。光发射到反射镜上，通过反射镜再反射到空中，给飞行员提供了一个光的下滑坡面。飞行员操纵飞机降落时，就沿着这个光的下滑坡面下滑，并根据飞机在反射镜光束中的位置来修正误差，从而引导飞机准确地降落在甲板上。目前，引导用的光学助降系统包括菲涅尔透镜光学助降系统、远程激光助降系统。菲涅尔透镜光学助降系统目前被各国广泛采用[4,5]。
菲涅尔透镜光学助降系统的最大缺点是作用距离近，容易受到大雾等不良天气的影响。随着光电技术的发展，80年代后期，西方国家海军开始发展采用激光、红外线和数据处理技术的着舰引导系统。1996年9月，位于马里兰（Maryland）的美国航空作战中心飞机部门NAWCAD完成了对改进型菲涅尔IFLOLS的技术评估，IFLOLS采用激光发射器发出光束，具有功率高、发散角小、单色性好以及作用距离远等优点，大大提高了整个导航系统的可靠性和可维护性。
3 舰载机着舰导航技术研究动态
舰载机是否能够安全着舰与自身导航系统的导航精度息息相关。为了提高舰载机导航精度，目前国内外主要研究方向包括以下两部分内容。
3.1舰载机捷联惯导传递对准技术
目前，舰载机所使用的导航系统一般都包含有惯导系统，而惯导系统在进入正常导航前必须经过初始对准，可以说对准的精度直接关系到舰载机导航和定位的精度，直接影响着舰载机是否能安全、准确的着舰。舰载机所处的环境复杂，可能存在各种干扰，使得舰载机惯导的动基座初始对准问题变得困难，因此动基座传递对准技术成为近年来一个研究热点。
文献[6]提出了一种线性化方法来解决舰载机惯导系统在大方位失准角条件下快速传递对准问题。文献[7]提出了利用惯性空间中地球重力加速度信息的捷联惯导自主粗对准方法以及基于模糊自适应卡尔曼滤波的自主精对准方法。仿真结果表明，该运动基座上捷联惯导自对准方法能有效地解决舰船系泊和等速航行状态下舰载机的初始对准问题。文献[8]根据加速度计扰动的高频特性和重力矢量低频特性的关系，通过引入低通滤波器使得重力矢量从加速度计量测中分离，来进行捷联惯导传递自对准。该方法无需小失准角这个假设条件，不需粗对准和精对准两个过程，只需文中提出的对准方法一个过程即可。仿真结果表明，该方法收敛速度快，但是对准精度没有明显的提高。文献[9]基于小波和人工智能方法对舰载机捷联惯导动基座对准进行了研究，仿真结果表明，利用小波和人工智能方法进行对准
有着很好的鲁棒性以及较高的精度。文献[10]利用速度和姿态快速传递对准方法对舰载捷联惯导设备动基座对准系统进行了仿真和实验，结果表明该方法具有较好的推广性。文献[11]针对舰船在等速航行中受海况的影响使得舰载机惯导系统对准时量测噪声统计特性时变的特点，设计了一种基于模糊逻辑控制的自适应卡尔曼滤波初始对准算法，仿真结果表明该算法在时变量测噪声条件下精度高于常规的卡尔曼滤波。文献[12]采用RBF神经网络对惯导系统进行初始传递对准，仿真结果表明，该方法在保持精度不变的同时，可以有效的降低系统的解算时间，提高了系统的实时性。
3.2舰载机组合导航技术
组合导航是近代导航理论和技术发展的结果。每种单一导航系统都有各自的独特性能和局限性。把几种不同的单一系统组合在一起，就能利用多种信息源，互相补充，构成一种有冗余度和导航准确度更高的多功能系统。目前研究比较多的方式有惯性/卫星组合导航系统、惯性/多普勒组合导航系统、惯性/侧向测距导航系统以及惯性/天文导航系统[13]。近些年来，视觉导航方法由于其自主性、廉价性和可靠性成为导航策略领域的研究热点，出现了不少以视觉导航为辅助导航的组合导航方法。
文献[14]提出了一种基于联邦滤波器的INS/GPS/CNS组合导航算法，仿真结果表明该算法可以大大提高系统的导航精度。文献[15]提出了视觉/INS组合导航方法，针对无人机着陆过程中的图像识别问题，重点研究了无人机目标识别过程中的目标特征提取技术，选取了三种比较有效的特征提取方法，并建立图像坐标和经纬仪转角的数学联系，最后经过实验验证得到了满意的结果。文献[16]提出以GPS/捷联惯导结合高度表为无人机主导航系统，以基于舰船跑道上自控发射红外辐射合作目标的计算机视觉/捷联惯导结合高度表为辅的无人机自主着舰导引方案，实现了无人机自主精确着舰导航。文献[17]设计了一种基于交互式多模型自适应融合滤波算法来解决EKF在模型不确定时存在鲁棒性差、精度低等问题，仿真结果表明该方法能够大大提高INS/GPS系统的导航定位精度。
4 舰载机着舰定位技术
舰载机载进行着舰时必须知道航母的精确位置，这样才能进行安全着舰。目前，对舰载机定位技术研究主要由以下两方面。
4.1 雷达定位
20世纪40年代末提出，80年代才趋于成熟的全天候自动着舰系统（All Weather Carrier Landing System，简称AWCLS）为舰载机着舰提供了有效的手段，并且较好的解决了光学助降存在的问题[18]。其核心部件是航母甲板上的精密跟踪雷达。利用雷达测出飞机在降落中与航母的相对位置和飞机飞行姿态及运动情况，再通过别的仪器测出航母甲板的运动情况，利用估计理论或是智能算法对其甲板干扰进行补偿。把这些数据全部输入到计算机中进行计算，求出飞机的下滑坡面位置。然后，将飞机当前下滑轨迹与确定的理想下滑轨迹进行比较，所得误差信息经导引律计算后，以数据链的形式发送至舰载机，舰载机上的自动驾驶仪根据接收装置收到的误差信号进行调节，最终在预定的位置上安全着舰。装备了该系统，无论是阴晴雨雪、雷电浓雾，舰载机都能安全无误的降落在甲板上。但是雷达导航定位系统是非自主式的，而且所提供测量载体信息量有限。
4.2舰载机视觉导航定位
计算机视觉导航是通过对视觉传感器获得的图像进行处理和分析，从而获得定位参数的一种技术，它具有获得信息量大、完全自主和无源性等优点。目前，舰载机视觉导航定位主要研究方法可以概括如下，从获取的着舰点图像中，提取着舰点预先设置的特征点，根据相邻图像序列的特征点计算出飞机的运动状态和相对着舰点的方位。
计算机视觉导航定位技术在许多场合得到了应用，如智能机器人、公路交通管理、汽车安全行驶和无人机自主着陆[19]。文献[20]提出了一种利用卡尔曼滤波对捷联惯导和图像信息进行组合的方法，并给出误差方程，对无人机的进场过程进行了仿真。结果说明，该方法可以提高无人机入场过程中的
定位精度，特别对高度方向的定位精度有很大提高。文献[21]提出了飞机并行图像匹配导航算法，该方法在几何失真、噪声干扰以及部分遮挡的情况下有很强的鲁棒性。文献[22] [23]提出了以红外视觉导航作为主导航系统，并结合高度表进行着舰，首先找到舰船上的三个特征点，然后采用三点法识别，计算出无人机的姿态角。文献[24]以视觉导航作为辅助导航，基于HLA对舰载机着舰进行仿真，最后指出该系统可以帮助飞行员在夜间着舰，进一步提高舰载机着舰的安全性。文献[25]对无人机夜间着陆时基于视觉的跑到特征信息提取做了研究。通过跑道上指示灯所在的直线为无人机的夜间着陆提供导航信息，首先对视频图像用灰度形态学和邻域处理的方法进行处理，从中得到足够的特征点，然后提取这些特征点所在的直线，实验证明了该方法的有效性。
5 舰载机着舰技术展望
对于舰载机来说，目前已有的自动着舰系统已经能够完成一般情况下的自主着舰。但是为了使舰载机着舰更加安全、可靠以及精确，今后舰载机着舰的研究方向应包括以下几个方面：
（1）运用先进的滤波算法以及智能控制方法，提高舰载机惯导动基座初始对准精度和速度。
（2）进一步研究组合导航方法，寻找出完全自主的、精确的、经济的组合导航方式。（3）近年来视觉导航技术飞速发展，但如何有效的进行图像识别、特征提取、飞行参数解算以及如何增强视觉导航的鲁棒性等方面还需进一步研究。
综上所述，舰载机着舰系统正朝着多信息化、自主化、精确化方向发展。以计算机视觉导航作为辅助导航的完全自主式导航将成为舰载机着舰的一个重要研究方向。
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作者简介：
郝帅（1986—），男，西安市西北工业大学，博士研究生，主要研究方向：电机控制、信息融合、智能控制与模式识别、飞行控制。程咏梅（1960—），女，西安市西北工业大学，教授，博士生导师，主要研究方向：智能控制与模式识别、信息融合、图像处理、飞行控制。马旭（1985—），女，西安市西北工业大学，博士研究生，主要研究方向：信息融合、智能控制与模式识别、飞行控制。王小旭（1982—），男，西安市西北工业大学，博士后，主要研究方向：卫星导航、组合导航系统非线性滤波算法研究。
世界各国航母舰载机指挥手语图解 由于飞机起降时声音巨大，所有的口令都是通过手势来表达。在一个起落架次中，记者就看到了３０多种手势。有关人士对各种手势的含义作了详细的解答。双臂上举，食指上指，做圆周运动。“这是命令偏流板升起。” 一条手臂从头顶垂直方向扫向水平方向，再回到头顶。“这是着舰区甲板引导员给出的甲板畅通手势。” 图为中国航母起飞助理的起飞手势，中国海军飞行助理的规范手势显然模仿了美军。 起飞助理对着飞行员向上伸出拇指。“这是示意飞行员检查完毕，一切正常。” 飞行助理下蹲屈身，右手臂迅速上扬，“这是示意放下止动轮挡和偏流板，飞机起飞。因其姿势酷似举枪射击，因此飞行助理又被戏称为‘射手’。” “飞行员头靠座椅后枕，抬起右手行礼，这是向起飞助理示意可以起飞。” 战斗机在航母上起飞，离不开航母特装人员的紧密配合。仅完成起飞动作，就需要６５个流程，任何一个流程都容不得差错。在着舰起飞过程中，飞行员无法感知外界因素。“因此，
我们的手势要求及时、准确、规范。”有关人士称，“为了达到这个要求，大家都刻苦练习，经常累得手都抬不起来。” 图为俄罗斯海军舰载机起飞时，起飞助理的手势，请注意他只是站起身做了一个简单的手势。 图为美军舰载战斗机起飞，当飞行员敬礼表示准备妥当，弹射指挥官面向前面，再转身对着飞机，蹲下，手向前指，他的手按在甲版上的同时，发射员按下发射按钮，弹射器压力快速加大，扣在前起落架后面的扣子松开，飞机在剎那间向前冲。 舰载机准备着舰前，身着七种颜色服装的舰面人员排着紧密的两行队形，从飞行甲板一端走向另外一端反复检查甲板，如同七色彩虹在甲板上延伸。 在舰面上，各战位的人员都身着五颜六色的服装，这与传统军舰上统一颜色的着装要求产生了极大的差别。“你看，这些官兵头盔、马甲、长袖套衫的不同颜色以及他们背后不同的图案和符号，表明了他们的战位和职责，外行看起来，仿佛在甲板上看到了七彩的‘彩虹’，因此我们也称之为‘甲板彩虹服’。”李晓勇详细介绍了每一种颜色的含义，“紫色代表燃油
全球四大卫星定位系统 一．GPS系统（美国） 二．北斗系统（中国） 三．GLONASS系统（俄罗斯） 四．伽利略卫星导航系统（欧盟） GPS系统（美国） GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资近200亿美元，于1994年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。GPS利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。 GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。 （1）空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。 （2）控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。 （3）用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。 主要功能： 导航 测量 授时
标准：全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys 种类： GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。 北斗卫星导航系统 中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System， 统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。 段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户 度0.2米/秒，授时精度10纳秒。 系统构成 北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨 道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，
摘要 GPS是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航定位系统，具有定位精度高、观测时间短、观测站间无需通视、能提供全球统一的地心坐标等特点。本文概述了GPS定位系统的发展，介绍了GPS定位系统的组成、工作原理及GPS在汽车导航和交通运输、军事和医学上的应用等 关键词：GPS定位系统 GPS接收机 GPS定位原理
1 GPS概述 1.1 GPS概念 GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系统）的简称， GPS是随着现代航天及无线电通讯科学技术的发展建立起来的一个高精度、全天候和全球性的无线电导航定位、定时的多功能系统。GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。通过硬件和软件做成GPS定位终端用于车辆定位的时候，称为车载GPS。 1.2 GPS系统的组成 GPS系统包括以下三大部分：（1）GPS卫星（空间部分）；（2）地面支撑系统（地面监控部分）；（3）GPS接收机（用户部分）。 GPS系统利用无线电传输特性来定位。和过去地面无线导航系统所不同的是，它由卫星来发射定时信号、卫星位置和健康状况信息，故具有发射信号能覆盖全球和定位精度高的优点。系统中所有卫星构成GPS系统的空间部分。卫星由地面站（地面监控部分）监测和控制，它监测卫星健康状况和空中定位精度。定时向卫星发送控制指令、轨道参数和时间改正数据。 用户装有GPS接收机，用来接收卫星发来的信号。GPS接收机中装有专用芯片，用来根据卫星信号计算出定位数据。用户并不需要给卫星发射任何信号，卫星也不必理会用户的存在，故系统中用户数量没有限制。具有GPS接收机的用户就构成系统的用户部分。
浅析全球卫星导航定位技术原理及应用 一、前言 导航定位的需求，可以说不是历来就有的，在人类早期物质生产活动中以牧猎为主，日出而作，日落而息。当时人们离不开森林和水草，或是随着水草的兴衰而漂泊不定，根本不需要什么明确的定位。但是，随设社会的发展，到了农业时代，在人们开发农田，兴修水利等相应活动中就逐渐产生了测绘定位的需求，可以说在这时，导航定位就在慢慢酝酿之中。等到了工业时代，人类的活动遍及全球，而一些工程比如航海、航空、洲际交通工程，通信工程，矿产资源勘探工程，地球生态及环境变迁的研究，就需要精确地定位。这些需求促使导航定位技术的发展，并把这项技术带到一个前所未有的发展时期，它的手段也从光学机械过渡到光电子精密机械仪器的时代。社会是不断发展的，科技是不断进步的，20世纪末，出现了电子计算器技术、半导体技术、激光技术、航天科学技术，它们的出现，把人类带到了电子信息时代和航天探索时代。当1957年前苏联发射了人类第一颗人造地球卫星，人类跟踪无线电信号中发现了卫星无线电信号的多普勒频移现象，这预示着一种全新的天空定位技术的可行性，由此，人类进入了卫星定位和导航的时代。 二、简介 1：全球卫星导航定位系统（global navigation and positioning satellite system）采用极轨道星座和无源定位方式为美国提供全球覆盖的导航及定位系统。简称GPS。其轨道高度约为2×104 km，在6条轨道上运行有24颗卫星，每12 h绕地球一周，能保证地球上任何地点的用户都能至少同时看到4颗卫星。它属于非静止卫星定位系统。移动用户利用导航定位接收机来接收4颗（或4颗以上）卫星的导航定位信号，并测量不同信号的到达时间，求出移动用户的三维空间坐标，自动给出经度和纬度显示，从而实现用户的自主定位。也可通过无线传输手段将用户定位信息传送到调度中心，实现对移动用户的调度控制。 GPS向用户广播的导航信号为双频，分别为1 575.42MHz 和1 226.60MHz。采用多种直接序列扩频码的码分多址和伪码测距技术。直接序列扩频码主要有P码和C/A码。P码的定位精度高，三维精度可达5 m之内；C/A码定位精度较低，三维精度在50m内。目前C/A 码是对民用免费开放的。因为它是无源定位系统，移动用户的数量没有限制。 2：全球定位系统（Global Positioning System） 简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。 全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。 3：卫星导航系统 顾名思义，就是“全球卫星导航系统”。主要采用最新GPS技术在导航通讯领域的最新应用系统。卫星导航全球性大众化民用,刚刚开始，有百种应用类型。卫星导航的生命期至
舰载机有固定翼飞机和旋翼飞机,这里要谈到的舰载机着舰是指固定翼飞机。大家知道,舰载飞机的起降主要以航空母舰为基地,那么它就需要适应航母这个海上“移动的陆地”。在此,拟通过对舰载飞机着舰过程与陆基飞机着陆过程的分析比较,一窥舰载机着舰的突出特点,以及整个着舰过程对各种主要相关结构、装置、设施的特殊要求。 “移动的陆地” 说到舰载机,我们不妨先简单谈淡航空母舰。航空母舰出勤时,是一个海上六自由度运动的平台,它不仅在海平面上作平面运动,而且在海浪的作用下还会产生纵向和横向的摇动以及升沉运动。航母上的大气紊流情况也比较复杂,除了陆地机场通常存在的大气紊流以外,由于航母庞大的舰体以及自身的运动还会在舰首产生上洗气流,并在舰尾处形成较强的公鸡尾状的尾流。另外还需要特别指出的是,航母虽然庞大,但是可供舰载机起飞、着舰的跑道长度是很有限的。目前世界上大型的航母甲板总长度也不过300多米,而能够提供舰载机起飞、着舰使用的只有其中的100米左右。如美国的“尼米兹”级航母首舰“尼米兹” 号航母,该舰长332.1米,宽40.8米;飞行甲板长338,8米,宽76.8米。 图集详情：舰载机着舰航母相当于每小时300公里坠毁在航母甲板上，每一次降落和起飞都是一次生命的挑战，都是对舰载战斗机飞行员从身体极限、飞行技术、意志品质、到心理素质的极端考验。航空母舰 (以下简称“航母”) 是一种巨大而复杂的海上作战平台, 是海上移动的机场。飞机着舰与着陆的物理环境有很大差别, 主要表现在甲板尺寸受限, 航母处于运动状态, 存在甲板风和舰尾气流以及驾驶员的视景受限。正是这些差别, 使得飞机着舰难度更大, 不安全因素更多, 撞机、撞舰、坠海事故时有发生。因此, 着舰安全一直是世界各国航母发展和使用中的重大课题。（来源：环球网） 危险性和复杂性 飞机的起飞着陆通常是事故多发状况,而舰载机的着舰比陆基飞机着陆还具危险性和复杂性。首先,舰载机着舰进场速度小,受舰上扰流因素影响相对较大,客观上使得舰载机轨迹稳定性变差。然而舰载机着舰条件要求反而相对苛刻(如前所述:着舰可用甲板长度有限,作为着舰平台的航母自身是六自由度运动体,以及出舰海上作战的技战术要求等),恰恰又要求飞机进舰下滑时的轨迹稳定性比陆基飞机还要高,这个矛盾对舰载机初期的发展形成了较大的制约。60年代以前,舰载机着舰的事故率是很高的,以后随着着舰下滑引导技术及其它辅助着舰技术的发展,事故率才有所下降,但相比陆基飞机着陆事故率仍然较高。舰载机在下滑着舰时,对垂直平面内下滑航迹控制要求很高,而气流、海面状况等一些客观不确定
舰载机着舰导航与定位技术 郝帅，程咏梅，马旭，王小旭 （西北工业大学自动化学院，陕西西安710072） 摘要：首先介绍了舰载机的重要性及舰载机安全着舰的困难性、复杂性，并详细论述了早期舰载机所使用的着舰技术，其中包括人工着舰引导和光学助降技术。然后对舰载机安全着舰的关键技术——舰载机导航和定位技术进行了分析，其中主要包括舰载机捷联惯导传递对准、组合导航，以及舰载机相对航母雷达的跟踪定位、视觉辅助定位等技术，并总结了目前国内外对舰载机导航和定位技术的研究成果及动态。最后，指出了舰载机着舰导航与定位技术未来的研究方向。 关键词：舰载机；着舰技术；导航与定位；视觉导航；组合导航 中途分类号：U666.1 文献标识码：A Carrier-based Aircraft Landing Navigation and Positioning Technology HAO Shuai，CHENG Yong-mei，MA Xu，W ANG Xiao-xu (College of Automation, Northwestern Polytechnical University, 710072, Xi’an, China) ABSTRACT:First, the importance of carrier-based aircraft and difficulty, complexity of safe landing technology are introduced and the early landing technique is introduced in detail, including artificial landing guidance and optical auxiliary landing technology. Then carrier-based aircraft safe landing key technology is analyzed which includes carrier-based aircraft landing navigation and positioning technology. The research content mainly includes the strapdown inertial navigation transfer alignment technology of carrier-based aircraft, integrated navigation, tracking and location of carrier-based aircraft relative to aircraft carrier radar and visual auxiliary positioning. And research result and status of carrier-based aircraft navigation and positioning are concluded. Finally, carrier-based aircraft landing navigation and positioning technology in the future is pointed out. KEYWORDS:carrier-based aircraft; landing technology; navigation and positioning; vision-based navigation; integrated navigation 1 引言 航空母舰是当今世界上拥有最强大综合战斗力的海上“钢铁堡垒”，拥有全面的作战打击能力，凭借舰载机的强大作战能力可以使舰队的作战半径扩大到数百公里，对压制敌方空中和海上力量有着重要意义。舰载机飞行员被认为是从事世界上最危险的职业，当舰载机执行完作战、训练、侦查等任务后，安全顺利着舰是件惊心动魄的工作，在广袤无垠的大海上航空母舰犹如一片树叶，所以想在有限的空间内安全着舰对飞行员个人技术及生命都是巨大的挑战。与陆基飞机着陆相比，舰载飞机在甲板上着舰更为困难，这是因为航空母舰是一个长度有限的海上浮动平台，当舰载机下滑着舰时，对垂直平面内下滑航迹控制要求很高，而气流、海面状况等一些客观不确定因素，以及航母着舰引导、飞行员驾驶等也存在主观不确定因素，这些都可能导致航迹控制不当而未能在预定着舰点着舰，最终导致着舰失败，甚至引发严重事故。 舰载机着舰过程如图1所示。图中的着舰方式为目视着舰，能见度超过5千米以上。当舰载机进行着舰时，在航母上空按长方形航线进行左回旋飞行，此时的航母位于长方形的右边线的中心，记为PL1；第二、三、四个边线中心分别记为PL2、PL3和PL4。 图1 舰载机着舰示意图 基金项目：研究得到航空科学基金资助(项目编号：20100853010)。
智能导航——卫星定位导航 一、教学目标 1.知识与技能： (1)认识卫星定位导航仪。 (2)了解卫星定位导航技术及其应用。 2.过程与方法： (1)通过自主学习和知识迁移,对智能导航做出描述; (2)通过教师导读,了解卫星定位工作原理。 3.情感态度与价值观： (1)让学生养成观察、调查的良好习惯; (2)通过卫星定位导航应用,感受技术给我们生活带来的变化。 4. 行为与创新：通过认识北斗星导航系统,激发学习的积极性和创造性。 二、学情分析 大部分学生对卫星定位导航有所体验,对卫星定位导航仪或手机导航应用有所了解,但对卫星定位等技术比较陌生,对为什么能够导航并不清楚。 三、重点与难点 重点:卫星定位导航技术及其应用。 难点:利用卫星定位导航技术体验导航。 四、教学活动 1.激趣导入 播放爸爸去哪儿的音乐。 师:Angela父女俩又快乐出游了,不过这次他们遇到了些麻烦,你能帮帮他们吗?我们一起去瞧一瞧! 出示父女对话情景。 师:同学们有什么好办法吗? 生:可以用导航仪啊! 揭示课题:是呀,用导航仪就方便多了,况且现在也十分的普及。这节课我们就来认识卫星定位导航。 智能导航——卫星定位导航(板书)
2.教授新知 （1）了解导航仪的外观以及种类。 师:首先我们先来看看导航仪都长什么样? (课件出示导航仪)谁来说说看? 生:都有显示屏。 生:有很多的输入、输出按钮。 生:有的会说话!(师:那叫语音系统) 师:除了这种,你们还见过其他导航仪吗? 生:还见过用手机做导航仪的。 师:同学们真是见多识广啊,因为手机本身具备定位功能,所以可以在手机上安装导航软件,从而实现手机的导航功能。同样平板电脑也可以。 （2）认识什么叫做导航仪。 师:那么导航仪到底是什么呢?我们一起来读一读导航仪的科学定义。 生:卫星定位导航仪借助卫星定位导航技术按照出行人要求确定目的地和行驶路线,提供自动语言导航和交通安全提示等功能。 师:你觉得这个定义里的哪些词特别的重要? 生:卫星!没有卫星根本不可能有定位系统。 生:我认为是确定目的地和行驶路线。这是导航最重要的功能。 师:同学们说的都很好。 （3）初步体验导航仪。 师:我们知道了什么是导航仪,那么同学们想不想体验一下导航仪的神奇呢?(想) 师:那我们就来帮Angela父女找到他们的目的地。我们先观看视频,学习如何在平板电脑上使用卫星定位导航功能。 师:看同学的样子已经跃跃欲试了!我们来看下要求。 出示体验馆1:利用手机导航仪,初步判断目的地(锡惠公园)的方向和大概距离。 学生体验。 师:找到了吗?锡惠公园在我们的哪个方向?
无人机导航定位技术简介与分析 无人机导航定位工作主要由组合定位定向导航系统完成，组合导航系统实时闭环输出位置和姿态信息，为飞机提供精确的方向基准和位置坐标，同时实时根据姿态信息对飞机飞行状态进行预测。组合导航系统由激光陀螺捷联惯性导航、卫星定位系统接收机、组合导航计算机、里程计、高度表和基站雷达系统等组成。结合了SAR 图像导航的定位精度、自主性和星敏感器的星光导航系统的姿态测定精度，从而保证了无人飞机的自主飞行。 无人机导航是按照要求的精度，沿着预定的航线在指定的时间内正确地引导无人机至目的地。要使无人机成功完成预定的航行任务，除了起始点和目标的位置之外，还必须知道无人机的实时位置、航行速度、航向等导航参数。目前在无人机上采用的导航技术主要包括惯性导航、卫星导航、多普勒导航、地形辅助导航以及地磁导航等。这些导航技术都有各自的优缺点，因此，在无人机导航中，要根据无人机担负的不同任务来选择合适的导航定位技术至关重要。 一、单一导航技术 1 惯性导航 惯性导航是以牛顿力学定律为基础，依靠安装在载体(飞机、舰船、火箭等)内部的加速度计测量载体在三个轴向运动加速度，经积分运算得出载体的瞬时速度和位置，以及测量载体姿态的一种导航方式。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪。三自由度陀螺仪用来测量飞行器的三个转动运动;三个加速度计用来测量飞行器的三个平移运动的加速度。 计算机根据测得的加速度信号计算出飞行器的速度和位置数据。控制显示器显示各种导航参数。惯性导航完全依靠机载设备自主完成导航任务，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，不受气象条件限制，是一种自主式的导航系统，具有完全自主、抗干扰、隐蔽性好、全天候工作、输出导航信息多、数据更新率高等优点。实际的惯性导航可以完成空间的三维导航或地面上的二维导航。 2 定位卫星导航 定位卫星导航是通过不断对目标物体进行定位从而实现导航功能的。目前，全球范围内有影响的卫星定位系统有美国的GPS，欧洲的伽利略，俄罗斯的格拉纳斯。这里主要介绍现阶段应用较为广泛的GPS全球定位系统导航。
一着惊海天——目击我国航母舰载战斗机首架次成功着舰 【学情分析】 八年级的学生是第一次学习通讯，在教学中老师除了帮助学生了解新闻“六要素”以外，还需要求学生了解消息和通讯的区别，感受通讯独特的写作特点。同时八年级的学生已具备一定的阅读能力，所以要更进一步培养学生的阅读能力。 【教学目标】 ①能根据新闻的结构理清内容、层次，初步感知通讯语言的准确、简洁。 ②学习文章的写作方法，赏析文章的精彩语段。 ③培养学生的爱国热情和民族自豪感。 【教学重难点】 ①学习文章写作方法，赏析文章的精彩语段。 ②培养学生的爱国热情和民族自豪感。 【教学方法】 ①圈点勾划法：预习生字词，在文中圈点勾划重点词句。 ②查阅资料法：查阅有关辽宁舰的资料以及“航母战斗机英雄试飞员”戴明盟的资料。 ③讨论探究法：品味文章的语言特色时，运用自主、合作、探究的学习方式，来解决课堂教学中出现的教学重难点。 【教学过程】 （一）导入新课 1．老师展示辽宁舰舰载机起降视频和辽宁舰的相关图片资料。 2．同学们！在观看完我国“辽宁”舰航母舰载机首架次着舰成功的视频后，你们有什么感想呢？（学生讨论并发言） 分享完大家的感想后，老师想说我国“辽宁”舰航母舰载机首架次着舰成功的现场，记者亲身感受并记录了这一精彩感动的瞬间，让我们走进今天的课文《一着惊海天》，一起去感受我们祖国伟大的军事力量。 （二）整体感知 1．教师检查预习情况
（1）学生对重点字词的落实情况。 （2）学生对课文的预习效果以及相关资料的查阅情况。 2．学生快速浏览课文，用简明的语言概括本文的主要内容。 讨论并归纳：本文记叙了我国“辽宁”舰航母舰载战斗机首架次着舰试验并取得重大成功的过程。 3．能根据新闻的结构理清内容、层次，初步感知通讯语言的准确、简洁。 （1）（1—4）：介绍了时间、地点及事件的重要意义和风险。 （1—2）：检查甲板，做好着舰前最后一次准备。 （3—4）：交代这次舰机着舰的重要意义和风险。 （2）（5—19）：详细报道了舰载机成功着舰的过程。 （5—16）：记叙了舰、机默契配合。 （17—19）：展现了舰载机成功着舰。 （3）（20—27）：描写了舰载机着舰成功的重大意义以及人们的激动喜悦心情。 （三）问题探究： 1．声如千骑疾，气卷万山来。惊心动魄的一幕出现了：9时08分，伴随震耳欲聋的喷气式发动机的轰鸣声，眨眼之间，舰载机的两个主轮触到航母甲板上，机腹后方的尾钩牢牢地挂住了第二道阻拦索。刹那间，疾如闪电的舰载机在阻拦索系统的作用下，滑行数十米后，稳稳地停了下来。（试从表达技巧和表达效果的角度来进行赏析） 答案示例： （1）运用细节描写，生动形象地描写舰载战斗机着舰时的情景。 （2）运用对偶和比喻的修辞手法，“声如千骑疾，气卷万山来”生动形象地表现了战斗机着舰时的浩大声势，同时增强文章气势，具有感染力。 思路解析：此句的解析可以从两个方面来进行分析：一是表达技巧，抓住本句的一些关键词进行赏析：从“震耳欲聋”、“轰鸣”、“眨眼之间”、“刹那间”、“疾如闪电”等可以看出作者主要运用了细节描写，从“声如千骑疾，气卷万山来”可以看出作者运用了对偶、比喻的修辞手法。二是分析其表达效果。细节描写的作用在于生动地展示，增强语言的感染力。对偶和比喻的运用在于增强文章气势和使描写生动形象。 2．某大国一名上将曾说：“我们可以把航空母舰送给你们，但是，十年之内，你们不可能让舰载机上舰！”（试从表达效果的角度分析此句在全文中的作用） 答案示例：运用引用的修辞，表现出某国上将对我国海军建设的歧视，暗示当时我国航母舰载机着舰面对的困难之大，同时这也更加激发了我国科研人员自主创新、为国争光的斗志，
全球卫星导航定位行业分析报告 一、全球卫星进展概况 卫星导航定位技术指利用全球卫星导航定位系统所提供的位置、速度及时刻信息对各种目标进行定位、导航及监管的一项新兴技术。与传统的导航定位技术相比，由于卫星导航定位技术具有全时空、全天候、连续实时地提供导航、定位和定时的特点，已成为人类活动中普遍采纳的导航定位技术。因此，全球卫星导航定位系统一经问世，在市场需求的牵动下专门快就深入到各国军事、安全、经济领域的方方面面，使航空、航海、测绘、机械操纵等传统产业的工作方式发生了全然的改变，开拓了移动位置服务等全新的信息服务领域，并迅速进展成为一个新兴的产业——卫星导航定位产业。 以美国GPS为代表的卫星导航定位产业差不多成为当今国际公认的八大无线电产业之一。在人类信息社会中，有80%以上的信息与“位置”和“时刻”有关，在卫星导航定位技术出现以后，它能够迅速将位置、时刻信息数字化，进入互联网和各行各业的信息应用系统，被人们所使用。 目前世界上投入正式运行的卫星导航定位系统有美国的GPS 系统、俄罗斯的Glonass系统和我国的北斗卫星导航定位系统。
其中GPS的应用最为广泛，占到全球应用的95%以上。鉴于民用需求的巨大与旺盛，为了摆脱对美国GPS系统的依靠，打破美国对全球卫星导航产业的垄断，欧盟在2002年提出建设Galileo 系统，俄罗斯则打算在2010年全面恢复Glonass系统，我国在2006年对外公布建设我国新一代北斗卫星导航定位系统，卫星导航定位产业步入了一个多系统并存、多技术融合的进展新时期。 我国的卫星导航定位应用是在全球卫星导航定位系统逐步开放、透明的大环境下，通过学习、引进、消化、汲取再创新的方式进展起来的。美国的GPS系统在20世纪80年代建设初期是一个严加保密的纯军事系统。随着全球政治格局和经济一体化的进展，其已从最初的“军用为主、民用为辅”进展到“强军护民、以民养军”的新时期。美国GPS政策的每一次开放调整，都有力地推动了本国及全球卫星导航定位产业的市场进展。随着卫星导航定位在我国应用领域的不断拓展和深入以及自主的北斗卫星导航定位系统的建设，使我国在卫星导航定位系统技术和导航信号处理技术、卫星导航定位芯片技术和板卡、高精度接收机产品等方面取得重大突破，积存了应用经验，卫星导航定位技术与产品已呈现自主创新，集成创新，引进、消化、汲取再创新的多元
南京理工大学 课程论文 课程名称：导航定位技术概论 论文题目：导航定位技术与光学的联系姓名：王彬 学号： 1111100228 成绩：
导航定位技术与光学的联系 姓名：王彬学号：1111100228 专业：光信息科学与技术 引言：本文主旨是探讨导航定位系统与光信息科学与技术专业之后间的联系。对现代科技中的光学和导航技术作了详细的介绍。讨论现代光学技术与导航系统的共通之处。举例介绍了光在导航定位系统中应用的实例，如激光陀螺，光纤陀螺和激光跟踪导航。并对未来可能的发展做了展望。 光学作为一门诞生340余年的古老科学 经历了漫长的发展过程 从经典光学到近代光学 再到现代光学 它的发展也表征着人类社会的文明进程。展望21世纪 随着以光信息为代表的信息化社会的发展 人类将迈进光子时代 光子学的发展和光子技术的广泛应用将对人类生活产生巨大影响。光学是研究光的产生和传播、光的本性、光与物质相互作用的科学。光学作为一门诞生340 余年的古老科学, 经历了漫长的发展过程, 它的发展也表征着人类社会的文明进程。20 世纪以前的光学, 以经典光学为标志, 为光学的发展奠定了良好的基础; 20 世纪的光学, 以近代光学为标志取得了重要进展, 推动了激光、全息、光纤、光记录、光存储、光显示等技术的出现, 走过辉煌的百年历程; 展望21 世纪的现代光学, 将迈进光子时代, 光子学已 不是物理学的学术上的突破, 它的理论及其光子技术正在或已经成为现代应用技术的主角, 光子学的发展和光子技术的广泛应用将对人类生活产生巨大影响。 定位与导航技术是涉及自动控制，计算机，微电子学，光学，力学，以及数学等多学科的高技术，是实现飞行器特别是航天飞行任务的关键技术，也是武器精确制导的核心技术。导航定位技术被应用于人类生活中的各处各地，时时刻刻。他为我们的的生活提供了巨大的便利，深深地融入我们的生活。他包涵天文导航，地文导航，惯性导航，无线电导航，卫星导航和其他等等。目前应用最广，技术最完善最先进的是卫星导航。有美国的GPS导航系统，俄罗斯的GLONASS系统，欧洲的GALILEO系统和中国的北斗导航系统。其中最具代表性的是美国的GPS。 最初的GPS计划在联合计划局的领导下诞生了，该方案将24颗卫星放置在互成120度的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星，地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。这样 粗码精度可达100m，精码精度为10m。由于预算压缩，GPS计划不得不减少卫星发射数量 改为将18颗卫星分布在
全球卫星导航定位技术 摘要：卫星导航定位系统在国民经济建设中占有重要的位置，是国民经济信息化建设的重要组成部分和推进力量，是建设国家信息体系的重要基础设施，是直接关系到国家安全、经济发展的关键性系统技术平台。以GPS为代表的卫星导航定位(GNSS)应用产业已逐步成为一个全球性的高新技术产业。国家对卫星导航定位产业的发展高度重视，“十五”计划发展纲要确定卫星导航定位为国家高技术工程的12个专项之一，国家发改委在2002年实施了卫星导航产业化专项，以北斗卫星导航试验系统和其他卫星定位导航系统的广泛应用为推动力的我国卫星导航定位产业，正进入高速发展的关键时期。本文介绍了全球卫星导航系统的现状以及分析其原理，并分析了全球卫星导航的发展应用。 关键词：卫星导航定位系统；高新技术 Abstract: the satellite navigation and positioning system in the development of national economy, holds the important position, the informationization of the national economy is the important part of the construction and promote the strength, the construction of national information system is the important infrastructure, is directly related to national security, economic development and the key system technology platform. As a representative of the with GPS satellite navigation and positioning (GNSS) application industry has gradually become a global new high technology industry. National satellite navigation and positioning of the development of the industry, more attention of the tenth five-year plan to determine the program for the development of satellite navigation and positioning for the national high technology project of one of the 12 special, the national development and reform commission in 2002, the industrialization of the satellite navigation special to beidou satellite navigation test system and other positioning satellite navigation system for the wide application of driving force of China’s satellite navigation and positioning industry, entering the critical period of development. This paper introduces the present situation of the global satellite navigation system and analyzes the principle, and analyzed the development and the application of the global satellite navigation. Keywords: satellite navigation and positioning system; High and new technology 按照定位导航的方式可分成：卫星定位导航、自主式导航、组合导航以及无源导航。 1、全球卫星导航系统介绍 世界上现有卫星导航系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS以及欧洲
1试说明GPS全球定位系统的组成以及各个部分的作用。 (1) 空间星座 GPS卫星星座由24颗（3颗备用）卫星组成，分布在6个轨道内，每个轨道4颗。 基本功能：接收和存储由地面监控站发出的导航信息，接收并执行监控站的控制指令；利用卫星的微处理机，对部分必要的数据进行处理；通过星载原子钟提供精密时间标准；向用户发送定位信息；在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星姿态和启用备用卫星。 (2) 地面监控 地面监控部分由分布在全球的5个地面站组成，包括5个监测站，1个主控站，3个信息注入站。 监测站：对GPS卫星进行连续观测，进行数据自动采集并监测卫星的工作状况。 主控站：协调和管理地面监控系统，主要任务：根据本站和其它监测站的观测资料，推算编制各卫星星历、卫星钟差和大气修正参数，并将数据传送到注入站；提供全球定位系统时间基准；各监测站和GPS卫星原子钟，均应与主控站原子钟同步，测出其间的钟差，将钟差信息编入导航电文，送入注入站；调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行；启用备用卫星代替失效工作卫星。 注入站：在主控站控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等，注入到相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。 (3) 用户设备 由GPS接收机硬件和数据处理软件以及微处理机和终端设备组成。 GPS接收机硬件主要接收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经简单数据处理而实现实时导航和定位。GPS软件主要对观测数据进行精加工，以便获得精密定位结果。 2试说明我国北斗导航卫星系统与GPS的区别 一是使用范围不同。“北斗一号”是区域卫星导航系统，只能用于中国及其周边地区，而GPS是全球导航定位系统，在全球的任何一点只要卫星信号未被遮蔽或干扰，都能接收到三维坐标数据。二是卫星的数量和轨道是不同的。“北斗一号”有3颗，位于高度近3.6万千米的地球同步轨道。三是定位原理不同。“北斗一号”是用户首先发射要求服务的信号，通过卫星转发至地面控制中心，地面控制中心计算出用户机的位置后再通过卫星答复用户，而GPS只需要4个卫星的位置信息，由用户接收机解算出三维坐标，由于“北斗一号”本身是二维导航系统，仅靠2颗星的观测信号尚不能定位，观测信号的获得需要具有转发或收发信号功能，而通信功能是GPS不具备的。 3 GPS相较其他导航定位系统的特点 1.功能多,用途广.可以用于导航,测时,测速,测量及授时. 2.定位精度高. 3.实时定位. 天球：以地球质心为中心，半径r为任意长的一个假想的球体。 大地经纬度：大地经度是指通过参考椭球面上某一点的大地子午面与本初子午面之间的二面角，大地纬度是指过参考椭球面上某一点的法线与赤道面的夹角 天文经纬度：天文经度是指本初子午面与过观测点的子午面所夹的二面角，天文纬度是指过某点的铅垂线与赤道平面之间的夹角。 黄道：地球公转的轨道面与天球相交的大圆即地球绕太阳公转时，地球上观测者所见到太阳在天球上运动的轨迹春分点：当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运行时，黄道与天球赤道的交点 赤经：从春分点沿着天赤道向东到天体时圈与天赤道的交点所夹的角度 赤纬：从天赤道沿着天体的时圈至天体的角度
舰载机进舰着舰过程仿真建模_王延刚 收稿日期：2007-07-17 修回日期：2008-11-24 第20 卷第24 期系统仿真学报 摘要：航母—舰载机—起落架，多体动力学系统，进舰着舰系统仿真模型，驾驶员和LSO 的行为特征，考虑风场扰动，海浪等因素。该模型不仅适于航母-舰载机适配性问题，还可研究进舰着舰任务中LSO 对驾驶员行为的影响。通过仿真示例验证该模型的合理性和可行性。引言：首先介绍舰载机进舰着舰的基本过程，并从飞行动力学的角度出发，阐述涉及的相关问题，然后对仿真系统各模块进行分析，并提出相应建模方法，最后给出数字仿真结果，以验证其合理性。 1、舰载机进舰着舰过程描述 ?菲涅尔透镜光学助降系统（Fresnel Lens Optical Landing System, FLOLS）； ?舰载机沿下滑道保持大约-3.5°的航迹角下滑； ?平行于下滑道的5层光束，最中间为橙色，为理想航迹； ?LSO综合甲板运动、飞机特性、驾驶员技术要求调整飞行状态或者复飞。 ?常规飞机着陆：拉平；舰载机：助降系统引导，撞击式着舰，通过拦阻系统强制飞机在50——70m内减速止动，有时LSO警告驾驶员做逃逸机动。 2、建模方法 2.1航母运动建模 ?海上运动包括前向行驶运动和海浪造成的扰动运动，工程实践中，前者按定常直线运动处理，而后者采用平稳随机过程理论描述。 ?文献[10]提供一种拟合窄带平稳随机过程频谱的实用有效的工程方法——成形滤波器法，以白噪声输入一个拟合的航母运动近似传递函数，得到航母扰动运动，再叠加航母行驶运动最终得到用于仿真的舰船运动。 图1舰载机着舰示意图 2.2航母扰流建模 ?航空母舰扰流的模拟方式有频域法、数据库法和工程化方法三种，仿真模拟较为普遍采用的是第三种方法。 ?该方法主要是根据航母扰流的物理特性和成因建立模型，以美军标1797A推荐的模型较为完善，给出的航母舰尾流（包括稳态分量、自由紊流分量、周期性分量以及随机分量）扰动速度的空间分布，能满足工程需要。 ?航母舰尾流（包括稳态分量、自由紊流分量、周期性分量以及随机分量），同舰尾流对舰载机着舰轨迹和动态响应的影响研究_胡国才中舰尾流模型一致。
六、全球卫星定位导航技术 （一）全球卫星定位系统的基本概念： GPS即全球定位系统（英文名：Global Positioning System），又称全球卫星定位系统，中文简称为“球位系”，是一个中距离圆型轨道卫星导航系统，结合卫星及通讯发展的技术,利用导航卫星进行测时和测距。GPS 是美国从本世纪70 年代开始研制,历时20 余年,耗资200 亿美元,于1994 年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经过近十年我国测绘等部门的使用表明,全球定位系统以全天候、高精度、自动化、高效益等特点,赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科,从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。 目前全球定位系统是美国第二代卫星导航系统，使用者只需拥有GPS 终端机即可使用该服务，无需另外付费。GPS信号分为民用的标准定位服务（SPS，Standard Positioning Service）和军规的精确定位服务（PPS，Precise Positioning Service）两类。由于SPS无须任何授权即可任意使用，原本美国因为担心敌对国家或组织会利用SPS对美国发动攻击，故在民用讯号中人为地加入误差(即SA政策，Selective Availability)以降低其精确度，使其最终定位精确度大概在100米左右；军规的精度在十米以下。2000年以后，克林顿政府决定取消对民用讯号的干扰。因此，现在民用GPS也可以达到十米左右的定位精度。 GPS系统并非GPS导航仪，多数人提到GPS系统首先联想到GPS导航仪，GPS导航仪只是GPS系统运用中的一部分。GPS系统是迄今最好的导航定位系统，随着它的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断的开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。 发展历程 自1978年以来已经有超过50颗GPS和NAVSTAR卫星进入轨道。
卫星导航与定位技术学科发展研究论文 一、引言 卫星导航与定位技术是利用各种用户终端接收由卫星导航定位系统播发的、并沿着视 线方向传送的信号，对目标进行导航、定位和授时。将卫星导航与定位技术与传统的导航 定位技术相比较可知，卫星导航与定位技术具有高时空分辨率、全天候、连续地提供导航、定位和定时的特点。经过几十年的发展，卫星导航与定位技术取得了巨大的进步，已经成 为当今世界高技术群中对现代社会最具影响力的技术之一，并且已然渗透到国民经济的各 个领域，应用于海上舰船、陆地车辆、航空与航天飞行器的导航，以及大地测量、石油勘探、精细农业、精密时间传递、地球与大气科学研究以及移动通信等多领域。未来卫星导 航与定位技术将进入以保障地球系统环境安全、发展战略性新兴空间信息产业、探索地球 系统的新阶段。 卫星导航与定位技术是事关国民经济社会发展、国家科技进步、国家安全等方面的综 合技术领域，是国家科技实力与竞争力的重要标志之一。世界主要军事大国以及经济体都 竞相发展独立自主的全球卫星导航系统Global Navigation Satellite System，GNSS，包括：美国的GPSGlobal Positioning System、俄罗斯的GLONASS Global Navigation Satellite System，欧盟的GALILEOGalileo Navigation Satellite System以及中国的北斗卫星导航系统BDSBeiDou NavigationSatellite System。 当前，卫星导航与定位技术正在从单一的GPS时代转变为多星座并存兼容的GNSS新 时代，卫星导航体系全球化和增强多模化;从以卫星导航为应用主体转变为PNT定位、导航、授时移动通信和Internet等信息载体融合的新阶段。BDS的逐步建成为我国卫星导航与定位技术的进一步发展提供了良好契机。我国应该抓住这一机遇，大力推进卫星导航与 定位学科的进一步发展，为培养大量高精尖专业技术人才，争夺卫星导航与定位的国际市 场奠定良好基础。本文旨在调研国内外卫星导航与定位技术学科的发展现状，对国内外最 具代表性的高校和研究机构进行了对比分析，为我国卫星导航与定位技术学科的发展提出 若干建议。 二、卫星导航与定位技术学科发展 目前，国内研究卫星导航与定位技术的高校和机构主要包括：武汉大学、同济大学、 中南大学、河海大学、山东科技大学、长安大学、上海天文台、中国测绘科学研究院和中 国科学院测量与地球物理研究所等。本文以武汉大学作为国内卫星导航与定位学科的研究 代表。武汉大学卫星导航定位技术研究中心始建于1998年，以建设世界一流学科为目标，经过十余年的努力，在卫星导航及相关领域开展了广泛深入的研究，为我国自主卫星导航 系统的新技术、新方法和新应用的发展做出了巨大贡献。