第1章导航系统概述
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北斗牵着我的手第1章主要内容
【原创版】
目录
1.北斗牵着我的手的背景介绍
2.第一章的主要内容概述
3.第一章的具体情节和亮点
正文
《北斗牵着我的手》是一部描绘中国北斗卫星导航系统研发历程的纪实文学作品。
该书通过讲述北斗卫星导航系统从立项到成功运行的全过程,展现了我国科研人员在艰难困苦中顽强拼搏、自强不息的精神风貌。
在第一章中,作者首先介绍了北斗卫星导航系统的背景。
北斗卫星导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统,它的建立旨在满足国家经济建设、国防安全和民生福祉等方面的需求。
随着中国国力的日益崛起,发展自主卫星导航系统成为了国家战略的重要组成部分。
紧接着,作者详细描述了北斗卫星导航系统从立项到成功运行的艰难历程。
在这一过程中,我国的科研人员们充分发挥了自强不息、顽强拼搏的精神,他们在技术瓶颈、资源短缺、外部竞争等多重压力下,不断攻克难关,为北斗卫星导航系统的成功研发付出了巨大的努力。
第一章的主要内容概述了北斗卫星导航系统的研发背景和过程,以及科研人员们的拼搏精神。
具体情节和亮点则表现在科研人员们在面临困难和挑战时,如何克服困难,取得突破。
这些内容既展现了我国科技实力的提升,也体现了北斗卫星导航系统研发过程中那些感人至深的故事。
总之,《北斗牵着我的手》第一章通过讲述北斗卫星导航系统的研发
历程,展现了我国科研人员在艰难困苦中顽强拼搏、自强不息的精神风貌。
第1页共1页。
北斗牵着我的手第1章主要内容北斗牵着我的手,这是一部讲述北斗卫星导航系统发展历程和应用的科普读物。
它带领我们深入了解这一国之重器,感受科技创新的力量。
在我国,北斗卫星导航系统的发展历程可以追溯到上世纪九十年代。
经过几十年的不断努力,我国已经成为全球第四个拥有自主卫星导航系统的国家。
北斗卫星导航系统不仅为我国国家安全提供了有力保障,也为广大人民群众提供了便捷的定位、导航和通信服务。
北斗卫星导航系统在我国具有显著的优势。
首先,它具有高精度、高可靠的定位服务能力,为各类用户提供精确的位置、速度和时间信息。
其次,北斗系统覆盖范围广泛,可以覆盖全球范围内的各类地形和气候区域。
此外,北斗系统还具备短报文通信、差分定位等功能,为用户提供更加丰富的应用体验。
北斗卫星导航系统在各个领域的应用日益广泛。
在交通、气象、电力、公安等领域,北斗系统发挥着重要作用。
例如,在交通运输领域,北斗导航系统可以帮助车辆实现精准驾驶,提高道路安全和交通效率;在气象领域,北斗卫星可以为气象观测提供高精度时间同步服务,提高气象预报的准确性。
北斗卫星导航系统还对我国经济社会发展产生了积极影响。
它推动了我国卫星导航产业的发展,为国家经济增长注入新动力。
同时,北斗系统还为创新创业提供了良好环境,培育了一大批高技术企业。
此外,北斗卫星导航系统还为我国国防建设提供了有力支撑,提高了国家安全保障能力。
展望未来,北斗卫星导航系统面临着新的发展机遇和挑战。
在全球卫星导航市场竞争激烈的背景下,我国北斗系统需要不断提升自身能力,扩大国际市场份额。
同时,北斗卫星导航系统还需要与新一代信息技术、人工智能等领域的先进技术相结合,开辟新的应用场景,满足各类用户的需求。
总之,北斗卫星导航系统是我国科技创新的重要成果,为国家经济社会发展注入了强大动力。
面对未来,我们期待北斗系统在全球卫星导航领域发挥更加重要的作用,为人类社会带来更多的福祉。
导航原理课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解导航原理的基本概念,掌握导航系统的组成及工作原理;2. 学会使用导航设备,了解不同类型的导航系统及其优缺点;3. 掌握导航坐标系、坐标变换和地图投影等相关知识。
技能目标:1. 能够运用导航原理分析实际问题,提出合理的解决方案;2. 熟练操作导航设备,进行定位和导航;3. 能够运用所学知识解决导航过程中的误差分析和修正问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对导航技术发展的关注和兴趣,提高科技创新意识;2. 增强学生的团队合作意识,培养在集体中协同解决问题的能力;3. 树立正确的价值观,认识到导航技术在实际应用中的重要作用,为我国导航事业的发展贡献力量。
课程性质:本课程为学科拓展课程,旨在帮助学生了解导航原理及其在实际应用中的关键技术。
学生特点:学生具备一定的物理和数学基础,对导航技术有一定的好奇心,但可能对实际操作和理论联系实际的能力较弱。
教学要求:注重理论与实践相结合,通过实例分析和实际操作,提高学生的实际应用能力。
同时,关注学生的个体差异,鼓励学生主动参与,发挥其主观能动性。
在教学过程中,注重目标的分解和落实,确保学生能够达到预定的学习成果。
二、教学内容1. 导航原理概述:导航系统的基本概念、发展历程、应用领域;- 教材章节:第一章 导航技术概述2. 导航系统的组成及工作原理:卫星导航系统、惯性导航系统、地磁导航系统等;- 教材章节:第二章 导航系统及其工作原理3. 导航坐标系与坐标变换:地球坐标系、地理坐标系、投影坐标系等;- 教材章节:第三章 导航坐标系与坐标变换4. 导航设备的使用与操作:GPS接收机、电子罗盘、惯性测量单元等;- 教材章节:第四章 导航设备与使用方法5. 导航误差分析与修正方法:系统误差、随机误差、误差传播与修正;- 教材章节:第五章 导航误差分析与修正6. 实际应用案例分析:导航在交通、军事、航空航天等领域的应用实例;- 教材章节:第六章 导航应用案例分析7. 导航技术的发展趋势:智能化、多元化、高精度等;- 教材章节:第七章 导航技术发展趋势教学内容安排和进度:本课程共计16课时,按照上述教学内容逐章进行讲解,每章安排2课时,最后2课时进行实际应用案例分析和发展趋势探讨。
第一章绪论1.1.1导航与导航系统的基本概念1.导航导航的基本含义是引导运行体从一地到另一地安全航行的过程。
导航强调的是“身在何处,去向哪里”是对继续运动的指示。
导航之所以定义为一个过程,是因为它贯穿于运动体行动的始终,遍历各个阶段,直至确保运行达成目的。
应当说大部分运行体都是由人来操纵的,而对那些无人驾驶的的运行体来说,控制是由仪器或设备来完成的,这时的导航就成为了制导。
近年来人们将定位于导航并列提出。
事实上定位提供的位置参量是一个标量,只有将其与方向数据联合起来成为矢量,才能服务于运行体的航行。
因此定位与测角、测距一样是导航的技术之一,通过定位可以实现导航。
也可以说定位是静态用户要求的;但对动态用户而言要求的是导航。
2.导航系统导航系统是用于对运行体实施导航的专用设备组合或设备的统称。
导航系统是侧重于实现特定导航功能的设备组合体,组合体内的各部分必须按约定的协调方式工作才能实现系统功能,而导航设备一般是指导航系统中某一相对独立部分或产品,或实现某一导航功能的单机。
1.1.3 导航及无线电导航系统的分类导航是一门基于“声、光、电、磁、力”的综合性的应用科学,实现导航的技术手段很多,按其工作原理或主要应用技术可分为下述类别:(1)天文导航——利用观测自然天体(空中的星体)相对于运行体所在坐标系中的某些参量实现的导航称为天文导航。
(2)惯性导航——利用牛顿力学中的惯性原理及相应技术实现的导航称为惯性导航。
(3)无线电导航——利用无线电技术实现的导航称为无线电导航。
(4)地磁导航——利用地球磁场的特性和磁敏器件实现的导航称为地磁导航。
(5)红外线导航——利用红外线技术实现的导航称为红外线导航。
(6)激光导航——利用激光技术实现的导航称为激光导航。
(7)声纳导航——利用声波或超声波在水中的传播特性和水声技术实现的导航(用于对水下运行体的导航)称为声纳导航。
(8)地标或灯标导航——利用观测(借助光学仪器或目视)已知位置的地标或灯标实现的导航称为地标或灯标导航。
北斗导航系统与应用第一章北斗导航系统的概述北斗导航系统是中国自主研发的卫星导航系统,其主要部件包括北斗卫星、地面控制系统和用户终端等。
北斗导航系统是继美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟伽利略后,世界上第四个卫星导航系统。
北斗导航系统的优势在于其覆盖范围广、信号精度高、可靠性好,同时还提供了短报文通信、精准导航等多种服务。
第二章北斗导航系统的应用北斗导航系统可以应用于航空、航海、车辆导航、无人机、测绘、精准农业等领域。
1. 航空领域北斗导航系统可实现航空器的精准导航和着陆,提高航班的安全性和准点率。
2. 航海领域北斗导航系统可以在海上进行船舶导航和定位,还可实现船舶自动驾驶和海上救援等功能。
3. 车辆导航北斗导航系统可应用于车辆导航系统,实现精准定位、路线规划和实时交通信息提醒等功能,提高行车安全和交通效率。
4. 无人机北斗导航系统可用于无人机导航和定位,实现自主飞行、目标搜索和打击等任务。
5. 测绘北斗导航系统可以用于高精度测量和制图,提高测绘精度和效率。
6. 精准农业北斗导航系统可应用于农业机械的自动驾驶、精准施药施肥、作物监测等功能,提高农业生产效率和品质。
第三章北斗导航系统的未来发展随着北斗导航系统在国内外应用的不断扩大,其未来发展前景广泛。
1. 完善应用场景未来北斗导航系统将在各个领域深入应用,丰富应用场景,提高精度和可靠性。
2. 全球覆盖北斗导航系统正在推进全球化进程,将打造世界范围内的卫星导航系统。
3. 技术升级North斗导航系统正在加强自身技术升级,推进新一代北斗导航系统的研发,提高信号精度和应用范围。
第四章结语北斗导航系统作为中国自主研发的卫星导航系统,其在各个领域的应用前景广泛。
未来随着技术的升级和应用场景的拓展,北斗导航系统将成为全球范围内的卫星导航系统,为人们的生产和生活带来更多便利和效率。
北斗导航系统在交通安全中的应用第一章:引言随着交通事故不断增多,交通安全问题也越来越受到人们的关注。
而北斗导航系统作为中国独立研发的卫星导航系统,在交通安全领域也发挥了越来越重要的作用。
本文将深入探讨北斗导航系统在交通安全中的应用。
第二章:北斗导航系统概述北斗导航系统是我国在21世纪初自主研发的全球卫星导航系统,由北斗一号和北斗二号组成。
北斗系统采用复合导航卫星系统,具有全球定位、短报文通信、卫星导航增强等功能,而北斗卫星的导航信号定位精度高、覆盖范围广、信息传输速度快等优势,使其在交通安全领域得到了广泛的应用。
第三章:北斗导航系统在交通安全中的应用1. 车辆定位和监控北斗导航系统可以通过装置在车辆上的北斗终端实现车辆位置的实时定位,同时也可以对车辆行驶路线进行监控,这对于防止车辆被盗或者出现其他紧急情况具有重要意义。
2. 车联网及无人驾驶北斗导航系统与车联网的结合,可以实现车辆之间的信息传递和交流,从而提高道路行驶安全性。
同时,北斗卫星采用高精度的三维定位技术和信息互联技术,为无人驾驶技术提供了重要的支撑。
3. 道路信息服务北斗导航系统可以通过与道路信息系统的结合,提供道路交通信息,例如路况状况、路线规划等,为司机提供更为精准的行车辅助服务,加强驾驶者对行车环境的了解和掌握,提高了道路行驶的安全性和效率。
4. 紧急救援和医疗救援在紧急事件发生时,车辆上装置的北斗终端可以及时向相关机构发送求援信号,并定位到事发地点,从而提高救援的效率和准确性,所以北斗导航系统在紧急救援和医疗救援方面的应用,也为人们生命安全提供了重要的保障。
第四章:北斗导航系统在交通安全领域存在的问题虽然北斗导航系统在交通安全领域应用广泛,但其在技术方面还有一些问题需要解决。
例如,北斗卫星系统在建设中还存在覆盖不到位、信号干扰等问题,同时,设备价格相对较高,限制了其在普及方面的应用等。
第五章:结论总的来说,北斗导航系统在交通安全中的应用具有广泛的前景和潜力。
款途锐车机导航使用说明书第一章:导航系统概述1.1系统组成与功能介绍途锐车机导航系统由硬件和软件组成。
其主要功能包括导航、路径规划、实时交通信息、语音播报等。
1.2硬件配置途锐车机导航系统的硬件配置包括主机、显示屏、GPS天线、声音输出等。
用户可以根据需要选择合适的配置。
第二章:导航系统的基本操作2.1系统开机与关机按下电源按钮即可开启系统,长按电源按钮即可关机。
2.2界面介绍系统启动后,进入导航主界面。
主界面上方显示日期、时间、GPS信号强度等信息;中间为导航地图显示区;下方为操作按钮区域。
2.3地图操作在地图显示区域,用户可以通过手势操作来进行放大、缩小地图,也可以通过拖动地图来改变地图的位置。
第三章:路径规划与导航3.1路径规划用户可以选择起点和终点,系统将自动规划最短路径。
用户可以选择不同的路径规划算法,如最短时间、最短距离等。
3.2导航模式导航模式分为实时导航和模拟导航。
实时导航会根据实时交通信息调整导航路径,模拟导航则不考虑实时交通信息。
3.3实时交通信息导航系统支持实时交通信息的获取和显示。
用户可以根据交通情况选择合适的路径。
第四章:导航设置4.1路线偏好设置用户可以根据自己的喜好和需求,设置偏好的路线类型,如高速公路、国道、省道等。
4.2导航语音用户可以选择导航语音的音量、语速和语言等设置。
可以根据需要选择中文、英文或其他语言。
4.3POI导航系统支持POI(兴趣点)。
用户可以输入关键词,系统将显示相关的POI信息。
4.4历史记录导航系统会自动记录用户的历史记录,用户可以方便地查找和使用之前的结果。
第五章:导航故障排除与维护5.1系统故障排除如果导航系统出现故障,用户可以按照提示进行相应的排查和处理。
5.2数据更新与升级5.3维护与保养用户在使用过程中,需要维护和保养导航系统,如清理屏幕、检查电池电量等。
总结:途锐车机导航系统是一款功能强大、操作简单的导航系统。
通过本说明书,用户可以快速掌握导航系统的基本操作和高级功能,实现精确路径规划和舒适导航体验。
北斗牵着我的手第一章主要内容50字摘要:一、引言二、北斗牵着我的手第一章主要内容概述三、具体内容详述1.北斗系统简介2.北斗系统在我国的作用和地位3.北斗牵着我的手第一章的主要情节4.第一章中北斗系统与主要角色的关联5.第一章中展现的北斗系统的优势和特点四、结论正文:【引言】“北斗牵着我的手”是一部以我国北斗卫星导航系统为主题的文学作品。
通过生动的故事情节,展示了北斗系统的发展历程以及在国民生活中的重要作用。
本文将重点分析第一章的内容,以帮助读者更好地理解这部作品。
【北斗牵着我的手第一章主要内容概述】在第一章中,作者通过讲述主人公小杨的成长经历,以及北斗系统在我国各行各业中的应用,为读者展现了北斗系统的发展历程和广泛应用。
【具体内容详述】1.北斗系统简介在第一章中,作者简要介绍了北斗卫星导航系统的基本概念、发展历程以及其在全球卫星导航市场中的地位。
2.北斗系统在我国的作用和地位通过小杨的生活经历,展示了北斗系统在我国国防、民生、科技等多个领域的重要作用,以及我国自主研发北斗系统的决心和成果。
3.北斗牵着我的手第一章的主要情节本章以小杨的求学、工作、生活为主线,讲述了他在北斗系统的陪伴下成长为一名优秀工程师的故事。
4.第一章中北斗系统与主要角色的关联在故事中,北斗系统不仅是小杨成长过程中的陪伴,更是他实现梦想的助力。
通过北斗系统的应用,小杨成功解决了许多难题,为国家做出了贡献。
5.第一章中展现的北斗系统的优势和特点通过对北斗系统在各个领域的应用进行描述,展示了其高精度、高可靠、多功能等优势,以及强大的市场竞争力。
【结论】总之,“北斗牵着我的手”第一章通过生动的故事情节,展现了北斗系统在我国的重要地位和广泛应用,让读者对北斗系统有了更加深入的了解。
第1章 导航系统概述1.1 引言将航行载体从起始点引导到目的地的过程称为导航。
导航系统给出的基本参数是载体在空间的即时位置、速度和姿态、航向等,导航参数的确定由导航仪表或导航系统来完成。
在早期导航中,测量导航参数的仪表称为导航仪表,随着测量手段日趋完善和复杂.目前测量导航参数的整套设备称为导航系统。
导航系统有两种工作状态:指示状态和自动导航状态。
如导航设备提供的导航信息仅供驾驶员操纵和引导载体用,则导航系统工作指示状态,在指示状态下,导航系统不直接对载体进行控制;如果导航系统直接提供的信息给载体的自动驾驶控制系统,由自动驾驶控制系统操作和引导载体,则导航系统工作于自动导航状态。
在这两种工作状态下,导航系统的作用都只是提供导航参数,“导航”含义也侧重于测量和提供导航参数。
导航有多种技术途径,如无线电导航,天文导航,惯性导航等可实现相应的导航任务。
在这些导航技术中,惯性导航占有特殊的位置。
惯性导航具有高度自主的突出优点,以牛顿力学为理论为基础,只依靠安装在载体内的惯性测量传感器陀螺、加速度计和相应的配套装置建立基准坐标系,进而获得载体的加速度,推算速度、位置等导航参数。
另外,现代运载体的高精度、长时间、远程导航等导航要求不断提高,单纯惯性导航不能完全满足,采用现代控制理论信息融合方法,以软硬件迅速发展的计算机为计算工具,将惯导系统和其他导航系统综合,构成以惯性导航为主,其他导航手段为辅的组合导航系统,应用日益广泛。
以航空导航为例,早期飞机的导航方法是依靠飞行前制订的飞行计划来确定飞行路径,飞行中依靠磁罗盘、无线电罗盘、速度表和时钟等导航仪表来保持既定航向、速度和大致判别飞行路径,并在可能的条件下用目视地形和明显建筑物的方法来监视飞行路径的正确性和寻找目的地。
20世纪60年代以后,机载惯性导航系统、多普勒导航系统和各种无线电导航系统相继问世。
这些系统都能连续提供飞机的即时位置信息。
制导是一个与“导航”相关的概念,也是和导弹、制导炸弹、制导炮弹、制导鱼雷等带有导航、制导功能的制导武器一起出现的术语。
制导是指自动控制和导引飞行器按预定轨迹和飞行路线准确到达目标的过程,既包含了应用导航的测量值,又包含自动控制的闭环的全部工作过程。
实现导引和控制飞行器按预定规律调整飞行路线导向目标的全部装置称为制导系统。
制导系统的主要功能包括1)根据起始点、目标点和有关约束的信息,建立航迹参数(如位置、速度、航向、航路点、航线等);2)测量载体的实际运动,确定载体的真实运动参数;3)根据航迹参数与实际运动参数,自动产生控制(制导)信息,传输给运动载体的相应控制部件。
如飞机上的自动驾驶系统可以结合计算机中已存储的飞行路径中各航路点位置信息,再根据导航系统提供的即时导航参数,就能计算出各种可用来纠正飞机航行偏差、指导正确航行方向的制导参数,如应飞航迹角、偏航迹和待飞距离(待飞时间)。
惯导系统和多普勒导航系统还可计算出航迹角误差。
以上参数示意见图1.1(图中还示出真航向、航迹角、偏流角和地速ν)。
待飞距离航点i -1航路点i 偏航距N V 应飞航迹角偏流角航迹角误差真航向航迹角 图1.1 制导参数示意图预定航迹参数设置导航系统飞行控制计算机飞行操作控制部件导弹运动信息指令图1.2 导航制导闭环控制系统示意图 飞行体的制导参数是利用给定飞行计划和系统导航参数计算出来的。
利用制导参数和飞机操纵规律,可以计算出飞机的操纵指令。
通过飞行控制系统,可实现飞机的航行自动化。
按给定的飞行计划飞行,常因飞行条件和任务的改变而不可能实现。
随着科学技术的发展,1980 年代民用飞机以经济、准时、安全为目的,发展了飞行管理系统;军用飞机以完成军事任务为目的,发展了飞行综合控制系统。
这些系统都能在任务和地理、气象情况改变的条件下自动计算规划出最优的飞行路径,并将飞行控制系统和导航系统组合在一起.完成飞行任务。
这种系统对导航系统的准确性和可靠性提出了更高的要求,促使导航系统向综合化和容错化发展,即发展以惯性导航系统为主体的各种组合导航系统和容错组合导航系统。
国外已装机应用的组合导航系统有天文/惯性组合导航系统、VOE /DME /惯性组合导航系统、多普勒/惯性组合导航系统和罗兰/惯性组合导航系统等。
20世纪70年代发展起来的导航星全球定位系统,具有全球性和高精度、实时三维定位测速能力,是导航技术的新突破,并且由卫星定位系统和惯性导航系统综合的导航系统已经在军事和民用领域大量使用,这也是21世纪初最理想的航行载体导航系统。
另外,地形、景象辅助惯性组合导航系统也已经在军事领域获得越来越多的应用。
1.2 导航技术发展简史1.2.1 早期导航方式(19世纪前)追溯导航的历史,早在战国时期(约公元前475年—前221年),我国人民已经发现磁石指南北的特性,制出了“司南”,用司南确定准确的时间。
北宋(公元960年—1127年)初期,人们发现了人工磁化法,用天然磁石摩擦钢针,制出了指南针。
指南针作为指示船舶航行方向的仪器在航海中得到了广泛的应用。
之后,人们把指南针固定在方位盘里,制出了罗盘针。
当时,中国航海所使用的是“水罗盘”,即磁针浮于水面,没有固定支点的水浮针盘;欧洲则发展了一种具有万向支架的旱罗盘。
到18世纪末,一种新型的磁罗盘和附属的防磁设备,即液体磁罗经出现了,它能抵抗舰身磁场的干扰,大大减小外界对磁针的影响,保持罗面稳定。
图1.3 指南针的始祖——司南 图1.4 中国古代罗盘针当时,人们在海上航行时还通过观测天空中的星体来确定船只的位置,即天文导航[1]。
天文导航是利用天空中的星体在一定时刻与地球的地理位置具有固定关系这一特点,通过观察星体以确定运载体位置的一种导航方法。
天文导航的优点是不受运载体运动时间、速度和地理区域的限制,隐蔽性好,定位精度较高。
主要缺点是不能连续定位,工作受星体可见度的限制,观察不到星体时,就无法工作。
早期人们还利用地标进行导航[2]。
利用地面上存在的地物、地标(岛屿、航标、特殊建筑物等),这些地物地标在地图或海图上已标明位置。
在运载体上用光学等方法,量测到这些地物地标的距离、方位等几何参量,用测向或测距法定出运载体瞬时地理位置。
常用的仪器有六分仪、经纬仪、望远镜等(见图1.5和1.6)。
这是一种较为简单而可靠的导航方法,但易受气象条件和地域的限制。
在一般能见度情况下,能见距离为10n mile左右,所以只适合于近海导航使用。
图1.5 六分仪图1.6 天文经纬仪随着科学技术与导航技术的发展,又出现了大气数据航程推算法(也叫仪表领航法),以航空导航为例,自20世纪二三十年代开始,飞机上出现了仪表导航系统。
1.2.2 无线电导航随着社会生产发展和人类历史进步的需要,特别是随着航空、航海及航天技术的飞速发展,简单的、单一功能的导航方式和导航仪器已远远不能满足飞机、舰船及其他载体的要求。
因此,也就提出了如何利用当时科学技术的新成就,创造出精度更高、用途更广和适应性更强的导航技术和导航仪器(系统),以适应导航的新要求。
1930 年代,各种无线电导航系统问世。
它的原理是利用无线电波在均匀介质和自由空间直线传播及恒速两大特性,进行引导航行的方法。
它有两种定位方式:一种是通过设置在飞机和地面上的收发设备,测量飞机相对地面台的距离、距离差或相位差定位,如DME测距导航系统、罗兰双曲线导航系统、奥米加双曲线导航系统。
另一种是通过机上接收系统,接收地面台站发射的无线电信号,测量飞机相对于已知地面台的方位角来定位,如伏尔测向导航系统。
目前军用飞机使用较多的是测向与测距共用一个地面台的塔康导航系统。
无线电导航的主要优点是精度较高,缺点是工作时必须有地面台配合,电波易受干扰,也容易暴露自身,在军事上应用就显得严重不足。
1.2.3 多普勒雷达导航系统1960-1970 年代多普勒雷达导航系统和惯性导航系统相继出现。
多普勒雷达导航系统是利用随飞机速度变化,在发射波和反射波之间产生的频率差—多普勒频移的大小,来测量飞机相对地面的速度,进而完成导航任务的一种方法。
这种导航方法,只需要机上设立雷达发射和接收装置便可测出地速的大小。
再借助机上航向系统输出航向角,将地速分解成沿地理北向和东向的速度分量,进而确定两个方向的距离变化及、经纬度大小,也就确定了飞机位置。
多普勒雷达导航的主要优点是无需地面台,因而是主动式,自主性强。
但是它工作时必须发射电波,容易受干扰和暴露自己;此外,定位精度与发射面形状有密切关系,当飞机在海面和沙漠上空工作时,由于反射性极差会大大降低工作性能;同时导航精度也受雷达天线姿态的影响,当飞机接收不到反射波时,就会完全丧失工作能力。
1.2.4 惯性导航系统同时发展起来的惯性导航是一种完全自主式的先进的导航方法[3],它是根据牛顿力学定律,利用惯性器件来测量运载体本身的加速度,经过一次积分得到运载体的速度,再经过一次积分得到运载体的地理位置。
它能提供运载体姿态、速度和位置九维导航信息,并且由于和外界不发生任何光电联系,因此隐蔽性好,工作不受气象条件的限制。
这一独特的优点,使其成为航天、航空和航海领域中的一种广泛应用的主要导航方法。
1.理论和基础1)1687年牛顿提出了力学和引力定律,是惯性技术的基础;2)1765年俄国欧拉院士出版了“刚体绕定点转动的理论”的书,是陀螺仪理论的基础;3)1852年发现了陀螺效应,法国科学家首先使用“Gyro”(Gyroscope—转动+观察)这个名词;4)1923年,舒勒发表了84.4分的无干扰理论,陀螺仪的设计开始完善;5)1939年,原苏联布尔佳科夫院士出版的“陀螺仪实用理论”一书,认为是陀螺仪实用理论的奠基性著作。
2.现代陀螺的“史前期”(18世纪中期—20世纪初)[4]1)1810年前后,德国培根做了第一个具有转动陀螺的雏形陀螺;2)1851年,傅科的陀螺、傅科摆,验证了地球的自转;1851年,法国物理学家让·傅科在巴黎国葬院安放了一个钟摆装置,摆的长度为67米,底部的摆锤是重28千克的铁球,在铁球的下方镶嵌了一枚细长的尖针。
图1.7 1851年傅科实验场景图1.8 法国国葬院内傅科摆实验的结果与傅科的设想完全吻合,摆的摆动显示为由东向西的、缓慢而持续的方向旋转。
傅科的演示直接证明了地球自西向东的自转。
3)1880年前后,特鲁弗、霍普金斯发明了电动机用于陀螺的驱动,陀螺仪开始走向实用;4)1927年,安修茨设计了实用的用于航海的陀螺罗经,使用了几乎半个世纪。
3.近代惯导系统的发展(20世纪初—1990 年代)1)1920年前后,出现了供飞机使用的转弯速率指示器、人工水平仪和方位陀螺;(1)人工水平仪测量飞机姿态角的关键问题是在飞机上建立一个当地垂线基准,并且该垂线基准既具有方向选择性,又具有方向稳定性。