导航原理复习(共27页)

1、？存疑(cny)导航(dohng)与定位的区别与联系。区别(qbi)：导航是对运动点而言的，观测时间很短，观测数据要进行实时处理，提供相对参考位置的相对坐标，定位精度不及固定点高。定位是对固定点而言的，允许较长时间的观测，观测数据事后处理，提供绝对坐标，定位精度较高。联系：能够导航的系统必须能够定位，能够定位的系统必须能够导航。这取决于观测器材能否在运载体上获得足够精度的观测量。六分仪的基本原理。光线的反射角等于入射角。列举几种常用的导航方法。航标方法：目视 飞机进场着陆航位推算法：推算系列测量的速度增量来确定位置天文导航：对天体精确地定时观测来定位惯性导航：通过积分安装在稳定平台（物理或数学

2、的）上的加速度计输出来确定载体的位置和速度 无线电导航：测量无线电波从发射台(导航台)到接收机的传输时间(time of arrival, TOA)来定位；测量无线电信号的相位或相角来定位 卫星导航：利用导航卫星发送的导航定位信号确定载体位置和运动状态，引导运动载体安全有效地到达目的地声波导航：（解释太长、或者说没有解释，不添加了）地磁导航：通过地磁传感器测得的实时地磁数据与存储在计算机的地磁基准图进行匹配定位，具有无源、无辐射、全天候、全地域、能耗低的优良特征无线电信号用于水下导航的局限性。电磁波在水中衰减很快，仅仅穿透数米就会对视所有能量。声波水下导航的优势和几种常用方法。优势：相对电磁波

3、而言，能传播几百公里而没有明显的吸收损失。常用方法：长基线(LBL)导航、短基线(SBL)导航、超短基线(YSBL)导航。衡量导航系统性能的参数都有哪些？精度、覆盖范围、信息更新率、可用性、可靠性、完善性、多值性、系统容量和导航信息的维数。简要分析现存导航系统的的发展方向。现代军事作战对导航的要求：（1）具有强的电子对抗能力（2）高于敌方的导航信息(xnx)精度（3）实时性与易维护性（4）自主式、高动态、大区域(qy)导航 现代军事导航技术(jsh)的发展： （1）微波着陆系统 （2）环形激光陀螺捷联式惯性导航系统 （3）INS/GPS 组合导航系统 （4）地形辅助导航系统 （5）联合战术信息

4、分发系统（JTIDS）（6）定位报告系统 21世纪导航技术发展的主要趋势 （1）卫星导航成为导航技术发展的主要方向 （2）自主式导航继续发展 （3）组合导航成为主要的导航方式 （4）军用导航系统迅速发展（5）室内导航系统迅速发展惯性坐标系和非惯性坐标系。惯性系：符合牛顿力学定律的坐标系，即绝对静止或只做匀速直线运动的坐标系。（如地心惯性坐标系、发射点惯性坐标系、地球卫星轨道惯性坐标系）非惯性坐标系：如地球坐标系e、地理坐标系t、游动方位坐标系、载体坐标系b、平台坐标系p、导航坐标系n解释参考椭球旋转体。旋转椭球体是椭圆绕其短轴旋转而成的形体。在测量各处大地水准面的基础上，采用差异的平方和最小的

5、准则，可将大地水准体用一个有确定参数(椭圆长半轴和扁率)的旋转椭球体来逼近代替，与地球形状非常接近。这种旋转椭球体称为参考旋转椭球体。解释地球椭球面，大地水准面。大地水准面：海洋中各处的海平面与该处重力矢量相垂直，设想地球被海洋全部包围，则各处海平面由地球重力场形成等势面所围成的几何形状称为大地水准体，它在各处的局部表面称为大地水准面。地球拖球面：旋转椭球面是一个形状规则的数学表面，在其上可以做严密的计算，而且所推算的元素(如长度与角度)同大地水准面上的相应元素非常接近。这种用来代表地球形状的椭球称为地球椭球，它是地球坐标系的参考基准。垂线、纬度、高度的定义。 P0点与参考(cnko)椭球中心

6、O的连线(lin xin)称地心垂线。 地心垂线与赤道平面(pngmin)的夹角c称地心纬度。 PP0飞行高度H(简称高度) PP海拔高度/绝对高度 PP相对高度 PP当地海拔 P0P大地起伏(大地测量工作所需测量参数) 气压高度P 点大气压 力相对于标准大气压力换算的高度解释惯性技术、惯性导航技术、惯性制导技术、惯性测量技术。惯性技术：以牛顿惯性定律为基础的、用以实现运动物体姿态和航迹控制的一项工程技 术。目前所说的惯性技术是惯性导航技术、惯性制导技术、惯性测量技术、惯性元件技术及惯性元件和系统的测试技术的总称。惯性导航技术：惯性导航是根据牛顿提出的相对惯性空间的力学定律，利用惯性敏感元件(

7、陀螺仪、加速度计)测量运载体相对惯性空间的线运动和角运动参数，在给定的初始条件下，通过计算机进行积分运算，输出载体的姿态参数和位置、速度等导航定位参数。惯性制导技术：惯性制导和惯性导航的工作状态不同，它是惯性导航与自动控制的结合。它利用导航参数，产生控制载体运动所需的信号，直接控制载体的航线。惯性制导用于无人操纵的运载器上，如弹道式导弹、人造地球卫星和宇宙探测器的运载火箭等。惯性测量技术：惯性测量是在惯性导航基础上发展起来的，与惯性导航系统的硬结构相似，但在软件和方法上完全不同。定位精度更高，对惯性元件的要求更高，设备也更复杂和昂贵。惯性测量系统可以完全自主、快速地测定经度、纬度、高度、方位角

8、、重力异常和垂线偏差六个大地测量元素。绝对加速度的由那几部分组成，其表达式是什么？动点的绝对加速度应等于相对加速度、牵连加速度、与哥氏加速度的矢量和，也就是一般情况下的加速度合成定理。表达式：加速度计的原理(yunl)。加速度计就是用反馈的约束力来测量地球的引力和物体的运动加速度，在测量值里除去引力，就得到(d do)需要测量的加速度a，所以加速度计也叫比力计(比力敏感器)。按惯性检测质量的运动(yndng)方式分类，加速度可以分为哪两类。线加速度计（检测质量作线位移）和摆式加速度计（检测质量绕支承轴转动）加速度计的性能指标有哪些？测量范围、零偏及零偏的稳定性、输出的死区或阈值、分辨率、标度因

9、数、标度因数的线性度和稳定性、带宽和频率响应带宽或频率响应是反映了加速度计的什么指标?动态特性解释震弦式加速度计的原理？解释摆式加速度计的原理？摆式(bi sh)陀螺加速度计：利用(lyng)在某些陀螺仪的自转轴上加偏心质量起到摆的作用,就可以(ky)用陀螺仪来测量运载体的线加速度。由于这种加速度计能承受(测量)大的加速度,一般具有大的加速度的运载体都使用这种摆式陀螺加速度计。例如远程战略导弹的惯性系统中就常采用这类加速度计。转动惯量的物理意义？与转动惯量有关的因素？物理意义：转动惯量是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。当以相同的力矩分别作用于两个绕定轴转动的不同刚体时，它们所获得的角加速度

10、一般是不一样的，转动惯量大的刚体所获得的角加速度小，即角速度改变得慢，也就是保持原有转动状态的惯性大；反之，转动惯量小的刚体所获得的角加速度大，即角速度改变得快，也就是保持原有转动状态的惯性小。相关因素：刚体质量、转轴位置、刚体形状刚体的定义？形状和大小都不发生任何变化的物体。即其内部任意两点之间距离永远不变，刚体的各部分之间没有相对运动。？给定欧拉角，如何确定刚体上某一点在空间的位置？动量矩定理。刚体对于任意一个固定点的动量矩变化率等于刚体所受外力对该固定点的力矩矢量和。解释：陀螺仪的定义、陀螺仪的定轴性、陀螺视运动。将陀螺安装在框架装置上，使陀螺的自转轴有角转动的自由度，这种装置的总体叫做

11、陀螺仪。定轴性：在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时，陀螺仪主轴在惯性空间中的指向保持稳定不变。视运动：由于地球对惯性空间做自转运动,而陀螺仪的主轴(近似角动量H轴）相对(xingdu)惯性空间不动,所以人们站在地球上看到的陀螺仪主轴相对地球在转动。在地球表面所观察到的陀螺自转轴方向的运动被称作陀螺的表观运动,有时又称为视运动。解释(jish)陀螺仪的进动性？进动性：在外力矩(l j)作用下陀螺仪的运动。如外界施加一作用力于转轴，旋转轴并不沿施力方向运动，而是沿力矩方向运动。陀螺仪的进动角速度的大小和方向与加的力矩具有严格的对应关系，所以可以准确地控制陀螺仪的运动。陀螺仪反力矩对陀螺仪施加多大的力

12、矩,就会产生相应的多大的进动。有多大的进动,就产生多大的陀螺力矩与施加的作用力矩相平衡。20世纪80年代 激光陀螺仪、光纤陀螺仪激光陀螺已经达到惯性级的精度,在高中精度的领域得到成功应用。光纤陀螺仪的后来居上,大有挑战激光陀螺之势,正在向惯性级精度努力。单自由度陀螺仪和二自由度陀螺仪单自由度陀螺仪只能检测和控制一条轴,而二自由度陀螺仪可以检测和稳定两条轴。一般都关心的陀螺性能参数有哪些？指陀螺仪的最大施矩速率、最大角速率测量范围和陀螺仪的精度。陀螺仪的漂移是陀螺仪性能高低的主要表征。漂移是由于制造上的缺陷及干扰产生的偏离稳定的输出,用度每小时来表示。硅微陀螺仪及其优点硅微陀螺仪是在一块硅基片上

13、应用由集成电路制造技术发展起来的微纳米加工技术,刻蚀加工成陀螺仪的惯性质量和相应的电路,封装后,犹似一般集成电路的芯片一样。硅微陀螺仪除价格低廉外还有许多突出的优点：(1)体积小。(2)重量轻。(3)功耗低。(4)硅微机电陀螺仪批量生产, 性能一致性好、稳定性好的特点。(5)能够忍受高过载高冲击的动态环境。(6)可靠性好。解释激光陀螺仪中的Sagnac效应当闭合光路相对惯性空间(kngjin)以角速度旋转时，顺逆光程差可表示为L=4A/C*，L为光程差，A为光路所包围的面积，C是光速，是闭合光路的旋转角速度。两束有相同频率固定相位(xingwi)的光将产生固定的干涉条纹。当两束干涉光的频率发生

14、变化,干涉条纹(tio wn)就发生移动, 移动的速度和方向与频率差有关。在环形激光器中两束不同频率的光波合成产生移动的干涉条纹,经光电检测器,把移动的干涉条纹变成脉冲输出。单位时间的脉冲数比例于角速度 。把脉冲数累加起来,就是激光陀螺仪基座的转角。光纤陀螺原理通过测量正反两束光的相位差或频率差，来测量陀螺基座（载体）的转动角速度。光纤陀螺原理图，光路分析：当光纤线圈绕中心轴无旋转，检测器上产生峰值干涉条纹，检测器输出电流最大当光纤线圈绕中心轴旋转产生相差，干涉条纹横移，检测器输出电流改变惯性制导系统在无人操纵的运载体(鱼雷、导弹和火箭等)上，惯性导航与自动控制相结合，将运载体自动导向预定的目

15、标。这与工作在自动导航状态的惯性导航系统相似，但习惯上称惯性制导系统inertial guidance system。惯性导航系统(xtng)的特点惯性导航的工作完全不依赖于任何外部声、光、电、磁传播的信号，只依靠陀螺仪与加速度计这两种惯性仪表，是完全自主式的进行导航定位的方法，因而它不受地域的限制，不受自然和认为的干扰和影响，无论太空、空间、地面(dmin)、地下、水面、水下都能全天候可靠的工作，隐蔽性好。惯性导航还能方便地提供运载体的三维姿态参数，这些参数都是舰艇与飞机(fij)上观通系统和火控系统所必需的。惯性导航系统的优缺点优点：1)依靠自身测量的加速度推算位置，自主式；2)不需要接收

16、外部信息，不受外界干扰；3)不向外辐射能量，隐蔽性好；4)测量位置的同时，还能测量姿态角。缺点：1)位置由加速度经二次积分获得,误差随时间积累；2)对惯性元件精度要求高，系统成本高。解释平台和捷联惯性导航系统平台式惯性导航系统把惯性测量组合稳定在导航坐标系里，与运动的载体相隔离。捷联式是把惯性测量仪器组合固定在运载体上。结构上捷联式与平台式的区别前者没有具体的稳定平台，后者具有物理实现的平台。（通常稳定平台上装有陀螺仪和加速度计，其功能是不受运载体运动的影响，而在惯性空间始终保持要求的姿态。这样就可以从稳定平台的框架轴上的角度传感器量测到运载体的姿态角，而捷联式惯性导航系统则不具有物理实现的平

17、台，它是把惯性敏感器陀螺仪和加速度计直接安装在载体上，将惯性敏感器输出的量测信息直接送至导航计算机中进行实时的姿态矩阵解算，通过姿态矩阵把惯性导航系统中加速度计测量到的加速度信息，转换到导航坐标系中，然后再进行导航计算；并从姿态矩阵的有关元素中提取载体的姿态角。）天文导航的定义天文导航是指通过天体测量仪器被动探测天体位置，以已知准确空间位置的自然天体为基准，经解算确定测量点所在载体导航信息的技术。？简述六分仪的原理。船舶(chunb)的定位步骤1）利用六分仪测得某恒星(hngxng)的高度角2）根据天文年历及天文钟的时间(shjin)，查出该时刻恒星星下点的位置，半径根据天体的观测高度经计算得

18、到3）在地图上作出一个等高圆4）用同样的方法观测另外一颗恒星可得到第二个等高圆5）两个圆有两个交点，一个是舰船的真实位置，另一个是虚假位置。天文导航的特点自主性强，无误差积累隐蔽性好，可靠性高适用范围大，发展空间广设备简单，便于推广应用常用天体敏感器太阳敏感器-太阳可见光星敏感器-恒星可见光地球敏感器-地球辐射红外信息紫外敏感器-天体辐射紫外信息X射线探测器-脉冲星发射的X射线光子空间六分仪简述单星导航原理、双星及三星导航原理1）单星导航原理观测一个星体的高度角h和方位角A进行定位Sinh=sinDec*sinLcosDec*cosLcos(tG-+)tanA=sinLcos(tG-+)cos

19、LtanDec/ sin(tG-+)和L为载体的经度、纬度；Dec和为天体的赤经和赤纬；tG为格林时角2）双星及三星导航原理与单星类似，多引入一/两颗星体=增加了一/两个等高圆。二圆交二点，三圆交点为观测位置。Sinh1=sinDec1*sinLcosDec1*cosLcos(tG-1+)Sinh2=sinDec2*sinLcosDec2*cosLcos(tG-2+)可解得L和 双星观测，尽量使|A1-A2|90度简述高度差法观测天体，获得天体高度角h，再由天文历书获得观测天体的星下点位置，以及已知的载体经纬度初值，获得该天体的计算高度角h与方位角A。观测高度角与计算高度角二者的差值即为高度(

20、角)差h。再观测另一天体或不同时刻同一天体，获得另一组高度差与方位角，通过迭代计算得到经纬度值。h1，h12，A1，A2，引入辅助(fzh)变量a b c d e f = = = = = =+（）/（） =+（）/？简述两个近天体和恒星(hngxng)之间的星光角距定位(dngwi)的方法。地磁导航的特点地磁导航具有无源、无辐射、全天时、全天候、全地域、能耗低的优良特征。地磁导航的基本思想通过地磁传感器测得的实时地磁数据与存储在计算机中的地磁基准图进行匹配来定位。地磁匹配把预先规划好的航迹上末段区域某些点的地磁场特征量绘制成参考图(或称基准图)存贮在载体计算机中，当载体飞越这些地区时，由地磁匹

21、配测量仪器实时测量出飞越这些点地磁场特征量，以构成实时图。在载体上的计算机中，对实时图与参考图进行相关匹配，计算出载体的实时坐标位置，供导航计算机解算导航信息。图像匹配图像匹配是指将两个不同传感器对同一景物摄取下来的两幅图像在空间上对准，以确定出这两幅图像之间相对平移的过程。图像匹配导航定义地球表面的山川、平原、森林、河流、海湾、建筑物等构成了地表特征性状，这些信息一般不随时间和气候的变化而变化，也难以伪装和隐蔽。利用这些地表特征信息进行的导航方式称为图像匹配导航。地形匹配导航以地形高度轮廓为匹配特征，通常用无线电高度表测量沿航迹的高度数据，与预先获得的航道上的区域地形数据比较，若不一致，表明

22、偏离了预定的飞行航迹这种方式是一维匹配导航，适合于山丘地形的飞行。景象匹配导航以一定匹配的地表特征，采用摄像等图像成像装置录取飞行轨迹周围或目标附近地区地貌，与存储在飞行器上的原图比较，进行匹配导航。景象匹配属于二维匹配导航，可以确定飞行器两个坐标的偏差，适合于平坦地区。水下航行器导航方法航位推算(tu sun)导航、惯性导航(un xn do hn)、声学(shngxu)导航、地形/地貌匹配导航、地磁导航、重力导航简述多普勒速度声纳测速的原理利用多普勒速度声纳仪测量在波束方向的相对速度，结合速度声纳在航行器上的安装角，可以获得航行器在壳体坐标系内的速度。多普勒速度声纳安装在水下航行器上，利用

23、声纳波的多普勒效应测量航行器相对海底的速度，通过对地速的积分，结合航向信息可以获得导航解，这是一种航位推算导航法。多普勒速度声纳仪采用水声换能器结构，仪器本身即是发射源又是接收机。依靠前后一对声窗波束测量DVL相对于海底的纵向运动速度；依靠左右一对声窗波束测量DVL相对于海底的侧向运动速度；根据DVL在运载器上的安装位置确定运载器的水平运动速度（坐标系转换）？推导下图所示的声纳测速原理。航位推算法的主要缺陷误差增长速率是海流、航行器的速度、测量传感器的精度的函数。水下航行器周期性地浮出水面位置修正。相邻两次浮出水面之间的时间间隔取决于航位推算法与INS的精度。修正的主要缺陷：一是对水下航行器及

24、水面舰船的安全性带来巨大的威胁；二是对于深海作业的水下航行器，当周期性地浮出水面时，存在着需要额外的时间和能源的问题；三是当海面结冰时，该方法无法实现。基线(BASELINE)的定义。基线(BASELINE)：声学基元之间的距离。长基线定位系统的各基元(应答器)是布置在海底的，基元的距离一般在几公里量级。短基线和超短基线声学定位系统的基元一般安装在母船上。长基线（LBL）导航；短基线定位系统(SBL)；超短基线（USBL）导航的原理LBL:利用海底应答器阵来确定载体的位置-相对于海底应答器阵（确知应答器阵的绝对地理位置）的相对坐标。SBL: 问答机接收来自信标（或应答器）发出的信号，根据信号到

25、达各基元的时间，求得斜距，据此可计算水面船相对于信标（或应答器）的位置。USBL：根据声线入射角和已知深度进行位置解算；根据测量的距离和声线入射角进行定位解算重力导航原理无源重力导航是一种利用用力敏感仪表进行测量实现的图形跟踪导航技术。事先做好重力分布图，图中的各路线都有特殊的重力分布。重力分布图存贮在导航系统中，再利用重力敏感仪器(yq)测量重力场特性来搜索期望的路线。通过人工神经网络和统计特性曲线识别法使运载体确认、跟踪或横过路线，到达(dod)某个目的点。这种方法(fngf)由于不进行辐射，不使用外部坐标，所以称为无源重力导航。无线电导航的定义利用无线电技术对运载体航行的全部（或部分）过

26、程实现导航，就称为无线电导航。按所测量的电气参量，无线电导航分为哪几类振幅式无线电导航系统；相位式无线电导航系统；频率式无线电导航系统；脉冲（时间）式无线电导航系统；复合无线电导航系统，即可同时测量两个或两个以上相同或不同的电气参量的系统。TACON无线电导航系统的性能及技术指标精度：系统为运载体所提供的位置与运载体当时的真实位置之间的误差大小。导航的精度受到各种因素的影响，如气候、地理条件、几何分布等。导航误差是一个随机变化的量，只能用概率统计的方法来描述，常用在一定均方误差或圆概率误差下的位置点分布来度量。覆盖范围：一个面积或立体空间，那里的导航信号能够使导航用户以规定的精度定出运载体的位

27、置。系统容量：在导航系统的覆盖范围内，系统同时可提供定位服务的用户的数量。系统容量首先决定于导航系统的工作方式。 无源工作方式：无限多 有源工作方式：系统的结构体系、通道数量通讯速度、数据处理能力简述基线方式测角的原理如图，沿确定(qudng)的基准方向AB并以一定(ydng)的距离D放置两个(lin )无方向性天线A、B，它们发射同相的电磁波。用户处于远场U点，通过接收A、B的信号并比较它们的相位，则可得到SU相对于基准轴AB的角度，其关系式如上频率法测距的原理通常是利用发射信号与反射信号的差频来进行测量的。必须要有一定的发射面，通常用来进行对地高度或相对水面高度的测量。频率测高的原理示意图

28、如下所示：设发射机在t1时刻向地面发射信号的频率为f1，经时间后由地面反射回来。如果不考虑多普勒效应，则反射回来的信号频率不变，而此时发射机发射的频率变为f2，则在接收检波的中直达信号与反射信号的差频为fb=f2-f1。差频的大小与传播延迟相关，即取决于高度。线性调频比较(bjio)直观的体现了频率和距离之间的关系一般说来频率调制信号可以是任意(rny)周期的时间函数。简单解释(jish)位置线和位置面。工程应用中所测得的几何参量往往为一个固定的数值，对应于标量场中的等位面，通常称之为位置面（角位置面和距离位置面）。位置面之间的交线称之为位置线。 u=u(x,y,z)简述角度（方位）测量的几种

29、方法，分析其优缺点。振幅法：主要用于第一类角的测量基本出发点是利用天线的方向性图实现振幅与角度的对应关系，有两种实现体制： 站台主动式：导航站台采用方向性天线发射信号，用户采用无方向性天线接收； 用户主动式：导航台站采用无方向性天线发射信号，用户端采用方向性天线接收相位法：通过采取某些措施使相位与方位角建立起对应关系。一般多采用旋转天线方向性图、绕圆周旋转无方向性天线、基线测量法与振幅法不同，相位法并不要求天线有尖锐的方向性，即使采用无方向性天线也可以完成角度的测量。距离测量的基础条件是什么？相位法、频率法和时间法测距的机理是什么？为什么一般情况下相位法的测距精度最高？基础条件：利用电磁波在均

30、匀介质空间中传播的直线性和等速性相位法：通过测量电磁波在运载体和电台之间信号相位的变化来确定距离（差）。频率法：利用发射信号与反射信号的差频进行测量时间法（脉冲法？）：是用尖锐的脉冲对时间轴进行标定，然后通过脉冲间隔读取时间，进而测量距离。？频率法必须要有一定的发射面，脉冲法难保持用户与台站之间时钟同频同相分析脉冲有源测距和无源测距的特点及区别。有源测距：信号在用户和导航台站之间经历了往、返两个传播过程（这时用户需要发射信号），通过测量信号在空间的往返传播时间计算出用户和导航台站之间的距离。无源测距：用户仅仅接收导航台站发来的电波信号，利用本地时间测量信号的到达时刻，同时由接收信号的电文中获知

31、信号的发射时刻。利用本地的接收时刻与导航电文中数据所提供的发射时刻之差(传播延迟)，即可完成距离的测量。区别：有源测距对时钟性能要求较低，无源测距要求用户与导航台时钟必须严格同步，同频同相说明位置面、位置线的定义及其与定位的关系。工程(gngchng)应用中所测得的几何参量往往为一个固定的数值，对应于标量(bioling)场中的等位面，通常称之为位置(wi zhi)面（角位置面和距离位置面）。位置面之间的交线称之为位置线。 u=u(x,y,z)如果通过无线电方式测量到了三个独立的几何参量，则可以得到，三个独立的位置面方程：u1=u1(x,y,z)u2=u2(x,y,z)u3=u3(x,y,z)

32、因而可以得到载体在空间中的三维位置。分别说明角位置面、距离（含距离和距离差）位置面的形状。如何实现角角定位、角距离定位、距离距离定位？振幅(zhnf)测角的三种形式简述(jin sh)最大值法、最小值法和等信号法方向性图的最大值处有一个机载测向器无法分辨(fnbin)的幅值范围U，所对应的角度区域称为不灵敏区，要求天线的方向性图足够尖锐，并且输入信噪比尽可能高。最小值法在零值点附近也存在不灵敏区N，但该法的不灵敏区相对较小，其测向精度也比最大值法要高。另外当天线方向性图的两个波束采用不同的调制频率时，可以比较容易地判断出导航台偏离最小值点轴线的方向。采用部分(b fen)重合的双针状方向性图天

33、线，当两个波束的接收信号相等时，即可获得一条等信号线的方向。转动天线，使天线两个波束的接收信号强度相等，即可确定出导航台的方位。其不灵敏区N和测向精度均介于最大值法和最小值法之间，并且也能判断出被测导航台偏离(pinl)等信号线的方向。最大值法、最小值法和等信号法三种(sn zhn)方法比较：最小值法测量灵敏度和精度较高最大值法信噪比最大，而天线制作的难易程度是最大值法较难等信号法性能表现都是居中由于最小值法不灵敏区较小，在高频、超高频、甚高频以及微波频段，均可获得所要求的方向性图，因此应用场合较多。解释无方向性信标和定向性指向标无方向性信标：利用无方向性天线发射信号，用测向仪接收指示信号定向

34、性指向标: 利用有一定方向性的天线发射信号，可用一般收音机或专用接收指示器接收并测定方向仪表着陆系统的工作原理ILS的机载设备利用两单音（150Hz和90Hz）的调幅度之差DDM值表示航向信息和下滑信息，并分别通过航向和下滑指示器予以指示，引导飞机沿特定的着陆进近路径进近与着陆。下滑台下滑指示(zhsh)基本原理下滑接收机的通过(tnggu)对90Hz和150Hz调制音频下滑的比较(bjio)，引导飞机对准下滑道。如所接收的90Hz信号等于150Hz信号，下滑偏离指针指在中心零位（C飞机）。若飞机在下滑道的上面，90 Hz音频大于150Hz音频，偏离指针向下指（A飞机），表示下滑道在飞机的下面

35、。反之，飞机在下滑道下面时，150Hz音频大于90Hz音频，指针向上指（B飞机），表示下滑道在飞机的上面。比较三种方位的测量方法的各自特点，分析影响等信号法测角灵敏度的因素及其提高措施。第一问同73说明如何得到E型和M型测向信号。设地面导航信标台-全向信号，而无线电测向器天线的方向性函数为F()：导航台发射等幅波，则E型测向器接收到的信号为e= Em maxF()cost=Em()cost导航台发射调幅波，则测向器接收的信号应为e= Em()1+mcost costE型测向信号的特点是接收信号的载波幅值均与角度有关，将随角度的改变而变化；而信号的调制系数m保持不变，与无关。？无线电罗盘测量的是

36、什么(shn me)角度？定向精度能达到多高？为什么它还要和磁罗盘相结合？通过测出飞机对两个以上地面导航台的方位角数值，利用(lyng)所得到的直线位置线的交点，实现对飞机(fij)的水平位置定位。定向精度2和磁罗盘复合使用，实现双信标定位；和磁罗盘复合引导飞机辅助着陆；？无线电罗盘是如何定向的，如何消除其方向性图的双值性？ 可以连续自动地对准地面导航台，引导飞机沿给定航线飞行，在给定方向上完成从一个台站至另一个台站的飞行。机载ADF所指示的角度是以飞机纵轴为基准，顺时针转到飞机与导航台连线所形成的夹角。要获得导航台相对于飞机的方位，还必须知道飞机的航向角，因此需要与磁罗盘等航向测量设备相结合

37、。另外，为了获取读数的方便，飞机上常把磁罗盘与ADF的指示部分合在一起，称为无线电磁指示器RMI（Radio Magnetic Indicator）。通过伺服电机控制环形天线逆时针旋转，当非稳定的最小值方向对准导航台时，在干扰作用下或电波的来向稍有变化，产生的摆动便会使环形天线离它而去，自动转向稳定的最小值点，而不会再回到非稳定点，这样就保证了单值定向。？如何实现ADF中天线不动，方向性图的转动？当无线电波从其他方向射入时，其合成磁场方向变化，搜索线圈产生电动势，电机带动它向方向性图零值点的方向转动，转到电动势时停止转动，所转过的角度就是飞机对导航台的航向角，罗盘指示器与搜索线圈相连并随之转动

38、。？ILS地面设备主要由哪几部分组成？在一般机场如何配置？ILS中如何得到引导飞机着陆的下滑道，如何提高ILS的引导精度？指点信标的作用是什么？ILS系统(xtng)包括三个分系统（地面信标设备(shbi)组合）：提供(tgng)横向引导的航向信标（localizer）系统航向台、提供垂直引导的下滑信标（glidealope）系统下滑台、提供距离的指点信标（marker beacon）分析直接调频方式高度表的特点。为什么其有不可克服的原理性误差？特点：脉冲计数测量高度的方法，决定了高度的显示是阶梯式的。 最小可测高度为2 hc。 最大可测高度一般取（0.050.1）Hmax Hmax=Tc/2

39、原因：直接式调频高频度表以差拍频率fb作为因变量的工作原理，当高度由hmin变化到hmax时fb将变化几万或几十万倍，要求接收通道必须有足够的带宽容许fbminfbmax及其附近的频谱成分通过，将给大高度时微弱信号的检测带来很大困难试根据式来分析如何减小直接调频测高的阶梯误差。一、尽可能提高工作频率，即降低工作波长0；二、尽可能增加最大频率偏移fm。跟踪式高度表为何也称为固定差拍频率的高度表，其工作原理是什么？其高度值最终由哪个信号参量反映出来？发射信号与接收信号的差拍频率为： 跟踪调频式高度表，fb和fm保持不变，唯一与高度成比例变化的参量是Tm延迟时间a取决于航行体的高度和馈线等引入的延迟

40、i唯一与高度成比例变化(binhu)的调制信号的周期Tm 在fm、fb不变的情况(qngkung)下，调制信号的周期Tm直接(zhji)响应于高度的变化？简述影响无线电罗盘测向误差的因素。简述多普勒导航系统的优缺点。优点：系统基本上可以全天候工作；飞机自备导航设备，不需要设置地面站；可以提供全球导航，不受地区及国际协议的限制；能够连续提供飞机的速度、角度和位置信息。推航位置的精度约为航程的2%，测速精度高达0.1%0.3%，偏流角测量精度为1%。缺点：需要罗盘、航姿系统等的姿态信息才能完成位置定位；随着距离增加，定位精度随之下降；系统测量的瞬时速度不如平均速度准确；由于反射体的运动（如对于水面

41、上的应用），精度会有所下降。？多普勒导航系统中为何要引入航姿系统的信号？简单描述多普勒导航系统测速和测量偏流角的原理。多普勒雷达实际是在飞机载体坐标系中测量和工作的，因此需要航姿系统进行辅助。试推导双波束系统地速测量的表达式。为何(wih)多普勒导航系统中多使用多波束系统？前后、左右波束(bsh)配置都可测地速或偏流角，但前后波束测偏流角的精度约为6%，而左右波束(bsh)可达1%。飞机在垂直方向上有相对运动，要求出地速，就得知道垂直速度分量以消除多普勒频移中这一分量的影响；当飞机姿态变化时，还要求提供机上的本地垂直基准，以补偿波束角度的实际变化，这些都是双波束系统无法解决的。空间是三维的，要

42、确定载体速度的三个分量至少(zhsho)需要三个波束，典型的多普勒系统都是左右侧、前后指向的三波束、四波束等多波束系统。试分析多普勒导航系统影响定位精度的误差(wch)来源及其特点。考虑如何对其消除或减弱的方法。来源(liyun)：速度测量误差：类高斯噪声，均值特性较好，对积分导航系统影响不大姿态测量误差：慢变化的随机漂移，对于积分导航极为不利特点：定位误差主要与平面内的位移有关系，与高度方向的位移关系不大。定位误差的大小是随着位移的增大而增大，而不是距离。如果载体作闭合运动，则返回终点的定位误差可能较小，即经历由小到大，再由大到小的过程；但如果载体作远程航行，则系统的定位误差会随航程的积累而

43、积累。定位误差的主要来源是航姿系统，而不是测速雷达。？消除减弱方法：增加统计独立测量N的次数？采用频率法测距（高度）为何一般要用调频信号，其测距原理是什么？推导过程太长、？试自行推导辐射源与接收点皆位于载体，载体向反射体作直线运动时频率测速的数学表达式。？无线电脉冲时间导航系统的机理和特点是什么？无线电时间导航系统是指以电波传播的时间和导航参量之间的关系作为工作基础的导航系统。这种系统大多都是测量两个具有脉冲包络的射频信号之间的时间间隔，所以也称无线电脉冲导航系统简述时基波束扫描微波着陆系统的基本工作原理。通过测定飞机在空间的角位置来导引飞机着陆。波束以很高的角速度在既定的工作区域内来回扫描，

44、利用来回扫过着陆飞机时所形成的两个脉冲之间的时间间隔作为测定飞机空间角位置的基本数据。基于测量时间来得到角度值，因此属于脉冲时间无线电导航系统。气象雷达的基本功能是什么？其探测的工作机理是什么？气象雷达信号的基本参数有哪些？功能：对气象目标及其他空中障碍物的探测功能；地形观察功能探测(tnc)机理：飞行中通过不断扫描的天线向飞机(fij)前方及其两侧辐射功率强大的雷达脉冲信号，接收由降雨区等含水气像目标所产生的雷达回波，在接收机内部经过复杂的处理，最终以灰度或彩色的目标图像在显示器上显现出来，能有效地发现和探测航路上的山峰、相遇(xin y)飞机等目标。这些目标也和降雨区等气象目标一样，能有效

45、地反射雷达电波。基本参数：周期性脉冲射频信号工作频率：93009400MHz 脉冲重复频率：120500Hz 脉冲宽度：15 us 脉冲功率：100W几十KW 天线波瓣宽度 窄 方位扫描速率：1418次/分钟航管雷达的作用有哪些？一次雷达和二次雷达的区别是什么？作用：用于监视航道、引导飞机起飞与着陆、监视机场地面情况、探测管制空域内气象条件等功能。脉冲一次监视雷达：监测无源反射目标二次监视雷达：对管制空域有源辐射目标进行监测引导机场监视雷达与航道监视雷达相比，性能要求更为苛刻，为什么？主要反映在哪几个方面？工作在航空枢纽/机场较为密集的空中繁忙地带分辨率与精度、数据更新率、多目标处理、复杂杂波

46、环境检测目标二次监视雷达相比一次雷达有什么优点？有更大的作用距离目标信号是与询问频率不同的经过编码的应答信号，很容易区别于地杂波、云雨等无源反射的目标信号，系统有较高的监视检测概率询问或应答信号都是经过编码处理的，也可进行地空数据通信。相位测角系统可采用无方向和有方向两种天线，试说明它们是如何建立起相位与方位之间联系的。方向性天线测角：水平面内 心形方向性图的天线绕某点 顺时针旋转 某一特定方位发射基准信号空间任意位置（方位）接收到的信号是以旋转周期为周期的包络调制在某一固定时刻或收到基准信号的时刻，该信号包络的相位与接收点的位置（方位）有关周期调制的包络相对于基准信号的或在基准时刻的相位接收

47、点的方位运载体的角坐标参量。无方向性天线测角：辐射(fsh)等幅波时，其本身不含角坐标信息。水平面内角速度 沿一定(ydng)半径的圆周旋转辐射信号的相位被天线的转速所调制，且与观测点的角（方位）坐标产生(chnshng)一一对应的关系为什么相位测距（差）系统存在着多值性的问题，如何消除？消除：连续不断地测量、计算并记录完整相位循环数所测相位信息同时送入完整相位循环计数器和相位计中，该计数器记录下每隔2的相位的整数倍变化，称为相位巷道；相位计的读数小于2 ，对应的是单值读数的区域。采用时间（脉冲）等其他测距方式得到单值低精度的距离值，计算出原相位巷道的序号，再进行相位的精测距，类似于罗兰的方法

48、。分析在无线电波的几个参量中，可以做何种形式的复合？这些形式的复合所带来的好处有哪些？振幅相位复合、振幅时间复合等好处：同时利用电磁波的几个参量，分别建立起与不同导航参量之间的关系，得到更加完善的、在功能上加强或在性能上提高的无线电导航系统，是复合无线电导航系统的基本思路。因为各种类型的无线电导航系统都有其不同的特点和性质，也有其固有的缺点或不足，将它们复合成一个系统，可以更加充分地利用包含在信号中的导航信息，提供更加丰富和质量更高的导航功能和性能，并借以互相弥补或改进其不足。并且在许多情况下，取出这些信息并没有什么太大的困难。实现复合无线电导航系统的基本思路是什么？简述其现实意义。意义：约等

49、于上题好处简述TACAN测角测距系统的组成和基本原理。组成：其特点是只需要一个导航台，可以安置在地面固定位置（机场、航路点）或运动着的运载体（如航母）上，有很大的机动灵活性，特别适合于军事方面的需要。该系统由塔康地面设备（或塔康信标台）和机载设备组成，可以为以导航台为中心、半径范围内的飞机提供导航服务，可连续给出飞机所在点相对于信标台的方位角和距离（斜距）。原理：简述LORAN C的工作原理和系统(xtng)组成。工作(gngzu)原理：基本(jbn)定位原理主要利用无线电中的地波传播方式定位，采用100kHz的低频信号衰减较小，并且信号幅度和相位在传播中稳定，可以传播较远的距离，有利于实现远程高精度的导航定位。系统采用双曲线无线电导航的定位方式，通过在其工作区内某点接收同一台链两个发射台信号到达的时间差转换为距离差，得到以两个发射台为焦点的一条双曲线；获取两条相交的双曲线，其交点就是要确定的目标位置。系统组成：系统的地面设施：形成台链的一组发射台、工作区监测站和台链控制中心。一个台链由若干个发射台组成，其中一个作为主台，其余为副台。对于测距差的双曲线定位体制，一个台链至少包括三个发射台对于测距的圆圆定位体制的台链至少包括两个发射台。发射台提供