飞行导航系统课件

航空航天概论第4章飞行器机载设备4.2飞行器导航系统航空航天概论4.2飞行器导航系统导航：把飞行器从出发地引导到目的地的过程导航参数：位置、方向、速度、高度和航迹等导航方式：无线电导航、卫星导航惯性导航、图象匹配导航天文导航、组合导航导航：把飞行器从出发地引导到目的地的过程4.2.1无线电导航原理：借助于无线电波发射和接收，测定飞行器相对于导航台的方位、距离等，以确定飞行器的导航参数。特点：受气候条件限制少，作用距离远，精度高，设备简单可靠，应用广分类：测向无线电导航测距无线电导航测距差无线电导航测速无线电导航4.2.1无线电导航1、测向无线电导航1）自动测向器用方向性天线测无线电波来向与飞行器纵轴线的夹角中长波：

150KHz~2MHz

作用距离约300Km易受地形、时间和季节等因素影响，造成测量误差BBAAaabbc来自导航台例：收音机1、测向无线电导航1）自动测向器BBAAaabbc来自导航台2）全向信标系统（VOR）提供以导航台北向子午线为基准的方位角导航台发出基准与可变相位信号的相位差西北东南VVVVRRRRV基准相位信号R可变相位信号2）全向信标系统（VOR）提供以导航台北向子午线为基准的方2）全向信标系统（VOR）近距甚高频（108-118MHz），不受气候和季节影响高度越高，作用距离越远。当飞行器有足够高度时，作用距离可达480Km。机场自动着陆系统的归航导航台2）全向信标系统（VOR）近距甚高频（108-118MHz2、测距无线电导航DME测距机：飞行器测量发出询问脉冲与收到导航台应答脉冲的时间差，计算出飞行器与导航台间的距离如果将应答脉冲调制，其相位同VOR可变相位信号，则可同时完成测距和测向（“塔康”系统）2、测距无线电导航DME测距机：3、测距差无线电导航导航台发射，为飞行器提供经纬度位置。飞行器分别接收两个导航台的信号，分析相位差或时间差，计算距离差两条双曲线的交点ACB3、测距差无线电导航导航台发射，为飞行器提供经纬度位置。AC3、测距差无线电导航甚低频，10KHz-14KHz，远距导航系统，距离约1000Km以上。设备简单，没有用户限制，传播远也可为船舶等其他运载工具定位，是目前唯一能为水下20-30米潜艇导航的技术工具3、测距差无线电导航甚低频，10KHz-14KHz，飞行器上的加速度计测量加速度，经运算处理而获得速度和位置进行导航。飞行器常用的基本导航技术。4.2.2惯性导航飞行器上的加速度计测量加速度，经运算处理而获得速度和位置进行Ay：南北Ax：东西陀螺稳定稳定平台Ay：南北两种平台方式平台式惯导：加速度计安装在陀螺平台上

优点：陀螺平台不受飞机姿态的影响。捷联式惯导：在飞机不同部位上安装三个加速度计，测量轴与机体轴一致，对测量的参数进行姿态修正后经计算得出导航参数。

优点：简单，重量轻，可靠，易维护两种平台方式惯导优点：

自主性强（完全自主导航）隐蔽性好短时间精度高无需地面或空中辅助设备。还能提供俯仰、滚转、航向等运动参数惯导缺点：测量误差随时间长而积累，制造精度高一般配备其他导航设备校正系统误差广泛应用惯导优点：4.2.3卫星导航系统人造卫星导航可覆盖空间大美国卫星全球定位系统GPS俄罗斯全球导航卫星网Glonass欧洲空间局“伽利略”导航卫星系统中国“北斗”导航定位卫星系统4.2.3卫星导航系统人造卫星导航可覆盖空间大(x,y,z)zyxriSi

(xi

,yi,zi

)地心◆卫星导航原理

i

为伪距，x,y,z,

t

四个未知数，四颗卫星即可(x,y,z)zyxriSi(xi,yi,导航卫星：约2万公里高空近圆形轨道上运行24颗卫星（3个备用），六个轨道面上，各有4颗卫星任何地点和时刻，至少4颗地面站组4个监控站，1个上行注入站，1个主控站用户设备：GPS接收机显示参数高精度导航定位系统：定位精度10-100米，军用1米GlobalPositionSystem全球定位系统（简称GPS）美国GPS导航卫星：GlobalPositionSystem美国G4.2.4图象匹配导航系统1）概念图像匹配就是基于地表特征与地理位置之间的对应关系，将实时图与原图进行比较，确定飞行器位置及偏差习惯上，导航用于飞机等，制导针对导弹原图：事先通过各种手段获得的地表数字化地图。实时图：飞行器飞行时，探测取得的实际地表特征图象。4.2.4图象匹配导航系统1）概念2）数字地图将地形轮廓转化为高程数值每一格中的数字是格中高程的平均值，格的位置表示平面二维坐标。2）数字地图将地形轮廓转化为高程数值3）地形匹配导航以地形高度轮廓为匹配特征，一维匹配适合山丘，地形跟踪与地形回避。3）地形匹配导航以地形高度轮廓为匹配特征，一维匹配以区域地形为匹配特征二维匹配适合较平坦地区末制导4）景像匹配导航以区域地形为匹配特征4）景像匹配导航巡航导弹制导示意惯导+地形+景象巡航导弹制导示意惯导+地形+景象4.2.5天文导航以航海天文为基础通过观测天体确定飞行器位置和航向受天气条件影响大，一般适合高空飞行器设备复杂，信号弱，人为干扰4.2.5天文导航4.2.6组合导航惯性导航：自主、隐蔽、短时精