地球知识新(1)
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§1.1地球知识
N
NT
MC
TC
△M
航线角：从航线起点的经线北端顺时针 量到航线(航段)去向的角度。 MC＝TC－MV
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等磁差曲线
磁差的计算：
计算公式：MV2＝MV1＋(Y2-Y1) ×年变率 试计算重庆地区今年磁差：1960年磁差为﹣1.5°,年变率为-0.8′。 MV(2008)=﹣1.5°+(2008-1960) ×(﹣0.8′) ≈﹣2°
§1.1地球知识
Ecuador “经度78度27分8秒”“纬度0度0分0秒”
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（二）经度
1、经圈、经线、起始经线 2、经度 某条经线的经度，就是该地方经线平面和其始经线平面的夹角，叫该地方的经度。
§1.1地球知识
3、经度表示 (1)λE116°19′ (2) 116°19′E (3) E116°19′ (4)LONG E 116°19′ (三)地理位置与地理坐标的对应
三、地球磁场
（一）磁差 1、真经线:指向地理南北的方向线 2、磁经线：自由磁针所指的南北方向线 3、磁差：磁经线北端偏离真经线北端的角度，叫磁差或磁偏角。偏东为正，偏西为负。 4、磁差的表示：MV-2°； VAR2°W 5、等磁差曲线
§1.1地球知识
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地 磁 北 极
第一篇 领航基础 第一章 地球及地图
本章主要内容 §1.1地球知识 §1.2常用的航空地图 §1.3基本地图作业
一、地球的形状和大小
§1.1地球知识
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大地坐标系的建立 1954年北京大地坐标 克拉索夫斯基椭球体、北京原点,a=6 378. 245km b=6 356.863 1980年国家大地坐标系（西安坐标系） 物理联合会推荐的参数、西安原点（泾阳县永乐镇）a=6378. 140km b=6356. 755km
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课堂练习
距离单位换算
90
英里
180
海里
60
公里
32
37
330
2061Biblioteka 578320 °MC
－20 °
-4°
＋4 °
－2 °
MV
TC
92 °
120 °
64 °
300 °
60 °
90°
116 °
结束
§1.1地球知识
航线角换算
(四)大圆航线和等角航线
1、大圆航线 以通过两航路点间的大圆圈线作为航线的叫大圆航线。 2、等角航线 以通过两航路点间的等角线作为航线的就叫等角航线。 3、大圆航线和等角航线的应用
§1.1地球知识
航线
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(三)航线的两个要素 ——航线角和航线距离
1、航线角 (1)范围：0～360° (2)种类： 真航线角(TC) 磁航线角(MC) (3)MC=TC-(±MV) 2、航线距离 单位：公里(KM)、海里(NM)、英里（SM） 1NM＝1.852KM=1.15SM
1989 年3 月3 日，第十三届国际民航组织理事会126 次会议，批准了新航行系统小组第4 次会议关 于采用世界地理坐标系（ WGS－84）为国际民用航空未来导航标准坐标系的建议。
地球运动
地球自转 昼夜变化改变地球表面的气压、气温、能见度，从而改变飞行时空条件和领航参数 晨昏线、晨线、昏线 晨昏线：白昼与黑夜在地球表面形成的交界线。 晨线：沿着地球自转方向，由黑夜进入白昼所经过的晨昏线 昏线：沿着地球自转方向，由黑夜进入白昼所经过的晨昏线 晨昏线自东向西移动
无线电领航（Radio Navigation) 根据无线电的传播特性，利用无线电领航设备进行定向、测距、定位，引导飞机飞行。 精度高；定位时间短，可以连续、适时的定位；能够在昼夜、复杂气象条件或缺少地标的条件现使用，大大扩大了飞行时空。 局限性：地面限制、电磁干扰 20世纪20年代出现，二战时期得到迅猛反展 测向系统：ADF、VOR、 ILS、 MLS（方位角、仰角、距离） 测距系统：DME 测向测距系统：VOR/DME， TACAN 测高系统：RA 测距差系统： OMEGA、LORAN
地标领航 （Piloting Navigation） 火堆、旗语、地标 要求：要求目视条件好（VIS，Ceiling），飞行前做好充分准备 局限性：严重依赖地理环境、天气状况，飞行时空小
推测（罗盘）领航(Dead-Reckonging Navigation) 指南针；计里鼓；14世纪的磁罗盘 1906年前后德国.安休兹博士陀螺罗盘 1909年，俄国什瓦斯基 偏流公式 1910年航空地图 利用地标、结合罗盘及其他基本航行仪表，对照航图，根据飞机当前位置，推测飞机未来位置的领航方法。 飞行时空进一步扩大，但依然受到地理环境、天气状况、基本领航仪表精度及功能的限制。
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大致在什么纬度上，飞机可以始终追及晨昏线？
地球磁场（Geomagnetic Field） 磁北极(74.9ºN,101ºW) 磁南极(67.1ºS,142.7ºE) 地球磁极由东向西有规律的缓慢的移动。 地磁场三要素： 磁差（VAR/MV—Magnetic Variation） 磁倾（Magnetic Dip）（磁力线切线同水平面的夹角） 地磁力（地球磁场对磁体的作用力）
飞机早上6点从乌鲁木齐起飞，目的地北京，则飞机在飞行过程中______（相遇、追赶）_____（晨线、昏线）
二.地理坐标
(一)纬度 1、赤道----赤道平面 纬圈----纬线(表示某地点的东西方向) 2、纬度：该纬线上任意一点与地心的连线同赤道平面的夹角，叫该地点的纬度。 3、纬度表示方法 (1)φN39°57 (2) 39°57′N (3) N39°57(4)LAT N39°57′
领航发展史
据说大约在公元前2600年，黄帝部落与蚩尤部落曾经在涿鹿发生大战，由于有指南车的指引，黄帝的军队在大风雨中仍能辨别方向，因此取得了战争的胜利。
天文导航（Celestial Navigation) 利用天文罗盘、六分仪等，根据日月星辰的位置关系测定飞机的位置和航向 郑和：“过洋牵星图” ，“惟观日月升坠，以辨东西，星斗高低、度量远近” 。 优点 自主导航，隐蔽性好 抗干扰能力强 不受地域空域限制 设备简单，造价低 缺点 对民用航空而言，容易受到天气的影响
卫星导航 通过测量飞机与导航卫星的相关位置来解算领航参数 1957年10月，前苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星。 1964年1月，美国海军成功研制出海军卫星导航系统－“子午仪（Transit）卫星导航系统”，主要用于核潜艇的导航定位，1967年7月，部分导航电文解密，供民间商业应用，为远洋船舶导航和海上定位服务。 1973年，美国，GPS 1978年，前苏联GLONASS 欧洲空间局1999年初正式推出Galileo导航卫星系统计划，预计于2008年建成，2010年全面投入民用。
领航学概念
使用飞机领航系统，引导飞机沿预定航线从地球表面的一点准确、准时、安全地 飞至地球表面另一点的一门应用科学。 解决问题：确定飞机的位置、航向、飞行时间
领航学研究的基本内容
①领航基础知识。地球、航图相关知识；基本领航元素的测算方法；飞机在风中的航行规律。 ②基本领航方法。地标领航、推测（罗盘）领航和无线电领航的基本方法；仪表进近的飞行程序和方法，仪表着陆系统实施进近的方法。 ③现代导航方法。卫星导航系统、惯性导航系统和飞行管理系统的基本原理，区域导航的实施程序和方法。 ④领航准备和空中实施。综合利用各种领航设备、进行领航准备和空中实施的程序和方法。
（二）磁倾：磁针的轴线与水平面的夹角 范围：0°～90° （三）地磁力：地球磁场对磁体的作用力 （四）地磁要素的变化 1、世纪变化和磁差年变率 2、周年变化和周日变化
§1.1地球知识
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四、航线
(一)定义： 飞机从地球表面一点到另一点的预定的航行路线叫航线。 (二)航线构成：起点、转弯点、终点 1、目视航线 2、仪表航线
1min
4min
1h
24h
地方时 Local time
世界各地的人都习惯于把太阳处于正南方（即太阳上中天）的时刻定为中午12点，但此时正好背对着太阳的另一地点（在地球的另一侧），其时刻必然应当是午夜0点。如果整个世界统一使用一个时刻，则只能满足在同一条经线上的某几个地点的生活习惯。所以，整个世界的时刻不可能完全统一。这种在地球上某个特定地点，根据太阳的具体位置所确定的时刻，称为“地方时”。所以，真太阳时又叫做“地方真太阳时”（地方真时），平太阳时又叫做“地方平太阳时”（地方平时）。地方真时和地方平时都属于地方时。 以当地经线正背太阳为零点，正对太阳为12点所确定的时刻
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第二节 时间与时刻
一、时间与时刻定义 时刻：航空把事件发生的瞬间成为时刻。 起飞时刻、落地时刻、预计到达下一定位点、报告点、检查点的时刻、航班时刻表 时间：两时刻之间的间隔成为时间 飞行实耗时间、续航时间 二、时间与经度
1 ´
4sec
15 ´ ´
15 ´
1 °
15 °
360 °
1sec
区域导航 惯性导航、卫星导航以及飞行管理计算机系统的不断发展，使得导航手段发生了根本的变化。 飞机无需局限于地面导航设施形成的航线逐台飞行，而是根据飞行管理计算机系统管理来自惯性导航系统、卫星导航系统、或地面导航设施的导航信息，编排更加灵活的短捷的希望航线，计算飞机的航线偏离信息，并通过与自动驾驶耦合，实现自动驾驶，引导飞机沿着最佳的飞行路径飞行，从实践和设备上摆脱了地面导航设施的束缚，这种实施导航的方法称之为区域导航（RNAV：Area Navigation）
惯性导航INS（Inertial Navigation） 利用惯性元件测量飞机相对于惯性空间的加速度，在给定的初始条件下，利用导航计算机的积分运算，确定飞机的姿态、位置、速度，引导飞机飞行。 完全自主导航；不受气象条件和地面导航设施限制，隐蔽性好；系统校准后短时定位精度高。 定位误差随时间而不断积累，存在积累误差；成本高。
§1.1地球知识
大圆航线与等角航线对比
大圆航线距离最短，但飞行过程中需要借助罗盘不断改变航线角飞行；等角航线距离较大圆航线长，但飞行过程中不需改变航线角，操作方便。 远程飞行中，通常将大圆航线根据实际情况分成几个航段，每一航段按等角航线飞行，这样既可以减少不必要的麻烦，同时也能得到较好的经济效益。 现在大中型飞机上的导航设备都使用大圆航线，而小型飞机（如Y－5,TB等）受导航设备限制只能使用等角航线。
20 世纪70年代早期,EUROCONTROL 在建设马斯特里希特高空管制中心，从 比利时、德国和荷兰的多雷达信号经过处理后，雷达的轨迹显示出现了差异，经调查是不兼容坐标系统所致。
大地坐标系的建立 世界大地测量坐标系WGS－84（美国国防部制定） a=6378.137km b=6356.752km 推广WGS-84坐标系的重要意义： RNAV 导航台地理位置精度要求 主要机载导航设备均是基于WGS-84坐标系开发的 全球定位系统GPS的卫星星历数据和定位解都是以1984年建立的世界大地测量坐标系WGS－84作为坐标框架，目前已被普遍采用于工程测量和导航定位。
已知上海（121°28´E）和拉萨（91°07´E），当上海的地方时为0900，拉萨的地方时？
区时（ZTM－Zone Time） 1884年国际经度会议 时区的划分：以零度经线为基准，每差15度确定一条主经线，主经线左右各7.5 °定义为一个时区，以主经线的地方时作为全时区共同使用的时间，称为该时区的区时。全球划分为24个时区。 同一时区内区时与地方时 最大相差 半小时。 优点：符合当地人们的作息习惯，便于国际飞行换算： 时间差＝区号差 东早西晚 东加西减 向东飞越日界线时间减一天，向西飞越日界线时间加一天
N
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MC
TC
△M
航线角：从航线起点的经线北端顺时针 量到航线(航段)去向的角度。 MC＝TC－MV
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等磁差曲线
磁差的计算：
计算公式：MV2＝MV1＋(Y2-Y1) ×年变率 试计算重庆地区今年磁差：1960年磁差为﹣1.5°,年变率为-0.8′。 MV(2008)=﹣1.5°+(2008-1960) ×(﹣0.8′) ≈﹣2°
§1.1地球知识
Ecuador “经度78度27分8秒”“纬度0度0分0秒”
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（二）经度
1、经圈、经线、起始经线 2、经度 某条经线的经度，就是该地方经线平面和其始经线平面的夹角，叫该地方的经度。
§1.1地球知识
3、经度表示 (1)λE116°19′ (2) 116°19′E (3) E116°19′ (4)LONG E 116°19′ (三)地理位置与地理坐标的对应
三、地球磁场
（一）磁差 1、真经线:指向地理南北的方向线 2、磁经线：自由磁针所指的南北方向线 3、磁差：磁经线北端偏离真经线北端的角度，叫磁差或磁偏角。偏东为正，偏西为负。 4、磁差的表示：MV-2°； VAR2°W 5、等磁差曲线
§1.1地球知识
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地 磁 北 极
第一篇 领航基础 第一章 地球及地图
本章主要内容 §1.1地球知识 §1.2常用的航空地图 §1.3基本地图作业
一、地球的形状和大小
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大地坐标系的建立 1954年北京大地坐标 克拉索夫斯基椭球体、北京原点,a=6 378. 245km b=6 356.863 1980年国家大地坐标系（西安坐标系） 物理联合会推荐的参数、西安原点（泾阳县永乐镇）a=6378. 140km b=6356. 755km
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距离单位换算
90
英里
180
海里
60
公里
32
37
330
2061Biblioteka 578320 °MC
－20 °
-4°
＋4 °
－2 °
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TC
92 °
120 °
64 °
300 °
60 °
90°
116 °
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航线角换算
(四)大圆航线和等角航线
1、大圆航线 以通过两航路点间的大圆圈线作为航线的叫大圆航线。 2、等角航线 以通过两航路点间的等角线作为航线的就叫等角航线。 3、大圆航线和等角航线的应用
§1.1地球知识
航线
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(三)航线的两个要素 ——航线角和航线距离
1、航线角 (1)范围：0～360° (2)种类： 真航线角(TC) 磁航线角(MC) (3)MC=TC-(±MV) 2、航线距离 单位：公里(KM)、海里(NM)、英里（SM） 1NM＝1.852KM=1.15SM
1989 年3 月3 日，第十三届国际民航组织理事会126 次会议，批准了新航行系统小组第4 次会议关 于采用世界地理坐标系（ WGS－84）为国际民用航空未来导航标准坐标系的建议。
地球运动
地球自转 昼夜变化改变地球表面的气压、气温、能见度，从而改变飞行时空条件和领航参数 晨昏线、晨线、昏线 晨昏线：白昼与黑夜在地球表面形成的交界线。 晨线：沿着地球自转方向，由黑夜进入白昼所经过的晨昏线 昏线：沿着地球自转方向，由黑夜进入白昼所经过的晨昏线 晨昏线自东向西移动
无线电领航（Radio Navigation) 根据无线电的传播特性，利用无线电领航设备进行定向、测距、定位，引导飞机飞行。 精度高；定位时间短，可以连续、适时的定位；能够在昼夜、复杂气象条件或缺少地标的条件现使用，大大扩大了飞行时空。 局限性：地面限制、电磁干扰 20世纪20年代出现，二战时期得到迅猛反展 测向系统：ADF、VOR、 ILS、 MLS（方位角、仰角、距离） 测距系统：DME 测向测距系统：VOR/DME， TACAN 测高系统：RA 测距差系统： OMEGA、LORAN
地标领航 （Piloting Navigation） 火堆、旗语、地标 要求：要求目视条件好（VIS，Ceiling），飞行前做好充分准备 局限性：严重依赖地理环境、天气状况，飞行时空小
推测（罗盘）领航(Dead-Reckonging Navigation) 指南针；计里鼓；14世纪的磁罗盘 1906年前后德国.安休兹博士陀螺罗盘 1909年，俄国什瓦斯基 偏流公式 1910年航空地图 利用地标、结合罗盘及其他基本航行仪表，对照航图，根据飞机当前位置，推测飞机未来位置的领航方法。 飞行时空进一步扩大，但依然受到地理环境、天气状况、基本领航仪表精度及功能的限制。
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大致在什么纬度上，飞机可以始终追及晨昏线？
地球磁场（Geomagnetic Field） 磁北极(74.9ºN,101ºW) 磁南极(67.1ºS,142.7ºE) 地球磁极由东向西有规律的缓慢的移动。 地磁场三要素： 磁差（VAR/MV—Magnetic Variation） 磁倾（Magnetic Dip）（磁力线切线同水平面的夹角） 地磁力（地球磁场对磁体的作用力）
飞机早上6点从乌鲁木齐起飞，目的地北京，则飞机在飞行过程中______（相遇、追赶）_____（晨线、昏线）
二.地理坐标
(一)纬度 1、赤道----赤道平面 纬圈----纬线(表示某地点的东西方向) 2、纬度：该纬线上任意一点与地心的连线同赤道平面的夹角，叫该地点的纬度。 3、纬度表示方法 (1)φN39°57 (2) 39°57′N (3) N39°57(4)LAT N39°57′
领航发展史
据说大约在公元前2600年，黄帝部落与蚩尤部落曾经在涿鹿发生大战，由于有指南车的指引，黄帝的军队在大风雨中仍能辨别方向，因此取得了战争的胜利。
天文导航（Celestial Navigation) 利用天文罗盘、六分仪等，根据日月星辰的位置关系测定飞机的位置和航向 郑和：“过洋牵星图” ，“惟观日月升坠，以辨东西，星斗高低、度量远近” 。 优点 自主导航，隐蔽性好 抗干扰能力强 不受地域空域限制 设备简单，造价低 缺点 对民用航空而言，容易受到天气的影响
卫星导航 通过测量飞机与导航卫星的相关位置来解算领航参数 1957年10月，前苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星。 1964年1月，美国海军成功研制出海军卫星导航系统－“子午仪（Transit）卫星导航系统”，主要用于核潜艇的导航定位，1967年7月，部分导航电文解密，供民间商业应用，为远洋船舶导航和海上定位服务。 1973年，美国，GPS 1978年，前苏联GLONASS 欧洲空间局1999年初正式推出Galileo导航卫星系统计划，预计于2008年建成，2010年全面投入民用。
领航学概念
使用飞机领航系统，引导飞机沿预定航线从地球表面的一点准确、准时、安全地 飞至地球表面另一点的一门应用科学。 解决问题：确定飞机的位置、航向、飞行时间
领航学研究的基本内容
①领航基础知识。地球、航图相关知识；基本领航元素的测算方法；飞机在风中的航行规律。 ②基本领航方法。地标领航、推测（罗盘）领航和无线电领航的基本方法；仪表进近的飞行程序和方法，仪表着陆系统实施进近的方法。 ③现代导航方法。卫星导航系统、惯性导航系统和飞行管理系统的基本原理，区域导航的实施程序和方法。 ④领航准备和空中实施。综合利用各种领航设备、进行领航准备和空中实施的程序和方法。
（二）磁倾：磁针的轴线与水平面的夹角 范围：0°～90° （三）地磁力：地球磁场对磁体的作用力 （四）地磁要素的变化 1、世纪变化和磁差年变率 2、周年变化和周日变化
§1.1地球知识
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四、航线
(一)定义： 飞机从地球表面一点到另一点的预定的航行路线叫航线。 (二)航线构成：起点、转弯点、终点 1、目视航线 2、仪表航线
1min
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地方时 Local time
世界各地的人都习惯于把太阳处于正南方（即太阳上中天）的时刻定为中午12点，但此时正好背对着太阳的另一地点（在地球的另一侧），其时刻必然应当是午夜0点。如果整个世界统一使用一个时刻，则只能满足在同一条经线上的某几个地点的生活习惯。所以，整个世界的时刻不可能完全统一。这种在地球上某个特定地点，根据太阳的具体位置所确定的时刻，称为“地方时”。所以，真太阳时又叫做“地方真太阳时”（地方真时），平太阳时又叫做“地方平太阳时”（地方平时）。地方真时和地方平时都属于地方时。 以当地经线正背太阳为零点，正对太阳为12点所确定的时刻
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第二节 时间与时刻
一、时间与时刻定义 时刻：航空把事件发生的瞬间成为时刻。 起飞时刻、落地时刻、预计到达下一定位点、报告点、检查点的时刻、航班时刻表 时间：两时刻之间的间隔成为时间 飞行实耗时间、续航时间 二、时间与经度
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15 ´ ´
15 ´
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15 °
360 °
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区域导航 惯性导航、卫星导航以及飞行管理计算机系统的不断发展，使得导航手段发生了根本的变化。 飞机无需局限于地面导航设施形成的航线逐台飞行，而是根据飞行管理计算机系统管理来自惯性导航系统、卫星导航系统、或地面导航设施的导航信息，编排更加灵活的短捷的希望航线，计算飞机的航线偏离信息，并通过与自动驾驶耦合，实现自动驾驶，引导飞机沿着最佳的飞行路径飞行，从实践和设备上摆脱了地面导航设施的束缚，这种实施导航的方法称之为区域导航（RNAV：Area Navigation）
惯性导航INS（Inertial Navigation） 利用惯性元件测量飞机相对于惯性空间的加速度，在给定的初始条件下，利用导航计算机的积分运算，确定飞机的姿态、位置、速度，引导飞机飞行。 完全自主导航；不受气象条件和地面导航设施限制，隐蔽性好；系统校准后短时定位精度高。 定位误差随时间而不断积累，存在积累误差；成本高。
§1.1地球知识
大圆航线与等角航线对比
大圆航线距离最短，但飞行过程中需要借助罗盘不断改变航线角飞行；等角航线距离较大圆航线长，但飞行过程中不需改变航线角，操作方便。 远程飞行中，通常将大圆航线根据实际情况分成几个航段，每一航段按等角航线飞行，这样既可以减少不必要的麻烦，同时也能得到较好的经济效益。 现在大中型飞机上的导航设备都使用大圆航线，而小型飞机（如Y－5,TB等）受导航设备限制只能使用等角航线。
20 世纪70年代早期,EUROCONTROL 在建设马斯特里希特高空管制中心，从 比利时、德国和荷兰的多雷达信号经过处理后，雷达的轨迹显示出现了差异，经调查是不兼容坐标系统所致。
大地坐标系的建立 世界大地测量坐标系WGS－84（美国国防部制定） a=6378.137km b=6356.752km 推广WGS-84坐标系的重要意义： RNAV 导航台地理位置精度要求 主要机载导航设备均是基于WGS-84坐标系开发的 全球定位系统GPS的卫星星历数据和定位解都是以1984年建立的世界大地测量坐标系WGS－84作为坐标框架，目前已被普遍采用于工程测量和导航定位。
已知上海（121°28´E）和拉萨（91°07´E），当上海的地方时为0900，拉萨的地方时？
区时（ZTM－Zone Time） 1884年国际经度会议 时区的划分：以零度经线为基准，每差15度确定一条主经线，主经线左右各7.5 °定义为一个时区，以主经线的地方时作为全时区共同使用的时间，称为该时区的区时。全球划分为24个时区。 同一时区内区时与地方时 最大相差 半小时。 优点：符合当地人们的作息习惯，便于国际飞行换算： 时间差＝区号差 东早西晚 东加西减 向东飞越日界线时间减一天，向西飞越日界线时间加一天