无线电导航原理与系统-11
初中物理沪科版物理时空〖无线电导航〗
无线电导航利用无线电设备确定舰船、飞机或其他航行体的位置，并引导它们沿着预先指定的航线航行的方法和技术。
无线电导航的任务，是要保证在各种气象条件下，引导车辆、舰船、飞机等用户沿预定路线安全航行；引导飞机起飞和降落；引导船只进出港口、通过水道或停靠码头；对飞机和船只的活动进行调度，实行交通管制，以防发生碰撞；引导车辆在丛林、沙漠等特殊环境下行驶。
在军事上，除完成飞机和军舰的一般引导任务外，导航还要能配合完成如武器投射、侦察、巡逻、反潜、空中编队、援救等任务。
在国民经济中，由于导航具有高精度定位的能力，它还可以配合完成如海上石油勘探、海上捕鱼、海洋调查、海底电缆铺设、大地测量、航空测绘以及气象探测等任务。
无线电导航是用辐射电磁波的方法，测量导航用户与某些导航台间的相对位置，以确定导航用户自己的位置。
因此，无线电导航设备和系统与雷达有很多相似之处。
但是，由于导航用户是运动的物体，所以这种系统的定位方法就与本身是固定的雷达所采用的定位方法不同。
目前除雷达导航外，其他各种无线电导航系统，几乎都是先由导航台发射出具有一定特征的无线电导航信号，再由用户（航行体）导航设备所接收，用户根据导航台的方向和位置，即可确定出自己的位置。
例如，如图21－资－16所示，A、B是两个导航台，P是在这两个导航台作用距离内的航行体，航行体只要利用定向接收天线测出两个导航台的方向，就可以求出这两个导航台的方位角θ1和θ2，再根据航行图上A、B两个导航台的实际地理位置和方位角θ1、θ2，引直线AL、B，即可确定航行体P自身的位置。
图21－资－16 定位原理现在无线电导航技术的发展方向主要是：实现设备的微小型化和自动化；实现具有全球覆盖、全天候、高精度和适于各种用户等优点的卫星导航系统；实现除完成导航任务外，还能完成通信、监视、武器制导、授时等任务，即能够综合利用的无线电导航系统。
1。
无线电导航基本原理
导航是一个时间和空间的联合概念，需要在特定的时刻描 述在特定空间位置的状态。空间位置的描述可以采用极坐标， 也可用直角坐标。由于导航通常是相对于某一具体目的地而 言的，因此采用极坐标（角度和距离）是方便而合理的。
在无线电导航的设计中往往构建一定的机制使得实际中测 量的无线电信号参量（幅度、频率及相位等）与角度（导航 台方位角、载体姿态角）、距离（距离、距离差）等几何参 量建立对应关系。然后利用几何参量与待求导航参数之间的 数学关系，即可求得所需的导航参量。
位置之间的数学关系进行位置的确定，称之为位置 线/面法； ➢ 另一种定位通过所测得的高阶运动参量，如速度等， 以积分的形势确定位置，称之为推航定位。
THANKS
飞机导航设备与维修
Aircraft navigation equipment and maintenance
raft navigation equipment and maintenance
第五节 无线电导航的基本原理
5.1 角度（方位）测量原理 5.2 距离测量原理 5.3 速度测量原理 5.4 定位原理
（1）脉冲测距测量 脉冲法测距，实质上是用窄脉冲对时间轴进行标定， 通过脉冲间隔读取时间，进而测量距离。通常，脉冲测 距有两种方式：有源方式和无源方式。
（2）相位测距测量 相位测距（差）是通 过测量电波在载体和导 航台之间信号相位的变 化来确定距离（差）。 如下图2-x为相位测距 示意图。
图 频率测距示意图
即如果将构成天线方向图的两个波束，部分的重叠起来， 则可以获得一条等讯号线。转动天线到两个波束接收信号 强度相等的方向，即可确定出导航台方位。 这种方法与最小值法类似，当两个波束的调制频率不同时 可以很容易地判断出载体偏离等讯号线的方向，其测量灵 敏度介于最大值法和最小值法之间。如下图2-x所示为比 较测向示意图。
无线电导航系统(第2版)-教学大纲、授课计划 吴德伟
《无线电导航系统（第2版）》教学大纲一、课程信息课程名称：无线电导航系统（第2版）课程类别：素质选修课/专业基础课课程性质：选修/必修计划学时：64计划学分，4先修课程：无选用教材：《无线电导航系统（第2版）》，吴德伟主编，2023年，电子工业出版社教材。
适用专业：本课程可作为导航专业课程教学的课程，也可供其他相关专业学生和工程技术人员阅读参考，还可作为导航理论的培训课程。
课程负责人：二、课程简介无线电导航是在20世纪初发展起来的导航门类口第二次世界大战以后，尤其是进入21世纪后，由于军、民用航空导航的需求日益增多和电子技术的飞速发展，无线电导航成为各种导航手段中应用最广、发展最快的种7成为导航中的支柱门类。
本课程从系统的角度完整地介绍了军、民用现代无线电导航系统，内容包括导航的基本概念、相关知识，无线电导航系统的任务、构成、性能和发展；用于近程航空导航的中波导航系统、超短波定向系统、伏尔系统、地美仪系统、塔康系统、俄制近程导航系统，用于远程航空导航的罗兰-C系统、卫星导航系统和自主无线电导航系统：用于飞机着陆引导的米波仪表着陆系统、分米波仪表着陆系统、微波着陆系统和精密进场霄达系统。
三、课程教学要求求与相关教学要求的具体描述。
“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。
关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为“H”“U”或"1”。
”课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。
四、课程教学内容五、考核要求及成绩评定六、学生学习建议(-)学习方法建议1.依据专业教学标准，结合岗位技能职业标准，通过案例展开学习，将每个项目分成多个任务，系统化地学习。
2.通过每个项目最后搭配的习题，巩固知识点。
3.了解行业企业技术标准，注重学习新技术、新工艺和新方法，根据教材中穿插设置的智能终端产品应用相关实例，对己有技术持续进行更新。
4.通过开展课堂讨论、实践活动，增强的团队协作能力，学会如何与他人合作、沟通、协调等等。
无线电导航原理及系统3-11
Zi
Ze 0
0 1Ze
自学
其中 为地球自转引起的天球坐标系和地心地固坐标系的旋转角度。
✓地平坐标转换 为地固坐标
✓载体坐标转换 为地平坐标
无线电测量原理
➢ 无线电导航通过测量电磁波在空间传播时的电信号参量（如幅度、 频率及相位等）进行导航定位，它是一个时间和空间的联合概念。
➢ 在无线电导航的设计中，往往构建一定的机制使得实际中测量的无 线电参量与角度、距离等导航几何参量建立对应关系；然后利用几 何参量与待求导航参数之间的数学关系，通过解方程或者其他等效
Zb O
Yb Xb
载体坐标系示意图
坐标系转换
航行体的导航参量是与特定的空间坐标系相关联的，坐标 系不同则导航参量将会发生变化
例：
➢ 利用卫星导航定位的飞机编队成员之间需要知道彼此的相 对位置关系，此时就需要将其它飞机在地心地固坐标系中 的位置坐标，转化为某编队成员所在的地平坐标系中的相 对位置坐标。
a、b、f分别为参考椭球的长半轴、短
半轴和扁率，它们之间的关系为：
tg a b2 2tg (1f)2tg
➢ 在实际计算中，为了方便往往在某一范围内把椭球 面当作球面来处理，一般取该点所有方向的法截面 曲率半径的平均值作为近似球面半径，称为平均曲 率半径R，可推导出它的计算公式为：
R RNRM
➢上述几种曲率半径有时可以直接应用，如已 知某载体的东、北向速度，则可以求得载体的 经、纬度为：
三.无线电导航定位原理
定位解算
先设导航参数的概约值（初值）为 X ˆ[x ˆ1,x ˆ2,..x ˆ.m.]T
则几何参量在该估值点展开为 定义 YH X
YY(X ˆ) X YXX ˆ(XX ˆ)
无线电导航系统概论
无线电导航系统概论——发展简史
10、其它导航系统 （1）前苏联及俄国建设情况 ①曾建立相应的双曲线定为系统，包括 BRAS
（ Б р а с ） 、 RS-10 （ р с -10 ） 、 MARS-75 、 Chayka (ЧАЙКА)、 α 系统。 BRAS ： 相 当 于 DECCA 系 统 ， 精 度 达 12m （ 双 距 ） 12～60m（双曲线），包括1主台2副台，使用1660～2115 kHz，有6个频率，初始定位时间8～10分钟，提供位置间 隔1分钟。 RS-10类似于BRAS，但有5～6个副台。
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无线电导航系统概论——发展简史
（2）欧洲卫星导航系统建设情况 ①Navsat卫星导航系统 欧洲空间局于1982年提出建议,想通过国际合 作，研制满足海、空导航、搜索、营救、进出港、 民航机着陆等要求的民用卫星导航系统－Navsat卫 星导航系统。 特点：卫星网计划24颗星，提供三维定位、三 维速度和时间，定位精度分为10米和100米。
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无线电导航系统概论——定位原理
它可利用天线灵 敏度最小(理论灵敏 度为零)来确定电波 传播方向； 也利用天线方向性图的最大值来确定来波方向。 (2) 相位法
2π 4π ∆φ = 2 rd = D AB cos θ λ λ
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无线电导航系统概论——定位原理
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无线电导航系统概论——发展简史
地面系统： 主要由2个位于欧洲的Galileo控制中心（GCC） 和20个分布全球的Galileo传感器站（GSS）组 成，另外还有一个用于进行控制与卫星之间数 据交换的分布全球的5个S波段上行站和10个C波 段上行站。控制站与传感器站之间通过冗余通 信网络连接。
无线电导航原理与系统4-11
二. 无线电罗盘测向系统
系统简介
无线电罗盘测向系统是一种地基定向系统，由机载 或船载定向仪自动测定地面发射台的无线电波来波 方向，从而获得飞机或船只相对信标台的角坐标方 位数据。 系统由机载设备和地面设备两部分组成，机载无线 电自动定向仪（ADF）是一种M型最小值法测向设 备，称之为无线电罗盘（Radio Compass）；地面 导航台也称无方向性信标（NDB） 系统工作频率一般在150kHz～l800kHz范围内，作 用距离典型为250~350km。
由工作示意图中可以看出仪表着陆系统 的主要组成部分为： 下滑台 航向台 指点信标
仪表着陆系统工作示意图
三.仪表着陆系统
下滑台
下滑台利用两组在不同高度的天线，同时辐射方向性图互相交叠 的上下两个波束，在与水平面成一定角度的方向上形成等信号区。 两组天线的信号可通过载波频率、调制频率或调制方式的不同而
四.无线电振幅导航系统的测向误差
角度测量的准确度，是衡量无线电振幅测向系统质量 的主要指标之一。每次进行角度测量时，都不可避免 地带有一定的误差，它是所测量角度值与其真值之差。
测量角参量的误差
四.无线电振幅导航系统的测向误差
引起角度测量误差的因素：
设备误差：是指系统本身不完善所产生的误差， 可分为机械与电气两方面的误差。机械方面如天 线、测角器等安装和制造上的不准确等。电气误 差主要指天线效应与修正不够，电气耦合不到位， 屏蔽不良，对称天线电路在电特性上不对称等， 以及接收指示设备的惯性等。 极化误差（夜间效应）：无线电测向仪出现极化 误差主要有两种原因，一是信标台天线设备本身 辐射的不是单纯的垂直极化波；二是电波传播过 程中，垂直极化波受电离层反射影响，极化方式 有所改变，形成一定倾斜的椭圆极化波。
第1章 无线电导航基本理论
1.2 无线电导航的发展简史和发展趋势
二、第二阶段（从二战至20世纪60年代初）（7）
7.战术空中导航系统－塔康（TACAN） 军用测距测角系统，美国海军1955年研制； TACAN在功能上相当于民航的VOR和DME； TACAN台安装在航母或地面上，可为飞机同时 提供距地面台（航母）的方位和距离信息；
ADF-NDB，VOR，DME，ILS，MLS，GPS。
5.自主式（自备式）导航系统
只包括航行体上的无线电导航系统就能完 成导航任务的导航系统。
LRRA，INS（非无线电导航系统）。
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1.4 无线电导航系统的分类
一、常用无线电导航术语（6） 6.导航台 具有确定位置、辐射与导航参数有关的有 规定信号格式的发射/接收处理系统。
1.3 导航的分类 三、天体导航
1.定义：通过观测两个以上星体的位置参数（ 如仰角），来确定观察者在地球上的位置，从 而引导运动体航行 。 2.举例：通过观测两颗星的仰角来确定航行体 的位置。
3.特点：为自主式导航，保密性强，定位精度 高，受气候及环境影响，定位时间较长，比较 适合航海导航。
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1. 台卡系统（DECCA）
主要用于航海； 英国台卡导航仪公司研制； 1937年提出，1944年研制成功； 1954年开始普及（在欧洲应用最为广泛） ； 随着罗兰－C的建设和发展，台卡用户逐渐 减少。
中国民航大学 CAUC
1.2 无线电导航的发展简史和发展趋势
二、第二阶段（从二战至20世纪60年代初）（2） 2. 罗兰系统（LORAN） 主要用于航海，美国研制； 罗兰－A，罗兰-C；
1.按所测量的电气参量划分
无线电导航基础
第1章绪论1.1导航的发展简史1.1.1导航的基本概念导航是一门研究导航原理和导航技术装置的学科。
导航系统是确定航行体的位置方向，并引导其按预定航线航行的整套设备（包括航行体上的、空间的、地面上的设备）。
一架飞机从一个机场起飞，希望准确的飞到另外一个机场就必须依靠导航、制导技术。
导航，即引导航行的意思，也就是正确的引导航行体沿预定的航线，以要求的精度，在指定的时间内将航行体引导至目的地。
由此可知除了知道起始点和目标位置之外，还要知道航向体的位置、速度、姿态等导航参数。
其中最主要的是知道航行体的位置。
1.1.2导航系统的发展在古代，我们的祖先一直利用天上的星星进行导航，在古石器时代，为了狩猎方便，人们利用简单的恒星导航方法，这就是最早的天文导航方法。
后来，随着技术的不断发展和人们对事物认知的发展，人们利用导航传感器来导航，最早是我们祖先发明的指南针。
现有的导航传感器包括六分仪、磁罗盘、无线电罗盘、空速表、气压高度表、惯性传感器、雷达、星体跟踪器、信号接收机等。
以航空领域为例，从20世纪20年代开始飞机出现了仪表导航系统。
30年代出现了无线电导航系统，即依靠飞机上的信标接收机和无线电罗盘来获得地面导航台的信息已进行导航。
40年代开始研制甚高频导航系统。
1954年，惯性导航系统在飞机上试飞成功，从而开创了惯导时代。
50年代出现了天文导航系统和多普勒导航系统。
1957年世界上第一颗卫星发射成功以后，利用卫星进行导航、定位的研究工作被提上了议事日程，并着手建立海事卫星系统用于导航定位。
随着1967年海事卫星系统经美国政府批准对其广播星历解密并提供民用，由此显示出卫星定位的巨大潜力。
60年代开始使用远程无线电罗兰-C导航系统，同时还有塔康导航系统、远程奥米伽导航系统以及自动天文导航系统。
60年代后，无线电导航得到进一步发展，并与人造卫星导航相结合。
70年代以后，全球定位导航系统得到进一步发展和应用。
在此过程中，为了发挥不同导航系统的优点，互为补充，出现了各种组合导航系统，它们主要以惯性导航系统为基准。
无线电导航系统
无线电导航基础
无线电导航定位原理
通过无线电信号参量所测量到的几何、物理参量来确定用户的 方位、距离、姿态等导航参量可以较直接地由无线电参量（如幅 度测角、时间测距、相位测姿等）测量得到，而用户的位置参量 则需要较复杂的导航解算，主要有两种方法：通过测量的几何参 量与几何位置之间的数学关系进行定位，通常称为位置线法；通 过测量的物理参量（如速度、加速度等）与几何位置之间的运动 学关系确定位置，一般称为推航定位法。
无线电导航基础
天线及馈线
天线及馈线主要涉及的研究内容有：天线的作用、天线的分类、 天线的特性指标及其影响因素、馈线。 1. 天线在无线电波传输中的作用是什么？ 天线是任何无线电设备和系统必不可少的前端（对接收机）或 后端（对发射机）器件。 在不同设备和系统中作用基本相同，用来实现传输线中的射频 电流能量与空中传播的电磁波能量之间的转换，对线上和空中的 电信号起到沟通和连接的作用。
END
无线电导航基础
无线电导航基础
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。
无线电导航基础
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， 即可完成距离的测量。 因此，无源测距要求用户的时钟与导航台的时钟必须严格同 步，即保持同频同相，或者说既无频差又无钟差。
无线电导航基础
运载体接收到无限波信号以后，如何实现 导航与定位，由此涉及的内容主要有： 1. 空间坐标系； 2. 无线电测量原理； 3. 无线电导航定位原理； 4. 无线电导航系统的工作区。
导航系统-无线电导航
6 按飞机的飞行区域分 航路、终端区
2019年11月26日
导航系统
6
传统导航—无线电导航 自动定向机（ADF)
传统导航—无线电导航
ADF概述
自动定向机（ADF）是一种具有广泛用途的无线电 导航设备，1925年开始试验，1927年首次使用。
自动定向机（ADF）系统是一种导航辅助系统。 ADF接收机使用来自地面站的调幅（AM）信号来计 算ADF地面站相对于飞机纵轴的方位。ADF系统也 接收标准调幅无线电广播。
导航系统
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传统导航—无线电导航
甚高频全向信标（VOR）
航路VOR台（A类） 频率112.00——118.00MHZ(频率间隔50KHZ)，功率
200W，工作距离200NM。
终端VOR台（B类） 频率108.00——112.00MHZ(频率间隔50KHZ，小数
点后第一位为偶数)，功率50W，工作距离25NM。 注：VOR台的识别码都是三个英文字母
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导航系统
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传统导航—无线电导航 EHSI的指示
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导航系统
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传统导航—无线电导航 甚高频全向信标（VOR）
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导航系统
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传统导航—无线电导航
甚高频全向信标（VOR）
VOR系统概念
地面台与机载设备配合提供飞机相对地面台及地面台相对飞机的方 位角的系统。
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导航系统
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传统导航—无线电导航
ADF原理（2）
垂直天线产生圆形方向性图 感应电动势e=K
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无线电导航
测角位置线是一根径向线，测距的位置线是一个圆
以极坐标显示位置，又叫“极坐标系统”
N r M
α O
只 需 一 个 导 航 台就可定位
S
3.1.3 双曲线导航系统
罗兰-C采用测距差原理进行导航定位
罗兰-C的特点
采用100kHz低频率，传播范围远；
利用脉冲和相位测量电波延迟时间，提高了测
DM —— P点到M点距离
tS ——收到S点发出脉冲信号时刻
tM ——收到M点发出脉冲信号时刻
（二）相位法
相位测距法是测量两个导航台发射的信号到达航行 体的相位差。
λ
DA
DB
A
B
A 2
DA
B 2
DB
A —— P点收到A导航台的相位
B —— P点Βιβλιοθήκη 到B导航台的相位DA —— P点到A导航台距离
TSi —卫星i时钟偏置（相对GPS时）
dGi —各种误差引起的时延（是时间t和距离r的函数）
罗兰－C测量的伪距为：
i (t ) Li(t ) u(t ) CTL (t ) TLi (t ) d Li (t, r)
Li’—罗兰－C导航台i发射机经地球曲率修正的位置矢量
u
罗兰－C测量的伪距为：
i (t ) Li(t ) u(t ) CTL (t ) TLi (t ) d Li (t, r)
量精度。
作 用 距 离 1 2 0 0 n
0.25n mile（460m）。
mile，定位精度
双曲线导航原理
距离差位置线：测定航行体到两个导航台的距离 之差，可得到距离差位置线； 用距离差位置线来确定航行体位置的方法，称作 测距差导航； 因为距离差位置线为双曲线，所以又称作双曲线 导航。
无线电导航基础
第1章绪论1.1导航的发展简史1.1.1导航的基本概念导航是一门研究导航原理和导航技术装置的学科。
导航系统是确定航行体的位置方向，并引导其按预定航线航行的整套设备（包括航行体上的、空间的、地面上的设备）。
一架飞机从一个机场起飞，希望准确的飞到另外一个机场就必须依靠导航、制导技术。
导航，即引导航行的意思，也就是正确的引导航行体沿预定的航线，以要求的精度，在指定的时间内将航行体引导至目的地。
由此可知除了知道起始点和目标位置之外，还要知道航向体的位置、速度、姿态等导航参数。
其中最主要的是知道航行体的位置。
1.1.2导航系统的发展在古代，我们的祖先一直利用天上的星星进行导航，在古石器时代，为了狩猎方便，人们利用简单的恒星导航方法，这就是最早的天文导航方法。
后来，随着技术的不断发展和人们对事物认知的发展，人们利用导航传感器来导航，最早是我们祖先发明的指南针。
现有的导航传感器包括六分仪、磁罗盘、无线电罗盘、空速表、气压高度表、惯性传感器、雷达、星体跟踪器、信号接收机等。
以航空领域为例，从20世纪20年代开始飞机出现了仪表导航系统。
30年代出现了无线电导航系统，即依靠飞机上的信标接收机和无线电罗盘来获得地面导航台的信息已进行导航。
40年代开始研制甚高频导航系统。
1954年，惯性导航系统在飞机上试飞成功，从而开创了惯导时代。
50年代出现了天文导航系统和多普勒导航系统。
1957年世界上第一颗卫星发射成功以后，利用卫星进行导航、定位的研究工作被提上了议事日程，并着手建立海事卫星系统用于导航定位。
随着1967年海事卫星系统经美国政府批准对其广播星历解密并提供民用，由此显示出卫星定位的巨大潜力。
60年代开始使用远程无线电罗兰-C导航系统，同时还有塔康导航系统、远程奥米伽导航系统以及自动天文导航系统。
60年代后，无线电导航得到进一步发展，并与人造卫星导航相结合。
70年代以后，全球定位导航系统得到进一步发展和应用。
在此过程中，为了发挥不同导航系统的优点，互为补充，出现了各种组合导航系统，它们主要以惯性导航系统为基准。
无线电导航原理及系统
一.空间坐标系
➢上述几种曲率半径有时可以直接应用，如已 知某载体的东、北向速度，则可以求得载体的 经、纬度为：
0
0
t
ve dt
0 RN h
t
vn dt
0 RM h
0 0 分别为载体的初始经、纬度，h为载体的海拔高度
一.空间坐标系
常用导航坐Leabharlann 系➢ 天球坐标系（i系） ➢ 地心地固坐标系（e系） ➢ 地平坐标系（g系） ➢ 载体坐标系（b系）
一.空间坐标系
Ze YL
P
O
ZL XL Ye
Xe
一.空间坐标系
载体坐标系（b系）
➢ 定义：以载体为中心、固联于载体上的坐标系， 称为载体坐标系。
➢ 载体坐标系的原点位于载体的质心，Y轴指向载体 的纵轴方向向前，Z轴沿载体的竖轴方向向上，X 轴与Y、Z轴构成右手坐标系。
➢ 特点：对于车辆、舰船，特别是飞机这样的载体， 其往往是群体运动中的一员，特别在飞机协同作 战的过程中，需要知道自己的运动速度以及其他 成员与自己的相对位置关系 ，载体坐标系适用于 此类应用。
一.空间坐标系
a、b、f分别为参考椭球的长半轴、短
半轴和扁率，它们之间的关系为：
tg
b2 a2
tg
(1
f
)2 tg
一.空间坐标系
➢ 在实际计算中，为了方便往往在某一范围内把椭球 面当作球面来处理，一般取该点所有方向的法截面 曲率半径的平均值作为近似球面半径，称为平均曲 率半径R，可推导出它的计算公式为：
一.空间坐标系
天球坐标系
天球坐标系（i系）
➢ 定义：原点在地球质心，X轴指 向平春分点，Z轴是天轴，平行 于平均 地球自转轴，Y轴垂直 于X、Z轴并构成右手坐标系。
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三.无线电导航的应用及发展历史
综观无线电导航的发明和发展史，一般都是通过 单独或相互搭配地应用，实现为运载体提供实时 方位或定位信息的目的。 到目前为止，人们主要使用的还是陆基无线电导 航系统，包括： 为航空服务的伏尔（VOR）、测距器（DME）、 塔康（TACAN）、航空无线电信标 （Aeronautical Radiobeacon）、仪表着陆系统 （ILS）、微波着陆系统（MLS）、精密进近雷 达（PAR）等； 主要为航海服务的罗兰—C（Loran—C）、航海 无线电信标（Maritime Radiobeacon）
二. 无线电导航的基本知识
导航信息更新率：导航系统在单位时间内可为 运载体提供定位或其他导航数据的次数。 系统完好性：完好性也称完善性或完备性、完 整性等，是指当导航系统发生故障或误差变化 超出了允许的范围，不能提供可用的导航服务 时，系统能够及时向用户发出告警的能力 。
二. 无线电导航的基本知识
三.无线电导航的应用及发展历史
成熟阶段
时间从六十年代中期至今 此阶段之前的无线电导航系统大多为陆基 系统，它把整个系统的复杂性集中在地 面导航台上，使机载或船载的用户设备 比较简单，并且价格低廉、可靠性高 ， 但其导航精度一般较低，导航数据的更 新率也不高，覆盖范围有限。Leabharlann 三.无线电导航的应用及发展历史
四.发展前景及军事应用
在新型无线电导航系统中，卡尔曼滤波 技术得到了广泛应用，它对于滤除定位 数据中的噪声、平滑运行轨迹以及进行 多系统组合十分关键，在卫星导航、地 形辅助导航、JTIDS和PLRS及其组合导 航中都用到了卡尔曼滤波。
四.发展前景及军事应用
军事应用
在当前的军事领域，新一代无线电导航系统的混合体 除了能够更好地满足执行军事任务的航行引导需求外， 还提供出更为广泛的战术功能，成为军事战斗力的重要 组成部分。其军事应用主要包括在如下几个方面： 提供精确的定位信息 用于各种打击武器的精确制导 为各种机动平台提供位置和姿态信息 提供统一准确的时间信息 用于对高速武器的试验与测量 成为C3I（命令、通信、控制、信息）系统的重要组 成部分
一. 概述
早期的导航手段
地形地物 指南车、计里鼓 天文导航
磁罗盘—指南针
推算导航—惯性导航
一. 概述
早期导航的缺点
受天气、季节、能见度和环境的制约 导航精度低下 导航区域有限（空中、海上或地面）
安全性和准确性不高
一. 概述
无线电导航的发明及特点
无线电导航系统一般由装在运载体上的导航设 备和设在地面或卫星上的导航台（站）组成 通过在导航设备和导航台站之间的无线电信号 传播和通信获得导航信息，给飞机或船只指示 出它们的实时位置或方位 使运载体在不同的运动空间和环境、不同的气 象气候条件下都能够顺利地完成导航任务
三.无线电导航的应用及发展历史
其他导航系统:
微波着陆系统（MLS） 地形辅助导航系统 联合战术信息分发系统（JTIDS） 定位报告系统（PLRS） 组合导航系统： GPS/惯导（INS）组合 JTIDS和PLRS组合 地形信息系统与惯导组合
三.无线电导航的应用及发展历史
卫星导航系统的增强技术
卫星导航的出现可以改变这种情况： 第一：它把导航台设在了外层空间的卫星上， 解决了导航信号大范围覆盖的问题； 第二：它所发射的无线电波频率很高，可以顺 利地穿过电离层等大气层，并且提供很高的导 航精度； 第三：它可以通过多颗卫星组成导航星座，使 用户不必发射无线电信号就可以实现二维、三 维甚至四维定位。
二. 无线电导航的基本知识
精度：导航系统的精度是指系统为运载体所提 供的位置与运载体当时的真实位置之间的误差 大小 ，常用均方误差（RMS ），圆概率误差 （CEP ）。 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 的位置。 系统容量：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。
无线电导航原理与系统
主讲：黄智刚教授、李锐 讲师 2009年09月
第一章 绪论
一. 概述
导航的来源 导航来源于人类交通和军事活动对方 位或位置识别的需求，其目的是要解决：
“我现在在哪里？” “我向哪里去？”
一. 概述
导航的定义与任务 概念：引导各种运载体（飞机、船舶、 车辆等）以及个人按既定航线航行的过 程称为导航，它是保证运载体安全、准 确地沿着选定路线，准时到达目的地的 一种手段
本章作业
复习题2、4、8
二. 无线电导航的基本知识
无线电导航系统的性能及技术指标
设计或衡量一个无线电导航系统时，其 精度、覆盖范围及系统容量是首先需要考虑 的，它们反映了导航系统所能提供的导航信 息的准确性、可服务区域、用户数量方面的 性能；而其它的导航参数对导航用户也是重 要的，尤其对于航空用户来说，是保障飞行 安全、高效所必不可少的。
①
三.无线电导航的应用及发展历史
②
GPS和GLONASS卫星导航系统：
1973年美国国防部开始研制第二代卫星导 航 系 统 ， 即 现 在 的 GPS （ Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System, NAVSTAR GPS），其全称为“导航星授时和测距 全球定位系统”。 GPS于1994年部署完毕，全部24颗卫星升 空，1996年进入“完全工作能力（FOC）阶段”。
连续性：运载体在某特定的运行阶段，导航系 统能够提供规定的定位引导功能而不发生中断 的能力，表明了系统可连续提供导航服务的性 能。 可用性：是指当导航系统和用户设备都正常工 作时，系统为运载体提供可用的导航服务时间 与该航行阶段时间的百分比 可靠性：指系统在给定使用条件下，在规定的 时间内以规定的性能完成其功能的概率
一. 概述
无线电导航具有以下特点： ① 受外界条件（如昼夜、季节、气象、环 境等）的限制较小。 ② 测量导航参数的精度较高，测量速度快。 ③ 系统体积小、重量轻，可靠性高。 ④ 系统价廉经济，易于推广和流行。
二. 无线电导航的基本知识
无线电导航的任务一般包括以下4个方面： 导引运载体沿既定航线航行； 确定运载体当前所处的位置及其航行参数， 包括航向、速度、姿态等实时运动状态； 导引运载体在夜间和复杂气象条件下的安全 着陆或进港； 保证运载体准确、安全地完成航行任务所需 要的其它导引任务。
二. 无线电导航的基本知识
导航系统的分类 按所测量的电气参量 振幅式，相位式，频率式， 脉冲（时间）式，复合式 测角 ，测距 ，测距差
按所测量的几何参量 按系统的组成情况
自主式（自备式） ，非自主 式（它备式） 按无线电导航台（站）的 陆基 ，空基，星基 安装地点 按有效作用距离 近程 ，远程
按工作方式 有源 ，无源
三.无线电导航的应用及发展历史
GPS卫星导航定位示意图 ：
三.无线电导航的应用及发展历史
③
其它卫星导航系统
2003年5月中国发射了北斗导航系统的第三 颗卫星，完成了第一代主动式卫星导航系统的建 立。 目前欧洲各国正在积极建立一个多国共享的 独立于GPS的导航卫星系统——Galileo系统。 国际民航组织（ICAO）和国际海事卫星组 织（IMO）也在筹划建立全球统一的无隙导航体 系的GNSS（Global Navigation Satellite System） 系统。
三.无线电导航的应用及发展历史
②
GPS和GLONASS卫星导航系统： GPS采用高度为2万公里的24颗卫星覆盖全 球，用户只要收到4颗卫星的信号就可实现定位. 其特点为全天候全球导航，定位精度高， 可提供用户的三维位置、三维速度和时间等信息， 用户设备无源工作，体积小、重量轻、耗电少， 使用方便、价格低廉，应用范围广泛，是军事应 用的首选定位系统。 通过提取GPS信号的载波相位信息，还可以 得到更高的测量或定位精度，可用于测绘、低动 态导航和运载体姿态测量等高精度定位的场合。
对卫星导航系统的增强技术主要包括
自主增强(RAIM) 辅助增强(AAIM) 局域增强(LAAS) 广域增强(WAAS)
四.发展前景及军事应用
GPS和GLONASS系统能够在任何气候条件下， 实时、便捷地提供连续的和高精度的位置、航 向、速度、姿态和时间信息 。 卫星导航代表了未来无线电导航的发展方向。 与此同时，无线电导航技术的应用正在迅速超 越交通运输的范畴，渗透到国民经济和人民生 活的各个方面，包括工业、农业、林业、渔业、 公安、急救、邮电、电力传输、地质、石油开 采、信息网络以及科学研究等等 。
三.无线电导航的应用及发展历史
最近20年间，以GPS为主导的卫星导航 技术获得了飞速发展，在各个领域都得 到了广泛应用
三.无线电导航的应用及发展历史
总的来讲，无线电导航的发展历程经历 了三个典型的发展阶段：从以定向为主 的早期阶段，到全面开展、日趋完善的 发展阶段，再到现在卫星导航应用普及、 多导航手段并举的成熟阶段。
卫星导航系统在覆盖范围和精度等方面的性能已 远远超过陆基无线电导航系统，但系统的完好性、 可用性和连续性等指标，还不能满足某些用户尤其 是飞机飞行的需要。对卫星导航系统做增强处理， 可进一步改善系统性能，并在某些应用场合如飞机 着陆阶段提高系统的引导定位精度，达到精密进近 的目的。
三.无线电导航的应用及发展历史
三.无线电导航的应用及发展历史
早期阶段 时间从20世纪初至第二次世界大战前 。 这一阶段由于发明了无线电测向技术，使导航 系统真正成为了可用于引导航行的可靠装置。 无线电罗盘、定向器、四航道信标、扇形无线 电信标 可以测出信标台的方向，或进一步测出两个及 以上信标台的方位进行船只的定位
三.无线电导航的应用及发展历史
三.无线电导航的应用及发展历史