机载组合导航系统综述_方艳艳

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ຫໍສະໝຸດ Baidu
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合 其 配合 设备在战 时容易 受到 破坏 另 外 此 时系 统往往 受工作 区 域 的限制 由天文 导 航等 组合 而成 的组合导 航 多用 于高 空 高速 远 程 飞行 器 等 航 空 航天系 统 而 目 前世 界 上 应用 最 为广 泛 性 能最优 自主性最 强 的机 载组合 导 航 为 卫星 导 航 和 惯性 导 航 或 加无 线 电 导 航 的 组合 该 组合系 统主 要利用 卫星 导 航 系统 的长期 稳定 性 与适中精度 来弥补 的误差 随 时间增 长而 增大 的缺 点 同 时利用 的短期 高精度来弥补 卫 星 导 航 接 收机 在 受干 扰 时误 差增大 或遮 挡 时 丢失信号 等的 缺 点 提 高 卫星 导 航 的动 态性能 和抗 干 扰 能力 和卫 星 的重新 捕获 能 力 从而 实 现完整 的高精度 高可靠 性 高稳 定性 高适 用 性 持续全天候 的 导 航 广 泛 应用 于 海 陆 空 天 各领 域 包 括 飞机 轮 船 车 辆 机 器人 等 的 导 航 组合 导 航技术 已 成 为 目 前全 界上 最 先进 的 全天候 自主 式制 导 技 术 也 是 导 航技术最具有应用 前景 的发 展方 向 组合 导 航 的关键技术 提 高组合 导 航 系统精度 的方 法通常有三 种 提 高 分系 统伽 惯 导 系 绷 的精度 但这 要 受到 材 料 技术 工艺 器 件和 成 本等 软 硬件条件 的限 制 尽 采用 各种滤波技术将 两个 或多 个 导 航系 统 相组合 充 分 利 用 各 导 航系 统的 冗余 量测 信息进行互补 构 成最优组合 导 航 系统 丈 马 采用 一 种 能精 确 地修正 系统 误差 的 辅 助手段 如 匀 对主 导 航 仪 器进行修 正 的修正方 法 惯 导 系 统 的误 差源包括 陀螺 和加速度计 的器 件误 差 系 统初 始 对 误差 和 导 航解算中采 用 的 重力 场模 误差 等 器件 误差 为 大多 数系 统 准 的主 要误 差源 微 机 电系统 州 各有望 替 浙口干涉 型光 纤 陀螺 和 机 械 式 陀螺 但 代 当前 各 应用 领 域中所 采 用 的 环 型激 光 陀螺 仍将 比 是 在对 标 度因 数稳 定 性具有极高 要 求 的特殊应用 中 「 更具有优势 陀螺 技术化 浪潮 推进 的关 键则取 决于 的进展 目 前 器件 的性 能不 断提高 正 在 面向 多种应 用 展 开研 制 工作 组合 导 航 系统中各 分系 统 的祸合可分 为不 同 水平 的祸 合 即 称 为 祸 合深 度不 同 不 同的 祸合 方式 决定 了 不 同 的工程 实现难度和 导 航 定 位精度 按照 祸合 深度 睛息 融合 所采 用 的卫 星接 收机 数据 源 的 不 同 可将组合系 统分 为四 类 非 祸 合 重 调 法 松祸 合 紧 祸合 深祸合 其 中 工 程实 现越 难的祸 合精 度越 高 对 于组合 导 航 系统中各 导 航 分系 统 的输 出信息采 用 不 同的融 合 方 案 得到的 效果 也 是不 一 样 的 在硬件确 定的 条件 下 软 件算 法 是决 定 组合效 果 的关键 因 素 卡尔 曼 滤波器在组合 导 航系 统 的实 现中有着 卓 有成效 的应 用 在组合 导 航系 统中应 用 卡 尔 曼 滤波技术估 计系 统的 误 差 并用 误差 的估 计值校 正系 统 以 达到系 统组合的 目 的 组合 导 航 的发展 展望 近年来 我 国 的 卫星 导 航技术获得 了 突飞 猛进 的 发展 特 别是北 斗 导 航 定位系 统卫 星 成功 发射 标 志着我 国 拥 有了 自 己 的卫 星导 航定 位 系 统 它 使我 国 利 用 自己 的卫 星开 发精 确导 航 系统 成为可 能 而 我国 从 世纪 惯性 器件 方 年代末就 开始 了 技术 的研究 在 面 开展 了 大量的研究工 作 取 得 了长 足 的进步 随着 技术 的不 断 发 展 微型 惯 性 导 航 器件体积 越 来越 小 精 度 越 来越 高 这 就使得加速 度计和 陀螺 仪安 装在载体上 变得 简单 易行 从 而使 机载组合导 航系 统 的可行性大大提高 参考文献 唐 金元 无 线 电 导航 系统 发展应 用 综 述阻船 用 导航 雷 达 丁 伯 权 组 合导航 系统 与 空 中 领航 团浑 事理 论 曾伟 一 林 训 超 曾友 州等 组合 导航技 术 的 发 展趋势阻 成 都 航 空 职 业 技 术 学院 学报
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组合 导 航 的定 义 导 航是 引导 航行 的意思 引 导 运载体 或称 为 航行体 如 飞机 舰 船 车 辆等琳 一 地 出发地 拍 亢 行 到 另一 士 似 目 的地是 导 航的 基本含义 而 运载体从一 地航行 到 另一 地通常是按预 先设 定 的 航行 路 线来进行 的 所 以 引 导 运载体 按预 定航线航行 的整个 引导 过程 称为 导 航 导 航是保 证运载体沿着预 定航线安全 准时 到达 目 的地 的一 种 重 要技术手段 导 航是 一 门综合性 的应 用 学科 实 现 导 航 功能 的技术 方法 很多 导 航按 其 工作 原 理或 主要 应 用 技术 的不 同 可 分 为地标 导 航 地 磁 导 航 天文 导 航 惯 性导 航 无线 电导 航等 类别 所 谓组合导 航 顾 名思 义 就 是利 用 两 个或 两个 以上导 航系 统所 提 供的 导 航信息 通过融 合处理获取 最佳 导 航信息 的导 航 组合 导 航是性 能更高 安全性和 可靠性 更 强 的导 航方 式 随着计算 机技术的发 展 与应 用 为 组合 导 航技术奠 定 了 物质基础 而现代控 制理论 数据 处理技术 最优估 计等 为组合 导 航技术 提供 了 有力 的信息处理 工 具 全球 定位 系 惯 性 导航 系 统 匀 统 合 成孔 径雷达 天文 导 航 系 统 等导 航技术则为 组合 导 航技术提 供 了 多样 的组合 方式 组合 导 航 的组成 目 前世 界上 已 有 多种组合 导 航 系统 概括 一 下 主要 有 卫星 导 航 惯 性导 航 天文 导 航和 无 线 电导 航这 四 种 导 航系 统中的两 个 或多 个导 航 系统组合而 成 下 面 分别介 绍这 四 种 导 航 系统 的优缺 点 卫 星导 航系 统是 一 种利 用 人造地 球卫星 以人造地 球卫 星作 为 导 航 台财 载体进行定 位和 导 航 的 星基无 线 电导 航 系 统 主 要 有美 国 的 罗 的 欧 的 及 国 的 俄 斯 盟 印以 我 北 斗等 下 面 以 为 例分析 说 明 卫星 导 航 的优缺 点 具有误差 有界 长 期稳 定 性好 的优点 能够在海 陆 空 全 方位 实时 三 维 导 航和 定位 能力 但 同时 存在诸 多缺 陷 系统 直 接 由美 国 国 防 部控 制 美 国 政府 对 工作卫 星播 发的 信息采 取 所谓 的选 择可 用 性 措施 人为 地降 低 卫星轨道参数精 度 班 易受地 形地 物的 影响而 导 致 定位中断 惯 性 导 航是指 用 加速度计测 量载体运 动 的加速度数据 经积 分 运算得 到载体速度 位 置等 信息 用 陀 螺 仪测 量载体 的 角运动 数 据 经 转换 处理得 到载体航 向 姿态 等信息的 导 航方 法 惯性 导 航 的优 点是 作 自主性 强 仅 依 靠 自身 的机 载 设备就 能独立地完成 导 航 任务 提供 的 导 航参数 多 可 以为 机 上用 户 提供 位 置 速度 航 向和 姿态 等 导 六 干 扰能 力 强 隐蔽性好 对 电 磁 光 热 及核 辐射 等 形成 的 航参数 马 升 波 场 的影 响不敏感 具 有极 强 的 抗干 扰 能力 既不易被敌方 发现 也 不 易被敌 方干 扰 同 时 也不 受 气象条件 限制 能 满 足 全天候 全球 范 围 导 航的 要求 上 述优 点 使惯 性导 航成 为在航 空 航天 航海 等领 域中获 得 广泛应 用 的导 航手段 惯 性导 航 的缺 点是 存在积 累误 差 由于 它 的核 心 部件之 一 的陀螺 仪 存在 漂移 误差 致使 导 航精度随着 时 间增加不断 降 低 需 用 其 它 高精度 导 航系 统对 其时 间积 累误差 进行 校正 目 对 地平 面 的高度 天文 导 航是指 用 测 量 自然天 佩 日 月 星 等冲 角和相 对地 球真北 向的 方位角来计算 用 户 位置 和航 向的导 航手段 这 种 导 航手段 的优点 是不 需 地面 台站协 同 不利 用 电磁 波 因 而不 受人 工 或 自然形 成 的电磁 干 扰 影 响 且 保密 性好 其 缺点 是 受气象条件限 制 遇阴 雾等天 气无 法进行天文导 航 无 线 电导 航 在 这里 是指 卫星 导 航 系统之外 的 陆基 无线 电导 航 系统 即 利 用 无 线 电技术测 量运载体 的位 置及 航行参数 对 运载体航行 的全部 或部 分冠程 实施 的导 航 无线 电导 航有如 下 优 点 环 受时 间 地点 和 气 象条件 限制 基本可 以实 现全天候 工 作 ②测 量 的 精度较 高 ③工 作可靠 测 量迅速 基本可实 时 给 出导 航参数 无 线 电导 航 的缺 点 是 作时 通常需 辐射或 接 收无 线 电波 易 被敌 方发 现 和 干 扰 在 强 干 扰 下 甚 至 无法 工作 必一 般情况下 无 线 电 导 航系 统需 要地 面 设备配
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科技 论 坛
机载组合导 航系统综述
方 艳艳
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戴宏 发
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部 队理 训 系 安 徽 蚌埠
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海 军 飞 行 学 院 教研 部 辽 宁 葫芦 岛
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要 本 文 结 合 卫 星 导 航 惯 性 导航 无 线 电 导航 等 导航 系统 的 优 缺 点 介 绍 了 组 合 导 航 系统 的 定 义 及 产 生 原 因 分 析 了 提 高组合 导航 系统 精度 的 方 法 及 目 前 组合 导航 系统 研 制 的 关 键技 术 展 望 了 组 合 导航 系统 的 发 展 方 向 关键 词 组合 导航 卫 星 导航 惯 性 导航 无 线 电 导 航 摘