导航原理(绪论)

中国于2007年1月11日成功地用一枚弹道导弹摧毁了 一颗500英里高的轨道上的老化气象卫星“风云1C”。
2008年2月20日美国用导弹击落卫星
五角大楼21日上午宣称，20日晚些时候在 西北太平洋上发射的“标准-3”型舰对空导 弹“直接命中”了约250公里外一颗失控间 谍卫星的燃料箱，整个卫星因此而四分五 裂成小碎块，从而彻底解除了有毒物质可 能对地球环境造成的危害。 中国在21日呼吁美国提供有关这次使命的更 多信息。 俄罗斯也怀疑，美国的导弹打卫星行动是用来 掩盖美国测验导弹防御系统中的反卫星技术。
惯性导航系统的缺点
（1）由于导航信息经过积分而产生．定位 误差随时间而增大．长期精度差；
（2）使用之前需要较长的初始对准时间； （3）设备的价格较昂贵； （4）不能给出时间信息。
惯性导航的典型应用
二战期间德国的V2火箭首次应用了惯性导 航系统
天文导航（celestial navigation）
定义：以已知准确空间位置的自然天体为基 准，通过天体测量仪器被动探测天体位置， 经解算确定测量点所在载体的导航信息。 天文导航的重要性：天文导航是一种古老的 导航手段，随着科技的发展，世界各军事强 国对天文导航越来越重视。
天文导航的重要性
美国：1998年前后，美国数十位导航专家 耗时13个月提出了一整套导航战理论，对 未来战场上GPS的可用性表示担忧，进而 指出两种导航体制并存的必要性，并特别 强调天文惯性导航的重要性。


地标导航（ground mark navigation）
通过测量地面目标基准来确定运动体位置 的技术。 这种导航原理要依靠地面陆标来测量，这 些陆标从空间是可以被识别出来的。在地 球表面的湖泊、山峰等可作为陆标，陆标 分为已知和未知的两种。这基本上属于图 形匹配导航，这种自主导航方法特别适用 于图象处理的低轨道资源卫星，测量方式 有光学、红外等。 缺点：应用范围小，易受欺骗
天文导航系统的优缺点
自主性强。天文导航系统不需要其他地面 设备的支持，所以是自主式导航系统。不 受人工或自然形成的电磁场的干扰，不向 外辐射电磁波，隐蔽性好；
定位、定向的精度比较高，定位误差与定 位时刻无关，即导航误差不随时间积累。 缺点：1，天文测量受到天体能见度的限 制；2；导航信息更新率较低。
非自主导航的缺点：1，需要地面站；2， 实时性差；3，安全性差。 美国学者lemay提出用下列四个特点来代表 航天器自主导航的概念：（1）自给或者独 立；（2）实时；（3）无发射；（4）不依 靠地面站。
本课的主要内容是研究航天器的自主导航 原理
自主导航的方法主要有：惯性导航、 天文导航、地（陆）标导航和卫星导 航等。
惯性导航系统的优点
（1）由于它是不依赖于任何外部信息．也不 向外部辐射能量的自主式系统．故隐蔽性好 也不受外界电磁干扰的影响； （2）可全天候全球、全时间地工作于空中、 地球表面乃至水下． （3）能提供位置、速度、航向和姿态角数据， 所产生的导航信息连续性好而且噪声低． （4）数据更新率高、短期精度和稳定性好．
俄罗斯一直把天文导航系统放在重要位置， 并注重实效和花巨资进行天文导航基础理 论研究及实验室建设
天文导航的重要性
英国有关人士认为，如果敌方是在首先使 我方的电子导航、无线电导航设备失去作 用的情况下进行第一次打击，那么，天文 导航就显得格外重要。 法国通用机械电气公司（SAGEM）认为， 天文导航至少应当作为GPS的备用手段来 使用。
卫星导航（satellite navigation）
通过对已知信标测量来确定运动体位置、 速度和姿态信息的技术。已知信标通常为 卫星，所以该方法也称为卫星导航。
•原理：测量运动体到四个或更多已知点的伪 距、伪距变化率、距离差（后两者利用多普勒 效应）来确定运动体的位置和速度，通过载波 相位测量来确定运动体的姿态信息。
惯性导航系统的组成及各部分的作用
加速度计 测量飞行器的平移运动的加速度 陀螺仪 测量飞行器的转动运动的角速度 导航计算机 计算机根据测得的加速度信号和角速度信 号计算出飞行器的速度和位置
惯性导航系统的分类
（1）平台式惯性导航系统
惯性导航组合安装在惯性平台的台体上 ， 隔离了飞行器的角运动。 （2）捷联式惯性导航系统 没有陀螺稳定平台，所以结构简单、体积 小、维护方便，但仪表工作条件不佳(影响 精度)，计算工作量大。
惯性导航（inertial navigation）： 通过测量运动体的加速度(惯性)， 并进行积分运算，获得飞行器瞬 时速度和瞬时位置数据的技术。
惯性导航的原理
惯性导航系统属于一种推算导航方式．即 从一已知点的位置根据连续测得的运载体 航向角和速度推算出其下一点的位置．因 而可连续测出运动体的当前位置。惯性导 航系统中的陀螺仪用来形成一个导航坐标 系使加速度计的测量轴稳定在该坐标系中 并给出航向和姿态角；加速度计用来测量 运动体的加速度，经过对时间的一次积分 得到速度，速度再经过对时间的一次积分 即可得到距离。
导航原理
第一章 绪论
1，基本概念 导航
• 制导 2，导航、制导的区别与联系 3，导航的应用范围 按照运动体运动范围的不同，主要有以下四 方面的导航：海，陆，空，天。
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4 导航的分类
1、自主式导航，2、非自主式导航。 所谓自主导航，其严格的定义是，运动体 完全依靠所载的设备，自主地完成导航任 务，和外界不发生任何光、电联系，否则 称为非自主导航。 优点：隐蔽性好，工作不受外界条件（自 然、非自然）的影响。
代表性的系统：美国的GPS（Global Positioning System，即全球定位系统） 和俄罗斯的GLONASS（Global Navigation Satellite System即全球导航 卫星系统）等。 建设中的系统：欧空局的伽利略系统；中 国的北斗二代系统。 严格意义上说，卫星导航不是完全自主的 导航系统。