4.3飞行导航系统

• 易受地形、时间和季节等 因素影响，造成测量误差
A 来自导航台
B
aa b
例：收音机
c
b
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
V基准相位信号 R R可变相位信号 V
R
V
北V
R
西东
V南
R
2） 全向信标系统（VOR）
• 近距甚高频（108-118MHz），不受气候和季 节影响
4.2.4 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。
2）数字地图
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
C
B A
3、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
• 天文导航：自主，但受气象条件影响。 • 图像匹配：易受气象、外部干扰。 • 卫星导航：精度高、全天候，设备复杂 • 两种以上导航组合后取长补短，增加可靠性。多
以惯性导航为主。
• 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。
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。
4）景像匹配导航
• 以区域地形为匹配特征 • 二维匹配 • 适合较平坦地区 • 末制导
巡航导弹制导示意
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 测距差无线电导航
测距无线电导航 测速无线电导航
1、测向无线电导航
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1）自动测向器
B
• 用方向性天线测无线电波
来向与飞行器纵轴线的夹 A
角
• 中长波： 150KHz~2MHz 作用距离约300Km
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
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
美国GPS
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：
Global Position System
• 定位精度10-100米，军用1米 全球定位系统（简称GPS）
一能为水下20-30米潜艇导航的技术工具
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导航。
• 飞行器常用的基本导航技术。
v at s 1 at2
2
Ay：南北 Ax：东西
陀螺稳定 稳定平台
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。
广泛应用
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
◆卫星导航原理
z
(x, y, z) x
ri 地心
Si (x i , y i , z i ) y
i 为伪距，x, y, z, t 四个未知数，四颗卫星即可
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
4.2.6 组合导航
• 惯性导航：自主、隐蔽、短时精度高，但随时间 精度低
• 无线电：定位误差小、简单、可靠，抗干扰和隐 蔽性差，非自主
• 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、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）
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
• 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
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