第一章 无线电导航绪论

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1、第一章无线电导航绪论厦门理工学院空间信息科学与工程系主要内容§1.1导航基本概念§1.2无线电导航方法§1.3无线电导航系统概述学习要求理解导航的涵义及意义了解导航的发展历程理解并掌握无线电导航中三边测量法、双曲线定位法熟悉几种无线电导航系统：罗兰、奥米伽、子午仪、GPS等1.1导航的基本概念AnywhereAnytime1.1导航的基本概念一、什么是导航–目的：在哪里？到哪里去？怎么去？–定义：以某种手段或方式引导航行体安全、准确、经济、便捷地在既定的时间内，按照既定的航行路线，准时地到达目的地。•导航是一个时空联合概念。1.1导航

2、的基本概念导航位置的确定1.1导航的基本概念二、导航技术的发展–航向推算（测量方向、速度和时间）–经度、纬度确定（机械钟、天文观测）1.1导航的基本概念二、导航技术的发展（20世纪）惯性导航——陀螺仪+加速度计理论基础：牛顿力学定律测量：依靠惯性敏感元件加速度计——角运动；陀螺仪——运动方向解算：积分运算得到速度、位置、姿态等导航信息1.1导航的基本概念1.1导航的基本概念1.1导航的基本概念二、导航技术的发展（20世纪）无线电导航——无线电波传播原理波长越长越容易绕过障碍物1.1导航的基本概念1.1导航的基本概念各导航系统对应的频段地面

3、长距离LoranOmega卫星导航系统子午仪地面短距离GPSVORILSMLS1.2无线电导航方法一、三边测量法——到达时间TOA系统2D情况1.2无线电导航方法3D情况一个站星距离－测站位于以卫星为球心、站星距离为半径的球面上12,000mileradius1121212R(XX)(YY)(ZZ)sss1.2无线电导航方法两个站星距离–做两个球面–两个球面相交为圆–测站位于圆圈上12,000mile11,000mileradiusradius1121212R(XX)(YY)(ZZ)sss2222222R(XX

4、)(YY)(ZZ)sss1.2无线电导航方法三个站星距离：三个球面两两相交于两点12,000mile11,000mileradiusradius11,500mileradius测站位于其中一点1.2无线电导航方法数学模型1121212R(XX)(YY)(ZZ)sss2222222R(XX)(YY)(ZZ)sss3323232R(XX)(YY)(ZZ)sss222XYZR阈值earth1.2无线电导航方法二、双曲线定位法——到达时间差TDOA系统基本原理LLd(定值)PYPM1.2无线

5、电导航方法三、多普勒定位法多普勒效应1.2无线电导航方法三、多普勒定位法1.3无线电导航系统概述一、地面无线导航系统罗兰（Loran）1.3无线电导航系统概述一、地面无线导航系统罗兰（Loran）主要用途：航海或潜艇导航定位范围：所有海岸和内陆可导航水域组成：全球29座罗兰发射台构成发射台链，间距1000km，1个主台链+2、3个属台频率：100KHz定位精度：200-400m1.3无线电导航系统概述一、地面无线导航系统罗兰（Loran）我国三个罗兰C发射链1.3无线电导航系统概述一、地面无线导航系统奥米伽（Omega）——第一个全球

6、范围导航系统1.3无线电导航系统概述二、卫星导航系统（一）子午卫星导航系统——Transit（P3）•系统简介–NNSS–NavyNavigationSatelliteSystem（海军导航卫星系统），由于其卫星轨道为极地轨道，故也称为Transit（子午卫星系统）–采用利用多普勒效应进行导航定位，也被称为多普勒定位系统–美国研制、建立–1964年1月建成–1967年7月解密供民用1.3无线电导航系统概述•卫星数量：发射的正式导航卫星共有六颗，其中一颗于1976年停止使用。•运行轨道：圆形极轨道，平均高度1071km，轨道倾角约90°，各导航

7、卫星的轨道相交于地球的两极子午卫星•运行周期：107min左右•发射信号：连续发射无线电信号，传递三种导航信息(卫星星历表、偶数分钟的时间信号和供多普勒频移测量用的399.968MHz和149.988MHz的载波频率)•定位精度：1968年测定的精度为70m，子午卫星星座1976年提高到30m1.3无线电导航系统概述•系统组成–空间部分•卫星：发送导航定位信号（信号：4.9996MHz30=149.988MHz；4.9996MHz80=399.968MHz；星大地测量多普勒接收历）机-1（MX1502）•卫星星座–由6颗卫星构成，6轨

8、道面，轨道高度1075km–地面控制部分•包括：跟踪站、计算中心、注入站、控制中心和海军天文台大地测量多普勒接收–用户部分机-2（CMA751）•多普勒接收机1.3