《导航系统》PPT课件

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1、中国民航大学空管学院第十五章导航系统一、概述（1）地标导航：早期的飞行器在空中飞行仅依靠显著地标，确定飞机位置、航向和距离，引导飞机飞行的领航方法。（2）导航仪表：随着飞行速度和高度的不段增大，飞机上开始装有测量导航参数的仪表，导航计算有专门的人员负责（领航员）。（3）导航系统：随着无线电技术、卫星技术、计算机技术的发展，各式各样的电子设备为飞行器提供精确的导航信息，由计算机完成导航计算，由驾驶员完成对飞行的控制。导航的发展过程导航系统的分类按工作原理可以分为：（1）惯性导航利用陀螺惯性原理给出飞机的位置、方向和速度等信息。（2）无线电导航利用地面无线电台（VOR、NDB、

2、DME）和机载无线电导航设备(ADF、RMI)对飞机进行定位和引导。利用ILS提供进近导航利用航管雷达和气象雷达进行导航利用TCAS和GPWS进行导航（3）卫星导航系统－空间导航卫星确定飞机的位置等信息。导航分为终端区和航路导航导航分为终端区和航路导航终端区导航(精密进近和非精密进近)包括（1）NDB/DME无方向性信标台/测距仪（2）VOR/DME甚高频全向信标台/测距仪（3）ILS仪表着陆系统(精密进近)航路导航分为近程导航和远程导航航路导航设备：导航台（航路点）定位点报告点NDB,VOR/DME,INS/IRS（惯性导航系统/惯性基准系统）GPS（全球卫星定位

3、系统）一、惯性导航惯性导航系统利用惯性敏感元件（陀螺仪和加速度计）通过测量飞机相对于惯性空间的线性加速度和角加速度，在给定运动初始条件下，由计算机计算出飞机的经纬度位置、航迹、航向、姿态、升降速度和地速等信息，并将这些信息传送给飞行仪表系统、飞行管理系统和自动飞行系统。而实现的远程自主式导航方法。1.基本工作原理惯性导航系统是一种自主式导航系统，依靠机载设备完成导航任务，不受气象条件的限制。满足AWO全天候运行由于飞机的速度和位置是由测得的加速度经过积分而得到的，因此必须知道初始条件，如初始速度和位置。在静基座(地面)情况下，初始速度为零，初始位置为当地的经、纬度。惯性导航

4、系统根据牛顿定律，利用一组加速度计连续地进行测量，而后从中提取运动载体相对某一选定的导航坐标系的加速度信息；对加速度通过一次积分运算(载体初始速度已知)便得到载体相对导航坐标系的即时速度信息；再通过一次积分运算得到载体的位移信息，在载体初始位置已知的情况下，便又得到载体相对导航坐标系的即时位置信息。优点：（1）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，隐蔽性好且不受外界电磁干扰的影响；（2）全天侯、全球、全时间工作于空中、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。缺点

5、是：（1）由于导航信息经过积分产生，定位误差随时间而增大，长期精度差；（2）每次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。2.特点惯性基准系统IRS是现代飞机必备的、自主式的机载电子系统。IRS提供飞机姿态、航向和飞机当前位置信息。IRS=IRU+MSU+ISDU+DAA惯性基准组件IRU包括激光陀螺（3个）、加速度计（3个）和计算机。IRS中所有元件在飞机上固定安装与飞机结构成为一体，该系统称为捷联式惯性系统。三个激光陀螺测量绕飞机各轴的旋转角速度，计算机利用测量角速度值计算出飞机的俯仰和倾斜姿态。三个加速度计测量沿飞机各轴的运动加速

6、度，计算机对合成加速度进行一次积分得到地速，再对速度进行积分，得到飞机飞行的距离。3.惯性基准系统（IRS）在IRU的计算机存储器中，存有地球上所有位置的磁差，可以计算出磁航向。在整个飞行期间，利用加速度信号对飞机现时位置进行更新，飞机的现时位置数据还用于飞行管理系统的横向导航（L-NAV）。惯性基准系统的计算必须有一个初始点，因此飞机在地面接通电源时，必须通过控制显示组件（CDU）输入当地的经度、纬度作为初始点，从而使IRU进入校准阶段。只有校准结束，惯性基准系统才能进行正常的计算。惯性基准组件IRU(2个)-导航计算；方式选择组件MSU(1个)-提供系统方式选择功能；惯

7、性系统显示组件ISDU(1个)-提供操作者与系统之间的联系；数模转换器DAA(2个)-将接收到的数字输入信号转换成模拟信号输出。（1）惯性基准组件-IRU完成惯导系统的角速度、加速度测量和导航解算任务。（2）方式选择组件-MSU方式选择电门有：OFF-断开；ALIGN-校准；NAV-导航；ATT-姿态。用于选择IRS的工作方式，并可显示其工作或故障状态。（1）校准方式(ALIGN)校准：就是系统建立或寻找当地的地垂线和确定当地的真北方向。即根据地球自转和重力特性而对准到当地地垂线和真北方向上，并估算当地纬度。在对准