1、課程內容(nirng)內容(nirng)一、概述（1）二、慣性導航（2）三、衛星導航（2-3）四、組合導航（1）五、其他導航（1-2） 本課程(kchng)共16學時，8次課1共四十八頁三、衛星導航(dohng)技術3.1 無線電導航(dohng)3.2 衛星定位原理3.3 GPS衛星導航3.4 北斗衛星導航3.5 GLONASS衛星導航3.6 GALILEO衛星導航2共四十八頁3.1.1 引言3.1.2 地基無線電導航(dohng)分類及技術指標3.1.3 地基無線電導航基本原理3.1.4 典型地基無線電導航系統簡介三、衛星(wixng)導航技術3.1 無線電導航技術3共四十八頁（1）地基(

2、dj)無線電導航的定義 裝有無線電接收機的載體，接收并測量地面導航臺發射的無線電信號，然后根據相應觀測量（如信號振幅、相位、傳播時間(shjin)等）的量測信息，通過計算獲取載體的導航信息。4共四十八頁 20世紀初至二戰前夕 以定向為主的早期階段； 二戰至20世紀60年代 全面開展、日趨完善的發展階段； 20世紀60年代至今(zhjn)： 成熟階段。 （2）地基無線電導航(dohng)的發展 5共四十八頁三、衛星導航(dohng)技術3.1.1 引言(ynyn)3.1.2 地基無線電導航分類及技術指標3.1.3 地基無線電導航基本原理3.1.4 典型地基無線電導航系統簡介3.1 無線電導航技術

3、6共四十八頁按有效作用距離分：近程/中程/遠程/超遠程系統；按所測電信號參量分：振幅/頻率/相位(xingwi)/脈沖/混合系統；按所測幾何參量分：測角/測距/測距差/測距和系統；按工作方式分：有源/無源系統。（1）地基(dj)無線電導航的分類 7共四十八頁 導航精度：定位誤差，用概率統計方法描述； 覆蓋范圍：與規定(gudng)的定位精度相對應； 系統容量：可同時提供定位服務的用戶數量； 信息更新率：單位時間內可為用戶提供定位服務的次數； 其它指標：連續性、可用性、可靠性、完好性等。（2）地基(dj)無線電導航的技術指標 8共四十八頁三、衛星導航(dohng)技術3.1.1 引言3.1.2

4、地基無線電導航分類及技術指標3.1.3 地基無線電導航基本原理3.1.4 典型(dinxng)地基無線電導航系統簡介3.1 無線電導航技術9共四十八頁 載體接收和處理的電參量是無線電波的振幅或相位，進而獲取載體相對地面(dmin)導航臺站的方位角，并建立該測量量與導航參量（載體位置）間的對應關系，然后通過解方程或其它等效方法求得所需的導航參量。（1）地基無線電測角導航(dohng)原理 10共四十八頁 最小值法、最大值法和等信號(xnho)法，測角精度為1 5 ,用于無線電羅盤、儀表著陸系統。振幅(zhnf)測角法11共四十八頁相位(xingwi)測角法 天線(tinxin)方向性圖 塔康信號

5、結構x12共四十八頁 在水平面內一心形方向性圖的天線向外輻射無線電信號，同時還在該平面內以一定角速度順時針旋轉，并在方向性圖轉到特定方位時全向天線發射基準脈沖信號，則在空間任意方位載體(zit)的接收信號是以旋轉周期為周期的包絡調制信號，且收到基準信號時，該信號的包絡相位與載體的接收點方位一一對應。測出周期調制包絡在基準時刻的相位即可確定載體方位。 相位(xingwi)測角法 測角精度高于振幅測角法，如塔康系統為2.5 (2) ，多普勒伏爾優于1 。13共四十八頁測角定位(dngwi)原理14共四十八頁測角定位(dngwi)原理 測角水平位置線是以導航臺為頂點、方位角對應正切值為斜率的射線。用

6、戶(yngh)分別測得載體相對導航臺 A 和 B 的方位角，確定兩條位置線，其交點為載體的位置。 測角定位法設備簡單，但其位置線誤差隨與用戶導航臺間的距離成正比例增大，故常用于近程定位 。15共四十八頁 載體接收和處理的電參量是無線電波的相位(xingwi)、頻率或脈沖傳播時間，進而獲取載體相對地面導航臺站的距離，并建立該測量量與導航參量（載體位置）間的對應關系，然后通過解方程或其它等效方法求得所需的導航參量。（2）地基無線電測距導航(dohng)原理 16共四十八頁 設 A 和 B 點間的距離為 d，則往返于兩點間的接收(jishu)/發射電磁波的相位差滿足 可得兩點間的距離為 相位(xin

7、gwi)測距法 相位測量存在多值性問題，需其它方法予以消除； 測量精度較高，測量方便 ，應用廣泛。17共四十八頁頻率(pnl)測距法18共四十八頁其中反射/發射信號的差頻 ，電磁波往返(wngfn)時間 ， 為有效調頻時間，發射信號的最高/最低頻率之差 。 頻率(pnl)測距法 無線電低高度表采用頻率調制工作體制，最小測量高度達0.5m，多用于飛機的低空飛行導引。19共四十八頁對于無源測距而言，但存在時間同步問題，用于羅蘭C系統。脈沖(michng)測距法對于有源測距而言，但存在電磁暴露問題，用于測距器系統。詢問應答信標飛機20共四十八頁測距定位(dngwi)原理 測距水平位置線是以導航臺為中

8、心、導航臺與載體(zit)間距離為半徑的圓。用戶分別測得載體相對導航臺 A 和 B 的距離，確定兩條位置線，其交點為載體的位置。 21共四十八頁 載體接收和處理的電參量是無線電波的脈沖傳播時間或相位(xingwi)，進而獲取載體相對2個地面導航臺站的距離差，并建立該測量量與導航參量（載體位置）間的對應關系，然后通過解方程或其它等效方法求得所需的導航參量。（3）地基(dj)無線電測距差導航原理 22共四十八頁BA MP測距差定位(dngwi)原理23共四十八頁 依靠布設(b sh)于海岸上的一系列導航臺，周期性地同步發射脈沖或載波信號。船載接收機接收到來自主臺和副臺 A 的信號后，測量脈沖（包絡

9、）信號達到的時間差（相位差），然后計算得到船至兩臺的距離差。于是，可以確定一條以2個臺為焦點的雙曲線（位置線）。測量主臺與副臺B的脈沖信號，可以確定另外一條雙曲線。這兩條雙曲線的交點即是船只所在的位置。測距差定位(dngwi)原理24共四十八頁脈沖(michng)測距差法其中 和 分別為主臺M、副臺A的脈沖信號(xnho)傳到載體的時間， 為載體所測主副臺信號(xnho)時差， 為載體到主副臺的距離差，c為光速。 該方法作用距離遠。羅蘭A采用脈沖測距差體制，白天定位精度為0.51nmile，夜間為13 nmile；我國的長河一號也采用該工作體制，建立了10個導航臺。25共四十八頁相位(xing

10、wi)測距差法其中(qzhng) 為載體所測主副臺信號相位差， 和 分別為載波信號的波長和角速度。 該方法具有多值性，作用距離較近，精度較高。臺卡定位精度為幾十米幾百米；歐米伽白天定位精度為1nmile，夜間為1.5nmile；我國的長河三號白天定位精度為50 200m，夜間為 100 500m 。26共四十八頁脈沖(michng)-相位測距差法其中 為載體所測主臺M、副臺A的脈沖包絡信號的相位差，小于 ，無多值性；NAM 為載體所測主副臺脈沖包絡信號前沿的時差(shch)與信號周期的比值取整。 該方法精度高，覆蓋范圍廣。羅蘭C采用相位-脈沖測距差體制，定位精度為0.251.2nmile；我國

11、的長河三號也采用該工作體制。27共四十八頁P1342（4）地基無線電空中(kngzhng)測距定位原理 測量4個地面站至載體的無線電信號傳播時間延遲，將時間延遲與光速相乘得相應偽距，然后由4個偽距及地面站已知坐標(zubio)求解載體坐標及鐘差。 28共四十八頁偽距觀測方程為其中：偽距觀測值；：載體位置矢量，未知；：地面站位置矢量，已知，i=1、2、3和4；：光速；：鐘差，測量(cling)時刻接收機鐘面時與標準時之差， 未知。29共四十八頁所謂“偽距”，顧名思義指非真實的距離，實際中指用戶接收信號時間和導航臺站發出信號之間的時間差，代表了包含真實距離和兩地(lin d)鐘差在內的時間折合量。

12、其推廣的含義還包括電波在傳播和測量過程中得其他誤差。30共四十八頁三、衛星導航(dohng)技術3.1.1 引言(ynyn)3.1.2 地基無線電導航分類及技術指標3.1.3 地基無線電導航基本原理3.1.4 典型地基無線電導航系統簡介3.1 無線電導航技術31共四十八頁（1）塔康系統(xtng) （TACAN） 塔康是戰術空中導航系統的簡稱，屬于(shy)相位-時間復合的近程地基無線電導航系統，可測量載體相對導航臺的方位和斜距。 32共四十八頁 系統由塔康地面設備和機載設備組成。其導航臺只需1個，而且可以安置(nzh)在地面固定點或移動載體上，適合軍事應用的機動靈活性要求。 33共四十八頁測

13、向測距原理(yunl)測向方法：15Hz正弦環路，產生(chnshng)基準脈沖N（粗測）；915Hz 正弦環路，產生輔助脈沖a（精測）。測距方法：有源脈沖測距。34共四十八頁系統(xtng)技術指標 導航精度：方位(fngwi)精度優于2.5 (2)，距離精度不大于 400m (數字式)，不大于 (4000.25D) m (模擬式)。 系統工作區：固定臺的覆蓋半徑大于350km (高度10 km)，機動臺為185km，頂空存在90120 錐形信號盲區。 系統容量：方位測量可無限容量，距離測量已提高到110。35共四十八頁系統(xtng)應用 TACAN最初為航空母艦艦載飛機的編隊導航而設計；

14、 全世界1500多個TACAN地面設備在工作，僅美國14500 多架軍機裝備機載設備（如F-16）; TACAN還可用作空-空導航，測向誤差5以內，工作容 量510個； 我國的TACAN70年代完成試飛和定型(dng xng)，并在空軍和海軍 的航空兵裝備。36共四十八頁（2）羅蘭(lu ln)C系統（LoranC） 羅蘭-C是美國開發的中遠程精密地基無線電導航系統，采用低頻、相位-時間復合的雙曲線導航體制，可測量載體相對主副導航臺的距離差。 該系統由羅蘭-C地面設備和用戶接收機組成。其地面設備包括(boku)形成臺鏈的一組發射臺、監測站和控制中心，而且雙曲線定位體制的臺鏈至少包括3個發射臺。

15、 37共四十八頁Loran-C 地面(dmin)設備Loran-C 接收機38共四十八頁測距差定位(dngwi)原理BA MP39共四十八頁系統(xtng)技術指標 導航精度：近區小于0.25 nmile（460m），遠區方位1.2 nmile，近區相對定位精度達1890m。 系統工作區：地波白天海上(hi shn)達1200 nmile，夜間1000 nmile，陸地比海上小約200300 nmile；天 波達20003000 nmile 。 系統容量：用戶無限容量。 定位速率：1020次/min。40共四十八頁系統(xtng)應用 Loran-C為海上艦船的導航定位和航空導航而設計； 美國

16、建設10個臺鏈，全世界到1991年至總計(zngj)25個臺鏈； 我國的長河二號1979年開始建設，包括南海、東海和北 海3個臺鏈，6個發射臺，3個監測站和3個控制中心。41共四十八頁美國(mi u)羅蘭-C臺鏈42共四十八頁中國(zhn u)東海羅蘭-C43共四十八頁小結(xioji)利用無線電技術，在一個平面(pngmin)中：1測量角度（測向）：兩條直線交叉點定位44共四十八頁小結(xioji)利用(lyng)無線電技術，在一個平面中：2測量距離：兩個圓的交叉點定位45共四十八頁小結(xioji)利用(lyng)無線電技術，在一個平面中：3測量距離差：兩個雙曲線交叉點定位BA MP46共四十八頁思考題1測角方法包括哪幾種？2. 簡述相位、頻率和脈沖測距的機理(j l)。3. 簡述脈沖有源和無源測距的機理與特點。4. 簡述二維平面測距差定位基本原理。5試述地基無線電空中測距定位基本原理。47共四十八頁內容摘要課程內容內容。其它指標：連續性、可用性、可靠性、完好性等。無線電低高度表采用頻率調制工作體制，最小