《導(dǎo)航定位技術(shù)》PPT課件

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1、導(dǎo)航定位技術(shù)概論Navigationandpositioningtechnology本課程所涉及的主要內(nèi)容第一部分：導(dǎo)航定位技術(shù)理論基礎(chǔ)地球描述坐標(biāo)系時(shí)間基準(zhǔn)第二部分：典型導(dǎo)航定位系統(tǒng)典型導(dǎo)航定位系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)典型導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用輔助導(dǎo)航定位系統(tǒng)工作原理及應(yīng)用第三部分：組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)工作原理組合導(dǎo)航的軍事、民用上的應(yīng)用12考核方式期末：大作業(yè)參考教材：《導(dǎo)航定位系統(tǒng)工程》袁贛南等《慣性導(dǎo)航》秦永元《衛(wèi)星導(dǎo)航定位工程》譚述森其他34導(dǎo)航目的：在哪里？到哪里去？怎么去？定義：以某種手段或方式引導(dǎo)航行體安全、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、便捷地在既定的時(shí)間內(nèi)，按照既定的航行路線

2、，準(zhǔn)時(shí)地到達(dá)目的地。導(dǎo)航要實(shí)時(shí)、連續(xù)的給出載體的位置、速度、加速度、航向等導(dǎo)航參數(shù)。1、導(dǎo)航定位概念及相互關(guān)系45定位目的：在哪里？定義：以某種手段或方式確定載體當(dāng)前的位置。導(dǎo)航與定位關(guān)系1、導(dǎo)航定位概念及相互關(guān)系56Navigation源于海洋中船舶的航行，起初人們是通過(guò)羅盤、天文等手段對(duì)航行在海洋中的船舶進(jìn)行導(dǎo)向和領(lǐng)航，后來(lái)發(fā)展到陸地車輛以及空中飛行器的領(lǐng)航，以致Navigation逐漸被譯成“導(dǎo)航”。2、導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展67最古老、最簡(jiǎn)單的導(dǎo)航方法是星歷導(dǎo)航，人類通過(guò)觀察星座的位置變化來(lái)確定自己的方位；古代人用魚骨頭充當(dāng)六分儀，確定航線。最早的導(dǎo)航儀是中國(guó)人發(fā)明的指南針，

3、幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)它經(jīng)過(guò)不斷的改進(jìn)而變得越來(lái)越精密，并一直被人類廣泛應(yīng)用著；最早的航海表是英國(guó)人JohnHarrison經(jīng)過(guò)47年的艱苦工作，于1761年發(fā)明的，在其隨后的幾個(gè)世紀(jì)里，人類通過(guò)綜合地利用星歷知識(shí)、指南針和航海表來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航和定位。2、導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展782、導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展892、導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展910隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，越來(lái)越多的方法和手段應(yīng)用于導(dǎo)航定位方面，如無(wú)線電導(dǎo)航、視覺(jué)導(dǎo)航、量子導(dǎo)航等等。2、導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展10無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)有導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)天文導(dǎo)航系統(tǒng)地磁導(dǎo)航系統(tǒng)組合導(dǎo)航系統(tǒng)聲學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)推位導(dǎo)航3、導(dǎo)航定位系統(tǒng)分類11在中國(guó)史書中記載的最早

4、應(yīng)用的導(dǎo)航儀是指南針，這是我國(guó)古代的四大發(fā)明之一。12世紀(jì)，歐洲人將原始的指南針改制成簡(jiǎn)單的船用羅經(jīng)，并繪制出了地中海的地圖，使歐洲的歷史進(jìn)入航海時(shí)代。3.1地磁導(dǎo)航（GeomagneticNavigationSystem）1218世紀(jì)，大量鋼鐵的使用產(chǎn)生了強(qiáng)烈的磁場(chǎng)，傳統(tǒng)的指南針出現(xiàn)了很大的、有規(guī)律的誤差。經(jīng)過(guò)人們不斷的研究和改進(jìn)，一直持續(xù)到第二次世界大戰(zhàn)，最終使歷史上曾發(fā)揮了巨大作用的簡(jiǎn)易羅盤轉(zhuǎn)變成了今天我們看到的磁羅經(jīng)，同時(shí)對(duì)磁羅經(jīng)自差原理和消除自差的理論形成了一門完整的科學(xué)。3.1地磁導(dǎo)航（GeomagneticNavigationSystem）13地磁導(dǎo)航原理：通過(guò)地

5、磁傳感器測(cè)得的實(shí)時(shí)地磁數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的地磁基準(zhǔn)圖進(jìn)行匹配來(lái)定位。（由于地磁場(chǎng)為矢量場(chǎng)，在地球近地空間內(nèi)任意一點(diǎn)的地磁矢量都不同于其他地點(diǎn)的矢量，且與該地點(diǎn)的經(jīng)緯度存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。）地磁導(dǎo)航具有無(wú)源、無(wú)輻射、全天候、全地域、能耗低的優(yōu)良特征。3.1地磁導(dǎo)航（GeomagneticNavigationSystem）14由于電磁波在水中衰減很快，僅僅穿透數(shù)米就會(huì)丟失所有能量，相對(duì)而言，聲波能傳播幾百公里而沒(méi)有明顯的吸收損失，因此可采用聲發(fā)射機(jī)作為信標(biāo)來(lái)導(dǎo)引水下載體的航行。目前，采用的聲學(xué)導(dǎo)航主要有長(zhǎng)基線（LBL）導(dǎo)航、短基線（SBL）導(dǎo)航和超短基線（USBL）導(dǎo)航。這三種形式

6、都需事先在海域布放換能器或換能器陣，以此實(shí)現(xiàn)聲學(xué)導(dǎo)航。換能器（或陣）聲源（信標(biāo)或應(yīng)答器）發(fā)出的脈沖被一個(gè)或多個(gè)設(shè)在母船上的聲學(xué)傳感器接收，收到的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)處理并按預(yù)定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算就可以得到聲源的位置3.2聲學(xué)導(dǎo)航153.2聲學(xué)導(dǎo)航163.3推位導(dǎo)航（DR,Deadreckoning）基本原理：起始時(shí)刻的位置已知，速度的大小和方向可通過(guò)測(cè)量得到，則下一時(shí)刻的位置可通過(guò)計(jì)算得到。173.3推位導(dǎo)航（DR,Deadreckoning）組成：平臺(tái)羅經(jīng)----測(cè)向計(jì)程儀（水壓、電磁、多普勒）----測(cè)速★多普勒效應(yīng)：當(dāng)機(jī)械波或電磁波的發(fā)射源與接收點(diǎn)間沿兩者連線方向存在相對(duì)速度時(shí)，

7、接收頻率與發(fā)射頻率并不相同，這一頻率差稱為多普勒頻移。183.3推位導(dǎo)航（DR,Deadreckoning）193.4慣性導(dǎo)航（INS-Inertialnavigationsystem）慣性導(dǎo)航是完全不依賴于外部聲、光、電、磁傳播的信號(hào)自主式的進(jìn)行導(dǎo)航定位的手段，因而它不受地域的限制，不受自然和認(rèn)為的干擾和影響，無(wú)論太空、空間、地面、地下、水面、水下都能全天候可靠的工作。20這種不依賴外界信息，只靠對(duì)載體(vehicle)本身的慣性測(cè)量來(lái)完成導(dǎo)航任務(wù)的技術(shù)稱作慣性導(dǎo)航。3.4慣性導(dǎo)航（INS