導(dǎo)航定位技術(shù)概論論文

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1、導(dǎo)航定位技術(shù)概論論文一、引言衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已成為當(dāng)今發(fā)達(dá)國(guó)家國(guó)防及經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的重要組成部分，是國(guó)家綜合國(guó)力及科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。自20世紀(jì)50年代人造地球衛(wèi)星上天以來(lái)，最具經(jīng)濟(jì)實(shí)力和空間技術(shù)水平的美國(guó)和蘇聯(lián)先后建成了兩代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。今天，GPS和GLONASS不但是導(dǎo)航史上的重大貢獻(xiàn)，成為國(guó)防和和國(guó)家興旺最具影響力的因素，而且已步入人們的生活，成為交通方便、繁榮物流、豐富生活的工具。導(dǎo)航定位的需求，可以說(shuō)不是歷來(lái)就有的，在人類早期物質(zhì)生產(chǎn)活動(dòng)中以牧獵為主，日出而作，日落而息。當(dāng)時(shí)人們離不開(kāi)森林和水草，或是隨

2、著水草的興衰而漂泊不定，根木不需要什么明確的定位。但是，隨設(shè)社會(huì)的發(fā)展，到了農(nóng)業(yè)時(shí)代，在人們開(kāi)發(fā)農(nóng)田，興修水利等和應(yīng)活動(dòng)中就逐漸產(chǎn)生了測(cè)繪定位的需求，可以說(shuō)在這吋，導(dǎo)航定位就在慢慢醞釀之屮。等到了工業(yè)時(shí)代，人類的活動(dòng)遍及全球，而一些工程比如航海、航空、洲際交通工程，通信工程，礦產(chǎn)資源勘探工程，地球生態(tài)及環(huán)境變遷的研究，就需要精確地定位。這些需求促使導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展，并把這項(xiàng)技術(shù)帶到一個(gè)前所未有的發(fā)展吋期，它的手段也從光學(xué)機(jī)械過(guò)渡到光電子精密機(jī)械儀器的吋代。社會(huì)是不斷發(fā)展的，科技是不斷進(jìn)步的，20世紀(jì)末，出現(xiàn)了電了計(jì)

3、算器技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、激光技術(shù)、航天科學(xué)技術(shù)，它們的出現(xiàn)，把人類帶到了電子信息吋代和航天探索吋代。當(dāng)1957年前蘇聯(lián)發(fā)射了人類第一顆人造地球衛(wèi)星，人類跟蹤無(wú)線電信號(hào)屮發(fā)現(xiàn)了衛(wèi)星無(wú)線電信號(hào)的多普勒頻移現(xiàn)象，這預(yù)示著一種全新的天空定位技術(shù)的可行性，由此，人類進(jìn)入了衛(wèi)星定位和導(dǎo)航的吋代。主要代表有美國(guó)的GPS，俄羅斯的GLONASS,屮國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等。正文導(dǎo)航的定義將運(yùn)載體從起始點(diǎn)引導(dǎo)到口的地的技術(shù)或方法稱為導(dǎo)航。導(dǎo)航一種廣義的動(dòng)態(tài)定位，所需的最基木導(dǎo)航參數(shù)為運(yùn)載體的航向、航速和航跡。它的基木作用是引導(dǎo)飛機(jī)、船艦、

4、車輛等（總的稱作運(yùn)載體），還有個(gè)人，安全準(zhǔn)確的沿著所選定的路線，準(zhǔn)時(shí)地到達(dá)口的地。能夠提供運(yùn)載體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，完成引導(dǎo)任務(wù)的設(shè)備則稱為導(dǎo)航定位系統(tǒng)。導(dǎo)航由導(dǎo)航系統(tǒng)完成。任何導(dǎo)航系統(tǒng)屮都包括有裝在運(yùn)載體上的導(dǎo)航設(shè)備。導(dǎo)航定位技術(shù)的分類依據(jù)導(dǎo)航定位技術(shù)的方法不同，可分為航位推算導(dǎo)航、無(wú)線電導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、地圖匹配、衛(wèi)星導(dǎo)航和組合導(dǎo)航等等。(1)航位推算導(dǎo)航航位推算導(dǎo)航是一種常用的口主式導(dǎo)航定位方法，它是根據(jù)運(yùn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)方向和航向距離(或速度、加速度、時(shí)間)的測(cè)量，從過(guò)去已知的位置來(lái)推算當(dāng)前的位置，或預(yù)期將來(lái)的位置，從而可以得

5、到一條運(yùn)動(dòng)軌跡，以此來(lái)引導(dǎo)航行。航位推算導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是低成木、口主性和隱蔽性好，不受天氣和地理?xiàng)l件限制，口短時(shí)間內(nèi)精度較高;其缺點(diǎn)是定位誤差會(huì)隨時(shí)間快速積累，不利于長(zhǎng)時(shí)間工作，另外它得到的是車輛相對(duì)于某一起始點(diǎn)的相對(duì)位置。目前，航位推算法仍廣泛使用在航海、航空和車輛口動(dòng)定位系統(tǒng)中。(2)無(wú)線電導(dǎo)航無(wú)線電導(dǎo)航的依據(jù)是電磁波的恒定傳播速率和路徑的可測(cè)性原理。無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)是借助于運(yùn)動(dòng)體上的電了設(shè)備接收無(wú)線電信號(hào)，通過(guò)處理獲得的信號(hào)來(lái)獲得導(dǎo)航參量，從而確定運(yùn)動(dòng)體位置的一種導(dǎo)航系統(tǒng)。無(wú)線電導(dǎo)航是目麗廣為發(fā)展與應(yīng)用的導(dǎo)航手段

6、，它不受時(shí)間、天氣的限制，定位精度高、定位時(shí)間短，可連續(xù)地、實(shí)時(shí)地定位，并具有口動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。但由于輻射或接收無(wú)線電信號(hào)的工作方式，使用易被發(fā)現(xiàn),隱蔽性不好。(3)慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航)是以牛頓力學(xué)三定律為基礎(chǔ)的，將慣性空間的運(yùn)載體引導(dǎo)到口標(biāo)地的過(guò)程陰。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(InertialNavigeitionSystem,INS)是利用慣性儀表(陀螺儀和加速度計(jì))測(cè)量運(yùn)動(dòng)載體在慣性空間中的角運(yùn)動(dòng)和線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)載體運(yùn)動(dòng)微分方程組實(shí)時(shí)地、精確地解算出運(yùn)動(dòng)載體的位置、速度和姿態(tài)角。冃麗應(yīng)用中的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)主要分為兩類

7、:機(jī)械平臺(tái)式與捷聯(lián)式(GimbaledandStrapdownSystcms)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是口主性和隱蔽性好，同時(shí)貝有全天候、多功能，機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是定位謀差隨時(shí)間積累，初始對(duì)準(zhǔn)比較困難，口成本高。(4)地圖匹配地圖匹配(MapMatching,MM)是一種基于軟件技術(shù)的定位修止方法，將定位軌跡同高精度電子地圖道路信息相比較，通過(guò)適當(dāng)?shù)钠ヅ溥^(guò)程確定出車輛最叮能的行駛路段及車輛在此路段中最可能的位置。地圖匹配過(guò)程可分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程:一是尋找車輛當(dāng)前行駛的道路;二是將當(dāng)前定位點(diǎn)投影到車輛行駛的道路上

8、。估計(jì)軌道與精確地圖馬路的誤差叮以在估計(jì)軌道上的位置點(diǎn)使用一種恰當(dāng)?shù)恼换椒▉?lái)消除，這是一種縮小估計(jì)軌道與馬路或者地理導(dǎo)航線距離誤差的最優(yōu)方法。地圖匹配的優(yōu)點(diǎn)是定位精度較高，其缺點(diǎn)是覆蓋范圍冇限，自主性差。(1)衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星導(dǎo)航是接收導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào)，并以導(dǎo)航衛(wèi)星作為動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)，實(shí)時(shí)地測(cè)定運(yùn)動(dòng)載體的在航位置和速度，進(jìn)而完成導(dǎo)航。衛(wèi)星