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导航学习题讲解 2013.12.10 第一章：导航系统概述 1-2.区别导航和制导的意义，区别导航参数和制导参数？ —导航 意义：确定载体的位置和姿态，引导载体到达目的地的指示和控制过程称为导航。 导航参数：由导航仪表或导航系统提供的载体在空间的即时位置、速度和航向信息。 导航系统：实现导航任务的设备或装置称为导航系统。导航系统有两种工作状态： 指示状态：不直接对载体进行控制，仅提供导航信息供驾驶员操纵和引导载体。 自动导航状态：直接提供导航信息给载体的自动驾驶控制系统，从而操纵和引导载体。 —制导 意义：制导是一个与“导航”相关的概念。制导是指自动控制和导引飞行器按预定轨迹和飞行路线准确到达目标的过程，既包含了应用导航的测量值，又包含自动控制的闭环的全部工作过程。 制导参数：是综合利用预定航迹参数和导航参数（绝对参数）计算出来的各种可用来纠正载体航向偏差/偏航的参数（相对目标的参数）如：应飞航迹角、偏航角、航迹角误差、偏航距等。 制导系统：实现导引和控制飞行器按预定规律调整飞行路线导向目标的全部装置 制导系统的功能： 根据起始点、目标点和有关约束信息，建立航迹参数（如航路点、航线等）； 由导航系统测量载体的实际运动，确定载体的真实运动导航参数（如位置、速度、姿态等）； 根据航迹参数与实际运动参数，自动产生制导信息，传输给运动载体的相应控制部件； 1-3.简述导航系统的发展历史及发展趋势 —发展简史 早期导航方法：依靠罗盘、地标、速度表和时钟等单一功能的导航仪表，大致确定载体的路径、航向和速度。 中国古代罗盘针 无线电导航 惯性导航和多普勒导航 卫星导航：GPS、GLONASS、北斗 组合导航：惯导和GPS组合等 新型导航和融合合导航：景象、视觉、脉冲星等 30年代 40-70年代 80年代 90年代 21世纪 — 导航发展趋势 导航系统历经演变，正朝着“高精度、高可靠性、智能、自主导航系统”的方向发展。 下一代导航系统：全信息自适应融合导航系统 1-4.傅科摆实验验证了什么现象，是怎样来验证的？ 傅科的演示直接证明了地球自西向东的自转。 1851年，法国物理学家让?傅科在巴黎国葬院安放了一个钟摆装置，摆的长度为67米，底部的摆锤是重28千克的铁球。摆动过程中摆动平面沿顺时针方向缓缓转动，摆动方向不断变化。分析这种现象，摆在摆动平面方向上并没有受到外力作用，按照惯性定律，摆动的空间方向不会改变，因而可知，这种摆动方向的变化，是由于观察者所在的地球沿着逆时针方向转动的结果，地球上的观察者看到相对运动现象，从而有力地证明了地球是在自转。 第二章：定位与导航基础 2-1.如何描述刚体在空间的角位置 —方向余弦 刚体在空间的角位置用与刚体固联的坐标系相对于所选用的参考坐标系的角度关系来描述，通常采用方向余弦法和欧拉角法。 确定刚体固连坐标系的3个轴在参考坐标系中的9个方向余弦，即可唯一确定刚体的角位置 —欧拉角 在刚体上确定一个与刚体固连的向量，刚体相对于空间的角位置可由：此向量的两个独立转动角和刚体绕这一空间向量的转动角确定。 2-2.如何理解方向余弦和坐标变换阵的含义，及其在导航中的用途？ —方向余弦与坐标变换矩阵 方向余弦：矢量R与X,Y,Z正向夹角的余弦 刚体坐标系o-xyz，参考坐标系O-X0Y0Z0。刚体坐标系三个轴向矢量在参考坐标系中的9个方向余弦 坐标变换矩阵： —在导航中的用途 描述坐标系之间的角位置关系； 用于坐标变换 2-4.载体姿态角的定义 —定义 根据载体坐标系和地理坐标系之间的相对角位置关系，可以定义并确定载体的姿态角（俯仰角、横滚角和航向角） 航向角：定义载体绕垂线方向转动、载体的纵轴在水平面上的投影与地理北向之间的夹角为航向角，数值以地理北向为起点，顺时针方向为正，其定义域为0°到360° 俯仰角：定义载体绕横向水平轴转动产生的纵轴与纵向水平轴的 夹角为俯仰角，俯仰角以水平轴为起点，向上为正，向下为负，定义域为-90°到90° 横滚角：定义载体绕纵轴相对于铅垂平面的转角为横滚角，从铅垂平面算起，右倾为正，左倾为负，定义域为-180°到180° 2-5了解大地水准面、大地水准体，参考椭球体的概念和各自的含义 —概念 大地水准面：自由、静止的海水面扩展延伸形成的闭合曲面； 大地水准体：大地水准面包围的球体； 参考椭球体：具有确定的参数（长半轴和扁率），经过局部定位和定向，同某一地区的大地水准面最佳拟合的旋转椭球体； —含义 大地水准面具有水准面特性，即处处与铅垂线正交； 大地水准体体现了地球各处重力矢量的分布情况，用来表示地球形状。 参考椭球可用数学模型表达，逼近大地水准体。 2-7. 理解子午圈和卯酉圈的含义，地球主曲率半径是如何确定的？ 2-8. 什么是重力异常和垂线偏斜，