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  导航定位技术概论 Navigation and positioning technology 本课程所涉及的主要内容 第一部分：导航定位技术理论基础 地球描述 坐标系 时间基准 第二部分：典型导航定位系统 典型导航定位系统的工作原理及特点 典型导航定位系统应用 辅助导航定位系统工作原理及应用 第三部分：组合导航定位系统 组合导航定位系统工作原理 组合导航的军事、民用上的应用 1 考核方式 期末：大作业 3.1 地磁导航（Geomagnetic Navigation System ） 在中国史书中记载的最早应用的导航仪是指南针，这是我国古代的四大发明之一。12世纪，欧洲人将原始的指南针改制成简单的船用罗经，并绘制出了地中海的地图，使欧洲的历史进入航海时代。 3.1 地磁导航（Geomagnetic Navigation System ） 18世纪，大量钢铁的使用产生了强烈的磁场，传统的指南针出现了很大的、有规律的误差。经过人们不断的研究和改进，一直持续到第二次世界大战，最终使历史上曾发挥了巨大作用的简易罗盘转变成了今天我们看到的磁罗经，同时对磁罗经自差原理和消除自差的理论形成了一门完整的科学。 3.1 地磁导航（Geomagnetic Navigation System ） 3.2 声学导航 由于电磁波在水中衰减很快，仅仅穿透数米就会丢失所有能量，相对而言，声波能传播几百公里而没有明显的吸收损失，因此可采用声发射机作为信标来导引水下载体的航行。目前，采用的声学导航主要有长基线（LBL）导航、短基线（SBL）导航和超短基线（USBL）导航。这三种形式都需事先在海域布放换能器或换能器阵，以此实现声学导航。换能器（或阵）声源（信标或应答器）发出的脉冲被一个或多个设在母船上的声学传感器接收，收到的脉冲信号经过处理并按预定的数学模型进行计算就可以得到声源的位置 3.2 声学导航 3.3 推位导航（DR, Dead reckoning） 基本原理：起始时刻的位置已知，速度的大小和方向可通过测量得到，则下一时刻的位置可通过计算得到。 3.3 推位导航（DR, Dead reckoning） 组成：平台罗经----测向 计程仪（水压、电磁、多普勒）----测速 ★多普勒效应：当机械波或电磁波的发射源与接收点间沿两者连线方向存在相对速度时，接收频率与发射频率并不相同，这一频率差称为多普勒频移。 3.3 推位导航（DR, Dead reckoning） 3.4 惯性导航（INS-Inertial navigation system） 3.4 惯性导航（INS-Inertial navigation system） 3.4 惯性导航（INS-Inertial navigation system） 用什么测量加速度？?加速度计（ accelerometer ） 加速度计放在哪？?平台（platform） 怎么保持平台方向？?陀螺仪（gyroscope） 陀螺仪和加速度计是惯性系统最关键的核心惯性 器件！ 3.4 惯性导航（INS-Inertial navigation system） 惯性导航的重要性 洲际导弹、战略远程轰炸机、导弹核潜艇构成了三大战略威慑力量。而这三大战略威慑力量都离不开惯性技术的支撑。 b.惯性导航系统的组成及工作原理 惯性导航系统的基本组成元件为陀螺仪和加速度计 。 各种惯性导航系统 3.4 惯性导航（INS-Inertial navigation system） 优点： （1）依靠自身测量的加速度推算位置，自主式导航系统； （2）不需要接收外部信息，不受外界干扰； （3）不向外辐射能量，隐蔽性好； （4）测量位置的同时，还能测量姿态角。 缺点： （1）位置由加速度经二次积分获得，误差随时间积累； （2）对惯性元件精度要求高，系统成本高。 3.5 无线电导航（Radio navigation） 无线电导航主要有三种方法，即测量方位法、测量距离法和测量距离差法。 3.5 无线电导航（Radio navigation） 3.5 无线电导航（Radio navigation） 3.5 无线电导航（Radio navigation） 罗兰C的优点表现在： （1） 工作频率为100kHz的低频波段，作用距离较远； （2） 通过测量主台与副台脉冲包络的时间间隔，可粗测距离差；通过比较载波相位，可精测时间差，提高了测量精度； （3） 采用脉冲相位编码，消除天波干扰，抑制其它干扰，且可用来区分主、副台信号和实现自动化测量。 3.5 无线电导航（Radio n