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现代导航技术

课程编号

课程中文名称：现代导航技术

课程英文名称：Modernnavigationtechnology

课程性质：核心专业课

开课学期：秋季

学分/学时：3/48

先修课程：理论力学、自动控制原理、惯性技术和实验技术与建模

适用专业/开课对象：控制科学与工程专业、仪器科学与技术

团队负责人：赵龙执笔人：赵龙核准院长：王磊

一、课程的性质、目的和任务

现代导航技术是一门国防高科技，在航天、航空、航海、导弹制导等领域得到广泛应用，

是衡量一个国家科技水平与军事实力的标志之一。《现代导航技术》课程是一门具有国防特

色的研究生课程，为控制类学科的研究生开设。通过本课程的学习，研究生应掌握惯性导航

系统、卫星导航定位、地球物理场辅助导航、视觉导航和组合导航系统的结构、原理及分析

推导方法，初步具备对惯性导航系统、组合导航系统、初始对准技术进行开发研究的能力，

达到吸收、理解与局部创新的临界水平，培养学生发现和解决实际工程问题的能力。为研究

生在导航、制导与控制领域的技术开发、科学研究打下基础，培养锻炼研究生科学的思维方

式和分析方法，完善知识能力结构，增强学生的适应能力和创造能力，提高综合素质。

二、课程内容、基本要求及学时分配

第一章概述（2课时）

主要讲授导航的定义和作用，导航技术产生与发展过程、存在问题和进一步发展趋势和

发展过程；讲述导航、制导与控制的关系；重点讲述导航技术的未来发展及需要解决的问题。

了解和掌握导航技术的发展过程、实际作用和未来需要解决的问题。

第二章导航技术中的数理基础（4课时）

主要讲授地球模型和相关导航参数，向量表示和向量运算，空间直角坐标变换关系、方

向余弦矩阵微分方程、李群和李代数，以及二自由度陀螺仪的基本特性等；掌握坐标变换的

原理和方法、姿态角的定义、微分方程的数值解、角动量定理、陀螺仪的基本特性。

掌握地球模型及导航参数、坐标变换原理、方向余弦矩阵微分方程、微分方程数值解法

和陀螺仪基本特性。

自学内容：加速度计测量原理和方法、双自由度陀螺仪的动力学分析、光学陀螺测量原

理和特性等。

实践环节：课内演示实验，学生自己动手演示单自由度陀螺仪进动性、双自由度陀螺定

轴性和进动性的实物演示。

第三章惯性平台与平台惯性导航系统（8课时）

主要讲授平台的组成、作用和意义，平台的工作状态，单轴稳定平台的结构和工作原理、

三轴稳定平台的结构和工作原理、舒勒摆的原理及其实现和惯性平台实现舒勒摆的可行性；

主要讲授惯性导航系统中常用坐标系、惯性导航系统基本方程、平台惯性导航系统的实现方

案、工作原理和平台惯导系统的力学方程编排。

掌握地球单轴稳定平台的结构和工作原理、三轴稳定平台的结构和工作原理、舒勒摆的

原理及其实现，单轴惯性导航系统的组成和实现原理。

掌握惯性导航系统中常用坐标系间的变换、惯性导航系统三大核心公式、平台惯性导航

系统的工作原理和力学方程编排。

第四章捷联惯性导航系统（8课时）

主要讲授捷联惯导系统的基本概念，捷联惯导系统与平台惯导系统间的差异及带来的问

题，捷联惯导系统基本原理和力学方程编排，捷联矩阵的即时更新方法，捷联惯导系统实现

的原理图和流程图。

掌握捷联惯性导航系统的工作原理、捷联惯导系统的力学方程编排和捷联惯导系统工作

流程。

实践环节：阅读文献，设计并实现姿态和航向参考系统，包括程序流程图详细设计和讨

论、程序实现并利用实际数据进行测试验证，PPT展示汇报和综合报告。

第五章惯性导航系统误差分析（4课时）

主要讲授惯性导航系统的误差源、惯性导航系统的误差方程、惯性导航系统误差分析和

传播特性及变化规律。

掌握惯性导航系统误差方程、惯性导航系统误差分析原理和方法和系统误差传播特性。

第六章惯导系统初始对准（4课时）

主要讲授惯导系统初始对准的目的、意义和分类，平台惯导系统初始对准过程和方法、

捷联惯导系统初始对准过程和方法，低成本惯性导航系统初始对准过程和方法。

掌握平台惯导系统的对准过程和联惯性导航静基座初始对准过程和方法。

实践环节：阅读文献，用不同精度的惯导系统实际数据设计和实现捷联惯性导航系统静

基座对准程序并进行测试验证，PPT展示和综合报告。

第七章无线电导航定位与卫星导航定位技术（8课时）

主要讲授无线电