测量与传感器6导航系统2课时.ppt

测量与传感器6导航系统2课时 测量与传感器6导航系统2课时 导航系统： 导航是引导载体到达目的地的过程，依据应用范围不同，它分为航空导航、航海导航和陆地导航。例如，确定飞机的位置并引导飞机按预定航线航行的整套设备便称为飞机导航系统。 前面说过，连续的定位便是导航！其实也不然，这一定义还需要进一步补充两点： 连续定位后还需引导或控制载体向预定目的地运动，才称为导航； 导航不一定时时刻刻都要进行定位。 下面我们将对相关内容进行说明。 导航系统： 导航系统的发展： 年代 导航系统 说明 20世纪20年代 仪表导航系统 仅把信息反馈给飞行员，由其决断 20世纪30年代 无线电导航系统 可进一步反馈电信号 20世纪40年代 伏尔导航系统 近程导航系统 20世纪50年代初 惯性导航系统 自主式导航系统 20世纪50年代末 多普勒导航系统 以无线电为基本方式 20世纪60年代 罗兰C导航系统 可适用于远程导航 塔康导航系统 可适用于远程导航 20世纪70年代 全球定位导航系统 GPS 导航系统： 导航系统的工作方式： 一种是提供导航信息，飞行员根据提供的信息引导飞机沿规定航线到达目的地，这种工作状态称为指示导航状态； 另一种是向飞控计算机提供导航信息，由飞控计算机完成航线的调整及飞行，飞行员可不进行相关操作，这种状态称为自动导航状态。 按照飞机阶段的不同，我们还可将导航系统细分为导航系统和着陆系统两类。下面我们进行详细介绍。其中导航系统以典型的惯性导航系统来进行介绍，着陆系统介绍仪表着陆系统。 导航系统： 惯性导航系统： 定义： 惯性导航系统是一个使用加速度计和陀螺仪来测量物体的加速度和角度，并通过计算机来连续计算运动物体位置、姿态和速度的导航系统。它不需要一个外部参考系或不依赖外部信息，也不向外辐射能量，是一种自主式导航系统及推算式导航系统。常常被用在飞机，潜艇，导弹和各种航天器上。 导航系统： 惯性导航系统： 发展历史： 惯性系统最先应用于火箭制导，美国火箭先驱罗伯特.戈达尔（ ROBERT GODDARD ）试验了早期的陀螺系统并将其安装在火箭上进行导航。 二战期间经德国人冯.布劳恩改进应后，应用于 V-2火箭 制导。战后美国麻省理工学院等研究机构及人员对惯性制导进行深入研究，从而发展成应用飞机、火箭、航天飞机、潜艇的现代惯性导航系统。 导航系统： 惯性导航系统： 优点： 由于它是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式系统，故隐蔽性好，不受外界电磁干扰的影响； 可全天候、全时间地工作于空中地球表面乃至水下； 能提供位置、速度、航向和姿态角数据，所产生的导航信息连续性好而且噪声低； 数据更新率高、短期精度和稳定性好。 缺点： 由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差； 每次使用之前需要较长的初始对准时间； 设备的价格较昂贵； 不能给出时间信息。 导航系统： 惯性导航系统： 理论基础：牛顿第二定律。 实际上，我们在前面介绍过线加速度传感器和陀螺仪，惯性导航系统正是将这两种仪表结合在一起，组成了惯性导航系统。 导航系统： 惯性导航系统： 理论基础：牛顿第二定律。 当线加速度传感器测量到飞机的加速度后，我们可得： 导航系统： 惯性导航系统： 工作原理： 导航系统： 惯性导航系统： 工作原理： 如上图所示，惯性导航系统要引导飞机从第一个点飞抵第二个点。假设不考虑地球的自转，则两点之间的ΔX和ΔY是固定的。 我们在飞机上安装一个平台，平台始终水平于飞机所在水平面，在平台的X向和Y向分别放置一个线加速度传感器，则可分别测量X向和Y向的加速度，根据前面所述，便可计算这两个方向的位移量。当分别与ΔX和ΔY相等时，一定抵达第二个点了。 其实，惯性导航计算机还不仅仅只局限与计算机位移量，它还做了以下工作： 计算两点之间的方位角，然后与飞控计算机配合完成导航； 或者根据坐标计算X速度矢量或Y速度矢量，据此得到方位角的大小，然后与飞控计算机配合完成导航。 导航系统： 惯性导航系统： 工作原理： 在这一过程中，平台的方位是不变的，因此平台应相对于机体可旋转。 导航系统： 惯性导航系统： 组成： 导航系统： 惯性导航系统： 分类： 平台式惯性导航系统； 捷联式惯性导航系统。 导航系统： 惯性导航系统： 分类： 平台式惯性导航系统： 平台式惯性导航系统将惯性元件安装在惯性平台的台体上，由平台建立导航坐标系