導(dǎo)航系統(tǒng)(PPT)

1、CompanyLOGO慣性導(dǎo)航 水聲導(dǎo)航 GPS導(dǎo)航 慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種通過(guò)高精度的陀螺和加速度計(jì)，測(cè)量運(yùn)動(dòng)載體的角速率和加速度信息，經(jīng)積分運(yùn)算得到運(yùn)動(dòng)載體的加速度、位置、姿態(tài)和航向等導(dǎo)航參數(shù)的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)。一、加速度計(jì)二、穩(wěn)定平臺(tái)三、導(dǎo)航計(jì)算機(jī)四、控制顯示器 慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航 慣導(dǎo)的基本工作原理是以牛頓力學(xué)定律為基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)量載體在慣性參考系的加速度，將它對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，就能夠得到在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息。 慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航 慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航 慣導(dǎo)系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)可歸納為兩大類：平臺(tái)式慣導(dǎo)系統(tǒng)和捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)。它可以自動(dòng)測(cè)量飛機(jī)各種導(dǎo)航

2、參數(shù)及控制參數(shù)，供飛行員使用，并與飛機(jī)其他控制系統(tǒng)相配合完成對(duì)飛機(jī)的人工或自動(dòng)控制。 慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航 慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航（1）隱蔽性好，不受外界的電磁干擾（2）可全天流全球、全時(shí)間地工作于空中、地球表面乃至水下（3）能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好且噪聲低（4）數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好 慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航優(yōu)點(diǎn)（1）由于導(dǎo)航信息經(jīng)過(guò)積分而產(chǎn)生，定位誤差隨時(shí)間而增大，長(zhǎng)期精度差（2）每次使用之前需要較長(zhǎng)的初始對(duì)準(zhǔn)時(shí)間（3）設(shè)備的價(jià)格較昂貴（4）不能給出時(shí)間信息 慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航缺點(diǎn) 由于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不依賴于外部信息，也不向外部輻射能量，工作環(huán)境包括空中、地面、水下，

3、因此應(yīng)用范圍十分廣泛，現(xiàn)已大量應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)制導(dǎo)武器、戰(zhàn)斗機(jī)、運(yùn)載火箭、宇宙飛船、民航飛機(jī)、艦艇、潛艇等 慣性導(dǎo)航慣性導(dǎo)航 水聲導(dǎo)航水聲導(dǎo)航 對(duì)于電磁信號(hào)，只有在低頻下，才能在水下傳播一定的距離。然而，對(duì)于聲信號(hào)，在水下傳播得就比較好，因此聲發(fā)射機(jī)可以在水下航行器無(wú)需浮出水面的情況下作為信標(biāo)來(lái)導(dǎo)引水下航行器的航行。目前，水下航行器采用的聲學(xué)導(dǎo)航主要有三種形式 ： （1）長(zhǎng)基線（LBL）導(dǎo)航 （2）短基線定位系統(tǒng)(SBL) （3）超短基線（USBL）導(dǎo)航 這三種形式都需要外部的換能器或換能器陣才能實(shí)現(xiàn)聲學(xué)導(dǎo)航。 水聲導(dǎo)航水聲導(dǎo)航長(zhǎng)基線定位系統(tǒng)短基線定位系統(tǒng)超短基線定位系統(tǒng)換能器信標(biāo) 水聲導(dǎo)航水聲導(dǎo)航

4、 包括船上信號(hào)處理裝置、母船吊放至水中的聲學(xué)收發(fā)裝置、海底應(yīng)答器陣和安裝UUV上的應(yīng)答器。海底基陣由三個(gè)以上的應(yīng)答器組成 通過(guò)母船吊放的聲學(xué)收發(fā)裝置對(duì)UUV及海底基陣進(jìn)行詢問(wèn)和應(yīng)答，UUV上應(yīng)答器對(duì)海底基陣的問(wèn)答，可以得到各應(yīng)答器之間的斜距，根據(jù)測(cè)陣的結(jié)果及斜距就可以計(jì)算出UUV及母船相對(duì)于海底基陣的位置。 長(zhǎng)基線水聲定位系統(tǒng): 水聲導(dǎo)航水聲導(dǎo)航短基線聲學(xué)定位系統(tǒng): 短基線聲學(xué)定位系統(tǒng)由船載測(cè)量系統(tǒng)和水下聲源兩部分組成。船載測(cè)量系統(tǒng)包括三個(gè)水聽器及其信號(hào)處理裝置。 水聲導(dǎo)航水聲導(dǎo)航超短基線定位系統(tǒng): 超短基線定位系統(tǒng)相當(dāng)于短基線定位系統(tǒng)的壓縮，水聽器陣的距離減小至半波長(zhǎng)以下。由水下聲源發(fā)來(lái)的聲

5、脈沖到達(dá)這個(gè)陣的每個(gè)陣元的相位是不同的，檢測(cè)這個(gè)相位差，經(jīng)過(guò)變換和計(jì)算就能得到聲源的位置。超短基線定位系統(tǒng)的精度略低于短基線系統(tǒng)。特別適用于水下航行器的導(dǎo)引和回收。 GPSGPS導(dǎo)航導(dǎo)航 GPS導(dǎo)航是用導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航定位信息引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航是用導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航定位信息引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)載體安全到達(dá)目的地的一門新興科學(xué)。載體安全到達(dá)目的地的一門新興科學(xué)。性能特點(diǎn)有性能特點(diǎn)有:全球全天候?qū)Ш?、高精度和多功能。全球全天候?qū)Ш?、高精度和多功能?GPS系統(tǒng)的組成系統(tǒng)的組成:GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由地面支持網(wǎng)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由地面支持網(wǎng)、空中衛(wèi)星群和用戶設(shè)備空中衛(wèi)星群和用戶設(shè)備: 地面支持網(wǎng)：地面支持網(wǎng)：GPS系

6、統(tǒng)的地面支持網(wǎng)由五個(gè)監(jiān)測(cè)站、系統(tǒng)的地面支持網(wǎng)由五個(gè)監(jiān)測(cè)站、一個(gè)主控站和四個(gè)注入站組成。監(jiān)測(cè)站收集衛(wèi)星及當(dāng)?shù)貧庖粋€(gè)主控站和四個(gè)注入站組成。監(jiān)測(cè)站收集衛(wèi)星及當(dāng)?shù)貧庀筚Y料送給主控站。主控站根據(jù)這些資料計(jì)算衛(wèi)星軌道等象資料送給主控站。主控站根據(jù)這些資料計(jì)算衛(wèi)星軌道等導(dǎo)航信息，然后由注入站每隔導(dǎo)航信息，然后由注入站每隔8h向衛(wèi)星發(fā)送一次，更新衛(wèi)向衛(wèi)星發(fā)送一次，更新衛(wèi)星資料，以便衛(wèi)星向用戶設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)航信息。該子系統(tǒng)的星資料，以便衛(wèi)星向用戶設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)導(dǎo)航信息。該子系統(tǒng)的功能是監(jiān)控衛(wèi)星并根據(jù)測(cè)算結(jié)果向衛(wèi)星提供時(shí)間改正參數(shù)、功能是監(jiān)控衛(wèi)星并根據(jù)測(cè)算結(jié)果向衛(wèi)星提供時(shí)間改正參數(shù)、衛(wèi)星星歷等資料。衛(wèi)星星歷等資料。 GP

7、SGPS導(dǎo)航導(dǎo)航 空中衛(wèi)星群：空中衛(wèi)星群：GPS系統(tǒng)空中衛(wèi)星群由系統(tǒng)空中衛(wèi)星群由21顆工作衛(wèi)星和顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星組成，共顆備用衛(wèi)星組成，共24顆衛(wèi)星，平均分布在顆衛(wèi)星，平均分布在6個(gè)軌道上，個(gè)軌道上，每一軌道上有每一軌道上有4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星接收地面站發(fā)送來(lái)的軌道信顆衛(wèi)星。衛(wèi)星接收地面站發(fā)送來(lái)的軌道信息、時(shí)間修正參數(shù)等，進(jìn)行處理后，以息、時(shí)間修正參數(shù)等，進(jìn)行處理后，以1575.42MHZ和和1227.60MHZ兩種載波頻率，發(fā)射兩種載波頻率，發(fā)射CA碼和碼和P碼兩種偽隨機(jī)碼兩種偽隨機(jī)碼調(diào)制導(dǎo)航信號(hào)。碼調(diào)制導(dǎo)航信號(hào)。 用戶設(shè)備：用戶設(shè)備：GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)射的時(shí)間信號(hào)和衛(wèi)接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)

8、射的時(shí)間信號(hào)和衛(wèi)星軌道信息，就得到衛(wèi)星位置，利用時(shí)間信號(hào)和偽碼相關(guān)星軌道信息，就得到衛(wèi)星位置，利用時(shí)間信號(hào)和偽碼相關(guān)測(cè)量衛(wèi)星到測(cè)者的偽距，并由計(jì)算機(jī)解算用戶位置、速度測(cè)量衛(wèi)星到測(cè)者的偽距，并由計(jì)算機(jī)解算用戶位置、速度等參數(shù)。等參數(shù)。 GPSGPS導(dǎo)航導(dǎo)航 GPS系統(tǒng)是一種測(cè)距定位系統(tǒng)，系統(tǒng)是一種測(cè)距定位系統(tǒng)，GPS導(dǎo)航儀接收衛(wèi)星導(dǎo)航儀接收衛(wèi)星分布的信息，根據(jù)星歷表信息可以求得每顆衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)分布的信息，根據(jù)星歷表信息可以求得每顆衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)時(shí)的位置。導(dǎo)航儀測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)傳播的時(shí)間間隔，因?yàn)檫@時(shí)的位置。導(dǎo)航儀測(cè)量衛(wèi)星信號(hào)傳播的時(shí)間間隔，因?yàn)檫@時(shí)間間隔中還包含著時(shí)鐘誤差，信號(hào)傳播延時(shí)等影響，所時(shí)間間

9、隔中還包含著時(shí)鐘誤差，信號(hào)傳播延時(shí)等影響，所以乘以光速求得是導(dǎo)航儀與衛(wèi)星的偽距離以乘以光速求得是導(dǎo)航儀與衛(wèi)星的偽距離 GPS導(dǎo)航是一種廣義的導(dǎo)航是一種廣義的GPS動(dòng)態(tài)定位，從目前的應(yīng)用動(dòng)態(tài)定位，從目前的應(yīng)用看來(lái)，主要分為以下幾種方法：看來(lái)，主要分為以下幾種方法：（1）單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位）單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位（2）實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位）實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位（3）后處理差分動(dòng)態(tài)定位）后處理差分動(dòng)態(tài)定位 GPSGPS導(dǎo)航導(dǎo)航 單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位是用安設(shè)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)載體上的單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位是用安設(shè)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)載體上的GPS信號(hào)接收機(jī)，自主地測(cè)得該運(yùn)動(dòng)載體的實(shí)時(shí)位置，信號(hào)接收機(jī)，自主地測(cè)得該運(yùn)動(dòng)載體的實(shí)時(shí)位置，從而描述出該運(yùn)動(dòng)載體的運(yùn)動(dòng)軌

10、跡。所以單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定從而描述出該運(yùn)動(dòng)載體的運(yùn)動(dòng)軌跡。所以單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位又叫絕對(duì)動(dòng)態(tài)定位。例如，行駛的汽車和火車，常位又叫絕對(duì)動(dòng)態(tài)定位。例如，行駛的汽車和火車，常用單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位。用單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位。 實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位是用安設(shè)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)載體上的實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位是用安設(shè)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)載體上的GPS信號(hào)接收機(jī)，及安設(shè)在一個(gè)基準(zhǔn)站上的另一臺(tái)信號(hào)接收機(jī)，及安設(shè)在一個(gè)基準(zhǔn)站上的另一臺(tái)GPS接收機(jī)，聯(lián)合測(cè)得該運(yùn)動(dòng)載體的實(shí)時(shí)位置，從而接收機(jī)，聯(lián)合測(cè)得該運(yùn)動(dòng)載體的實(shí)時(shí)位置，從而描述出該運(yùn)動(dòng)載體的運(yùn)行軌跡，故差分動(dòng)態(tài)定位又稱描述出該運(yùn)動(dòng)載體的運(yùn)行軌跡，故差分動(dòng)態(tài)定位又稱為相對(duì)動(dòng)態(tài)定位。例如，飛機(jī)著陸和船艦進(jìn)港，一般為相對(duì)動(dòng)態(tài)定

11、位。例如，飛機(jī)著陸和船艦進(jìn)港，一般要求采用實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位，以滿足它們所要求的較要求采用實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位，以滿足它們所要求的較高定位精度。高定位精度。 GPSGPS導(dǎo)航導(dǎo)航 后處理差分動(dòng)態(tài)定位和實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位的后處理差分動(dòng)態(tài)定位和實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位的主要差別在于，在運(yùn)動(dòng)載體和基準(zhǔn)站之間，不必主要差別在于，在運(yùn)動(dòng)載體和基準(zhǔn)站之間，不必像實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位那樣建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，而像實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位那樣建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，而是在定位觀測(cè)以后，對(duì)兩臺(tái)是在定位觀測(cè)以后，對(duì)兩臺(tái)GPS接收機(jī)所采集的接收機(jī)所采集的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)后的聯(lián)合處理，從而計(jì)算出接收定位數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)后的聯(lián)合處理，從而計(jì)算出接收機(jī)所在運(yùn)動(dòng)載體在對(duì)應(yīng)時(shí)間上的坐標(biāo)位置。例如機(jī)所在運(yùn)動(dòng)載體在對(duì)應(yīng)時(shí)間上的坐標(biāo)位置。例如，在航空攝影測(cè)量時(shí)，用，在航空攝影測(cè)量時(shí)，用GPS信號(hào)測(cè)量每一個(gè)攝信號(hào)測(cè)量每一個(gè)攝影瞬間的攝站位置，就可以采用后處理差分動(dòng)態(tài)影瞬間的攝站位置，就可以采用后處理差分動(dòng)態(tài)定位定位。 GPSGPS導(dǎo)航導(dǎo)航 現(xiàn)有的水聲定位系統(tǒng),認(rèn)為長(zhǎng)基線定位系統(tǒng)的應(yīng)答器校準(zhǔn)起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且精度不高。短基線定位系統(tǒng)需要船的支持,對(duì)大多數(shù)軍用目的來(lái)說(shuō)不合適?；谶@些考慮他們要研究新型系統(tǒng)。GPS是成熟技術(shù),裝有GPS的浮標(biāo)很易被精確定位 法國(guó)于1995年開始研究將GPS用于水下導(dǎo)航