測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時

測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：導(dǎo)航是引導(dǎo)載體到達目的地的過程，依據(jù)應(yīng)用范圍不同，它分為航空導(dǎo)航、航海導(dǎo)航和陸地導(dǎo)航。例如，確定飛機的位置并引導(dǎo)飛機按預(yù)定航線航行的整套設(shè)備便稱為飛機導(dǎo)航系統(tǒng)。前面說過，連續(xù)的定位便是導(dǎo)航！其實也不然，這一定義還需要進一步補充兩點：連續(xù)定位后還需引導(dǎo)或控制載體向預(yù)定目的地運動，才稱為導(dǎo)航；導(dǎo)航不一定時時刻刻都要進行定位。下面我們將對相關(guān)內(nèi)容進行說明。12/11/20222測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展：年代導(dǎo)航系統(tǒng)說明20世紀(jì)20年代儀表導(dǎo)航系統(tǒng)僅把信息反饋給飛行員，由其決斷20世紀(jì)30年代無線電導(dǎo)航系統(tǒng)可進一步反饋電信號20世紀(jì)40年代伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)近程導(dǎo)航系統(tǒng)20世紀(jì)50年代初慣性導(dǎo)航系統(tǒng)自主式導(dǎo)航系統(tǒng)20世紀(jì)50年代末多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)以無線電為基本方式20世紀(jì)60年代羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)可適用于遠程導(dǎo)航塔康導(dǎo)航系統(tǒng)可適用于遠程導(dǎo)航20世紀(jì)70年代全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)GPS12/11/20223測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：定義：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一個使用加速度計和陀螺儀來測量物體的加速度和角度，并通過計算機來連續(xù)計算運動物體位置、姿態(tài)和速度的導(dǎo)航系統(tǒng)。它不需要一個外部參考系或不依賴外部信息，也不向外輻射能量，是一種自主式導(dǎo)航系統(tǒng)及推算式導(dǎo)航系統(tǒng)。常常被用在飛機，潛艇，導(dǎo)彈和各種航天器上。

12/11/20224測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：優(yōu)點：由于它是不依賴于任何外部信息，也不向外部輻射能量的自主式系統(tǒng)，故隱蔽性好，不受外界電磁干擾的影響；可全天候、全時間地工作于空中地球表面乃至水下；能提供位置、速度、航向和姿態(tài)角數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲低；數(shù)據(jù)更新率高、短期精度和穩(wěn)定性好。缺點：由于導(dǎo)航信息經(jīng)過積分而產(chǎn)生，定位誤差隨時間而增大，長期精度差；每次使用之前需要較長的初始對準(zhǔn)時間；設(shè)備的價格較昂貴；不能給出時間信息。12/11/20225測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：理論基礎(chǔ)：牛頓第二定律。當(dāng)線加速度傳感器測量到飛機的加速度后，我們可得：實際上，慣性導(dǎo)航計算機的采樣速率較高，t一般很?。?2/11/20226測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：工作原理：如上圖所示，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)要引導(dǎo)飛機從個點飛抵第二個點。假設(shè)不考慮地球的自轉(zhuǎn)，則兩點之間的ΔX和ΔY是固定的。我們在飛機上安裝一個平臺，平臺始終水平于飛機所在水平面，在平臺的X向和Y向分別放置一個線加速度傳感器，則可分別測量X向和Y向的加速度，根據(jù)前面所述，便可計算這兩個方向的位移量。當(dāng)分別與ΔX和ΔY相等時，一定抵達第二個點了。其實，慣性導(dǎo)航計算機還不僅僅只局限與計算機位移量，它還做了以下工作：計算兩點之間的方位角，然后與飛控計算機配合完成導(dǎo)航；或者根據(jù)坐標(biāo)計算X速度矢量或Y速度矢量，據(jù)此得到方位角的大小，然后與飛控計算機配合完成導(dǎo)航。12/11/20227測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：組成：12/11/20228測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：分類：平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)將慣性元件安裝在慣性平臺的臺體上，由平臺建立導(dǎo)航坐標(biāo)系，三個正交安裝的加速度計輸入軸分別與導(dǎo)航坐標(biāo)系的相應(yīng)軸重合，且在飛機所在點的水平面內(nèi)。所需的導(dǎo)航參數(shù)，如位置、速度等便由這些加速度積分計算得到。飛機的自身姿態(tài)控制則由陀螺儀提供反饋實現(xiàn)。因為慣導(dǎo)平臺能隔離振動，加速度計和陀螺儀的工作條件好！其精度很高！目前使用的飛機慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度在1～2km/h，速度精度為0.8～1m/s，非常適用于需要高精度導(dǎo)航的場合。但其存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大的不足。

12/11/20229測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：總結(jié)：慣性導(dǎo)航的優(yōu)點在于自主性！慣性導(dǎo)航系統(tǒng)傳感器的小誤差會隨時間累積成大誤差，其誤差大體上與時間成正比，所以純慣導(dǎo)系統(tǒng)不能用于遠程、長時間飛行的導(dǎo)航。但是我們可對其進行修正?，F(xiàn)代慣性導(dǎo)航系統(tǒng)使用各種信號（如GPS,磁羅盤等）對其進行修正，采取控制論原理對不同信號進行權(quán)級過濾，保證的INS的精度及可靠性，這類系統(tǒng)稱為組合導(dǎo)航系統(tǒng)。12/11/202210測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：儀表著陸系統(tǒng)：組成：航向信標(biāo)（Localizer）：提供與跑道中線相垂直的無線電航道信號；下滑信標(biāo)（Glideslope）：提供與跑道成2～3度的無線電下滑道信號；指點信號（MarkerBeacon）：在距跑道端幾個特定點上垂直向上發(fā)射錐形波束，為飛機提供距離檢驗。12/11/202211測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：儀表著陸系統(tǒng)：組成：下滑信標(biāo)（Glideslope）：提供與跑道成2～3度的無線電下滑道信號。通信載波頻率：329.15～335.00MHz；頻率步長：150kHz;信道數(shù)：40;波瓣頻率：90Hz/150Hz。12/11/202212測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：導(dǎo)航系統(tǒng)的工作方式：一種是提供導(dǎo)航信息，飛行員根據(jù)提供的信息引導(dǎo)飛機沿規(guī)定航線到達目的地，這種工作狀態(tài)稱為指示導(dǎo)航狀態(tài)；另一種是向飛控計算機提供導(dǎo)航信息，由飛控計算機完成航線的調(diào)整及飛行，飛行員可不進行相關(guān)操作，這種狀態(tài)稱為自動導(dǎo)航狀態(tài)。

按照飛機階段的不同，我們還可將導(dǎo)航系統(tǒng)細分為導(dǎo)航系統(tǒng)和著陸系統(tǒng)兩類。下面我們進行詳細介紹。其中導(dǎo)航系統(tǒng)以典型的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來進行介紹，著陸系統(tǒng)介紹儀表著陸系統(tǒng)。12/11/202213測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：發(fā)展歷史：慣性系統(tǒng)最先應(yīng)用于火箭制導(dǎo)，美國火箭先驅(qū)羅伯特.戈達爾（ROBERTGODDARD）試驗了早期的陀螺系統(tǒng)并將其安裝在火箭上進行導(dǎo)航。二戰(zhàn)期間經(jīng)德國人馮.布勞恩改進應(yīng)后，應(yīng)用于V-2火箭制導(dǎo)。戰(zhàn)后美國麻省理工學(xué)院等研究機構(gòu)及人員對慣性制導(dǎo)進行深入研究，從而發(fā)展成應(yīng)用飛機、火箭、航天飛機、潛艇的現(xiàn)代慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。12/11/202214測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：理論基礎(chǔ)：牛頓第二定律。實際上，我們在前面介紹過線加速度傳感器和陀螺儀，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)正是將這兩種儀表結(jié)合在一起，組成了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。12/11/202215測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：工作原理：12/11/202216測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：工作原理：在這一過程中，平臺的方位是不變的，因此平臺應(yīng)相對于機體可旋轉(zhuǎn)。12/11/202217測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：分類：平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)；捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。12/11/202218測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：分類：捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)沒加速度計和陀螺儀的安裝平臺，而是將它們直接安裝在飛機的機體上，因此它們重合于機體坐標(biāo)系軸。因安裝在機體坐標(biāo)系上，因此它們測量到的自然是飛機的加速度和角速度，這些參量也可處理、轉(zhuǎn)換計算成導(dǎo)航坐標(biāo)系內(nèi)的導(dǎo)航參數(shù)。因為它沒有安裝平臺，所以結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低！但工作條件不好，實現(xiàn)高精度非常困難！

12/11/202219測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：儀表著陸系統(tǒng)：著陸是飛機航行中的一個重要階段。飛行中，有一句警言叫：“危險11分鐘，起飛3分鐘和著陸8分鐘！”，可見著陸對飛行安全的影響很大！尤其，著陸階段是飛行員（除戰(zhàn)斗機空中格斗除外）操作最為頻繁的階段，包括進場準(zhǔn)備、對跑道、控制下滑率、飄落操作、放減速板、反推控制和剎車等等。一般來說，天氣條件不佳的時候，對飛行員操作影響最大，天氣不佳包括風(fēng)切變、暴雨、大霧等。對前面兩種情況來說，儀表著陸系統(tǒng)的作用不是很大，但對視線不佳的天氣條件下，儀表著陸系統(tǒng)給予飛行員足夠的支持。一般情況下，目視安全著陸的基本條件為“3－3條件”，即在飛行高度不低于300米時，水平能見度不小于3英里！但是如果達不到此條件，強行著陸會可能會釀成事故！這時，儀表著陸系統(tǒng)會給予支持，也可以說儀表著陸系統(tǒng)放寬了上述條件。

儀表著陸系統(tǒng)是民航系統(tǒng)廣泛采用的一種無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，主要用于引導(dǎo)飛機進行進場、著陸等操作。12/11/202220測量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!導(dǎo)航系統(tǒng)：儀表著陸系統(tǒng)：工作原理：航向信標(biāo)（Localizer）：提供與跑道中線相垂直的無線電航道信號。通信載波頻率：108.10～110.95MHz；頻率步長：59kH