第一講-導(dǎo)航技術(shù)1

綜合導(dǎo)航技術(shù)上海海事大學(xué)應(yīng)士君06七月20232023/7/6導(dǎo)航技術(shù)1第一講2023/7/6何為導(dǎo)航？引導(dǎo)某一對(duì)象，從指定航線(xiàn)的一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)的方法。導(dǎo)航分兩類(lèi)：(1)自主式導(dǎo)航：用飛行器或船舶上的設(shè)備導(dǎo)航，有慣性導(dǎo)航、多普勒導(dǎo)航和天文導(dǎo)航等；(2)非自主式導(dǎo)航：用于飛行器、船舶、汽車(chē)等交通設(shè)備與有關(guān)的地面或空中設(shè)備相配合導(dǎo)航，有無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航、衛(wèi)星導(dǎo)航。在軍事上，還要配合完成武器投射、偵察、巡邏、反潛和援救等任務(wù)。2023/7/6一、導(dǎo)航的來(lái)源導(dǎo)航來(lái)源于人類(lèi)交通和軍事活動(dòng)對(duì)方位或位置識(shí)別的需求，其目的是要解決“我現(xiàn)在在哪里？”和“我向哪里去？”這類(lèi)基本定位和引導(dǎo)問(wèn)題。2023/7/6在遠(yuǎn)古時(shí)代，人們利用地形地物作參照物或者通過(guò)觀察太陽(yáng)和星體的方位，作為到達(dá)目的地的方法或手段。為了克服天氣和能見(jiàn)度的限制，后來(lái)陸續(xù)出現(xiàn)了指南車(chē)、計(jì)里鼓和磁羅盤(pán)等最初的導(dǎo)航裝置，此時(shí)對(duì)導(dǎo)航的要求主要還是辨別方向。2023/7/6相傳公元前約2600年，涿鹿大戰(zhàn)中，黃帝部落發(fā)明了指南車(chē)有記載最早的用來(lái)指示方向的一種機(jī)械導(dǎo)航裝置，主要采用差動(dòng)齒輪的傳動(dòng)原理，無(wú)論車(chē)體如何行進(jìn)，都可根據(jù)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，由車(chē)上木人指示出固定方向（南向）。指南車(chē)2023/7/6記里鼓車(chē)是中國(guó)古代的一種距離測(cè)量裝置，它同樣利用齒輪機(jī)的差動(dòng)原理，通過(guò)對(duì)所行進(jìn)的路程進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)“記里車(chē)行一里路，車(chē)上木人擊鼓，行十里路，車(chē)上木人擊鐲”的目的。計(jì)里鼓2023/7/6大約公元前一千年，天文星歷導(dǎo)航開(kāi)始應(yīng)用。天文導(dǎo)航：2023/7/6公元前580－500年希臘哲學(xué)家畢達(dá)哥拉斯和公元前504－450年帕梅尼德斯（Parmenides），在科學(xué)上得出了地球是球形的結(jié)論公元前276－195年由埃拉托斯特尼（Eratosthenes）確定了地球的大小。公元前150－100年，著名天文學(xué)家喜帕恰斯（Hipparkhos）提出了用地理緯度和經(jīng)度來(lái)表示地球上某點(diǎn)位置的方法，由此建立了近代天文導(dǎo)航的基礎(chǔ)。天文導(dǎo)航：2023/7/6公元27－97年間，我國(guó)就已有關(guān)于地磁指南工具的記載。磁羅盤(pán)：2023/7/61569年，荷蘭發(fā)明家格哈德·魚(yú)雷默出版了世界海圖。1601年英國(guó)人約翰·托普出版了海員歷。1731年，六分儀在英國(guó)問(wèn)世。1761年，英國(guó)鐘表匠JohnHarrison發(fā)明了第一臺(tái)航海表。至此，海上導(dǎo)航得到了快速發(fā)展，原始的推算導(dǎo)航儀器出現(xiàn)并得到初步應(yīng)用，海員們通過(guò)測(cè)量船體的速度增量并進(jìn)行外推來(lái)確定自己的位置，這成為后來(lái)慣性導(dǎo)航技術(shù)（inertialnavigation）的理論基礎(chǔ)。慣性導(dǎo)航：2023/7/6早期的導(dǎo)航活動(dòng)來(lái)源于人們當(dāng)時(shí)所掌握的地磁現(xiàn)象、天文知識(shí)、慣性技術(shù)等知識(shí)，導(dǎo)航精度比較低下，應(yīng)用的范圍也僅限于陸路和海上交通，對(duì)于早期海上船艦的航行安全起到了至關(guān)重要的作用，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)具有重要的輔助作用。從19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，無(wú)線(xiàn)電技術(shù)開(kāi)始用于導(dǎo)航中的計(jì)時(shí)器校準(zhǔn)和方位測(cè)量，由此進(jìn)入了無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航時(shí)代，翻開(kāi)了導(dǎo)航史上的嶄新一頁(yè)。無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航：2023/7/6二、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航的發(fā)明及特點(diǎn)19世紀(jì)末，無(wú)線(xiàn)電測(cè)向技術(shù)正式應(yīng)用于船舶導(dǎo)航隨著無(wú)線(xiàn)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航的概念逐步建立，無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航設(shè)備和系統(tǒng)也逐步完善。二戰(zhàn)以來(lái)，對(duì)導(dǎo)航的需求不斷提高，使導(dǎo)航的功能從主要提供運(yùn)載體的航向轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕峁┪恢眯畔?。?dǎo)航己經(jīng)發(fā)展成一門(mén)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)，形成了較為完備的科學(xué)體系，并成為航空、航海和陸路交通可以完全依賴(lài)及必須依賴(lài)的技術(shù)手段。2023/7/6最初和主要形式是在地面臺(tái)（站）上為船舶和飛機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航20世紀(jì)80年代開(kāi)始，由于衛(wèi)星導(dǎo)航的發(fā)展及應(yīng)用，以及其他新型導(dǎo)航方式的出現(xiàn)，開(kāi)辟了無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航的一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)入了以衛(wèi)星導(dǎo)航為主要形式的精密導(dǎo)航時(shí)代。2023/7/6無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航的特點(diǎn)受外界條件（如晝夜、季節(jié)、氣象等）的限制較??；測(cè)量導(dǎo)航參數(shù)的精度較高，測(cè)量速度快；系統(tǒng)體積小、質(zhì)量輕，可靠性高；系統(tǒng)價(jià)廉經(jīng)濟(jì)，易于推廣和流行。2023/7/6三、船舶導(dǎo)航與導(dǎo)航系統(tǒng)的定義與任務(wù)1、導(dǎo)航（navigation）是引導(dǎo)運(yùn)載體（船舶）按既定航線(xiàn)航行的整個(gè)引導(dǎo)過(guò)程?！耙龑?dǎo)由導(dǎo)航系統(tǒng)或設(shè)備為運(yùn)載體（船舶）的操縱者提供必要的導(dǎo)航參量?？刂剖遣倏v者根據(jù)導(dǎo)航參量，酌情實(shí)施對(duì)運(yùn)載體（船舶）進(jìn)行航行控制。2023/7/62、導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)（NavigationSystem）是實(shí)施導(dǎo)航的專(zhuān)用設(shè)備組合式設(shè)備的統(tǒng)稱(chēng)。導(dǎo)航系統(tǒng)側(cè)重于實(shí)現(xiàn)特定導(dǎo)航功能的設(shè)備組合體，組合體內(nèi)的各部分都必須按特定的協(xié)同方式工作才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能導(dǎo)航設(shè)備一般是指導(dǎo)航系統(tǒng)中某一相對(duì)獨(dú)立部分的型號(hào)產(chǎn)品，或?qū)崿F(xiàn)某一導(dǎo)航功能的單機(jī)。2023/7/63、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航利用無(wú)線(xiàn)電技術(shù)對(duì)運(yùn)載體航行的全部（或部分）過(guò)程實(shí)施導(dǎo)航，稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航。能夠完成全部或部分無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航功能（或任務(wù)）的技術(shù)裝置組合稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)或設(shè)備。置于地面、船艦或已知運(yùn)動(dòng)軌跡的衛(wèi)星上，為其他用戶(hù)提供導(dǎo)航定位功能的無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)或設(shè)備，稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航臺(tái)（站）。2023/7/64、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航的基本任務(wù)（以航空為例）航路導(dǎo)航系統(tǒng)：完成航線(xiàn)導(dǎo)航任務(wù)的系統(tǒng)；著陸引導(dǎo)系統(tǒng)：完成進(jìn)場(chǎng)著陸引進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)（有的著陸引導(dǎo)系統(tǒng)具有離港引導(dǎo)能力）。隨著空域中飛機(jī)密度增高，特別是港區(qū)空域更加突出，空中航行管制顯得非常必要，這也是導(dǎo)航業(yè)務(wù)的一個(gè)重要方面，專(zhuān)門(mén)用于空中航行管制的系統(tǒng)稱(chēng)為空中交通管制系統(tǒng)（ATCS-AirTrafficControlSystem）。2023/7/6導(dǎo)引運(yùn)載體沿既定航線(xiàn)航行；確定運(yùn)載體當(dāng)前所處的位置及其航行參數(shù)，包括航向、速度、姿態(tài)等實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；導(dǎo)引運(yùn)載體在夜間和復(fù)雜氣象條件下的安全著陸或進(jìn)港；保證運(yùn)載體準(zhǔn)確、安全地完成航行任務(wù)所需要的其他導(dǎo)引任務(wù)2023/7/6四、導(dǎo)航系統(tǒng)的分類(lèi)——

1、按所測(cè)量的電氣參量劃分振幅式無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)；如無(wú)線(xiàn)電羅盤(pán)，儀表著陸系統(tǒng)（ILS）相位式無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)；如VOR，歐米伽系統(tǒng)、臺(tái)卡系統(tǒng)，羅蘭-A等等。頻率式無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)；如頻率式高度表，多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)脈沖（時(shí)間）式無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)；如脈沖式高度表，應(yīng)答/測(cè)距系統(tǒng)（DME）復(fù)合無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，即可同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)或兩個(gè)以上相同或不同的電氣參量的系統(tǒng)。如TACAN系統(tǒng)和LORAN-C等。2023/7/62、按所測(cè)量的幾何參量劃分無(wú)線(xiàn)電測(cè)角導(dǎo)航系統(tǒng)（直線(xiàn)位置線(xiàn)）：伏爾、羅盤(pán)無(wú)線(xiàn)電測(cè)距系統(tǒng)（圓位置線(xiàn)）：塔康、DME無(wú)線(xiàn)電測(cè)距差系統(tǒng)（雙曲線(xiàn)位置線(xiàn)）：羅蘭－Ａ、羅蘭－C無(wú)線(xiàn)電測(cè)距和系統(tǒng)（橢圓位置線(xiàn)）：星基導(dǎo)航有源定位無(wú)線(xiàn)電復(fù)合式系統(tǒng)2023/7/63、按系統(tǒng)的組成情況劃分自備式（自主式）：僅靠裝在運(yùn)載體上的導(dǎo)航設(shè)備就能獨(dú)立地為該運(yùn)載體提供導(dǎo)航服務(wù)。(多普勒自主推算導(dǎo)航系統(tǒng)、慣性系統(tǒng))他備式（非自主式）:需由運(yùn)載體外的安裝位置已知的導(dǎo)航設(shè)備配合機(jī)載設(shè)備協(xié)調(diào)工作才能實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)載體的導(dǎo)航。（無(wú)線(xiàn)電羅盤(pán)、伏爾、TACAN、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）2023/7/64、按導(dǎo)航臺(tái)的安裝位置分類(lèi)

地基導(dǎo)航系統(tǒng)：導(dǎo)航臺(tái)安裝在地球表面的某一確知位置上。（無(wú)線(xiàn)電羅盤(pán)、伏爾、羅蘭-C）空基導(dǎo)航系統(tǒng)：導(dǎo)航臺(tái)安裝在空中某一特定載體上。（多普勒自主推算導(dǎo)航系統(tǒng)）星基導(dǎo)航系統(tǒng)：導(dǎo)航臺(tái)安裝在人造衛(wèi)星上。（GPS、GLONASS、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)）2023/7/65、按導(dǎo)航系統(tǒng)最大有效作用距離分類(lèi)近程導(dǎo)航系統(tǒng)：500km（伏爾、羅盤(pán)、塔康）中程導(dǎo)航系統(tǒng)：1000km（羅蘭-B）遠(yuǎn)程導(dǎo)航系統(tǒng)：3000km（羅蘭-C）超遠(yuǎn)程導(dǎo)航系統(tǒng)：＞10,000km（奧米伽、多普勒、GPS、GLONASS）2023/7/66、按工作方式劃分有源工作方式導(dǎo)航系統(tǒng)：用戶(hù)設(shè)備工作時(shí)需要發(fā)射信號(hào)；無(wú)源工作方式導(dǎo)航系統(tǒng)：用戶(hù)設(shè)備不須發(fā)射信號(hào)。2023/7/6五、導(dǎo)航基本參量和術(shù)語(yǔ)航線(xiàn)和航跡導(dǎo)航中常用的速度參量導(dǎo)航中常用的角度參量導(dǎo)航中常用的距離參量2023/7/61、航線(xiàn)和航跡航線(xiàn)：指船舶在兩地間的海上航行路線(xiàn)，每個(gè)航次的具體航線(xiàn)，應(yīng)根據(jù)航行任務(wù)和航行地區(qū)的地理、水文、氣象等情況，以及船舶狀況擬定。大圓航線(xiàn)：沿最短大圓弧線(xiàn)航行的航線(xiàn)。恒向航線(xiàn)：保持恒定不變航向的航線(xiàn)。航跡：船舶的實(shí)際軌跡在水面或地面上的投影（水平投影）。2023/7/62、導(dǎo)航中常用的速度參量對(duì)水速：運(yùn)載體相對(duì)水媒質(zhì)的運(yùn)動(dòng)速度。風(fēng)流速：空氣和水流相對(duì)地球表面的運(yùn)動(dòng)速度。對(duì)地速：運(yùn)載體相對(duì)地球表面的運(yùn)動(dòng)速度。航行速度三角形：對(duì)水速、風(fēng)流速在地面的投影與對(duì)地速構(gòu)成的三角形。對(duì)地速可通過(guò)求解航行速度三角形得出。2023/7/63、導(dǎo)航中常用的角度參量航向（船舶首向）：船舶縱軸首端的水平指向。船舶的航向與對(duì)水速度矢量方向是一致的。航向由選定的基準(zhǔn)方向（真北）順時(shí)針轉(zhuǎn)到該指向的夾角來(lái)定量標(biāo)度。真航向：船舶重心點(diǎn)的真北順時(shí)針轉(zhuǎn)到船舶縱軸的夾角在水平面的投影。磁航向：船舶重心點(diǎn)的磁北順時(shí)針轉(zhuǎn)到船舶縱軸的夾角在水平面的投影。電臺(tái)航向（電臺(tái)相對(duì)方位）2023/7/6航跡角：基準(zhǔn)方向和航跡之間的夾角。航跡方向與對(duì)地速度矢量方向是一致的。流壓角：船舶縱軸首向和航跡方向之間的夾角。因?yàn)榇暗暮较蚺c對(duì)水速度矢量方向一致，航跡方向與對(duì)地速度矢量方向是一致，因此流壓角是由于對(duì)水速和對(duì)地速矢量方向不同造成的，究其根本是由于風(fēng)流造成的。方位：表示兩點(diǎn)間相對(duì)位置的量，由觀測(cè)點(diǎn)基準(zhǔn)方向順時(shí)針轉(zhuǎn)到兩點(diǎn)連線(xiàn)之間的夾角在水平面的投影來(lái)標(biāo)度目標(biāo)點(diǎn)的方位。2023/7/6運(yùn)載體真方位：以導(dǎo)航臺(tái)真北為基準(zhǔn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)到導(dǎo)航臺(tái)與運(yùn)載體之間的夾角在水平面的投影。運(yùn)載體磁方位：以導(dǎo)航臺(tái)磁北為基準(zhǔn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)到導(dǎo)航臺(tái)與運(yùn)載體之間的夾角在水平面的投影。電臺(tái)（導(dǎo)航臺(tái)）真方位：以運(yùn)載體真北為基準(zhǔn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)到導(dǎo)航臺(tái)與運(yùn)載體之間的夾角在水平面的投影。電臺(tái)（導(dǎo)航臺(tái)）磁方位：以運(yùn)載體磁北為基準(zhǔn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)到導(dǎo)航臺(tái)與運(yùn)載體之間的夾角在水平面的投影。電臺(tái)向?qū)Ψ轿唬阂赃\(yùn)載體縱軸方向?yàn)榛鶞?zhǔn)方向，順時(shí)針轉(zhuǎn)到導(dǎo)航臺(tái)與運(yùn)載體之間的夾角在水平面的投影。2023/7/64、導(dǎo)航中常用的距離參量水深：從某一基準(zhǔn)水平面到海底的垂直距離。水面水深：海平面到海底的垂直距離。龍骨水深：船舶龍骨到海底的垂直距離。傳感器水深：換能器面到海底的垂直距離。2023/7/6高度：從運(yùn)載體重心到某一基準(zhǔn)水平面的垂直距離。絕對(duì)高度：運(yùn)載體重心到平均海平面的垂直距離。相對(duì)高度：運(yùn)載體重心到某一指定參考水平面的垂直距離。真實(shí)高度：運(yùn)載體重心到實(shí)際地面的垂直距離。2023/7/6斜距：不在同一高度層或同一鉛垂線(xiàn)上的兩點(diǎn)之間的距離。地面斜距：斜距在地面上的投影。2023/7/6六、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)的性能及技術(shù)指標(biāo)精度覆蓋范圍（工作區(qū)、作用距離）系統(tǒng)容量導(dǎo)航信息更新率連續(xù)性、可用性和可靠性系統(tǒng)完好性2023/7/6（一）、精度精度是指系統(tǒng)為運(yùn)載體所提供的位置與運(yùn)載體當(dāng)時(shí)的真實(shí)位置之間的重合度。導(dǎo)航系統(tǒng)為用戶(hù)提供的實(shí)測(cè)導(dǎo)航參量（如實(shí)時(shí)位置、方位、距離等）與其真實(shí)參量之間的偏差稱(chēng)為導(dǎo)航參量誤差，簡(jiǎn)稱(chēng)導(dǎo)航誤差。2023/7/61、導(dǎo)航誤差的典型表示法1）平均誤差2）均方根誤差均方誤差RMS（RootMeanSquareError）描述了定位精度所對(duì)應(yīng)的置信橢圓（二維定位）或置信橢球（三維定位）的大小。置信橢圓的長(zhǎng)、短半軸分別表示了二維位置坐標(biāo)分量的標(biāo)準(zhǔn)差（如經(jīng)度的αλ和緯度的αφ），如果誤差統(tǒng)計(jì)分布是服從于正態(tài)分布，隨機(jī)誤差落在一倍標(biāo)準(zhǔn)差（1α）的概率值是68.3％，2α、3α的概率值分別為95.5％、99.7％。2023/7/6通常定義均方根誤差的三倍（即3σ）為最大誤差，在正態(tài)分布條件下，隨機(jī)誤差落在±3σ范圍內(nèi)的概率為99.73%。在導(dǎo)航系統(tǒng)精度評(píng)估或鑒定中經(jīng)常用2σ的限定值，在正態(tài)分布條件下，隨機(jī)誤差在±2σ范圍內(nèi)的概率為95.45%。3）最大誤差2023/7/64）概率誤差γ概率誤差又稱(chēng)或然誤差，在一組測(cè)量中，測(cè)量誤差落在之內(nèi)的測(cè)量次數(shù)占總測(cè)量次數(shù)的50％，在正態(tài)分布時(shí)，概率誤差γ和均方根誤差σ有下述關(guān)系：γ＝0.675σ2023/7/65）圓概率誤差CEP圓概率誤差CEP（CircularErrorProbable）是以真實(shí)位置為圓心，偏離圓心概率為50％的二維離散點(diǎn)分布的度量，定義為CEP＝0.59（αλ＋αφ）。同理，當(dāng)概率為95％時(shí)有CEP95＝CEP×2.08＝1.2272（αλ＋αφ），也記作“R95”，表示概率為95％的二維點(diǎn)位精度；當(dāng)概率為99％時(shí)，CEP99＝CEP×2.58＝1.5222（αλ＋αφ）。對(duì)三維位置而言，則以球概率誤差SEP（SphericalErrorProbable）表示。2023/7/62、定位誤差的幾何因子測(cè)量誤差δ1引起位置線(xiàn)誤差δ2

，位置線(xiàn)誤差δ2導(dǎo)致定位誤差δ3

，定位誤差δ3顯然與測(cè)量誤差δ1有關(guān)。位置線(xiàn)梯度是指δ1與δ2之比（即δ1/δ2），反映的是測(cè)量誤差與其位置線(xiàn)誤差之間的轉(zhuǎn)換因子關(guān)系。定位誤差的幾何因子是δ3與δ1之間的比例因子即δ3/δ1，由此可見(jiàn)，當(dāng)測(cè)量誤差δ1一定時(shí)，幾何因子越大，定位誤差越大，反之亦反。而幾何因子的大小顯然與位置線(xiàn)梯度和位置線(xiàn)交角有關(guān)。2023/7/6（二）、覆蓋范圍（工作區(qū)、作用距離）覆蓋范圍指的是一個(gè)面積或立體空間，那里的導(dǎo)航信號(hào)能夠使導(dǎo)航用戶(hù)以規(guī)定的精度定出運(yùn)載體的位置。覆蓋范圍和三大因素有關(guān)，即設(shè)備本身技術(shù)指標(biāo)，安裝使用環(huán)境，導(dǎo)航精度要求。

2023/7/6（三）、系統(tǒng)容量系統(tǒng)容量是指在導(dǎo)航系統(tǒng)的覆蓋范圍內(nèi)，系統(tǒng)同時(shí)可提供定位服務(wù)的用戶(hù)的數(shù)量。系統(tǒng)容量首先決定于導(dǎo)航系統(tǒng)的工作方式。2023/7/6（四）、導(dǎo)航信息更新率導(dǎo)航信息更新率是指導(dǎo)航系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)可為運(yùn)載體提供定位或其他導(dǎo)航數(shù)據(jù)的次數(shù)。2023/7/6連續(xù)性是指運(yùn)載體在某特定的運(yùn)行階段，導(dǎo)航系統(tǒng)能夠提供規(guī)定的定位引導(dǎo)功能而不發(fā)生中斷的能力；可用性是指當(dāng)導(dǎo)航系統(tǒng)和用戶(hù)設(shè)備都正常工作時(shí)，系統(tǒng)為運(yùn)載體提供可用的導(dǎo)航服務(wù)時(shí)間與該航行階段時(shí)間的百分比?？煽啃允侵赶到y(tǒng)在給定使用條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)以規(guī)定的性能完成其功能的概率，它標(biāo)志的是系統(tǒng)發(fā)生故障的頻度。最常用的衡量可靠性指標(biāo)是平均故障間隔時(shí)間（MTBF）（五）、連續(xù)性、可用性和可靠性2023/7/6完好性也稱(chēng)完善性或完備性、完整性等，是指當(dāng)導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)生故障或誤差變化超出了允許的范圍，不能提供可用的導(dǎo)航服務(wù)時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)向用戶(hù)發(fā)出告警的能力，它對(duì)保障運(yùn)載體安全、可靠地使用導(dǎo)航信息提出了要求。（六）、系統(tǒng)完好性2023/7/6（七）、其他指標(biāo)導(dǎo)航信息的多值性多值性是指有些無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)所給出的定位數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)著多個(gè)可能的位置點(diǎn)（或位置線(xiàn)、位置面），如果不采用輔助手段，就無(wú)法確定其中正確的一個(gè)。導(dǎo)航定位信息的維數(shù)維數(shù)是指導(dǎo)航系統(tǒng)為用戶(hù)所提供的是一維、二維還是三維的空間位置信息。導(dǎo)航系統(tǒng)從導(dǎo)航信號(hào)中導(dǎo)出的第四維信息（如時(shí)間）也可以歸屬于這個(gè)參數(shù)。2023/7/6七、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航的應(yīng)用及發(fā)展歷史1早期階段2發(fā)展階段3成熟階段4發(fā)展前景及軍事應(yīng)用2023/7/6第一階段，時(shí)間從20世紀(jì)初至第二次世界大戰(zhàn)前；1902年J.Stone發(fā)明了無(wú)線(xiàn)電測(cè)向技術(shù)，1907年進(jìn)入實(shí)用階段；1912年研制出世界上第一個(gè)無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航設(shè)備，即振幅式測(cè)向儀，也稱(chēng)無(wú)線(xiàn)電羅盤(pán)；1922年發(fā)明了超聲波聲納；20世紀(jì)20年代末期，陸續(xù)出現(xiàn)了四航道信標(biāo)、航空無(wú)線(xiàn)電信標(biāo)（又叫無(wú)方向信標(biāo)NDB）及垂直指點(diǎn)信標(biāo)（75MHz信標(biāo)）。1940年無(wú)方向信標(biāo)的自動(dòng)測(cè)向儀投入正式使用；1935年，法國(guó)首先在船上開(kāi)始裝備VHF頻段的導(dǎo)航雷達(dá)。1早期階段2023/7/62發(fā)展階段發(fā)展階段也稱(chēng)第二階段，時(shí)間從第二次世界大戰(zhàn)開(kāi)始至20世紀(jì)60年代初。1）.臺(tái)卡系統(tǒng)（DECCA）臺(tái)卡導(dǎo)航系統(tǒng)于1937年提出，1944年由英國(guó)倫敦臺(tái)卡導(dǎo)航儀公司研制成功。它屬于低頻連續(xù)波相位無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，采用測(cè)距差的雙曲線(xiàn)定位方式工作，主要用于海上船只的近程高精度定位，也可為覆蓋范圍內(nèi)的直升機(jī)提供導(dǎo)航服務(wù)。由于臺(tái)卡系統(tǒng)的定位精度和覆蓋范圍均低于羅蘭－C，隨著羅蘭－C的建設(shè)和發(fā)展，臺(tái)卡用戶(hù)逐漸減少。2023/7/62).無(wú)線(xiàn)電高度表（RadioAltimeter）1938年發(fā)明了連續(xù)波調(diào)頻無(wú)線(xiàn)電高度表，第二次世界大戰(zhàn)后基于雷達(dá)技術(shù)產(chǎn)生了雷達(dá)高度表，也稱(chēng)脈沖高度表，它們都得到了廣泛應(yīng)用直至現(xiàn)在。無(wú)線(xiàn)電高度表是一種自主式航空導(dǎo)航設(shè)備，用于測(cè)量飛機(jī)距離地球表面的高度，包括調(diào)頻體制和脈沖體制兩種工作方式?；跍y(cè)高范圍的不同，將只可測(cè)2000m以下高度的稱(chēng)為小高度表，可測(cè)2000m以上的稱(chēng)為大高度表，一般小高度表的測(cè)量精度優(yōu)于大高度表。2023/7/61939年開(kāi)始研制儀表著陸系統(tǒng)（InstrumentLandingSystem），1941年投入應(yīng)用，并在1946年為國(guó)際民航組織（ICAO）定為標(biāo)準(zhǔn)著陸引導(dǎo)設(shè)備。ILS可為著陸中的飛機(jī)同時(shí)提供水平和垂直引導(dǎo)，使飛機(jī)在云層很低、能見(jiàn)度很差的情況下也能完成高精度的著陸過(guò)程。3).儀表著陸系統(tǒng)（ILS）和精密進(jìn)近雷達(dá)（PAR）2023/7/6在第二次世界大戰(zhàn)期間的野戰(zhàn)機(jī)場(chǎng)和航空母艦上使用一種放在地面上或甲板上的精密進(jìn)近雷達(dá)（PAR），它通過(guò)測(cè)量下滑中的飛機(jī)方位、仰角、距離等信息，來(lái)指示飛機(jī)左右或上下調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)著陸，其缺點(diǎn)是飛行員處于被動(dòng)引導(dǎo)狀態(tài)，因此在有ILS的地方它多作為備用設(shè)備使用。2023/7/64).羅蘭系統(tǒng)（LORAN）羅蘭（LongRangeNavigation）即遠(yuǎn)程導(dǎo)航，是一種脈沖體制的雙曲線(xiàn)型陸基中遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，由地面臺(tái)站的發(fā)射裝置、同步監(jiān)測(cè)與控制設(shè)備、用戶(hù)接收裝置三大部分組成。2023/7/65).多普勒導(dǎo)航雷達(dá)（DopplerNavigationRadar）1945年，多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)開(kāi)始發(fā)展，這是一種自主式航空導(dǎo)航系統(tǒng)，由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線(xiàn)、頻率跟蹤器和控制指示儀組成?；跍y(cè)速雷達(dá)的基本原理，系統(tǒng)測(cè)量出射向地面的回波信號(hào)的多普勒頻移，可以得到飛機(jī)相對(duì)于地面的地速和偏流角，或飛機(jī)的三維速度分量。采用航位推算原理，對(duì)速度積分求出飛機(jī)的已飛距離，可以得到飛機(jī)的當(dāng)前位置等導(dǎo)航信息。多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)由于工作范圍不受限制，價(jià)格低，測(cè)速精度高，在20世紀(jì)50～70年代得到了廣泛應(yīng)用，缺點(diǎn)是用于定位時(shí)存在對(duì)時(shí)間的積累誤差。2023/7/66).伏爾（VOR）伏爾是甚高頻全向信標(biāo)（VHFOmni—Range）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是二戰(zhàn)后期在美國(guó)發(fā)展起來(lái)的近程導(dǎo)航系統(tǒng)，1946年成為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，1949年被ICAO采納為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的航空近程導(dǎo)航系統(tǒng)。VOR可指示出飛機(jī)相對(duì)導(dǎo)航臺(tái)的磁正北方向的方位角，精度高于無(wú)線(xiàn)電羅盤(pán)，主要用于使飛機(jī)保持在給定的航線(xiàn)上飛行。20世紀(jì)60年代由聯(lián)邦德國(guó)研制的多普勒伏爾（DVOR）系統(tǒng)，克服了場(chǎng)地內(nèi)地形地物對(duì)系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)的影響，提高了系統(tǒng)的精度。伏爾只能給飛機(jī)指示出方位，為了給飛機(jī)提供出在空中的位置，一般與測(cè)距器配合采用方位加距離的極坐標(biāo)方式進(jìn)行定位。2023/7/67).甚低頻導(dǎo)航系統(tǒng)美國(guó)的歐米伽（omega）系統(tǒng)和俄羅斯的阿爾法（alpha）系統(tǒng)都屬于甚低頻雙曲線(xiàn)全球?qū)Ш较到y(tǒng)。通過(guò)對(duì)甚低頻連續(xù)波信號(hào)的相位比對(duì)來(lái)進(jìn)行雙曲線(xiàn)形式的定位，其發(fā)射裝置由分布在世界各地的8個(gè)甚低頻地面發(fā)射臺(tái)組成，每一發(fā)射臺(tái)都包括定時(shí)和控制子系統(tǒng)、發(fā)射子系統(tǒng)和天線(xiàn)子系統(tǒng)，用于向地面、海上和空中用戶(hù)提供甚低頻無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航信號(hào)對(duì)全球的覆蓋。2023/7/68).測(cè)距器（DME）測(cè)距器是在第二次世界大戰(zhàn)中隨著雷達(dá)的發(fā)展應(yīng)用而出現(xiàn)的，它通過(guò)測(cè)量無(wú)線(xiàn)電脈沖在空中的傳播時(shí)間獲得飛機(jī)到地面導(dǎo)航臺(tái)站的距離，包括普通測(cè)距器（DME／N）和精密測(cè)距器（DME／P）兩種。2023/7/69).塔康（TACAN）戰(zhàn)術(shù)空中導(dǎo)航系統(tǒng)TACAN（TacticalAirNavigationSystem）是美國(guó)海軍1955年研制并投入裝備的近程無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)，由地面設(shè)備（也稱(chēng)塔康信標(biāo)）和機(jī)載設(shè)備組成。2023/7/63成熟階段成熟階段也稱(chēng)第三階段或衛(wèi)星導(dǎo)航階段，時(shí)間從20世紀(jì)60年代中期至今。1).衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)子午儀導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)（TransitNavigationSatelliteSystem）GPS和GLONASS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2023/7/62).微波著陸系統(tǒng)（MLS）1