測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)

測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!導(dǎo)航系統(tǒng)：導(dǎo)航是引導(dǎo)載體到達(dá)目的地的過(guò)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(jī)的位置并引導(dǎo)飛機(jī)按預(yù)定航線航行的整套設(shè)備便稱為飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)。前面說(shuō)過(guò)，連續(xù)的定位便是導(dǎo)航！其實(shí)也不然，這一定義還需要進(jìn)一步補(bǔ)充兩點(diǎn)：連續(xù)定位后還需引導(dǎo)或控制載體向預(yù)定目的地運(yùn)動(dòng)，才稱為導(dǎo)航；導(dǎo)航不一定時(shí)時(shí)刻刻都要進(jìn)行定位。下面我們將對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明。12/11/20222測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!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(shuō)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(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)可進(jìn)一步反饋電信號(hào)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(wú)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(yuǎn)程導(dǎo)航塔康導(dǎo)航系統(tǒng)可適用于遠(yuǎn)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(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!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(gè)使用加速度計(jì)和陀螺儀來(lái)測(cè)量物體的加速度和角度，并通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)連續(xù)計(jì)算運(yùn)動(dòng)物體位置、姿態(tài)和速度的導(dǎo)航系統(tǒng)。它不需要一個(gè)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(jī)，潛艇，導(dǎo)彈和各種航天器上。

12/11/20224測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：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(shí)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(diǎn)：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；每次使用之前需要較長(zhǎng)的初始對(duì)準(zhǔn)時(shí)間；設(shè)備的價(jià)格較昂貴；不能給出時(shí)間信息。12/11/20225測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!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(cè)量到飛機(jī)的加速度后，我們可得：實(shí)際上，慣性導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的采樣速率較高，t一般很??！12/11/20226測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!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(jī)從個(gè)點(diǎn)飛抵第二個(gè)點(diǎn)。假設(shè)不考慮地球的自轉(zhuǎn)，則兩點(diǎn)之間的ΔX和ΔY是固定的。我們?cè)陲w機(jī)上安裝一個(gè)平臺(tái)，平臺(tái)始終水平于飛機(jī)所在水平面，在平臺(tái)的X向和Y向分別放置一個(gè)線加速度傳感器，則可分別測(cè)量X向和Y向的加速度，根據(jù)前面所述，便可計(jì)算這兩個(gè)方向的位移量。當(dāng)分別與ΔX和ΔY相等時(shí)，一定抵達(dá)第二個(gè)點(diǎn)了。其實(shí)，慣性導(dǎo)航計(jì)算機(jī)還不僅僅只局限與計(jì)算機(jī)位移量，它還做了以下工作：計(jì)算兩點(diǎn)之間的方位角，然后與飛控計(jì)算機(jī)配合完成導(dǎo)航；或者根據(jù)坐標(biāo)計(jì)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(jì)算機(jī)配合完成導(dǎo)航。12/11/20227測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：組成：12/11/20228測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：分類：平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：平臺(tái)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)將慣性元件安裝在慣性平臺(tái)的臺(tái)體上，由平臺(tái)建立導(dǎo)航坐標(biāo)系，三個(gè)正交安裝的加速度計(jì)輸入軸分別與導(dǎo)航坐標(biāo)系的相應(yīng)軸重合，且在飛機(jī)所在點(diǎn)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(jì)算得到。飛機(jī)的自身姿態(tài)控制則由陀螺儀提供反饋實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閼T導(dǎo)平臺(tái)能隔離振動(dòng)，加速度計(jì)和陀螺儀的工作條件好！其精度很高！目前使用的飛機(jī)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(chǎng)合。但其存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大的不足。

12/11/20229測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!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(diǎn)在于自主性！慣性導(dǎo)航系統(tǒng)傳感器的小誤差會(huì)隨時(shí)間累積成大誤差，其誤差大體上與時(shí)間成正比，所以純慣導(dǎo)系統(tǒng)不能用于遠(yuǎn)程、長(zhǎng)時(shí)間飛行的導(dǎo)航。但是我們可對(duì)其進(jìn)行修正。現(xiàn)代慣性導(dǎo)航系統(tǒng)使用各種信號(hào)（如GPS,磁羅盤等）對(duì)其進(jìn)行修正，采取控制論原理對(duì)不同信號(hào)進(jìn)行權(quán)級(jí)過(guò)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(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!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(wú)線電航道信號(hào)；下滑信標(biāo)（Glideslope）：提供與跑道成2～3度的無(wú)線電下滑道信號(hào)；指點(diǎn)信號(hào)（MarkerBeacon）：在距跑道端幾個(gè)特定點(diǎn)上垂直向上發(fā)射錐形波束，為飛機(jī)提供距離檢驗(yàn)。12/11/202211測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!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(wú)線電下滑道信號(hào)。通信載波頻率：329.15～335.00MHz；頻率步長(zhǎng)：150kHz;信道數(shù)：40;波瓣頻率：90Hz/150Hz。12/11/202212測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!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(jī)沿規(guī)定航線到達(dá)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(jì)算機(jī)提供導(dǎo)航信息，由飛控計(jì)算機(jī)完成航線的調(diào)整及飛行，飛行員可不進(jìn)行相關(guān)操作，這種狀態(tài)稱為自動(dòng)導(dǎo)航狀態(tài)。

按照飛機(jī)階段的不同，我們還可將導(dǎo)航系統(tǒng)細(xì)分為導(dǎo)航系統(tǒng)和著陸系統(tǒng)兩類。下面我們進(jìn)行詳細(xì)介紹。其中導(dǎo)航系統(tǒng)以典型的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行介紹，著陸系統(tǒng)介紹儀表著陸系統(tǒng)。12/11/202213測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!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(guó)火箭先驅(qū)羅伯特.戈達(dá)爾（ROBERTGODDARD）試驗(yàn)了早期的陀螺系統(tǒng)并將其安裝在火箭上進(jìn)行導(dǎo)航。二戰(zhàn)期間經(jīng)德國(guó)人馮.布勞恩改進(jìn)應(yīng)后，應(yīng)用于V-2火箭制導(dǎo)。戰(zhàn)后美國(guó)麻省理工學(xué)院等研究機(jī)構(gòu)及人員對(duì)慣性制導(dǎo)進(jìn)行深入研究，從而發(fā)展成應(yīng)用飛機(jī)、火箭、航天飛機(jī)、潛艇的現(xiàn)代慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。12/11/202214測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!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(shí)際上，我們?cè)谇懊娼榻B過(guò)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(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：工作原理：12/11/202216測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：工作原理：在這一過(guò)程中，平臺(tái)的方位是不變的，因此平臺(tái)應(yīng)相對(duì)于機(jī)體可旋轉(zhuǎn)。12/11/202217測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!導(dǎo)航系統(tǒng)：慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：分類：平臺(tái)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(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!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(méi)加速度計(jì)和陀螺儀的安裝平臺(tái)，而是將它們直接安裝在飛機(jī)的機(jī)體上，因此它們重合于機(jī)體坐標(biāo)系軸。因安裝在機(jī)體坐標(biāo)系上，因此它們測(cè)量到的自然是飛機(jī)的加速度和角速度，這些參量也可處理、轉(zhuǎn)換計(jì)算成導(dǎo)航坐標(biāo)系內(nèi)的導(dǎo)航參數(shù)。因?yàn)樗鼪](méi)有安裝平臺(tái)，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低！但工作條件不好，實(shí)現(xiàn)高精度非常困難！

12/11/202219測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!導(dǎo)航系統(tǒng)：儀表著陸系統(tǒng)：著陸是飛機(jī)航行中的一個(gè)重要階段。飛行中，有一句警言叫：“危險(xiǎn)11分鐘，起飛3分鐘和著陸8分鐘！”，可見(jiàn)著陸對(duì)飛行安全的影響很大！尤其，著陸階段是飛行員（除戰(zhàn)斗機(jī)空中格斗除外）操作最為頻繁的階段，包括進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備、對(duì)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(lái)說(shuō)，天氣條件不佳的時(shí)候，對(duì)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(duì)前面兩種情況來(lái)說(shuō)，儀表著陸系統(tǒng)的作用不是很大，但對(duì)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(shí)，水平能見(jiàn)度不小于3英里！但是如果達(dá)不到此條件，強(qiáng)行著陸會(huì)可能會(huì)釀成事故！這時(shí)，儀表著陸系統(tǒng)會(huì)給予支持，也可以說(shuō)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(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，主要用于引導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)、著陸等操作。12/11/202220測(cè)量與傳感器6導(dǎo)航系統(tǒng)2課時(shí)共22頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!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(wú)線電航道信號(hào)。通信載波頻率：108.10～110.95MHz；頻率步長(zhǎng)：59kH