第二章導(dǎo)航系統(tǒng)
概述
• 導(dǎo)航的基本概念
• 導(dǎo)航的領(lǐng)域是很廣泛的，導(dǎo)航的定義從就
字面上說(shuō)，就是引導(dǎo)航行的意思。
• 導(dǎo)航的定義：
• 導(dǎo)航是有目的地、安全有效地引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)體
(船只、潛艇、地面車輛以及飛機(jī)、宇宙飛
船等)從一地到另一地的控制過(guò)程。
• 導(dǎo)航的過(guò)程一定是從目的地開(kāi)始。
• 根據(jù)要飛往的目的地來(lái)選擇航線、確定距離、
安排時(shí)間表，這就是飛機(jī)的進(jìn)程；
• 為了使飛機(jī)遵照事先安排的時(shí)間表，沿著所選
定的航線飛行，必須要使飛機(jī)在某一方向上
(一般稱為航向)、以一定的速度飛行，為了得
到所要求的速度和航向，要通過(guò)駕駛儀表來(lái)控
制飛機(jī)飛行的加速度。
概述
導(dǎo)航的分類
導(dǎo)航分成四大類：
觀測(cè)導(dǎo)航、推算導(dǎo)航（儀表導(dǎo)航）、天文導(dǎo)航和無(wú)線
電導(dǎo)航。
1、觀測(cè)導(dǎo)航
• 它是利用某種觀測(cè)儀器(包括肉眼)經(jīng)常地或連
續(xù)地對(duì)所熟悉的地物或?qū)Ш皆O(shè)施進(jìn)行觀測(cè)，以
便確定運(yùn)動(dòng)體的位置和運(yùn)動(dòng)方向的一種導(dǎo)航。
• 現(xiàn)代雷達(dá)導(dǎo)航就是居于這種導(dǎo)航。
2、推算導(dǎo)航（儀表導(dǎo)航）
• 它是根據(jù)運(yùn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)方向和所航行的距離
(或速度、時(shí)間)的測(cè)量，從過(guò)去已知的位置來(lái)
推算當(dāng)前的位置，或預(yù)期將來(lái)的位置，從而可
以得到一條運(yùn)動(dòng)軌跡。以此來(lái)引導(dǎo)航行。
• 這種導(dǎo)航克服了觀測(cè)導(dǎo)航的缺點(diǎn)。因?yàn)樗恍?br />
要對(duì)地標(biāo)或地面導(dǎo)航設(shè)施進(jìn)行觀測(cè)，不受天
氣、地理?xiàng)l件的限制，保密性強(qiáng)。是一種自備
式導(dǎo)航，但隨著航行時(shí)間和航行距離的增長(zhǎng)，
位置累積誤差越來(lái)過(guò)大，因此，航行一定時(shí)間
后，需要進(jìn)行位置校準(zhǔn)。
• 在航空導(dǎo)航的早期階段，航向的測(cè)量是用磁羅
盤，距離的測(cè)量是用空速表和航空鐘。在現(xiàn)代
航空中，則發(fā)展為慣性導(dǎo)航和多卜勒導(dǎo)航。
3、天體導(dǎo)航
• 天空中的星體(太陽(yáng)、月亮、其他行星、恒星
等)相對(duì)于地球有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌道和位
置。通過(guò)觀測(cè)兩個(gè)以上星體的位置參數(shù)(如仰
角)，來(lái)確定觀測(cè)者在地球上的位置，從而引
導(dǎo)運(yùn)動(dòng)體航行，就是天體導(dǎo)航。
• 天體導(dǎo)航要受時(shí)間(白天與黑夜)、氣象條件＼
地磁干擾的限制，而且定位時(shí)間較長(zhǎng)，操作計(jì)
算也比較復(fù)雜。
4、無(wú)線電導(dǎo)航
• 無(wú)線電波在空間的傳播過(guò)程中具有下列特
性：
(1)無(wú)線電波在理想均勻媒質(zhì)中，沿直線傳播；
(2)無(wú)線電波經(jīng)電離層反射后，入射波和反射波在
同一鉛垂面內(nèi)。
(3)無(wú)線電波在不連續(xù)媒質(zhì)的界面上會(huì)產(chǎn)生反射；
(4)在理想均勻媒質(zhì)中，無(wú)線電波傳播的速度恒
定。
• 利用上述特性，通過(guò)無(wú)線電波的發(fā)射、接收
和處理，無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備能夠測(cè)量出所在載
體相對(duì)于導(dǎo)航臺(tái)的方向、距離、距離差和速
度等導(dǎo)航參量(幾何參量)。
4、無(wú)線電導(dǎo)航
• 無(wú)線電導(dǎo)航是借助于載體上的電子設(shè)備接收和處
理無(wú)線電波獲得導(dǎo)航參量，以保障載體安全、準(zhǔn)
確、及時(shí)地到達(dá)目的地的一種導(dǎo)航手段。
• 優(yōu)點(diǎn)：不受時(shí)間、天氣的限制；精度高；定位時(shí)
間短；設(shè)備簡(jiǎn)單、可靠等。
• 缺點(diǎn)：在于它必須要輻射和接收無(wú)線電波，因而
易被發(fā)現(xiàn)和干擾，且絕大多數(shù)無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備需
要載體外的導(dǎo)航臺(tái)支持工作，一旦導(dǎo)航臺(tái)失效，
將使與之相應(yīng)的無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備在此期間無(wú)法使
用。
大地坐標(biāo)和經(jīng)緯度
• 飛機(jī)是相對(duì)于地球表面運(yùn)動(dòng)的，在導(dǎo)航中
通常利用地理坐標(biāo)(大地坐標(biāo))來(lái)表示飛機(jī)
的位置。
(一)大圓和大圓航線
任何平面與地球表面的相交線都是圓。
大圓:通過(guò)地心的平面與地球表面相交的圓,把
地球分成兩半，是地球表面上最大的圓。
小圓:不通過(guò)地心的平面與地球表面相交的圓。
大圓航線：沿大圓連線飛行的航線。
大圓弧連線是地球表面上任何兩點(diǎn)之間距離
最短的連線。
赤道和緯度
• 通過(guò)地心且與地軸相垂直的平面，把地球分成南北兩個(gè)半球，
平面與地球表面的交線稱為赤道。
• 在大地坐標(biāo)中，赤道相當(dāng)于平面直角坐標(biāo)中的橫坐標(biāo)軸。
赤道、緯度和經(jīng)度
赤道和緯度
• 其余與地軸相垂直的平面與地球表面的交織都是小
圓，這些小圓稱為緯圈(緯線)。
• 緯圈平面都是和赤道平面相平行的，緯圈與地心的
連線與赤道平面之間的夾角，就是這個(gè)緯圈的緯度
(縮寫為L(zhǎng)at)。
• 用緯度可以表示地球上任何一點(diǎn)的南北位置。
• 赤道的緯度為0度；
• 赤道以北為北緯(N)0-90度，北極的緯度為90度N；
• 赤道以南為南緯(S)0-90度，南極的緯度為90度S。
子午線和經(jīng)度
• 包含地軸的平面與地球表面的交線是大圓。這些大圓都通過(guò)地
極，稱為經(jīng)圈，經(jīng)圈總是與緯圈正交的。
• 經(jīng)圈的一半叫作經(jīng)線，又叫子午線。
• 國(guó)際上約定，以通過(guò)英國(guó)倫敦南郊的格林尼治天文臺(tái)子午儀中
心的經(jīng)線，作為起始經(jīng)線，又叫本初子午線。
•起始經(jīng)線相當(dāng)
于平面直角坐
標(biāo)中的縱坐標(biāo)
軸。
• 以起始子午線(0度子午線)為基推，可以用經(jīng)度(縮寫為L(zhǎng)ong)
來(lái)表示其他經(jīng)線的位置。
• 地球表面上任意一點(diǎn)的經(jīng)度，就是通過(guò)該點(diǎn)的子午線平面與起
始經(jīng)線平面之間的夾角。
• 起始子午線向東為東經(jīng)(E)0~180度；以西為西經(jīng)(W) 0~180
度。
• 用緯度和經(jīng)度來(lái)表示地球上任何基點(diǎn)在大地坐標(biāo)中的地理位
置。
導(dǎo)航的基本元素
(一)航向
(二)方位角
(三)航跡與航跡角
(四)偏流角(DA)
(五)航路點(diǎn)(WPT)
(六)偏航距離(XTK)
(七)地速(GS)
(八)空速(AS)
(九)風(fēng)速(WS)與風(fēng)向(WD)
導(dǎo)航參數(shù)
(一)航向(HDG)
• 航向(角)是由飛機(jī)所在位置
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