第二章導航系統
概述
• 導航的基本概念
• 導航的領域是很廣泛的，導航的定義從就
字面上說，就是引導航行的意思。
• 導航的定義：
• 導航是有目的地、安全有效地引導運動體
(船只、潛艇、地面車輛以及飛機、宇宙飛
船等)從一地到另一地的控制過程。
• 導航的過程一定是從目的地開始。
• 根據要飛往的目的地來選擇航線、確定距離、
安排時間表，這就是飛機的進程；
• 為了使飛機遵照事先安排的時間表，沿著所選
定的航線飛行，必須要使飛機在某一方向上
(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，要通過駕駛儀表來控
制飛機飛行的加速度。
概述
導航的分類
導航分成四大類：
觀測導航、推算導航（儀表導航）、天文導航和無線
電導航。
1、觀測導航
• 它是利用某種觀測儀器(包括肉眼)經常地或連
續地對所熟悉的地物或導航設施進行觀測，以
便確定運動體的位置和運動方向的一種導航。
• 現代雷達導航就是居于這種導航。
2、推算導航（儀表導航）
• 它是根據運動體的運動方向和所航行的距離
(或速度、時間)的測量，從過去已知的位置來
推算當前的位置，或預期將來的位置，從而可
以得到一條運動軌跡。以此來引導航行。
• 這種導航克服了觀測導航的缺點。因為它不需
要對地標或地面導航設施進行觀測，不受天
氣、地理條件的限制，保密性強。是一種自備
式導航，但隨著航行時間和航行距離的增長，
位置累積誤差越來過大，因此，航行一定時間
后，需要進行位置校準。
• 在航空導航的早期階段，航向的測量是用磁羅
盤，距離的測量是用空速表和航空鐘。在現代
航空中，則發展為慣性導航和多卜勒導航。
3、天體導航
• 天空中的星體(太陽、月亮、其他行星、恒星
等)相對于地球有一定的相對運動軌道和位
置。通過觀測兩個以上星體的位置參數(如仰
角)，來確定觀測者在地球上的位置，從而引
導運動體航行，就是天體導航。
• 天體導航要受時間(白天與黑夜)、氣象條件＼
地磁干擾的限制，而且定位時間較長，操作計
算也比較復雜。
4、無線電導航
• 無線電波在空間的傳播過程中具有下列特
性：
(1)無線電波在理想均勻媒質中，沿直線傳播；
(2)無線電波經電離層反射后，入射波和反射波在
同一鉛垂面內。
(3)無線電波在不連續媒質的界面上會產生反射；
(4)在理想均勻媒質中，無線電波傳播的速度恒
定。
• 利用上述特性，通過無線電波的發射、接收
和處理，無線電導航設備能夠測量出所在載
體相對于導航臺的方向、距離、距離差和速
度等導航參量(幾何參量)。
4、無線電導航
• 無線電導航是借助于載體上的電子設備接收和處
理無線電波獲得導航參量，以保障載體安全、準
確、及時地到達目的地的一種導航手段。
• 優點：不受時間、天氣的限制；精度高；定位時
間短；設備簡單、可靠等。
• 缺點：在于它必須要輻射和接收無線電波，因而
易被發現和干擾，且絕大多數無線電導航設備需
要載體外的導航臺支持工作，一旦導航臺失效，
將使與之相應的無線電導航設備在此期間無法使
用。
大地坐標和經緯度
• 飛機是相對于地球表面運動的，在導航中
通常利用地理坐標(大地坐標)來表示飛機
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之間距離
最短的連線。
赤道和緯度
• 通過地心且與地軸相垂直的平面，把地球分成南北兩個半球，
平面與地球表面的交線稱為赤道。
• 在大地坐標中，赤道相當于平面直角坐標中的橫坐標軸。
赤道、緯度和經度
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，就是這個緯圈的緯度
(縮寫為Lat)。
• 用緯度可以表示地球上任何一點的南北位置。
• 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。這些大圓都通過地
極，稱為經圈，經圈總是與緯圈正交的。
• 經圈的一半叫作經線，又叫子午線。
• 國際上約定，以通過英國倫敦南郊的格林尼治天文臺子午儀中
心的經線，作為起始經線，又叫本初子午線。
•起始經線相當
于平面直角坐
標中的縱坐標
軸。
• 以起始子午線(0度子午線)為基推，可以用經度(縮寫為Long)
來表示其他經線的位置。
• 地球表面上任意一點的經度，就是通過該點的子午線平面與起
始經線平面之間的夾角。
• 起始子午線向東為東經(E)0~180度；以西為西經(W) 0~180
度。
• 用緯度和經度來表示地球上任何基點在大地坐標中的地理位
置。
導航的基本元素
(一)航向
(二)方位角
(三)航跡與航跡角
(四)偏流角(DA)
(五)航路點(WPT)
(六)偏航距離(XTK)
(七)地速(GS)
(八)空速(AS)
(九)風速(WS)與風向(WD)
導航參數
(一)航向(HDG)
• 航向(角)是由飛機所在位置
　
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