导航制导技术-01绪论课件.ppt

导航与制导 导航制导技术 1 导航 2 惯性导航 3 内容安排 1 导 航 1.1 基本术语 导航系统: 完成导航任务的仪器设备。 导航参数：导航系统随时提供导航对象的即时位置、速度、航向、姿态等运动参数。 导航: 正确引导载体沿预定的路线在规定的时间内到达目的地的过程。 1 导 航 导航系统的工作状态: 指示状态 自动导航状态 指示状态: 导航系统仅测量和提供导航参数，由飞机驾驶员根据导航信息操纵和引导飞机。 自动导航状态：将提供的导航信息作为自动驾驶仪的输入量，由飞控系统自动操纵和引导飞机。 1 导 航 导航系统的核心: 测量和提供导航参数 传统上导航系统也仅仅指测量和提供各种导航参数，不直接参与对载体的控制，总体上是一个开环系统，也可以看作是一个信号采集和处理系统。 “导航” 术语的含义，也主要侧重于测量和提供导航参数这部分工作。 1 导 航 基于特征识别和匹配的导航技术 定位技术 航迹推算技术 各种不同的导航技术： 1.2 导航技术 1 导 航 航路点导航：在一条固定路线上设置多 个坐标点，然后根据包括起点和终点在内 的各个点坐标导航。 地图导航：根据电子地图导航 重力场匹配：利用已有的重力场数据与 实测的重力场匹配导航 1.2.1 基于特征匹配的导航技术： 1 导 航 景象匹配：一般而言是指光学成像，用图像处理 技术对目标的光学图像进行匹配。用在末制导段。 地形匹配：把预定飞行路线的地形数据制作成数 字地图并存在导航计算机中，测量装置实际测量的 地形数据与之作比较，确定载体对应的地面位置坐 标，如果出现偏差，制导系统发出控制信号，修正 载体飞行路线。 1.2.1 基于特征匹配的导航技术： 1 导 航 天文导航：根据天体来测定飞行器位置和航向的 航行技术 无线电导航：通过测量无线电导航台发射信号(无 线电电磁波)的时间、相位、幅度、频率参量，可确定 运动载体相对于导航台的方位、距离和距离差等几何 参量，从而确定运动载体与导航台之间的相对位置关 系，据此实现对运动载体的定位和导航 卫星定位：以卫星和用户接收机天线之间的距离为 基础，根据卫星的瞬时坐标来确定用户接收机天线对 应的位置。 1.2.2 定位技术： 1 导 航 1.2.3 航迹推算技术 已知初始位置，根据速度及方向的测量值来计算当前位置。 惯性导航是一种主要的航迹推算技术 1 导航 导航系统 自主式导航系统 非自主式导航系统 无线电导航 卫星导航 天文导航 惯性导航 完全依靠所载设备 独立地产生导航信息 自主地完成导航任务 不能依靠所载设备 独立完成导航任务 需要外界辅助导航信息 2 惯性导航 惯性导航 是以惯性原理为基础的航迹推算系统。它利用惯性仪表( 加速度计、陀螺 ）来测量和计算载体位置、速度、姿态等导航参数。 2 惯性导航 惯性仪表 加速度计 陀螺仪 加速度计 速率积分陀螺 是根据“惯性原理”研制出来的， 用于测量载体运动参数的仪器。 激光陀螺 2 惯性导航 陀螺仪是用来测量载体角运动参数的惯性仪表 加速度计是用来测量载体线加速度的惯性仪表 加速度 航向角 航向 2 惯性导航 惯性导航系统工作原理 实际载体 的运动 测量载体相对于参考坐标系的加速度 导航计算 得到速度变化量 惯性仪表测量 载体加速度 简单地说，惯性导航系统是通过测量载体相对于参考坐标系的加速度，计算得到载体速度、位置变化量，结合初始值，得到相应的导航参数。 导航计算 得到位置变化量 推算新的位置 2 惯性导航 惯性导航系统工作原理 实际载体的运动方向变化 载体系到参考系的运动分解X Y Z 测量各个方向加速度 Z方向 加速度 Y方向 加速度 X方向 加速度 2 惯性导航 惯性导航系统 平台式惯导系统 捷联式惯导系统 惯性导航系统分类 2 惯性导航 平台式惯导系统 惯性仪表安装在惯导平台上，惯导平台稳定在参考坐标系上。 方位电机 加速度表 陀螺 滚动 电机 安装支架 俯仰电机 2 惯性导航 平台式惯导系统工作原理 2 惯性导航 2 惯性导航 在载体上建立一个导航参考坐标系 测量载体的姿态角 平台上的加速度计测量载体的加速度 参考坐标系 1.2 惯性导航 平台式惯导系统组成 由陀螺仪及稳定回路实现对稳定平台的控制，使稳定平台模拟参考坐标系，稳定平台上的加速度计直接测量相对于参考坐标系的加速度。 稳定平台 加速度计 陀螺 导航计算机 稳定回路 导航参数 加速度 指令角速率 2 惯性导航 捷联式惯导系统 加速度表和陀螺直接固联在载体上，通过计算机构成数学平台来替代实体平台，与平台式惯导系统相比，可靠性高、体积小、价格便宜。 2 惯性导航 捷联式惯导系统组成 载体运动加速度 载体角运动参数 导 航 计