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水下定位与导航技术 第一章 绪论 1.1 定位与导航概述 本章要解决的问题 建立一个定位与导航的概念、手段、应用；简介水声定位技术；水声定位与导航的发展状况； 什么是定位与导航？ 我在什么地方？－－定位 我要到哪儿去？－－ 目的地、使命任务 我怎样去那里？－－路径规划－－导航 我的地图是什么？ 海图 海底地貌 1.2 水面舰船的定位导航方法 现有水面舰船导航方法： 陆标导航、天文导航、无线电导航和推算导航等几种，在一些海军的舰艇上有时还配备惯性导航系统。 推算导航－－根据船舶的航向（航行方向）和航程（一定时间内航行的距离）算出船舶位置的方法。 需要－－罗经（航向）和计程仪（航速、航程）等设备。 推算导航的方法－－作（海）图法及计算（数学计算及查表）法。 推算船位的精度－－决定于起始位置、航行时间、航速、航向、计算器材、所用资料及作图的准确性。 缺点－－受环境影响较大、有累积误差 在海上对推算导航影响最大的是海流、潮汐和风。 推算导航随推算时间的延长而产生定位积累误差。 1.2 水面舰船的定位导航方法 现有水面舰船导航方法： 陆标、天文导航、无线电导航和推算导航等几种，在一些海军的舰艇上有时还配备惯性导航系统。 推算导航－－根据船舶的航向（航行方向）和航程（一定时间内航行的距离）算出船舶位置的方法。 陆标导航－－利用罗经、测距仪及六分仪测定陆标的方位（船与陆标连线与船舶所在子午线的夹角）、距离或水平夹角等决定船舶位置的导航过程。 进行陆标导航的条件：天气必须良好，物标必须在视界内，而且物标形状易于辨认、选择和观测。 陆标定位的优点：被公认为是一种准确的定位方法。 陆标定位的缺点：受天气的影响很大。如果天气不好，见不到陆标或陆标难以辨认，就无法利用陆标导航。 1.2 水面舰船的定位导航方法 现有水面舰船导航方法： 陆标、天文导航、无线电导航和推算导航等几种，在一些海军的舰艇上有时还配备惯性导航系统。 推算导航－－根据船舶的航向（航行方向）和航程（一定时间内航行的距离）算出船舶位置的方法。 陆标导航－－利用罗经、测距仪及六分仪测定陆标的方位（船与陆标连线与船舶所在于午线的夹角）、距离或水平夹角等决定船舶位置的导航过程。 天文导航－－利用六分仪测定天空中具有一定运动规律的天体（星、太阳、月亮）决定船舶位置进行导航的过程。 陆标导航和天文导航缺点：都使用普通导航装置，只能在天气良好的条件下，物标或天体的能见度良好时才能适用，而且观测繁杂，速度慢及精度差。 1.2 水面舰船的定位导航方法 现有水面舰船导航方法： 陆标、天文导航、无线电导航和推算导航等几种，在一些海军的舰艇上有时还配备惯性导航系统。 无线电导航－－利用无线电技术确定船舶的位置、引导船舶沿规定的航线按规定的时间安全地到达目的地的方法。 无线电导航的优缺点： 优点：受外界条件（气象、海况及时间）的限制较小；可在近、中、远距离，甚至在全球进行导航，精度高，速度快；可靠性高及经济效益好；采用了数字技术及电子计算机进行自动导航；可实现导航、通信及识别等多种功能。 缺点：易受自然环境、人为因素的干扰及发射台的制约。 1.2 水面舰船的定位导航方法 无线电导航的原理： 无线电导航是根据无线电波的传播特性，测量地面，包括外层空间的导航台发射的无线电波参数，如频率、振幅、传播时间或相位，求得船舶相对于导航台的几何参数，如角度、距离、距离差或距离和，从而建立船位线，实现船舶定位和导航。 无线电导航同其他定位、导航方法相比的优缺点： 全天候，定位精度和可靠性较高，作用距离较远，因而在导航技术中愈来愈占重要地位。但是无线电导航必须依靠导航台的信息，易受自然或人为干扰，并且难免发生故障，因此不能完全代替航迹推算、陆标定位和天文定位等基本方法。 1.2 水面舰船的定位导航方法 无线电导航的发展概况 20世纪20年代以来，无线电导航的发展大致经历了三个阶段： ①20～40年代，用无线电测向系统逐渐替代岸上的无线电测向站和直接提供方位信号的旋转式无线电指向标导航。 ②40～60年代，无线电双曲线导航系统蓬勃发展，提高了船舶定位精度。1943年美国建成中程系统罗兰-A；1944年英国建成中近程系统台卡；在此基础上，50年代末美国建成远程系统罗兰-C，并研制超远程系统奥米加。40年代中期德国研制成中远程方位系统桑尼，并由英国发展为更完善的康索尔。这些系统作用距离大大增加，可提供较高的定位精度。 ③60～80年代，全球性导航系统迅速发展，并进一步提高了船舶定位精度。美国于1964年建成“海军导航卫星系统”供军用，1967年开放供民用。该系统覆盖全球，精度高，但不能连续定位。70年代美国开始研制一种可连续定位、精度更高的卫星导航系统，称为全球定位系统，计划于80年代后期建成投入