导航技术概论及组合导航基本概念.pptVIP

无线电导航的基本任务是：测距和测向 1）在同一介质中，无线电波按直线传播； 2）在同一介质中，无线电波的传播速度为常数； 3）无线电波具有反射性。 无线电波的上述3个基本特性为测距和测向奠定了基础。利用直线传播特性可测定辐射电波的目标方向，而恒速特性可测定目标的距离。 3.5 无线电导航（Radio navigation） * 当前第31页\共有46页\编于星期二\21点 利用无线电导航技术实现船舶导航定位主要是确定船舶的位置线。无线电导航主要有三种方法，即测量方位法、测量距离法和测量距离差法。 3.5 无线电导航（Radio navigation） （1）测量方位法（测向法）：通过测量无线电指向目标的方位，分最小值、最大值、比较测量法，确定船舶所处位置线。 测量方位法 * 当前第32页\共有46页\编于星期二\21点 测量距离法 3.5 无线电导航（Radio navigation） （2）测距法：通过测定船舶与无线电发射台的距离，确定船舶所处的位置圆，再由不同的导航台测出两条或两条以上的位置线，从而确定船位。 * 当前第33页\共有46页\编于星期二\21点 测量距离差法 3.5 无线电导航（Radio navigation） （3）测距离差法：根据船舶与两个无线电发射台的距离之差为常数，确定船舶所处的位置线----以导航台为焦点的双曲线，再由不同导航台测出两条或两条以上的位置线，从而确定船位。 * 当前第34页\共有46页\编于星期二\21点 * 罗兰系统（LORAN） 罗兰C －1957年建成，1960年以后得到大力发展；主要用于航海，美国研制； 罗兰C系统是一种低频脉冲双曲线导航系统，属于测距差双曲线导航系统， 同时利用脉冲信号和载波相位来测量距离差，进而求得双曲线位置线实现定位。 劳兰C采用90~110kHz的低频频率，该频率传播距离远(1000海里左右)，稳定性好。 缺点： 无线电传播不稳定及噪音干扰。 只能定位，无法给出载体姿态。 3.5 无线电导航（Radio navigation） 当前第35页\共有46页\编于星期二\21点 主要内容 1、导航技术的定义与分类 2、组合导航系统 3、各导航系统基本原理 * 当前第1页\共有46页\编于星期二\21点 1、导航技术的定义与分类 什么是导航？ 有哪些导航方法？ * 当前第2页\共有46页\编于星期二\21点 导航 目的：在哪里？到哪里去？怎么去？ 定义：以某种手段或方式引导航行体安全、准确、经济、便捷地在既定的时间内，按照既定的航行路线，准时地到达目的地。 导航要实时、连续的给出载体的位置、速度、姿态角、加速度、航向等导航参数。 * 当前第3页\共有46页\编于星期二\21点 1、导航技术的定义与分类 无线电导航 现有导航系统 天文导航 惯性导航 卫星导航 数据库参考导航 组合导航系统 地文导航 推位导航 …… * 当前第4页\共有46页\编于星期二\21点 组合导航系统 通过对两种或多种导航系统测量或输出信息进 行综合处理（应用卡尔曼滤波等数据处理技 术），获得更高的导航精度和可靠性，集各个 子系统的优点于一身。 组合导航目的：获得更好的精度、可靠性等 2、组合导航系统 * 当前第5页\共有46页\编于星期二\21点 (1)协合超越： 利用各子系统的导航信息并作有机处理，形成单个子系统不具备的功能和精度。 (2)性能互补： 组合导航系统综合利用了各子系统的信息，使各子系统取长补短，提高适用范围。 (3)互为余度： 各子系统观测同一信息源，测量冗余，增加了导航系统的可靠性。 组合导航技术可以克服单一导航设备各自的缺点，扬长避 短，使得导航能力、精度、可靠性和自动化程度大大提高。 2、组合导航系统 组合导航系统特点 * 当前第6页\共有46页\编于星期二\21点 2、组合导航系统 组合方式： 惯导/卫星组合导航系统 惯导/多普勒组合导航系统 惯导/天文组合导航系统 惯导/卫星/天文组合导航系统 …… 以惯导为主系统！ * 当前第7页\共有46页\编于星期二\21点 组合导航的基本思想： 惯性导航系统的输出信号与独立测量的由其它导航系统导出的相同的量进行比较； 通过卡尔曼滤波器或其他滤波方法给出对导航系统误差的实时估计； 通过适当的校正方式，对惯性导航系统进行修正，就有可能获得比单独惯性系统更高的导航精度。 2、组合导航系统 * 当前第8页\共有46页\编于星期二\21点 本课程所涉及的主要内容 第一部分：组合导航系统理论基础 组合导航的基本概念 典型的导航系统的工作原理及特点 导航系统误差分析及建模方法 第二部分：状态估计部分 组合导航系统状态估计方法：卡尔曼滤波，扩展卡尔曼，无迹卡尔曼滤波，粒子滤波，联邦滤波 第三部分：组合