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1、 陆军航空兵学院陆军航空兵学院 电子设备教研室电子设备教研室 王萍王萍无线电导航原理与系统第第1章章 导航概论导航概论第第1 1章章 导航概论导航概论 1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问1.8 1.8 无线电导航的应用及发展历史无线电导航的应用及发展历史第第1章章 导航概论导航概论一、导航的来源一、导航的来源导航来源于人类交通和军事活动对方位或位导航来源于人类交通和军事活动对方位或位置识别的需求，其目的是要解决置识别的需求，其目的是要解决“我现在在我现在在哪里？哪里？”和和“我向哪里去？我向哪里去？”这类基本定位这类基本定位和引导问题。和引导问题。
2、导航概论导航概论概述概述导航的来源导航的来源第第1章章 导航概论导航概论在远古时代，人们利用地形地物作参在远古时代，人们利用地形地物作参照物或者通过视察太阳和星体的方位，照物或者通过视察太阳和星体的方位，作为到达目的地的方法或手段。作为到达目的地的方法或手段。为了克服天气和能见度的限制，后来为了克服天气和能见度的限制，后来接连出现了指南车、计里鼓和磁罗盘接连出现了指南车、计里鼓和磁罗盘等最初的导航装置，此时对导航的要等最初的导航装置，此时对导航的要求主要还是辨别方向。求主要还是辨别方向。导航概论导航概论概述概述导航的来源导航的来源第第1章章 导航概论导航概论相传公元前相传公元前约约260026
3、00年，年，涿鹿大战中，涿鹿大战中，黄帝部落独黄帝部落独创了指南车创了指南车有记载最早的用来指示方向的一种机械导航装置，主要接有记载最早的用来指示方向的一种机械导航装置，主要接受差动齿轮的传动原理，无论车体如何行进，都可依据车受差动齿轮的传动原理，无论车体如何行进，都可依据车轮的转动，由车上木人指示出固定方向（南向）。轮的转动，由车上木人指示出固定方向（南向）。导航概论导航概论概述概述导航的来源导航的来源指南车指南车第第1章章 导航概论导航概论记里鼓车是中国古记里鼓车是中国古代的一种距离测量代的一种距离测量装置，它同样利用装置，它同样利用齿轮机的差动原理，齿轮机的差动原理，通过对所行进的路通过
4、对所行进的路程进行计数，实现程进行计数，实现“记里车行一里路，记里车行一里路，车上木人击鼓，行车上木人击鼓，行十里路，车上木人十里路，车上木人击镯击镯”的目的。的目的。导航概论导航概论概述概述导航的来源导航的来源计里鼓计里鼓第第1章章 导航概论导航概论大约公元前一千年，天文星历导航起先应用。大约公元前一千年，天文星历导航起先应用。导航概论导航概论概述概述导航的来源导航的来源天文导航天文导航第第1章章 导航概论导航概论公元前公元前580580500500年希腊哲学家毕达哥拉斯和年希腊哲学家毕达哥拉斯和公元前公元前504504450450年帕梅尼德斯年帕梅尼德斯（ParmenidesParmeni
5、des），在科学上得出了地球是球），在科学上得出了地球是球形的结论形的结论公元前公元前276276195195年由埃拉托斯特尼年由埃拉托斯特尼（EratosthenesEratosthenes）确定了地球的大小。）确定了地球的大小。公元前公元前150150100100年，著名天文学家喜帕恰斯年，著名天文学家喜帕恰斯（HipparkhosHipparkhos）提出了用地理纬度和经度来表）提出了用地理纬度和经度来表示地球上某点位置的方法，由此建立了近代天示地球上某点位置的方法，由此建立了近代天文导航的基础。文导航的基础。导航概论导航概论概述概述导航的来源导航的来源天文导航天文导航第第1章章 导航概
6、论导航概论公元公元27279797年间，我国就已有关于地磁指南年间，我国就已有关于地磁指南工具的记载。工具的记载。导航概论导航概论概述概述导航的来源导航的来源磁罗盘磁罗盘第第1章章 导航概论导航概论15691569年，荷兰独创家格哈德年，荷兰独创家格哈德 鱼雷默出版了鱼雷默出版了世界海图。世界海图。16011601年英国人约翰年英国人约翰 托普出版了海员历。托普出版了海员历。17311731年，六分仪在英国问世。年，六分仪在英国问世。17611761年，英国钟表匠年，英国钟表匠John HarrisonJohn Harrison独创了第独创了第一台航海表。至此，海运导航得到了快速发展，一台航海
7、表。至此，海运导航得到了快速发展，原始的推算导航仪器出现并得到初步应用，海原始的推算导航仪器出现并得到初步应用，海员们通过测量船体的速度增量并进行外推来确员们通过测量船体的速度增量并进行外推来确定自己的位置，这成为后来惯性导航技术定自己的位置，这成为后来惯性导航技术（inertial navigationinertial navigation）的理论基础。）的理论基础。导航概论导航概论概述概述导航的来源导航的来源惯性导航惯性导航第第1章章 导航概论导航概论早期的导航活动来源于人们当时所驾驭的地磁早期的导航活动来源于人们当时所驾驭的地磁现象、天文学问、惯性技术等学问，导航精度现象、天文学问、惯性
8、技术等学问，导航精度比较低下，应用的范围也仅限于陆路和海上交比较低下，应用的范围也仅限于陆路和海上交通，对于早期海上船舰的航行平安起到了至关通，对于早期海上船舰的航行平安起到了至关重要的作用，推动了经济的发展，对斗争具有重要的作用，推动了经济的发展，对斗争具有重要的协助作用。重要的协助作用。从从1919世纪末到世纪末到2020世纪初，无线电技术起先用世纪初，无线电技术起先用于导航中的计时器校准和方位测量，由此进入于导航中的计时器校准和方位测量，由此进入了无线电导航时代，翻开了导航史上的崭新一了无线电导航时代，翻开了导航史上的崭新一页。页。导航概论导航概论概述概述导航的来源导航的来源无线电导航无
9、线电导航第第1章章 导航概论导航概论二、无线电导航的独创及特点二、无线电导航的独创及特点 1919世纪末，无线电测向技术正式应用于船舶导世纪末，无线电测向技术正式应用于船舶导航航随着无线电技术的迅猛发展，无线电导航的概随着无线电技术的迅猛发展，无线电导航的概念逐步建立，无线电导航设备和系统也逐步完念逐步建立，无线电导航设备和系统也逐步完善。善。二战以来，对导航的需求不断提高，使导航的二战以来，对导航的需求不断提高，使导航的功能从主要供应运载体的航向转变为主要供应功能从主要供应运载体的航向转变为主要供应位置信息。位置信息。导航己经发展成一门专业的技术，形成了较为导航己经发展成一门专业的技术，形成
10、了较为完备的科学体系，并成为航空、航海和陆路交完备的科学体系，并成为航空、航海和陆路交通可以完全依靠及必需依靠的技术手段。通可以完全依靠及必需依靠的技术手段。导航概论导航概论概述概述无线电导航的独创及特点无线电导航的独创及特点 第第1章章 导航概论导航概论最初和主要形式是在地面台（站）上为最初和主要形式是在地面台（站）上为船舶和飞机进行导航船舶和飞机进行导航2020世纪世纪8080年头起先，由于卫星导航的发年头起先，由于卫星导航的发展及应用，以及其他新型导航方式的出展及应用，以及其他新型导航方式的出现，开拓了无线电导航的一个新的应用现，开拓了无线电导航的一个新的应用领域，进入了以卫星导航为主要
11、形式的领域，进入了以卫星导航为主要形式的精密导航时代。精密导航时代。导航概论导航概论概述概述无线电导航的独创及特点无线电导航的独创及特点 第第1章章 导航概论导航概论无线电导航的特点无线电导航的特点受外界条件（如昼夜、季节、气象等）受外界条件（如昼夜、季节、气象等）的限制较小；的限制较小；测量导航参数的精度较高，测量速度快；测量导航参数的精度较高，测量速度快；系统体积小、质量轻，牢靠性高；系统体积小、质量轻，牢靠性高；系统价廉经济，易于推广和流行。系统价廉经济，易于推广和流行。导航概论导航概论概述概述无线电导航的独创及特点无线电导航的独创及特点 第第1章章 导航概论导航概论第第1 1章章 导航
12、概论导航概论 1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问1.8 1.8 无线电导航的应用及发展历史无线电导航的应用及发展历史导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问第第1章章 导航概论导航概论1.2 无线电导航的基本学问1.2.1 1.2.1 无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类1.2.2 1.2.2 导航基本参量和术语导航基本参量和术语1.2.3 1.2.3 无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标 导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航的定义、任务及系统分类无线
13、电导航的定义、任务及系统分类第第1章章 导航概论导航概论一、导航与导航系统的定义与任务一、导航与导航系统的定义与任务1 1、导航（、导航（navigationnavigation）是引导运载体按既定）是引导运载体按既定航线航行的整个引导过程。航线航行的整个引导过程。“引导由导航系统或设备为运载体的操纵者引导由导航系统或设备为运载体的操纵者供应必要的导航参量。供应必要的导航参量。限制是操纵者依据导航参量，酌情实施对运限制是操纵者依据导航参量，酌情实施对运载体进行航行限制。载体进行航行限制。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任
14、务及系统分类第第1章章 导航概论导航概论2 2、导航系统、导航系统导航系统导航系统 （Navigation SystemNavigation System）是实）是实施导航的专用设备组合式设备的统称。施导航的专用设备组合式设备的统称。导航系统侧重于实现特定导航功能的设导航系统侧重于实现特定导航功能的设备组合体，组合体内的各部分都必需按备组合体，组合体内的各部分都必需按特定的协同方式工作才能实现系统功能特定的协同方式工作才能实现系统功能导航设备一般是指导航系统中某一相对导航设备一般是指导航系统中某一相对独立部分的型号产品，或实现某一导航独立部分的型号产品，或实现某一导航功能的单机。功能的单机。导
15、航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类第第1章章 导航概论导航概论3 3、无线电导航无线电导航 利用无线电技术对运载体航行的全部利用无线电技术对运载体航行的全部（或部分）过程实施导航，称为无线电（或部分）过程实施导航，称为无线电导航。能够完成全部或部分无线电导航导航。能够完成全部或部分无线电导航功能（或任务）的技术装置组合称为无功能（或任务）的技术装置组合称为无线电导航系统或设备。置于地面、船舰线电导航系统或设备。置于地面、船舰或已知运动轨迹的卫星上，为其他用户或已知运动轨迹的卫星上，为其他用户供应导航定位功能的无
16、线电导航系统或供应导航定位功能的无线电导航系统或设备，称为无线电导航台（站）。设备，称为无线电导航台（站）。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类第第1章章 导航概论导航概论4 4、航空无线电导航的基本任务、航空无线电导航的基本任务 航路导航系统：完成航线导航任务的系统；航路导航系统：完成航线导航任务的系统；着陆引导系统：完成进场着陆引进的导航系统（有的着陆引着陆引导系统：完成进场着陆引进的导航系统（有的着陆引导系统具有离港引导实力）。导系统具有离港引导实力）。随着空域中飞机密度增高，特殊是港区空域更加突出，空中
17、随着空域中飞机密度增高，特殊是港区空域更加突出，空中航航 行管制显得特别必要，这也是导航业务的一个重要方面，行管制显得特别必要，这也是导航业务的一个重要方面，特地特地 用于空中航行管制的系统称为空中交通管制系统用于空中航行管制的系统称为空中交通管制系统（ATCS-Air Traffic Control SystemATCS-Air Traffic Control System）。）。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类第第1章章 导航概论导航概论导引运载体沿既定航线航行；导引运载体沿既定航线航行；确定运载体当前
18、所处的位置及其航行参确定运载体当前所处的位置及其航行参数，包括航向、速度、姿态等实时运动数，包括航向、速度、姿态等实时运动状态；状态；导引运载体在夜间和困难气象条件下的导引运载体在夜间和困难气象条件下的平安着陆或进港；平安着陆或进港；保证运载体精确、平安地完成航行任务保证运载体精确、平安地完成航行任务所须要的其他导引任务所须要的其他导引任务导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类4 4、航空无线电导航的基本任务、航空无线电导航的基本任务 第第1章章 导航概论导航概论二、导航系统的分类二、导航系统的分类1 1、按所测
19、量的电气参量划分、按所测量的电气参量划分振幅式无线电导航系统；如无线电罗盘，仪表着陆系振幅式无线电导航系统；如无线电罗盘，仪表着陆系统（统（ILSILS）相位式无线电导航系统；如相位式无线电导航系统；如VORVOR，欧米伽系统、台卡，欧米伽系统、台卡系统，罗兰系统，罗兰-A-A等等。等等。频率式无线电导航系统；如频率式高度表，多普勒导频率式无线电导航系统；如频率式高度表，多普勒导航系统航系统脉冲（时间）式无线电导航系统；如脉冲式高度表，脉冲（时间）式无线电导航系统；如脉冲式高度表，应答应答/测距系统（测距系统（DMEDME）复合无线电导航系统，即可同时测量两个或两个以上复合无线电导航系统，即可
20、同时测量两个或两个以上相同或不同的电气参量的系统。如相同或不同的电气参量的系统。如TACANTACAN系统和系统和LORAN-CLORAN-C等。等。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类第第1章章 导航概论导航概论2 2、按所测量的几何参量划分、按所测量的几何参量划分 无线电测角导航系统（直线位置线）：伏尔、无线电测角导航系统（直线位置线）：伏尔、罗盘罗盘无线电测距系统无线电测距系统 （圆位置线）：塔康、（圆位置线）：塔康、DMEDME无线电测距差系统（双曲线位置线）：罗兰无线电测距差系统（双曲线位置线）：罗兰
21、、罗兰、罗兰C C无线电测距和系统（椭圆位置线）：星基导无线电测距和系统（椭圆位置线）：星基导航有源定位航有源定位无线电复合式系统无线电复合式系统导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类第第1章章 导航概论导航概论3 3、按系统的组成状况划分、按系统的组成状况划分 自备式（自主式）：仅靠装在运载体上的导航自备式（自主式）：仅靠装在运载体上的导航设备就能设备就能 独立地为该运载体供应导航服务。独立地为该运载体供应导航服务。(多普勒自主推算导航系统、惯性系统多普勒自主推算导航系统、惯性系统)他备式他备式 （非自主式）（
22、非自主式）:需由运载体外的安装位需由运载体外的安装位置已知的导航设备协作机载设备协调工作才能置已知的导航设备协作机载设备协调工作才能实现对运载体的导航。（无线电罗盘、伏尔、实现对运载体的导航。（无线电罗盘、伏尔、TACANTACAN、GPSGPS）导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类第第1章章 导航概论导航概论4 4、按导航台的安装位置分类、按导航台的安装位置分类 地基导航系统：导航台安装在地球表面的某一确知地基导航系统：导航台安装在地球表面的某一确知位置上。（无线电罗盘、伏尔、位置上。（无线电罗盘、伏尔、罗兰
23、罗兰-C-C）空基导航系统：导航台安装在空中某一特定载体上。空基导航系统：导航台安装在空中某一特定载体上。（多普勒自主推算导航系统）（多普勒自主推算导航系统）星基导航系统：导航台安装在人造卫星上。星基导航系统：导航台安装在人造卫星上。（GPSGPS、GLONASSGLONASS、北斗导航系统）、北斗导航系统）第第1章章 导航概论导航概论5 5、按导航系统最大有效作用距离分类、按导航系统最大有效作用距离分类近程导航系统：近程导航系统：500km500km（伏尔、罗盘、塔康）（伏尔、罗盘、塔康）中程导航系统：中程导航系统：1000km 1000km（罗兰（罗兰-B-B）远程导航系统：远程导航系统：
24、3000km3000km（罗兰（罗兰-C-C）超远程导航系统：超远程导航系统：10,000km 10,000km（奥米伽、（奥米伽、多普勒多普勒、GPSGPS、GLONASS GLONASS）导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类第第1章章 导航概论导航概论6 6、按工作方式划分、按工作方式划分 有源工作方式导航系统：用户设备工作时须有源工作方式导航系统：用户设备工作时须要放射信号；要放射信号；无源工作方式导航系统：用户设备不须放射无源工作方式导航系统：用户设备不须放射信号。信号。导航概论导航概论无线电导航的基本
25、学问无线电导航的基本学问无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类第第1章章 导航概论导航概论1.2 无线电导航的基本学问1.2.1 1.2.1 无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类1.2.2 1.2.2 导航基本参量和术语导航基本参量和术语1.2.3 1.2.3 无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标 导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问导航基本参量和术语导航基本参量和术语第第1章章 导航概论导航概论1.2.2 1.2.2 导航基本参量和术语导航基本参量和术语航线和航迹导航中常用的速度参量导航中常用的
26、角度参量导航中常用的距离参量导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问导航基本参量和术语导航基本参量和术语第第1章章 导航概论导航概论一、航线和航迹一、航线和航迹航线：运载体的支配飞行路途在地面上的投航线：运载体的支配飞行路途在地面上的投影（水平投影）。影（水平投影）。大圆航线：沿最短大圆弧线航行的航线。大圆航线：沿最短大圆弧线航行的航线。恒向航线：保持恒定不变航向的航线。恒向航线：保持恒定不变航向的航线。航迹：运载体实际运动重心在地面上的投影航迹：运载体实际运动重心在地面上的投影（水平投影）。（水平投影）。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问导航基本参量和术
27、语导航基本参量和术语航线和航迹航线和航迹第第1章章 导航概论导航概论二、导航中常用的速度参量二、导航中常用的速度参量空速：运载体相对空气媒质的运动速度。空速：运载体相对空气媒质的运动速度。风速：空气相对地球表面的运动速度。风速：空气相对地球表面的运动速度。地速：运载体相对地球表面的运动速度。地速：运载体相对地球表面的运动速度。航行速度三角形：空速、风速在地面的投影与航行速度三角形：空速、风速在地面的投影与地速构成的三角形。地速可通过求解航行速度地速构成的三角形。地速可通过求解航行速度三角形得出。三角形得出。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问导航基本参量和术语导航基本参量和
28、术语常用速度参量常用速度参量第第1章章 导航概论导航概论三、导航中常用的角度参量三、导航中常用的角度参量航向（运载体首向）：运载体纵轴首端的水平指向。航向（运载体首向）：运载体纵轴首端的水平指向。运载体的航向与空速方向是一样的。航向由选定的运载体的航向与空速方向是一样的。航向由选定的基准方向顺时针转到该指向的夹角来定量标度。基准方向顺时针转到该指向的夹角来定量标度。真航向：运载体重心点的真北顺时针转到运载体纵真航向：运载体重心点的真北顺时针转到运载体纵轴的夹角在水平面的投影。轴的夹角在水平面的投影。磁航向：运载体重心点的磁北顺时针转到运载体纵磁航向：运载体重心点的磁北顺时针转到运载体纵轴的夹角
29、在水平面的投影。轴的夹角在水平面的投影。电台航向（电台相对方位）电台航向（电台相对方位）导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问导航基本参量和术语导航基本参量和术语常用角度参量常用角度参量第第1章章 导航概论导航概论航迹角：基准方向和航迹之间的夹角。航迹方向与地速航迹角：基准方向和航迹之间的夹角。航迹方向与地速方向是一样的方向是一样的 。偏流角：运载体纵轴首向和航迹方向之间的夹角。因为偏流角：运载体纵轴首向和航迹方向之间的夹角。因为运载体的航向与空速方向一样，航迹方向与地速方向是运载体的航向与空速方向一样，航迹方向与地速方向是一样，因此偏流角是由于空速和地速方向不同造成的，一样
30、，因此偏流角是由于空速和地速方向不同造成的，究其根本是由于风速造成的。究其根本是由于风速造成的。方位：表示两点间相对位置的量，由观测点基准方向顺方位：表示两点间相对位置的量，由观测点基准方向顺时针转到两点连线之间的夹角在水平面的投影来标度目时针转到两点连线之间的夹角在水平面的投影来标度目标点的方位。标点的方位。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问导航基本参量和术语导航基本参量和术语常用角度参量常用角度参量第第1章章 导航概论导航概论运载体真方位：以导航台真北为基准，顺时针转到导航运载体真方位：以导航台真北为基准，顺时针转到导航台与运载台与运载 体之间的夹角在水平面的投影。体
31、之间的夹角在水平面的投影。运载体磁方位：以导航台磁北为基准，顺时针转到导航运载体磁方位：以导航台磁北为基准，顺时针转到导航台与运载体之间的夹角在水平面的投影。台与运载体之间的夹角在水平面的投影。电台（导航台）真方位：以运载体真北为基准，顺时针电台（导航台）真方位：以运载体真北为基准，顺时针转到导航台与运载体之间的夹角在水平面的投影。转到导航台与运载体之间的夹角在水平面的投影。电台（导航台）磁方位：以运载体磁北为基准，顺时针电台（导航台）磁方位：以运载体磁北为基准，顺时针转到导航台与运载体之间的夹角在水平面的投影。转到导航台与运载体之间的夹角在水平面的投影。电台向对方位：以运载体纵轴方向为基准方
32、向，顺时针电台向对方位：以运载体纵轴方向为基准方向，顺时针转到导航台与运载体之间的夹角在水平面的投影。转到导航台与运载体之间的夹角在水平面的投影。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问导航基本参量和术语导航基本参量和术语常用角度参量常用角度参量第第1章章 导航概论导航概论四、导航中常用的距离参量四、导航中常用的距离参量高度：从运载体重心到某一基准水平面的垂直高度：从运载体重心到某一基准水平面的垂直距离。距离。确定高度：运载体重心到平均海平面的垂直距确定高度：运载体重心到平均海平面的垂直距离。离。相对高度：运载体重心到某一指定参考水平面相对高度：运载体重心到某一指定参考水平面的
33、垂直距离。的垂直距离。真实高度：运载体重心到实际地面的垂直距离。真实高度：运载体重心到实际地面的垂直距离。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问导航基本参量和术语导航基本参量和术语常用距离参量常用距离参量第第1章章 导航概论导航概论斜距：不在同一高度层或同一铅垂线上斜距：不在同一高度层或同一铅垂线上的两点之间的距离。的两点之间的距离。地面斜距：斜距在地面上的投影。地面斜距：斜距在地面上的投影。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问导航基本参量和术语导航基本参量和术语常用距离参量常用距离参量第第1章章 导航概论导航概论1.2 无线电导航的基本学问1.2.1 1
34、.2.1 无线电导航的定义、任务及系统分类无线电导航的定义、任务及系统分类1.2.2 1.2.2 导航基本参量和术语导航基本参量和术语1.2.3 1.2.3 无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标 导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标第第1章章 导航概论导航概论1.2.3 1.2.3 无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标精度精度 覆盖范围（工作区、作用距离）覆盖范围（工作区、作用距离）系统容量系统容量 导航信息更新率导航信息更新率 连续性、可用性和牢靠性连续性、可用性和
35、牢靠性 系统完好性系统完好性 导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标第第1章章 导航概论导航概论一、精度一、精度精度是指系统为运载体所供应的位置与运载精度是指系统为运载体所供应的位置与运载体当时的真实位置之间的重合度。体当时的真实位置之间的重合度。导航系统为用户供应的实测导航参量（照实导航系统为用户供应的实测导航参量（照实时位置、方位、距离等）与其真实参量之间时位置、方位、距离等）与其真实参量之间的偏差称为导航参量误差，简称导航误差。的偏差称为导航参量误差，简称导航误差。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航
36、的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标精度精度第第1章章 导航概论导航概论1 1、导航误差的典型表示法、导航误差的典型表示法 1 1）平均误差）平均误差2 2）均方根误差）均方根误差均方误差均方误差RMSRMS（Root Mean Square Root Mean Square ErrorError）描述了定位精度所对应的置信椭）描述了定位精度所对应的置信椭圆（二维定位）或置信椭球（三维定位）圆（二维定位）或置信椭球（三维定位）的大小。量信椭圆的长、短半轴分别表的大小。量信椭圆的长、短半轴分别表示了二维位置坐标重量的标准差（如经示了二维位置坐标重量的标准差（如经
37、度的度的和纬度的和纬度的），假如误差统计分），假如误差统计分布是听从于正态分布，随机误差落在一布是听从于正态分布，随机误差落在一倍标准差（倍标准差（11）的概率值是）的概率值是68.368.3，22、33的概率值分别为的概率值分别为95.595.5、99.799.7。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标精度精度第第1章章 导航概论导航概论通常定义均方根误差的三倍（即通常定义均方根误差的三倍（即33）为）为最大误差，在正态分布条件下，随机误最大误差，在正态分布条件下，随机误差落在差落在33范围内的概率为范围内的概率为
38、99.73%99.73%。在导航系统精度评估或鉴定中常常用在导航系统精度评估或鉴定中常常用22的限定值，在正态分布条件下，随机误的限定值，在正态分布条件下，随机误差在差在22范围内的概率为范围内的概率为95.45%95.45%。3 3）最大误差）最大误差导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标精度精度第第1章章 导航概论导航概论4 4）概率误差）概率误差 概率误差又称或然误差，在一组测量中，测概率误差又称或然误差，在一组测量中，测量误差落在之内的测量次数占总测量次数的量误差落在之内的测量次数占总测量次数的5050，在正
39、态分布时，概率误差在正态分布时，概率误差 和均方根和均方根误差误差 有下述关系：有下述关系：0.6750.675导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标精度精度第第1章章 导航概论导航概论5 5）圆概率误差）圆概率误差CEP CEP 圆概率误差圆概率误差CEPCEP（Circular Error ProbableCircular Error Probable）是以真实是以真实位置为圆心，偏离圆心概率为位置为圆心，偏离圆心概率为5050的二维离散点分布的二维离散点分布的度量，定义为的度量，定义为CEPCEP0.590.5
40、9（）。同理，当概率。同理，当概率为为9595时有时有CEP95CEP95CEP2.08CEP2.081.22721.2272（），），也记作也记作“R“R9595”，表示概率为，表示概率为9595的二维点位精度；当的二维点位精度；当概率为概率为9999时，时，CEPCEP9999CEP2.58CEP2.581.52221.5222（）。对三维位置而言，则以球概率误差对三维位置而言，则以球概率误差SEPSEP（Spherical Spherical Error ProbableError Probable）表示。）表示。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性
41、能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标精度精度第第1章章 导航概论导航概论2 2、定位误差的几何因子、定位误差的几何因子 测量误差测量误差11引起位置线误差引起位置线误差2 2，位置线误差，位置线误差22导导致定位误差致定位误差3 3，定位误差，定位误差33明显与测量误差明显与测量误差11有有关。关。位置线梯度是指位置线梯度是指11与与22之比（即之比（即1/21/2），反映的），反映的是测量误差与其位置线误差之间的转换因子关系。是测量误差与其位置线误差之间的转换因子关系。定位误差的几何因子是定位误差的几何因子是33与与11之间的比例因子即之间的比例因子即3/13/1，由此可见，当测量误差
42、，由此可见，当测量误差11确定时，几何因确定时，几何因子越大，定位误差越大，反之亦反。而几何因子的大子越大，定位误差越大，反之亦反。而几何因子的大小明显与位置线梯度和位置线交角有关。小明显与位置线梯度和位置线交角有关。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标精度精度第第1章章 导航概论导航概论二、覆盖范围（工作区、作用距离）二、覆盖范围（工作区、作用距离）覆盖范围指的是一个面积或立体空间，那里的覆盖范围指的是一个面积或立体空间，那里的导航信号能够使导航用户以规定的精度定出运导航信号能够使导航用户以规定的精度定出运载体的
43、位置。载体的位置。覆盖范围和三大因素有关，即设备本身技术指覆盖范围和三大因素有关，即设备本身技术指标，安装运用环境，导航精度要求。标，安装运用环境，导航精度要求。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标覆盖范围覆盖范围第第1章章 导航概论导航概论三、系统容量三、系统容量 系统容量是指在导航系统的覆盖范围内，系统同时系统容量是指在导航系统的覆盖范围内，系统同时可供应定位服务的用户的数量。可供应定位服务的用户的数量。系统容量首先确定于导航系统的工作方式。系统容量首先确定于导航系统的工作方式。导航概论导航概论无线电导航的基本
44、学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标系统容量系统容量第第1章章 导航概论导航概论四、四、导航信息更新率导航信息更新率 导航信息更新率是指导航系统在单位时导航信息更新率是指导航系统在单位时间内可为运载体供应定位或其他导航数间内可为运载体供应定位或其他导航数据的次数。据的次数。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标导航信息更新率导航信息更新率 第第1章章 导航概论导航概论五、连续性、可用性和牢靠性五、连续性、可用性和牢靠性 连续性是指运载体在某特定的运行阶段，导航系统能连续
45、性是指运载体在某特定的运行阶段，导航系统能够供应规定的定位引导功能而不发生中断的实力；够供应规定的定位引导功能而不发生中断的实力；可用性是指当导航系统和用户设备都正常工作时，系可用性是指当导航系统和用户设备都正常工作时，系统为运载体供应可用的导航服务时间与该航行阶段时统为运载体供应可用的导航服务时间与该航行阶段时间的百分比。间的百分比。牢靠性是指系统在给定运用条件下，在规定的时间内牢靠性是指系统在给定运用条件下，在规定的时间内以规定的性能完成其功能的概率，它标记的是系统发以规定的性能完成其功能的概率，它标记的是系统发生故障的频度。最常用的衡量牢靠性指标是平均故障生故障的频度。最常用的衡量牢靠性
46、指标是平均故障间隔时间（间隔时间（MTBFMTBF）导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标牢靠性牢靠性第第1章章 导航概论导航概论六、系统完好性六、系统完好性 完好性也称完善性或完备性、完整性等，是完好性也称完善性或完备性、完整性等，是指当导航系统发生故障或误差变更超出了允指当导航系统发生故障或误差变更超出了允许的范围，不能供应可用的导航服务时，系许的范围，不能供应可用的导航服务时，系统能够刚好向用户发出告警的实力，它对保统能够刚好向用户发出告警的实力，它对保障运载体平安、牢靠地运用导航信息提出了障运载体平安、牢靠地
47、运用导航信息提出了要求。要求。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标系统完好性系统完好性第第1章章 导航概论导航概论七、其他指标七、其他指标导航信息的多值性导航信息的多值性 多值性是指有些无线电导航系统所给出的定位多值性是指有些无线电导航系统所给出的定位数据对应着多个可能的位置点（或位置线、位数据对应着多个可能的位置点（或位置线、位置面），假如不接受协助手段，就无法确定其置面），假如不接受协助手段，就无法确定其中正确的一个。中正确的一个。导航定位信息的维数导航定位信息的维数 维数是指导航系统为用户所供应的是一维、二维
48、数是指导航系统为用户所供应的是一维、二维还是三维的空间位置信息。导航系统从导航维还是三维的空间位置信息。导航系统从导航信号中导出的第四维信息（如时间）也可以归信号中导出的第四维信息（如时间）也可以归属于这个参数。属于这个参数。导航概论导航概论无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问无线电导航系统的性能及技术指标无线电导航系统的性能及技术指标其他指标其他指标第第1章章 导航概论导航概论第第1 1章章 导航概论导航概论 1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 无线电导航的基本学问无线电导航的基本学问1.8 1.8 无线电导航的应用及发展历史无线电导航的应用及发展历史导航概论导航概论无线电导航的的应
49、用及发展历史无线电导航的的应用及发展历史第第1章章 导航概论导航概论1.8 无线电导航的应用及发展历史1.8.1 1.8.1 早期阶段早期阶段1.8.2 1.8.2 发展阶段发展阶段1.8.3 1.8.3 成熟阶段成熟阶段1.8.4 1.8.4 发展前景及军事应用发展前景及军事应用导航概论导航概论无线电导航的的应用及发展历史无线电导航的的应用及发展历史第第1章章 导航概论导航概论1.8.1 1.8.1 早期阶段早期阶段第一阶段，时间从第一阶段，时间从2020世纪初至其次次世界大战前；世纪初至其次次世界大战前；19021902年年J.StoneJ.Stone独创了无线电测向技术，独创了无线电测向
50、技术，19071907年进入好年进入好用阶段，用阶段，19121912年研制出世界上第一个无线电导航设备，即振幅式年研制出世界上第一个无线电导航设备，即振幅式测向仪，也称无线电罗盘测向仪，也称无线电罗盘19221922年独创了超声波声纳年独创了超声波声纳 2020世纪世纪2020年头末期，接连出现了四航道信标、航空无线年头末期，接连出现了四航道信标、航空无线电信标（又叫无方向信标电信标（又叫无方向信标NDBNDB）及垂直指引信标（）及垂直指引信标（75 75 MHzMHz信标）。信标）。19401940年无方向信标的自动测向仪投入正式年无方向信标的自动测向仪投入正式运用。运用。19351935