导航定位技术1111.ppt

导航定位技术 小组成员 吴涛 张天宇 孟得磊 一 导航定位技术的发展概况 三 卫星导航定位系统 二 导航定位技术的应用和要求 四 利用基准点的外推定位 定位与导航技术是涉及自动控制 计算机 微电子学 光学 力学以及数学等多学科的高技术 是实现飞行器特别是航天器飞行任务的关键技术 也是武器精确制导的核心技术 这对于提高航空器 航天器以及武器装备的机动性 反应速度和远程精确打击能力具有重要意义 在海 陆 空 天等现代高技术武器及武器平台中得到广泛的应用 按照定位导航的方式可分成 卫星定位导航 自主式导航 组合导航以及无源导航 依据导航定位技术的方法不同 可分为航位推算导航 无线电导航 惯性导航 地图匹配 卫星导航和组合导航等等 一 导航定位技术的发展概况 随着社会和科技的不断发展 对导航定位的需求已不仅仅局限与传统的航海 航天和测绘领域 GPS作为常见的导航定位系统已经逐渐进入社会的各个角落 尤其在军事领域 对导航定位提出了更高的要求 导航定位的方法从早期的陆基无线点导航系统到现在常用的卫星导航系统 经历了80多年的发展 从少数的几种精度差 设备庞大的陆基系统到现在多种导航定位手段共存 设备日趋小型化的发展阶段 在技术手段 导航定位精度 可用性等方面均取得质的飞越 一 导航定位技术的发展概况 陆基无线电导航系统第一次世界大战期间 路基无线电导航系统是从20世纪20年代第一次世纪大战期间开始发展起来的 首先是应用与航海 逐渐扩展到航空领域 其技术手段主要是采用无线电信标 舰船和飞机接收信标的发射信号 通过方向图调制测出与信标的方位 从而确定自身的航向 这时的导航主要侧重于侧向 定位能力比较差 1 1 2第二次世界大战及战后期间二战后 无线电导航定位系统飞速发展 出现了许多新的系统 并在不断发展 到目前大多数系统呢仍然在广泛使用 其中主要有罗兰 A 罗兰 C 台卡 奥米伽系统 伏尔 测距器和塔康等 一 导航定位技术的发展概况 自主式导航陆基导航定位系统虽然具有价格低 可靠性高等优点 但它依赖于电磁波在空气中的传播 系统的生存能力 抗干扰能力和抗欺骗能力较为薄弱 因此 自主导航也逐渐得到了发展 主要有惯性导航和多普勒导航2种 1 惯性导航2 多普勒导航 一 导航定位技术的发展概况 自主式导航陆基导航定位系统虽然具有价格低 可靠性高等优点 但它依赖于电磁波在空气中的传播 系统的生存能力 抗干扰能力和抗欺骗能力较为薄弱 因此 自主导航也逐渐得到了发展 主要有惯性导航和多普勒导航2种 1 惯性导航2 多普勒导航 二 导航定位技术的发展概况 航天航空武器航天航空武器包括弹道导弹 巡航导弹 作战飞机 包括无人驾驶飞机 等 二 导航定位技术的应用和要求 水面舰艇水面舰艇对导航定位的需求最为普遍 但要求较低 一般提供较低更新率的位置和航向信息即可 二 导航定位技术的应用和要求 地面武器和作战人员能够准确的表征人们周围的地理环境和地理信息系统 GIS 在地面武器系统中具有广泛的应用前景 各种导航定位手段均成为GIS的重要信息来源 武器系统的试验地面防空武器体系作战 二 导航定位技术的应用和要求 卫星导航是接收导航卫星发送的导航定位信号 并以导航卫星作为动态已知点 实时地测定运动载体的在航位置和速度 进而完成导航 卫星导航系统以全球定位系统 GPS 全球导航卫星系统 GLONASS 欧洲伽利略 GALILEO 卫星导航系统和北斗卫星导航定位系统为代表 三 卫星导航定位系统 全球定位系统图 GLONASS卫星 欧洲伽利略卫星导航系统 北斗卫星导航定位系统 GPS卫星导航GPS是美国国防部为军事目的建立的 旨在彻底解决海上 空中和陆地运载工具的导航和定位问题 全部24颗导航卫星 21颗工作卫星和3颗备用卫星 系统已经建成 GPS采用码分多址 CDMA 定位精度通常15m左右 主要应用于单点导航定位与相对测地定位 具有全天候 定位迅速 精度高 可连续提供三维位置 纬度 经度和高度 三维速度和时间信息等一系列优点 是实现全球导航定位的高新技术 通常GPS接收机接收到四颗卫星的信号就能够确定移动载体的方位 是当前移动目标导航定位的主流 1992年GPS正式向全世界开放 1994年在中国市场开始得到应用 GPS以精确位置与定时信息 已成为支持世界范围各种民用 科研和商业活动的一种资源 GPS的定位原理是以GPS卫星和用户接收天线之间的距离 或者距离差 的观测量为基础 并根据已知的卫星瞬时坐标 来确定用户接收机天线所对应的点位 可分为绝对点位和相对定位 三 卫星导航定位系统 GLONASS卫星导航系统GLONASS是前苏联研制并为俄罗斯继续发展的全球卫星导航系统 其原理类似于GPS 俄罗斯于1996年1月18日完成了24颗卫星的布局 系统具备完全工作能力 随着俄罗斯经济的衰退 许多卫星达到寿命后没有及时替换 系统逐渐趋于瘫痪 近几年 随着俄罗斯经济的复苏 开始对系统进行维护和补充 现在天空上的GLONASS卫星为13颗左右 仍不能实现全球覆盖的能力 目前多将GPS和GLONASS接收机整合到一起使用 以期得到两个系统的互相补充 提高定位精度 可用于陆 海 空等各类用户的定位 测速及精密定时等 每天24小时每时刻各地的用户可见5 8颗卫星 卫星识别采用频分多址 FDMA 24颗卫星各占一个频率 现已向全世界开放 三 卫星导航定位系统 GALILEO卫星导航系统1994年欧洲三联体组合成立 其任务就是开发欧洲自主的民用全球导航卫星系统 GNSS 第一期是GPS和GLONASS的星基增强系统 EGNOS 第二期就是发展全球卫星导航系统 伽利略 Galileo 该系统由30颗高轨道卫星组成 分布在轨道高度2 4 104KM 倾斜角为56 的3个轨道面上 基础设施包括天基和地基两个部分 卫星将为用户提供精确的时间和误差不超过1M的全球精确点位服务 三 卫星导航定位系统 欧洲为了满足本地区导航定位的需求 计划开发针对GPS和GLONASS的广域星基增强系统 EGNOS 包括地面设施和空间卫星 以提高GPS和GLONASS系统的精度 完备性和可用性 同时 为了打破目前世界美 俄全球定位系统在这一领域的垄断 欧洲决定启伽利略计划 建立自主的民用全球卫定位系统 GALILEO EGNOS是欧洲GALILEO计划的第一阶段 也是GALILEO计划的基础 GALILEO系统将建成全球性的定位和导航系统 它由星座部分 有效载荷 地面监控系统以及区域控制部分组成 GALILEO系统将成为独立性 全球性 欧洲人控制的 以卫星为基础的民用导航和定位系统 三 卫星导航定位系统 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统 BeiDou COMPASS NavigationSatelliteSystem 是中国正在实施的自主研发 独立运行的全球卫星导航系统 北斗卫星导航系统由空间端 地面端和用户端三部分组成 空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星 地面端包括主控站 注入站和监测站等若干个地面站 用户端由北斗用户终端以及与美国GPS 俄罗斯 格洛纳斯 GLONASS 欧洲 伽利略 GALILEO 等其他卫星导航系统兼容的终端组成 三 卫星导航定位系统 三 卫星导航定位系统 北斗卫星导航系统 三 卫星导航定位系统 GPS GLONASS和Galieo的基本参数比较 四 利用基准点的外推定位 这是先将地理信息资源进行储备 以后随时进行利用的一种方法 实际操作过程中可以完全不依赖于各种导航定位系统 而且测量过程方便快捷 主要可用于在军事领域 四 利用基准点的外推定位 其基本思想是在所需测量的点附近找到一个已知坐标的基准点 在基准点上使用专门的高精度仪器测量基准点到待测点的距离 高度差和待测点相对于基准点的方位角 然后就可