天文导航技术发展综述

1、天文导航技术发展综述班级： 08202-5学号：2008200178姓名： 马 骏一天文导航的定义及特点二天文导航的历史起源三天文导航系统的几种体系结构及其应用四天文导航系统在不同平台上的应用五天文导航技术主要研究方向六结语概要 天文导航是以已知准确空间位置、不可毁灭的自然天体为基准,并通过光电和射电方式被动探测天体位置,经解算确定测量点所在平台的经度、纬度、航向和姿态等信息。 天文导航作为一种隐蔽、可靠的导航手段,其主要用途有导航、校准惯导及为武器系统提供位置、航向和姿态信息等等。天文导航的定义1. 被动式测量,自主式导航，隐蔽性好2. 抗干扰能力强,高度可靠3. 精度高,其中定向精度最高,

2、定位精度仅次于GPS;可全天候工作。4. 适用范围广,发展空间大5. 设备简单造价低,便于推广应用6. 受气象条件制约天文导航的主要特点 天文导航技术具有悠久的历史，最早的天文导航源于航海上的应用。1875 年法国航海家圣西勒创立的高度差原理的出现,标志着天文导航理论走向成熟。采用高度差原理,以六分仪为观测仪器、用航海天文历查算天体视位置、用天体高度方位表计算天体高度和方位,利用天体对舰船实施导航的方法,作为一种基本的海上导航技术(天文航海) 应用至今。从创立高度差原理以来,虽然在天文航海自动化等技术领域不乏创新,但天文航海的原理并无根本性变革。天文导航的历史起源天文导航系统的几种体系结构及其

3、应用一基于六分仪原理的天文导航系统二基于“高度差法”的天文导航系统三基于星图识别的多星矢量定位技术的天文 导航系统基于六分仪原理的天文导航系统六分仪：用来测量远方两个目标之间夹角的光学仪器。通常用它测量某一时刻太阳或其他天体与海平线或地平线的夹角以便迅速得知海船或飞机所在位置的经纬度。六分仪的原理是牛顿首先提出的。 基于六分仪原理的天文导航系统基于“高度差法”的天文导航系统 天文航海的原理之一。高度差即天体实际高度与天体计算高度之差。以推算位置为作图基点，在天体方位线上截取高度差得到K点，过K点作天体方位线的垂线即为天文位置线。 基于“高度差法”的天文导航系统最早用于水面舰船和水下潜艇,后来陆

4、续用于飞机和导弹。导航过程要依赖于惯导平台提供的水平基准。它同惯导相互依存,既要通过惯导获得运载体的初始位置、姿态,以便实施对星体的搜索、捕获和跟踪,又利用自身解算出的运载体位置和航向信息,反过来校正惯导因长时间工作而导致的位置和航向误差; 系统光学分辨率高,抑制背景噪声能力强,因而导航精度高。基于“高度差法”的天文导航系统基于星图识别的多星矢量定位技术的天文导航系统 基于多星矢量定位技术的天文导航系统最大的优点就是可不借助于任何先验信息而自主确定运载体相对于惯性空间的姿态。该技术具有如下特点: 大视场光学系统(一般为10 1050 50范围) 。视场内平均有3颗以上的星体被利用,这样可提高系

5、统捕获星体的概率和导航精度; 不需任何外部信息,直接输出系统相对于惯性空间的姿态,因而能对惯导的陀螺误差进行直接校正; 确定运载体惯性姿态的精度是现有测量设备中最高的; 系统在大气层以内工作时,受天候影响较大,可靠性有待进一步提高。天文导航系统在不同平台上的应用 美、苏、英、法等国在20世纪80年代前一直把天文导航系统的研制和发展放在重要位置,形成了水面舰艇、潜艇、飞机、导弹、卫星等多平台应用的系列装备。20世纪80年代后,随着GPS的完全实用和惯导精度的不断提高, GPS和惯导作为主要的导航手段得到广泛应用,但天文导航作为战时必备的手段仍受到重视并得到发展,这些天文导航设备或与其他导航设备组

6、合使用,或作为独立的导航系统使用。海基平台应用 天文导航技术在潜艇和水面舰船上已得到了普遍应用,精度达到了较高水平。但这些天文导航设备均为小视场系统,采用“高度差法”导航原理,主要作为惯导的校准设备使用,使用时需要惯导提供姿态等信息,自主能力差,且不能全天候工作,数据输出率低,不能作为一种独立的导航手段使用。陆基平台应用 天文导航技术在陆基上的应用主要是完成平台地理位置和水平姿态的确定,以及对某些陆基高精度跟踪测量设备机械与电气系统的误差综合标校。机载平台应用 在20世纪60年代前后,航空六分仪和天文罗盘已在某些飞机上使用,之后,又出现了天体自动跟踪器等天文导航设备,并在机载平台的组合导航系统

7、中应用。弹载平台应用 天文导航系统由于受地面大气的影响较大,因而其应用平台更适合于包括导弹在内的各种高空、远程飞行器。国外早在20世纪50年代就采用天文/惯性组合导航系统,利用天文导航设备得到的精确位置和航向数据来校正惯性导航系统或进行初始对准,尤其适用于修正机动发射的远程导弹。天基平台应用 天基平台是天文导航技术的最佳应用环境,国外从20世纪80年代开始研制,以美、德、英、丹麦等国较为突出,至今已有多种产品在卫星、飞船、空间站上得到广泛应用。天文导航技术主要研究方向1. 天文导航系统误差模型及综合标校技术2. mm波技术及其在射电天文导航中的应用3. 光电成像与信号处理技术4. 天文/惯性最优组合导航模式研究5. 机载环境下的高带宽、高精度控制技术研究 天文导航是现代高技术战争中的一种重要导航手段,这也是少数拥有卫星导航自主权且惯导技术领先的