导航学5-3-2012

1、,导 航 学,主讲：朱 智 勤,(测绘工程专业）,无线电、天文和其它导航系统,5.3 天文导航,天文观测量和量测方程 理论基础 工作原理 导航精度分析,5.3.1 天文观测量和量测方程,行星的视角：D为行星直径，行星视角A为行星视边缘的最大张角，视半径为A/2。 量测方程 r 为探测器到行星的距离,1 以行星的视角为量测量,恒星仰角：指从探测器上观测到的一颗恒星与一颗行星的视边缘之间的夹角，是常用的观测量之一 图中为恒星仰角，A为行星视角 量测方程： is 分别为探测器指向恒星的位置矢量 ir 行星中心的位置矢量,5.3.1 天文观测量和量测方程,2 以恒星仰角为量测量,掩星观测：当从探测器上

2、观测到某颗恒星被行星遮挡住时，在看得见到看不见的瞬间可确定一个圆柱位置面 量测方程： ip 为探测器指向恒星渐隐于行星边缘处的单位矢量； is 恒星星光的单位矢量,5.3.1 天文观测量和量测方程,3 掩星观测,一个近天体和一个远天体之间的夹角，指探测器到近天体中心的实现方向与和一个恒星视线之间的夹角 量测方程： P0 为近天体的中心； ir 为近天体到航天器的位置矢量 is 为近天体到恒星的矢量,5.3.1 天文观测量和量测方程,4 以一个近天体和一个远天体之间的夹角为量测量,5.3.1 天文观测量和量测方程,该观测量确定一个圆锥位置面,量测方程,5 以两个近天体之间的夹角为量测量,- 由太

3、阳指向航天器的矢量,- 由太阳指向地球的矢量,- 由航天器指向地球的矢量,5.3.1 天文观测量和量测方程,两个近天体之间的夹角，就是从航天器上观测到的两个近天体的视线方向之间的夹角A,由几何知识可知，这时的位置面是以两个近天体连线为轴线，旋转通过这两点的一段圆弧而获得的超环面 圆弧的中心O位于两天体连线的垂直平分线上 ，圆弧半径R与两个近天体之间的距离以及A之间的关系：,5.3.1 天文观测量和量测方程,5 以两个近天体之间的夹角为量测量,利用星光角距进行纯天文自主定位的几何解析法,一个近天体和三颗恒星之间的夹角确定的位置线,纯天文几何解析定位方法（1）,利用两个近天体和恒星之间的星光角距的

4、几何解析法 利用一个天体和三颗恒星之间的夹角，可以确定唯一一条位置线，得到其单位矢量 L1 ，满足关系式:,纯天文几何解析定位方法（1）,解算航天器坐标 矢量关系式：,纯天文几何解析定位方法（2）,利用2颗恒星和2颗行星进行航天器定位,纯天文几何解析定位方法（2）,L1各分量的确定方法 定义一组基 则L1用上述基来表示为： 代入前页矢量关系式解得L1的各分量,纯天文几何解析定位方法（3）,利用1行星和3或3颗以上恒星的星光角距及该行星的视角进行天文自主定位 通过3个圆锥位置面确定1条位置线，即确定从行星到航天器的单位矢量 通过该行星视角可以计算得到航天器到行星的距离,纯天文几何解析定位方法（3）,求航天器相对于行星单位矢量的方位角 a 和 b 根据行星直径 D 和视角 A 得到距离r 航天器相对于行星的位置矢量,纯天文自主定位的几何解析法,结论：,根据上述所示几何关系，可求出探测器的位置；但纯天文几何解析方法的缺点是不能直接获得探测器的速度