1、天文導航技術發展綜述班級： 08202-5學號：2008200178姓名： 馬 駿一天文導航的定義及特點二天文導航的歷史起源三天文導航系統的幾種體系結構及其應用四天文導航系統在不同平臺上的應用五天文導航技術主要研究方向六結語概要 天文導航是以已知準確空間位置、不可毀滅的自然天體為基準,并通過光電和射電方式被動探測天體位置,經解算確定測量點所在平臺的經度、緯度、航向和姿態等信息。 天文導航作為一種隱蔽、可靠的導航手段,其主要用途有導航、校準慣導及為武器系統提供位置、航向和姿態信息等等。天文導航的定義1. 被動式測量,自主式導航，隱蔽性好2. 抗干擾能力強,高度可靠3. 精度高,其中定向精度最高,

2、定位精度僅次于GPS;可全天候工作。4. 適用范圍廣,發展空間大5. 設備簡單造價低,便于推廣應用6. 受氣象條件制約天文導航的主要特點 天文導航技術具有悠久的歷史，最早的天文導航源于航海上的應用。1875 年法國航海家圣西勒創立的高度差原理的出現,標志著天文導航理論走向成熟。采用高度差原理,以六分儀為觀測儀器、用航海天文歷查算天體視位置、用天體高度方位表計算天體高度和方位,利用天體對艦船實施導航的方法,作為一種基本的海上導航技術(天文航海) 應用至今。從創立高度差原理以來,雖然在天文航海自動化等技術領域不乏創新,但天文航海的原理并無根本性變革。天文導航的歷史起源天文導航系統的幾種體系結構及其

3、應用一基于六分儀原理的天文導航系統二基于“高度差法”的天文導航系統三基于星圖識別的多星矢量定位技術的天文 導航系統基于六分儀原理的天文導航系統六分儀：用來測量遠方兩個目標之間夾角的光學儀器。通常用它測量某一時刻太陽或其他天體與海平線或地平線的夾角以便迅速得知海船或飛機所在位置的經緯度。六分儀的原理是牛頓首先提出的。 基于六分儀原理的天文導航系統基于“高度差法”的天文導航系統 天文航海的原理之一。高度差即天體實際高度與天體計算高度之差。以推算位置為作圖基點，在天體方位線上截取高度差得到K點，過K點作天體方位線的垂線即為天文位置線。 基于“高度差法”的天文導航系統最早用于水面艦船和水下潛艇,后來陸

4、續用于飛機和導彈。導航過程要依賴于慣導平臺提供的水平基準。它同慣導相互依存,既要通過慣導獲得運載體的初始位置、姿態,以便實施對星體的搜索、捕獲和跟蹤,又利用自身解算出的運載體位置和航向信息,反過來校正慣導因長時間工作而導致的位置和航向誤差; 系統光學分辨率高,抑制背景噪聲能力強,因而導航精度高。基于“高度差法”的天文導航系統基于星圖識別的多星矢量定位技術的天文導航系統 基于多星矢量定位技術的天文導航系統最大的優點就是可不借助于任何先驗信息而自主確定運載體相對于慣性空間的姿態。該技術具有如下特點: 大視場光學系統(一般為10 1050 50范圍) 。視場內平均有3顆以上的星體被利用,這樣可提高系

5、統捕獲星體的概率和導航精度; 不需任何外部信息,直接輸出系統相對于慣性空間的姿態,因而能對慣導的陀螺誤差進行直接校正; 確定運載體慣性姿態的精度是現有測量設備中最高的; 系統在大氣層以內工作時,受天候影響較大,可靠性有待進一步提高。天文導航系統在不同平臺上的應用 美、蘇、英、法等國在20世紀80年代前一直把天文導航系統的研制和發展放在重要位置,形成了水面艦艇、潛艇、飛機、導彈、衛星等多平臺應用的系列裝備。20世紀80年代后,隨著GPS的完全實用和慣導精度的不斷提高, GPS和慣導作為主要的導航手段得到廣泛應用,但天文導航作為戰時必備的手段仍受到重視并得到發展,這些天文導航設備或與其他導航設備組

6、合使用,或作為獨立的導航系統使用。海基平臺應用 天文導航技術在潛艇和水面艦船上已得到了普遍應用,精度達到了較高水平。但這些天文導航設備均為小視場系統,采用“高度差法”導航原理,主要作為慣導的校準設備使用,使用時需要慣導提供姿態等信息,自主能力差,且不能全天候工作,數據輸出率低,不能作為一種獨立的導航手段使用。陸基平臺應用 天文導航技術在陸基上的應用主要是完成平臺地理位置和水平姿態的確定,以及對某些陸基高精度跟蹤測量設備機械與電氣系統的誤差綜合標校。機載平臺應用 在20世紀60年代前后,航空六分儀和天文羅盤已在某些飛機上使用,之后,又出現了天體自動跟蹤器等天文導航設備,并在機載平臺的組合導航系統

7、中應用。彈載平臺應用 天文導航系統由于受地面大氣的影響較大,因而其應用平臺更適合于包括導彈在內的各種高空、遠程飛行器。國外早在20世紀50年代就采用天文/慣性組合導航系統,利用天文導航設備得到的精確位置和航向數據來校正慣性導航系統或進行初始對準,尤其適用于修正機動發射的遠程導彈。天基平臺應用 天基平臺是天文導航技術的最佳應用環境,國外從20世紀80年代開始研制,以美、德、英、丹麥等國較為突出,至今已有多種產品在衛星、飛船、空間站上得到廣泛應用。天文導航技術主要研究方向1. 天文導航系統誤差模型及綜合標校技術2. mm波技術及其在射電天文導航中的應用3. 光電成像與信號處理技術4. 天文/慣性最優組合導航模式研究5. 機載環境下的高帶寬、高精度控制技術研究 天文導航是現代高技術戰爭中的一種重要導航手段,這也是少數擁有衛星導航自主權且慣導技術領先的