無線電導航與衛星導航現代導航20世紀中葉至今衛星導航多手段集成近代導航20世紀40年~20世紀60年代前后無線電導航原始導航19世紀中葉以前指南車指南針天文導航普通導航19世紀中葉~二十世紀30年代末慣性導航技術導航發展階段發展階段民用與軍用（隱蔽性和抗干擾能力）應用場合水下，陸地，海上，航空，航天，星際成本，大小，能耗自主與非自主有源與無源晝夜與天氣精度更新頻率完好性覆蓋范圍影響導航技術發展的因素常用的幾種導航技術地標目視導航航位推算導航天文導航無線電導航慣性導航特征匹配導航衛星導航組合導航主要內容無線電導航無線電導航的基本概念（重點）無線電導航定位的基本原理（難點）陸基無線電導航系統衛星導航衛星導航的基本概念（重點）衛星導航定位的基本原理衛星導航定位的數學模型（難點）衛星導航定位應用1、無線電導航1.1定義利用運動體上的電子設備接收和處理無線電波來獲得導航參數，確定航行體的位置，引導運動體沿規劃航線、在規定時間到達目的地的航行技術現代航空中，最基本、核心的導航手段是無線電導航。沒有無線電導航，就沒有現代航空！無線電導航的任務1）引導航行體飛離航線起點，進入并沿預定航線航行；2）引導航行體在夜間和各種復雜氣象條件下安全著陸或進港；3）為航行體準確、安全完成航行任務提供所需的其他導引及情報咨詢服務；4）確定航行體當前所處的位置及其航行參數（速度、加速度等）。1、無線電導航1、無線電導航1.2無線電導航發展歷史20世紀20～30年代，無線電測向是航海和航空僅有的一種導航手段，而且一直沿用至今。二戰期間，無線電導航技術迅速發展，出現了各種導航系統。雷達開始在艦船和飛機上用作導航手段。飛機著陸開始使用雷達和儀表著陸系統。60年代出現子午儀衛星導航系統。70年代微波著陸引導系統研制成功。80年代，全球定位系統研制成功。1、無線電導航1.3無線電導航原理無線電導航主要利用電磁波傳播的基本特性電磁波在均勻理想介質中，沿直線（或最短路徑）傳播電磁波在自由空間的傳播速度是恒定的電磁波在傳播路線上遇到障礙物或在不連續媒質的界面上時會發生反射1、無線電導航1.3無線電導航原理通過無線電波的發射、接收和處理，導航設備通過測量無線電導航臺發射信號(電磁波)的時間、相位、幅度、頻率參量可確定運動載體相對于導航臺的方位、距離和距離差等幾何參量，進而確定運動載體與導航臺之間的相對位置關系，據此實現對運動載體的定位和導航。1、無線電導航1.3無線電導航原理無線電導航的基本觀測量：方位(角度)，距離(距離差)測角方法：振幅法、相位法測距方法：相位法、頻率法、脈沖法角度測量距離測量1、無線電導航定位

定位1.3無線電導航原理可以組成測角-測角、測距-測距、測角-測距、測距差（雙曲線）等多種形式的導航定位方式1、無線電導航1.3無線電導航原理可以組成測角-測角、測距-測距、測角-測距、測距差（雙曲線）等多種形式的導航定位方式

定位

距離差定位1、無線電導航1.4無線電導航優缺點優點不受時間、天氣限制精度高作用距離遠定位時間短設備簡單可靠缺點需發射和接收無線電波，容易被發現和干擾，需要載體外的導航臺支持，一旦導航臺失效，對應的導航設備無法使用1、無線電導航1.5無線電導航分類按導航臺所處位置分類陸基無線電導航系統星基無線電導航系統按有效作用距離劃分近程導航系統遠程導航系統全球導航系統1、無線電導航1.6陸基無線電導航系統概念導航臺安置在地面上的無線電導航系統系統組成一般由地面發射裝置和載體信號接收設備兩部分組成系統優缺點優點：系統體積較小，質量輕，可靠性高缺點：系統覆蓋區域受限制、定位精度低應用領域航海、航空、陸地車輛導航1、無線電導航1.6陸基無線電導航系統典型系統儀表著陸系統（ILS）康索爾（CONSOL）伏爾（VOR）+測距機（DME）羅蘭C（Loran-C）奧米伽（OMEGA）塔康（TACAN）TACANVOR天線ILS1、無線電導航Loran-C簡介LongRangNavigation(遠程導航系統)系統參數和特點工作頻率:90KHz~110KHz地波定位的作用距離為2000km左右，天波為4000km地波定位精度為460m，重復測量和相對定位精度為18~90m有定時功能缺陷羅蘭C臺鏈覆蓋地區有限，定位精度也較低應用航海、航空、陸上、交通、授時、軍事等1、無線電導航Loran-C工作原理系統構成：一個主站，若干輔站，接收設備工作方式：測定主、副臺發射的兩個脈沖信號的時間差和兩個脈沖信號中載頻的相位差，即可運動載體到主、副臺的距離差定位方法：雙曲定位Loran-C信號發射機1、無線電導航1.7室內無線電定位技術人們對定位與導航的需求日益增大，尤其在復雜的室內環境，如機場大廳、展廳、倉庫、超市、圖書館、地下停車場、礦井等環境中，常常需要確定移動終端或其持有者、設施與物品在室內的位置信息1、無線電導航1.7室內無線電定位技術隨著智能手機的普及，以及移動互聯網的發展，室內導航的需求將越來越大1、無線電導航1.7室內無線電定位技術射頻識別（RFID）無線網絡（WLAN）超寬帶（UWB）紫蜂（ZigBee）藍牙（Bluetooth）室內GPS（A-GPS）偽衛星（PL）雷達（Radar）RFIDtagRFIDReaderZigBee模塊UWB芯片A-GPS1、無線電導航ABZXY5Km5.3Km6KmCell-IDTOA(timeofarrival)/signalstrength232、衛星導航2.1衛星導航系統具有全球導航定位能力的衛星導航定位系統稱為全球衛星導航系統，英文全稱為GlobalNavigationSatelliteSystem，簡稱為GNSS。

現有全球衛星導航定位系統GPSGLONASSGALILEO中國北斗(BDS)中國2012亞太地區2015全球覆蓋2.1衛星導航系統2、衛星導航北斗衛星導航系統北斗系統總體計劃:三個建設階段從主動定位到被動定位從區域服務到全球服務2020從主動定位到被動定位從區域到全球2、衛星導航2.2衛星導航系統特點高精度全天候高效率三維定位多用途自動化全球導航2、衛星導航2.3衛星導航系統組成地面控制部分主控站（負責管理、協調整個地面控制系統的工作）、地面天線（在主控站的控制下，向衛星注入尋電文）、監測站（數據自動收集中心）和通訊輔助系統（數據傳輸）組成

空間部分衛星組用戶部分接收機和信號接收天線監測站主控站觀測值注入站衛星軌道和鐘差參數計算導航電文2、衛星導航GPS用戶2、衛星導航2、衛星導航一個站星距離測站位于以衛星為球心，站星距離為半徑的球面上2.4衛星導航定位的幾何原理2、衛星導航兩個站星距離作兩個球面兩個球面相交為圓測站位于圓圈上2.4衛星導航定位的幾何原理2、衛星導航三個站星距離作三個球面三個球面兩兩相交于兩點測站位于其中一點2.4衛星導航定位的幾何原理2.4衛星導航定位的幾何原理GPS單點定位方法的實質是空間距離后方交會一個站星距離=球面兩個站星距離=圓三個站星距離=兩點三個站星距離+地球=一點2、衛星導航

2、衛星導航2.4衛星導航定位的幾何原理衛星信號于“T”時刻發射GPS接收機于“T+

Δt”收到信號站星距離=信號傳播時間x光速XllVlXllllllllVVVllVlllXlX

2、衛星導航2.5數學模型S1S2S3S4(X,Y,Z)2、衛星導航2.6衛星導航定位應用基本應用PNT服務定位導航授時飛機導航GPS已成為航空交通管理系統的支撐技術之一GPS能無縫提供飛機三維運動狀態（位置和速度）為飛機的起飛，航行，著陸和機場滑行提供安全高效的導航服務車載導航車載導航系統移動目標監控以數字移動通信網絡（GSM）為基礎，GPS為車輛提供定位信息監控中心獲得并檢測移動目標的位置信息，并顯示在精確的電子地圖（GIS）上能夠監控和掌握移動用戶實時動態的信息，為移動用戶提供監控報警、區域看車、事故拯救、醫療救護、交通支援等功能服務車輛跟蹤系統防盜在一些小偷偏愛的“海王星”等一些品牌的摩托車上隱蔽地裝上GPS，數據信號能直接傳到警方平臺，一舉一動均在警方監控之下精確打擊測繪領域中的應用國家高精度GPS網時間傳遞和時間同步利用GPS進行時間傳遞和時間同步已在科學研究、金融和電力及通信中得到了廣泛應用地學應用地球動力學GPS/METGPS電離層探測GPS/R（土壤濕度，測雪，海面高，海面地形）地球動力學中國及周邊地殼運動圖大氣探測GPS氣象水汽