導航系統孫淑光電子工程系2023/2/52023年2月5日導航系統2航空電子專業培養目標電子信息工程專業學生培養目標培養目標航空電子維修航電系統原理及拓撲關系系統維修方法飛機飛行控制系統飛機安全運行系統維修技術2023年2月5日導航系統3維修觀念的改變由被動維修變主動維修與主動預防用設計的理念來指導維修不能滿足于知其然，而應追求知道其所以然航空電子專業培養目標航空安全保障2023年2月5日導航系統4維修2023年2月5日導航系統5FAA航空電子認證過程2023年2月5日導航系統6航空電子系統認證過程2023年2月5日導航系統7航空電子功能與系統功能--完成相關要求:與動詞緊密相連

如:控制飛機按計劃飛行、告訴飛機其所在位置有兩種不同的功能與飛機控制緊密相關的，如飛行控制、制導與飛機的控制不太相關的，如通信、監視系統系統是利用一定的手段來實現要完成的功能，所以不同的飛機，其實現手段、系統組成有可能會不同。一個系統可能是另一個系統中的一個部件，如：操縱系統是飛行控制系統的一個子系統功能與系統2023年2月5日導航系統8系統的特點系統的特點包含下列兩個方面：架構設計（通常由飛機制造商完成）將功能分成各項子功能將各子功能分配給不同的組件(傳感器,計算機,作動筒,控制盒,顯示,...)組件的冗余組件的類型(是否需要監視,...)組件間的互聯技術實現（由部件制造商決定，飛機制造商協助）每一個組件的實現技術（機械的、電子的、電氣的、液壓的，……）功能與系統2023年2月5日導航系統9飛機飛行控制系統軌跡控制性能控制飛行計劃導航制導飛機動力性能優化導航原理導航實現……傳統導航區域導航所需導航性能基于性能的導航ADFVORDMEILSGPSADCIRS飛行原理飛行控制……VOR/DMEDME/DME指標要求：精度、完好性、連續性、有效性；最小放行清單(MEL)導航設施、導航規范、導航應用；最小放行清單(MEL)基本原理、系統實現與組成……顯示……飛行操縱飛行指引自動駕駛……基本原理、系統實現與組成航空電子架構體系2023年2月5日導航系統10飛機安全運行通信監視通信原理與手段通信系統TCASEGPWS……話音記錄對外話音通信內話系統對外數據鏈通信飛行內話服務內話HF客艙內話VHFSELCALAMSSVDL……HFDLACARS……基本原理、系統實現與組成WXR……ATC……集成監視自動相關監視(ADS)……航空電子架構體系2023年2月5日導航系統11飛機的控制控制（Piloting，短期）需要知道飛機沿三個軸的運動所需要的基本參數：姿態、航向、空速、馬赫數、高度及高度變化率制導（Guiding，長期）引導飛機從A點運動到B點所需要的基本參數：飛行計劃、飛機的位置參數、相對位置參數、航向、高度及高度變化率、速度導航系統為飛機的控制及制導提供所需的參數功能與系統2023年2月5日導航系統12功能與系統2023年2月5日導航系統132023年2月5日導航系統142023年2月5日導航系統152023年2月5日導航系統16功能與系統2023年2月5日導航系統17功能與系統2023年2月5日導航系統182023年2月5日導航系統192023年2月5日導航系統202023年2月5日導航系統21導航系統的功能功能與系統2023年2月5日導航系統22導航系統要實現的功能告訴飛行員飛機的姿態、航向、速度、高度、相對位置等（傳統）告訴飛行員飛機的位置（現代）告訴飛行員飛機的位置以及該信息的可靠程度（現在及將來）系統（實現手段，對應的系統）傳統導航功能實現的手段：大氣數據儀表、陀螺儀表、無線電導航現代導航功能實現手段：RNAV（衛星導航、IRS、DME/DME、DME/VOR）現在及將來導航功能實現手段：PBN（RNP）功能與系統2023年2月5日導航系統23導航系統課程內容導航基礎傳統導航儀表導航無線電導航區域導航簡單區域導航（DME/DME、DME/VOR）衛星導航慣性導航所需導航性能RNP參數基于性能的導航（PBN)課程內容2023年2月5日導航系統24地球的大小與形狀導航基礎2023年2月5日導航系統25地理緯度導航基礎2023年2月5日導航系統26地理經線導航基礎2023年2月5日導航系統27位置描述—經緯度導航基礎2023年2月5日導航系統28航向、地磁概念地球的經緯線及經緯度地磁地球的磁性地磁三要素磁傾地磁水平分量磁差航向-----飛機縱軸與子午線在水平面上的夾角真航向磁航向羅航向大圓航向導航基礎2023年2月5日導航系統29航向、地磁概念----地磁傳統導航2023年2月5日導航系統30航向、地磁概念-----航向（一）真航向、磁航向間的關系導航基礎2023年2月5日導航系統31航向、地磁概念-----航向（一）導航基礎（1）各地磁差不相同；（2）磁性礦藏影響大；（3）隨時間變化（年變率）；（4）受磁暴影響（時間不長）。2023年2月5日導航系統32飛機磁場及羅子午線導航基礎2023年2月5日導航系統33航向概念導航基礎2023年2月5日導航系統34ψD航向、地磁概念-----航向（三）大圓航向=真航向-經線收斂角其中，經線收斂角為：AB大圓圈線λaλbψT導航基礎2023年2月5日導航系統35飛機航線導航基礎2023年2月5日導航系統36大圓航線與等角航線導航基礎2023年2月5日導航系統37方位角導航基礎方位角：以經線北端為基準，順時針量到水平面上某方向線的角度。（表示方位時必須明確以哪一點為基準點）飛機方位角電臺方位角（VOR方位角）相對方位角2023年2月5日導航系統38方位角導航基礎飛機方位角θ1VOR方位角θ3相對方位角θ2

飛機航向角θ4角度之間的關系：VOR方位角

=飛機方位角+180°=相對方位角+飛機航向角

2023年2月5日導航系統39坐標系用來描述航行器位置、姿態的基準根據不同的需要可以定義不同的坐標系導航基礎慣性坐標系(inertialframe)太陽中心慣性坐標系地心慣性坐標系導航基礎2023年2月5日大氣數據與慣導41慣性坐標系地心慣性坐標系OXY在赤道平面內OX指向空間的恒星點（春分點）OY與OX垂直OZ指向地球自轉軸方向慣性空間的靜止坐標系XYZequator確定載體位置的坐標系地球坐標系-earthfixedframe（運動物體在該坐標系中的定位λ、φ、R）地理坐標系（東北天坐標系）East-North-Upframe導航基礎2023年2月5日大氣數據與慣導43地球坐標系地固坐標系(ECEF)（WGS-84）OXTYT

在赤道平面，OXT

指向本初子午線OYT與OXT

垂直OZT

指向地球自轉軸方向隨著地球的自轉而轉動XTYTZT赤道本初子午線XΩ*tΩ2023年2月5日大氣數據與慣導44地理坐標系原點：飛機中心在地面上的投影水平面內指向東方向（OX）水平面內指向北方向（OY）地垂線方向（OZ)XTYTZTENVGL2023年2月5日大氣數據與慣導45機體坐標系

機體固定坐標系:(OXBYBZB)OXB:飛機縱軸方向OYB:機翼平面內垂直縱軸OZB:飛機豎軸方向

XBYBZB2023年2月5日大氣數據與慣導46平臺坐標系平臺坐標系:(OXP,YP,ZP)由陀螺控制實現模擬相應的坐標系一般為水平坐標系

2023年2月5日導航系統47坐標系--地理坐標系Geodeticnavigationframe(local-level)-(TGL)orNEDor(e,n,v)NandEarehorizental,andNpointtingtothenotherandEpointtingtotheeastdirectionVisverticalXTYTZTENVGL返回2023年2月5日導航系統48坐標系--慣性坐標系Space-fixedorinertialframe(Galilean)-(a)or(I)or(X,Y,Z)XandYareintheequatorplane,XpointingcertainstarZisthesameaxisastheearthrotationaxisThisframeis‘fixed’frameXYZequator返回2023年2月5日導航系統49坐標系--地球坐標系terrestrialframe-(E)or(ECEF)orWGS-84or(T)or(XT,YT,ZT)XTandYTareintheequatorplane,XTisintheintersectionoftheequatorplaneandtheGreenwichmeridianZTisthesameaxisastheearthrotationaxisThisframeisarotationalframe,itrotatewiththeearthXTYTZTequatorGreenwichmeridianXΩ*tΩ返回2023年2月5日導航系統50坐標系--機體坐標系

AircraftBodyFrame:(XBYBZB)Fixeddirections/AircraftXB:AircraftlongitudinalaxisYB:orthogonaltoXB,inthewingplanZB:orthogonaltoXBandYB

itsorientationwithrespecttotheLocal