导航系统概述
导航概述
测绘与国土信息工程系
地面无线电导航技术
无线电导航测角系统
振幅式导航系统：利用无线电波直线传播的特性 ，将运载体上的环形方向性天线转到使接收的信 号幅值为最小的位置，从而测出电台航向。
相位式导航系统：利用地面导航台发射迅速旋转 的方向图，根据运载体不同位置接收到的无线电 信号的不同相位来判定地面导航台相对飞机的方 位角。
利用等高度圆和等方位线确定位置
测绘与国土信息工程系
双星定位方法
只要用六分仪（一种光学仪器） 测得某恒星的高度角，再根据天 文年历及时钟查出该时刻恒星星 下点的位置，就能在地图上作出 一个等高圆。用同样的方法观测 另外一颗恒星可得到第二个等高 圆。两个圆有两个交点，一个是 舰船的真实位置，另一个是虚假 位置。根据舰船在测量时刻以前 的航迹或借助第三个等高圆，就 可排除虚假位置，确定真实位置 。
陆标导航技术
(l) 一标方位距离法：根据测定的至一个岸标的距离和方位来 确定船位,如用雷达测距离,用方位分罗经测岸标方位。过岸标 的等方位线与以岸标为圆心的等距离线(圆)的交点就是船位, 见图(a)。 (2) 二标方位法：根据测定出的至两个岸标的方位确定船位。 过两个岸标的两条等方位线的交点即为船位,见图(b)。
测绘与国土信息工程系
地面无线电导航技术
台站识别方面：不同台站采用不同的频率、时间 和编码来相互区分。如：频分制应用于台卡和塔 康等导航系统；时分制应用于微波着陆系统；码 分制应用于卫星导航系统，奥米伽导航系统混合 应用时分－频分制，用多频进行巷识别，用时间 区分台站。
测绘与国土信息工程系
地面无线电导航技术
测绘与国土信息工程系
导航设备的工作状态
GNSS系统概述
——四大全球卫星导航系统概述一、GPS系统二、GLONASS系统三、伽利略系统四、北斗系统俄罗斯GLONASS中国北斗美国GPS欧盟伽利略一、全球定位系统（GPS）1、GPS的演进与发展2、系统组成3、信号结构4、导航电文5、美国的GPS政策世界上第一个成功运行卫星导航系统：美国海军导航卫星系统(NNSS)，亦称子午仪(Transit)系统。
1964年投入使用。
该系统基于多普勒频移原理实现定位，不能连续定位，且定位时间长，精度低。
70年代，与苏联军备竞赛（冷战）升级，美军需要在全球范围内连续、实时、精确导航。
GPS正是在这种背景下应运而生的。
1973年4月，美国DOD批准研究创建全球定位系统（GPS）。
美国海军是卫星导航试验的先驱◦首先从原理上改进子午仪系统，提出了用伪码测距来代替多普勒测速的构想。
海军在NOVA卫星上试验了伪码测距技术。
◦1967年、1969年和1974年相继发射了3颗中高度蒂麻森(TIMATION)卫星，用铯原子钟代替石英钟获得成功，又于1977年发射了两颗导航技术卫星NTS-2和NTS-3(GPS系统的第一颗卫星)。
◦GPS系统时的标准是美国海军天文台的铯原子频标组。
❝第一阶段：可行性研究（1973-1978）◦利用安装在地面的信号发射器代替卫星，通过大量实验证实GPS接收机能够精确定位；◦并发射GPS试验卫星。
❝第二阶段：系统试验研究，部分可用（1979-1984）◦特许用户获得全球二维定位功能。
❝第三阶段：应用研究，密集发射，全球可用（1985-1995）◦建成完整星座；◦全球民用免费；◦进入全面运行能力（FOC，Full Operational Capability ）状态。
❝BLOCK I ❝BLOCK II ❝BLOCK IIAGPS设计有两种工作能力：◦初始工作能力(IOC, Initial operating capability)和军用完全工作能力(FOC, Final Operating Capability)。
惯导与GPS第1章导航概述
1.2.7 地形辅助导航
在某些特殊环境与条件下（对无线电波干扰严重的 情况，如：人为干扰、山区），
基于无线电信号的导航系统易受人为或自然干扰的 影响，导致导航系统精度明显降低。
因此，地形辅助/视觉导航系统应运而生，并日益受 到重视与应用。
1.2.7 地形辅助导航 系统通过高度/图像（视觉）传感器获 得所在区域的相对高度和图像信息
导航：获得目的地的当前相对位置。 制导：决定如何到达目的地。
导航：你目前的方位（包括三个位置参数和三个姿态参数）。 制导：要达到目的地，你应该怎么走。
导航：给人指路。 制导：给人带路。
1.1.5 导航系统发展趋势
现代运载体的导航特点（5点）： 高精度（精确打击） 长时间（连续巡航、巡逻） 远 程（客机跨洋飞行、导弹与轰炸机洲际攻击） 高可靠性 航行控制系统与导航系统的组合
欧洲改进，发展出具有固定支点的磁针，即‘旱罗盘’；
18世纪末，‘液体磁罗经’出现，其罗盘悬浮于盛满液体 的罗盘中，因液体的浮力作用，罗盘支撑轴针与轴承间的 摩擦力大大减小，提高了系统的灵敏度和稳定度。
早期的地标导航：利用在地图或海图上已标明位置的地 物、地标，在载体上用光学等方法，用 测向或测距法定出载体的球运行的人造地球卫星，
向地球表面发射经过编码和调制的无线电信号（编码中： 载有卫星信号的时间和星座中各个卫星在空间的位置、姿 态等信息）。
安装在载体上的卫星导航接收机接收卫星信号，并计算出 自身的位置、速度等导航信息。
卫星导航的发展以美国和俄罗斯/前苏联为主导，欧洲和 中国于最近十余年才开始建立自己的卫星导航系统。
制导是一个与导航紧密相关的概念，用于导弹、制导炸 弹/炮弹、鱼雷等武器。
制导： 自动控制和导引载体按预定航迹准确到达目标的过程。 包括：应用导航的测量值和自动控制的全部闭环过程。
北斗卫星导航系统介绍
伽利略系统与北斗系统均遵循国际标准，具有良好的兼容性，可以实现互操作。
与格洛纳斯比较分析
卫星数量与分布
格洛纳斯系统由24颗卫星组成，主要分布在三个轨道面上。北斗系统在亚太地区具有更多的可见卫星 ，有助于提高定位精度。
定位精度
格洛纳斯系统在开放服务中的定位精度相对较低，一般认为在10-15米之间。而北斗系统在亚太地区 的定位精度更高。
民用领域应用案例
智能交通
北斗卫星导航系统可以应用于车辆导航、智能交通信号控 制、自动驾驶等领域，提高交通运行效率和安全性。
灾害监测与救援
通过北斗卫星导航系统，可以实时监测地震、洪水等自然 灾害的发生和演变，为灾害预警、救援和恢复提供重要支 持。
精准农业
利用北斗卫星导航系统的高精度定位和时间服务，可以实 现农机精准作业、农田信息实时监测等，提高农业生产效 率和质量。
北斗系统具有短报文通信功能，用户可以通过卫星信号发 送短信息，而GPS则不具备此功能。
与伽利略比较分析
系统构成
伽利略系统由30颗中高度圆轨道卫星组成，其中27颗为工作卫星，3颗为备份卫星。北斗系统则由地球同步轨道卫星 、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成混合导航星座。
定位精度
伽利略系统设计目标为提供更高的定位精度，但其实际性能可能受到多种因素影响。北斗系统在亚太地区具有较高的 定位精度。
北斗卫星导航系统介绍
目录
• 北斗卫星导航系统概述 • 北斗卫星导航技术原理 • 北斗卫星导航系统性能评估 • 北斗卫星导航在各领域应用案例 • 北斗卫星导航与其他系统比较分析 • 未来发展趋势及挑战
01 北斗卫星导航系统概述
定义与发展历程
定义
北斗卫星导航系统（BDS）是中国 自主研发的全球卫星导航系统，旨 在提供全球范围内的定位、导航和 授时服务。
北斗导航系统与应用
北斗导航系统与应用第一章北斗导航系统的概述北斗导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，其主要部件包括北斗卫星、地面控制系统和用户终端等。
北斗导航系统是继美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟伽利略后，世界上第四个卫星导航系统。
北斗导航系统的优势在于其覆盖范围广、信号精度高、可靠性好，同时还提供了短报文通信、精准导航等多种服务。
第二章北斗导航系统的应用北斗导航系统可以应用于航空、航海、车辆导航、无人机、测绘、精准农业等领域。
1. 航空领域北斗导航系统可实现航空器的精准导航和着陆，提高航班的安全性和准点率。
2. 航海领域北斗导航系统可以在海上进行船舶导航和定位，还可实现船舶自动驾驶和海上救援等功能。
3. 车辆导航北斗导航系统可应用于车辆导航系统，实现精准定位、路线规划和实时交通信息提醒等功能，提高行车安全和交通效率。
4. 无人机北斗导航系统可用于无人机导航和定位，实现自主飞行、目标搜索和打击等任务。
5. 测绘北斗导航系统可以用于高精度测量和制图，提高测绘精度和效率。
6. 精准农业北斗导航系统可应用于农业机械的自动驾驶、精准施药施肥、作物监测等功能，提高农业生产效率和品质。
第三章北斗导航系统的未来发展随着北斗导航系统在国内外应用的不断扩大，其未来发展前景广泛。
1. 完善应用场景未来北斗导航系统将在各个领域深入应用，丰富应用场景，提高精度和可靠性。
2. 全球覆盖北斗导航系统正在推进全球化进程，将打造世界范围内的卫星导航系统。
3. 技术升级North斗导航系统正在加强自身技术升级，推进新一代北斗导航系统的研发，提高信号精度和应用范围。
第四章结语北斗导航系统作为中国自主研发的卫星导航系统，其在各个领域的应用前景广泛。
未来随着技术的升级和应用场景的拓展，北斗导航系统将成为全球范围内的卫星导航系统，为人们的生产和生活带来更多便利和效率。
导航系统工作原理
导航系统工作原理导航系统是一种先进的技术设备，它使用卫星定位和地图数据来为用户提供准确的导航指引。
现代导航系统已经得到广泛应用，无论是在汽车导航系统、飞机导航系统还是手机导航应用中都有着重要作用。
本文将介绍导航系统的工作原理及其核心技术。
一、导航系统的组成导航系统通常由以下几个核心组成部分构成：1.卫星定位系统（GNSS）：导航系统的核心是全球卫星定位系统（GNSS），主要包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS以及欧洲的Galileo等。
这些卫星系统通过卫星发射信号并利用三角测量原理来确定用户的位置。
2.地图数据：地图数据是导航系统的基础，它包含了道路、建筑物、地标等准确的地理信息。
地图数据可通过卫星图像、航空摄影测量以及实地调查等途径来获取和更新。
3.导航软件：导航软件是导航系统的控制核心，它根据卫星定位和地图数据来计算最佳的导航路径，并提供语音和图像指引给用户。
二、导航系统的工作原理导航系统的工作原理如下：1.卫星定位：导航系统通过接收卫星发射的信号来确定用户的位置。
卫星定位系统发送不同频率的信号，接收设备通过计算接收到信号的时间差以及卫星的位置来确定用户的坐标。
2.地图数据匹配：导航系统将用户的位置坐标与地图数据进行匹配，确定用户所处的道路和地理环境。
利用地图数据，导航系统可以计算出最佳的导航路径。
3.路线规划：导航系统根据用户的目的地和当前位置，通过算法来规划最佳的导航路线。
在规划路线时，导航系统会考虑道路交通状况、实时路况信息以及用户的个人偏好。
4.导航指引：导航系统通过语音提示和图像显示向用户提供导航指引。
用户可以根据导航系统的指示准确地到达目的地。
三、导航系统的核心技术导航系统的核心技术包括以下内容：1.差分定位：差分定位是一种利用基准站和移动接收机之间的差异来提高定位精度的技术。
通过差分定位，导航系统可以达到亚米级的位置精度。
2.惯性导航：惯性导航是一种通过惯性传感器来测量加速度和旋转速率，并通过积分计算出位置和方向的技术。
北斗卫星导航系统概述
北斗卫星导航系统概述
目前，北斗卫星导航系统由全球5颗地球同步轨道卫星、3颗倾斜轨
道卫星和30颗中圆地圆轨道卫星组成。
这些卫星覆盖全球范围，能够提
供高精度的定位、导航和时间服务。
北斗卫星导航系统采用多普勒测量和
时间测量等技术，能够提供厘米级甚至亚米级的定位精度。
除了提供定位服务，北斗卫星导航系统还具备导航和时间服务的能力。
用户可以通过北斗卫星导航系统实现导航和路径规划，无论是陆地、海洋
还是空中，都能够得到精准的导航信息。
北斗卫星导航系统还可以提供高
精度的时间信息，以满足各种应用需求。
北斗卫星导航系统的应用领域非常广泛。
在交通运输方面，北斗卫星
导航系统可以用于车辆定位和导航，提高交通效率和安全性。
在农业领域，北斗卫星导航系统可以用于农作物精准种植和农机作业，提高农业生产效益。
在海洋领域，北斗卫星导航系统可以用于船舶定位和海洋资源调查，
提升海洋开发能力。
在航空航天领域，北斗卫星导航系统可以用于飞行导
航和空间控制，提高飞行安全性。
随着北斗卫星导航系统的不断发展，中国已经成为全球卫星导航系统
的重要参与者和推动者。
北斗卫星导航系统在国内外得到了广泛的应用和
认可，为中国经济社会的发展做出了积极贡献。
未来，北斗卫星导航系统将继续完善和发展，进一步提高定位、导航
和时间服务的精准度和可靠性。
随着技术的不断进步和应用需求的不断提升，北斗卫星导航系统将在更多领域发挥重要作用，为人类社会的发展和
进步做出更大贡献。
导航系统的原理研究
导航系统的原理研究导航系统是现代社会中不可或缺的技术工具之一，广泛应用于交通、航空、航海、军事等领域。
本文将探讨导航系统的原理和研究进展。
一、导航系统概述导航系统是一种利用卫星定位技术和地面测量设备，确定并跟踪特定位置的系统。
它们通常由包括卫星、地面设备和用户终端等组成。
导航系统的基本原理是通过接收卫星发射的信号，并计算信号传播的时间差来确定位置。
二、全球定位系统（GPS）的原理全球定位系统（GPS）是目前应用最广泛的导航系统之一。
它由一系列卫星组成，这些卫星绕地球轨道运行，向接收器发送精确时间和位置信息。
接收器接收这些信息，并通过计算卫星和接收器之间的时间差来确定接收器的位置。
GPS系统包括卫星、控制段和用户段三个主要组成部分。
卫星发射精确的时间和位置信号，地面控制段负责监控卫星运行状态和校正参数，用户段的接收器通过接收卫星信号来确定位置。
GPS系统的精度受到卫星几何分布、大气干扰和接收器质量等因素的影响。
三、北斗导航系统的原理北斗导航系统是中国自主研发的卫星导航系统，类似于GPS。
它由一组卫星、控制段和用户段组成，其原理与GPS相似。
北斗导航系统提供了全球定位、速度测量、时间同步和精确导航等功能。
北斗导航系统的设计目标是覆盖全球，并在国内外各领域广泛应用。
该系统的卫星分为地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆轨道卫星。
北斗导航系统通过不同类型的卫星协同工作，提供高精度的定位和导航服务。
四、导航系统的研究进展随着科技的不断进步，导航系统的研究也日益深入。
目前的研究重点包括以下几个方面：1. 多模态导航系统：将卫星导航系统与惯性导航、视觉导航等其他导航技术相结合，提高导航的鲁棒性和精度。
2. 室内导航系统：研究在较小空间范围内的导航问题，如室内定位、楼层识别等，为用户提供更全面的导航服务。
3. 增强现实导航技术：结合虚拟现实技术和导航系统，提供更直观、交互性更强的导航体验。
4. 高精度导航技术：研究如何提高导航系统的定位精度，以满足更高要求的应用场景，如自动驾驶、航空航天等。
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大气数据和惯性基准系统
无线电导航附加的导航设备及相关备用仪表
导航系统可分成三个部分：
•大气数据和惯性基准系统（ADIRS）及相关备
用仪表，
•无线电导航，
•附加的导航系统。
大气数据和惯性基准组件
大气数据和惯性基准组件
全球定位系统
大气数据和惯性基准组件
全球定位系统
相关备用仪表
每部分又包含几个子系统，第一部分包
括：
•大气数据惯性基准组件（ADIRU），
•全球定位系统（GPS），
•相关备用仪表。
无线电导航设备
无线电导航设备
无线电高度
表
无线电导航设备
无线电高度表
数字式距离
和无线电磁指示器
无线电导航部分包括：
•无线电助航设备，
•无线电高度表，
•数字式距离和无线电磁指示器
（DDRMI）。
附加的导航设备
近地警告系统
附加的导航设备
ATC应答机
近地警告系统
近地警告系统ATC应答机
附加的导航设备
气象雷达
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系统概述
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近地警告系统
ATC 应答机
附加的导航设备
附加的导航系统包括：
•近地警告系统（GPWS ）， •ATC 应答机， •气象雷达。
MENU
气象雷
达
导航系统
系统概述
13/13
以上介绍了各系统组成，下面将介绍这些系统。
大气数据和惯性基准系统
及相关备用仪表
无线电导航 附加的导航设备
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本单元已完成
ATC 应答机
近地警告 系统
气象 雷达
无线电 高度表 无线电 助航设备 数字式距离 和无线电 磁指示器
GPS
ADIRS
备用 仪表
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导航系统
系统概述
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无线电导航设备。