深空探测天文导航原理与方法(张伟 著)思维导图
导航原理讲义第一章(2010)
导航原理（principle of navigation）1 使用教材：无（主要是没有合适的教材，要自己编）。
2 参考书：1）惯性导航原理，邓正隆，哈尔滨工业大学出版社，1994；2）GPS卫星导航定位原理与方法，刘基余，科学出版社，2003，2008；3)Elliott D. Kaplan. Understanding GPS：principlesand applications（second edition）.中译本(1) GPS原理与应用（第一版），邱致和（二十所），电子工业出版社；(2) GPS原理与应用（第二版），寇艳红（北航），电子工业出版社，2007。
4) Pratap Misra，Per Enge. Global Positioning System: Signals, Measurements and Performance(second Edition).中译本罗鸣等. GPS 信号，测量与性能（第二版），电子工业出版社；3 课程考核方式：未定。
4 课程的主要内容：惯性导航部分；北斗部分；GPS部分；组合导航部分；新增部分：量子导航部分；基于粒子滤波的状态估计部分。
第一章导航及其发展§1.1 导航的基本概念1、导航的定义在各种复杂的气象条件下，采用最有效的方法并以规定的所需导航性能，引导运载体航行的过程（引导运载体按一定航线从一个地点（出发点）到另一个地点（目的地）的过程）。
2、导航参数导航过程中需要用来完成导航任务的参数。
运载体的位置、速度、姿态（角度）等，其中最重要的参数是确定载体的位置，即定位。
所以，导航的核心就是定位。
3、导航的任务1）引导运载体进入并沿预定航线航行；2）导引运载体在夜间和各种气象条件下安全着陆或进港。
3) 为运载体准确、安全地完成航行任务提供所需要的其他导引及情报咨询服务；4）确定运载体当前所处的位置及其航行参数（最重要）。
4、导航与定位的区别与联系区别：导航是对运动点而言的，观测时间很短，观测数据要进行实时处理，提供相对参考位置的相对坐标，定位精度不及固定点高。
高中地理必修一思维导图之欧阳道创编
高中地理必修一思维导图时间：2021.03.06 创作：欧阳道第一章行星地球一、描述地球所处的宇宙环境，运用资料说明地球是太阳系中一颗既普通又特殊的行星。
地球在宇宙中的位在宇宙中的位置不同级别的天体系统地球宇宙中的位置（自己描述）太阳系的普通行星与其他行星运动特征比较与其他行星结构特征比较太阳系的特殊形星地球所处的宇宙环境很安全置二、阐述太阳对地球的影响：1、太阳辐射对地球的影响：太阳主要成分是_氢___和 氦 ，表面温度为_6000K_， 太阳能量的来源是： 核聚变 ；其能量以 电磁波 的形式释放出来。
太阳辐射能由赤道向两极 逐渐减少 。
对地球的影响：太阳辐射是地球的主要能量来源，它可以维持地表温度，是促进地球上的水、大气、生物活动和变化的主要动力，可以影响人类的生产和生活，提供煤炭、石油等化石燃料，还可以通过人为转化形成其它形式的能量。
2太阳活动对地球的影响：太阳活动最主要的类型是 黑子 和 耀斑 。
它们是太阳活动的重要标志，具有适宜的温度条件 具有适合生物生存的大气条地球上有液态水分别出现在太阳大气层的光球和色球，其活动周期为 11 年，它们同步起落体现了太阳活动的整体性。
太阳活动对地球的影响主要有1、扰动电离层，影响无线短波通讯、2、扰乱地球磁场，引起“磁暴”现象、3、出现极光、4、引起自然灾害。
三、分析地球运动的地理意义1、比较自转公转2、地球自转的意义（1）晨昏线：昼夜半球的分界线。
晨昏线的判断方法顺着地球自转方向：由昼入夜叫昏线，由夜入昼叫晨线。
在此线上太阳高度是____0_____度。
如下图中，ab为昏线，bc为晨线（2）时间计算：东加西减。
（加减）地方时：因经度不同而不同的时刻（同一经度上，地方时相等）。
经度每相差15度，地方时相差一小时，经度每相差1度，时间相差 4分钟。
例如：600E为10时，则800E为 11时20分时区：为了统一标准，国际上把 15个经度划分为一个时区，全球划分为24个时区。
天文导航基础(四)
探测器上自身携带的量测设备，通过观测天体 进行天文导航的方法。
5.4深空探测器的自主天文导航
天文导航作为辅助导航手段
水手9号拍摄的火卫二图像
海盗号的天文导航
5.4深空探测器的自主天文导航
海盗号的天文导航
水手9号的天文导航
5.4深空探测器的自主天文导航
旅行者号的拍摄的海王星及其卫星
5.4深空探测器的自主天文导航
深空探测器天文导航的关键技术和发展趋势 • 一类是与自主天文导航理论和方法相关的关键技术； • 一类是与导航系统硬件相关的关键技术。
天文导航理论 状态方程的精确建模 新型测量原理和相应量测方程的建立 先进滤波方法及相应的理论在天文导航中的应用 天文组合导航方法
5.4深空探测器的自主天文导航
天文导航系统技术
观测量示意图
5.1.3基于 “日-地-月”导航
通过观测日-地-月信息，确定地心赤道惯性坐标系下的 航天器位置矢量。
几何关系及观测量示意图
5.1.3基于 “日-地-月”导航
几何关系示意图
5.1.4基于星光折射的天文导航方法
• 通过星光折射间接敏感地平方法，是80年代初发 展起来的一种航天飞行器低成本自主定位方案。
5.4深空探测器的自主天文导航
观测量及观测方程
行星的视角
恒星仰角
5.4深空探测器的自主天文导航
观测量及观测方程
掩星观测
5.4深空探测器的自主天文导航
观测量及观测方程
一个近天体和一个远天体间的夹角
夹角确定的位置面
5.4深空探测器的自主天文导航
观测量及观测方程
两个近天体间的夹角确定位置面
两个近天体间的夹角
5.5射电天文导航
宇宙(定稿)
【特别提醒】
时间计算时注意东加西减，东早西晚（与同一地 点早晚数值大小相反） 常用时间换算：北京时间=0°经线时间+8小时 =180°经线时间-4小时 国际日期变更线两侧时区和日期变更规则如图
【特别提醒】
（3） 当0时所在经线与0°经线 （4）当0时经线在东经范围时， 重合时，全球两个日期所跨经度 新的一天占全球的少一半，前一日 范围相同；当0时所在经线与 占大半；当0时所在经线在西经范 180°经线重合时，全球属同一 围时，新的一天占全球一大半，前 天。 一天占全球一小半。
【典型图表解析】
解析思路和方法
（8）正午太阳高度 从直射纬线向南北两侧递减。 一般情况下，两地的正午太阳高度之差等 于两地的纬度差 （9）正午太阳高度的应用 确定房屋的朝向。 判断日影长短及方向。 计算楼距。 计算太阳能热水器与水平面的夹角。
4.典型问题分析模型
日照图（或者晨昏线）的应用：
4.典型问题分析模型——光照图（高考题）
（08高考）“地球部分地区昼夜分布示意图”中的阴影部 分表示黑夜，其余部分表示白昼。读图回答问题。（9 分） 45.据图判断，太阳直射点的地理坐标是 ； 甲、乙、丙三地的月份与日期是 。 ——自转方向：半球；极圈内昼夜状况：日期、节气、直 射点纬度；晨昏线与赤道交点为6时：12时所在经线。 46.比较甲、乙、丙三地，一年中昼夜长短变化最小的 纬度越高，昼夜长短变化幅度越小 地。 47.一年中甲、乙、丙三地正午太阳高度变化幅度是（ ） 回归线和极圈之间正午太阳高 A.甲地最大 B.乙地最大 度变化幅度相同 C.丙地最大 D.三地相同 48.甲、乙、丙三地至少需要再过 小时才能全部进入新 的一天，届时甲地的地方时是 日 点。 180°经线是地球上新的一天开始的地方，最晚的是丙地； 丙地新的一天开始于0时。根据经度差计算时间 49.丙地所属气候类型是 特征是 。 ，该地在图示季节的气候 45经度180。、南纬 23．5。；12月22日 46乙 47 D 48 16小时；23日；04 时 49亚热带季风气候；寒 冷干燥
低轨地球卫星自主天文导航基本原理PPT课件
School of Geodesy and Geomatics
1
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
前言
点击此处输入 相关文本内容
标题添加
点击此处输入相 关文本内容
School of Geodesy and Geomatics
点击此处输入 相关文本内容
2
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
i1 • i1 cos1 ir • i2 cos2
ir• rpr Nhomakorabearp
r
co
s
3
School of Geodesy and Geomatics
15
纯天文解析导航实例
• 式中，i1,i2为太阳到恒星1和恒星2的单位矢量；r为航天器 相对太阳的位置矢量；rp为地球相对太阳的位置矢量。
• 求解该方程组可得到航天器的位置，但满足该方程的解不 是唯一的。
• 从几何上看，即为两个圆锥面的交线有两条，且这两条交 线与超环面的交点也不唯一。
• 该模糊度可通过航天器位置的预估值或增加观测量来消除。
第八章
天文与深空导航的理论基础 天文导航的天体敏感器 低轨地球卫星自主天文导航基本原理 深空探测器的自主天文导航原理与方法 VLBI技术用于深空探测器导航的原理与方法 USB技术用于深空探测器导航的原理与方法 脉冲星测量技术用于深空探测器自主导航的原 理与方法 其他导航技术在深空探测中应用与国内外深空 探测计划
12
3.1.3纯天文几何解析方法基本原理
⑤这两个圆锥相交便确定了两条位置线，航天器就位于这两 条位置线的一条上，模糊度可以通过观测第三颗恒星来 消除。
• 但是，航天器位置的大概值一般已知，因此，航天器的 实际位置线通
高中物理必修1第一章运动的描述北斗导航PKGPS
北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30 颗非静止轨道卫星组成，中国计划2012年左右， “北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖 全球。中国正在实施北斗卫星导航系统建设，已 成功发射16颗北斗导航卫星。根据系统建设总体 规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地 区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。 2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三 部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各 类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服 务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导 航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度 0.2米/秒，授时精度10纳秒。
“理想化”的条件
能否进行“理想化”的简化取决于研究问题的性质。
模型的分类
对象模型：质点 刚体 过程模型：匀速运动
质点
具有一定质量但没有大小、形状的物体
问题与练习
问题1
分析下列运动，能把物体看作质点的是（ ACDF） A. 研究邢慧娜在万米长跑中不同阶段的快慢 B. 观看花样滑冰运动员在比赛中的表演 C. 研究运动中的人造卫星的轨道 D. 研究在空中飞旋的乒乓球轨道 E. 研究乒乓球的各种旋转打法 F. 研究火车从北京到上海运行需要的时间
不了解运动，就不了解自然。
——亚里士多德
第一章 运动的描述
GPS系统=空间部分+控制部分+用户部分
1.空间部分:24颗卫星运行在6个轨道平面上，运行周 期为12个小时。保证在任一时刻、任一地点高度角15 度以上都能够观测到4颗以上的卫星。 主要作用：发送用于导航定位的卫星信号。 构成：24颗卫星=21颗工作卫星+3颗备用卫星
高中地理必修1~3知识点+思维导图汇总,高分必备
为帮助大家寒假在家高效复习，特整理了高中地理最全思维导图，希望大家收藏或下载文件方便及时查看。
文章版面限制只显示部分内容领取完整领取完整必修一知识点一、地球在宇宙中的位置1. 天体是宇宙间物质存在的形式，如恒星、行星、卫星、星云、流星、彗星。
2. 天体系统：天体之间相互吸引和相互绕转形成天体系统。
3. 天体系统的层次由大到小是：2. 太阳辐射对地球的影响：⑴提供光热资源；⑵维持地表温度，是促进地球上水、大气运动和生物活动的主要动力；⑶煤、石油等矿物燃料是地质历史时期生物固定以后积累下来的太阳能；⑷日常生活和生产的太阳灶、太阳能热水器、太阳能电站的主要能量必修二知识点1、影响人口增长的主要因素：生产力水平、医疗卫生条件和教育程度影响到人口的死亡率和出生率，进而影响到人口的增长模式。
此外，政策、社会福利、自然灾害等也会影响到人口的增长。
2、人口增长模式(人口再生产模式)：①原始型：高高低(极少数原始落后地区)。
②传统型：高低高(水平较低的发展中国家)。
③现代型：三低(发达国家或发达地区)。
3、世界人口增长：非洲人口自然增长率最高，欧洲最低;亚洲净增人口数量最多。
4、人口问题：①人口增长过快：人口压力大——控制人口(中国实行计划生育)。
②人口增长过慢：人口老龄化——鼓励生育、接受移民(中国靠发展生产力)。
二、人口迁移1、人口迁移的主要原因：经济(落后地区向发达地区)、政治(政治迫害、战争、国家有组织的人口迁移)、社会文化(宗教迫害、民族歧视)、生态环境、其他因素(家庭和婚姻、投亲靠友、逃避歧视)。
2、人口迁移的意义(效应)(1)利：①加强民族团结，促进民族融合。
②加强文化交流。
③减轻迁出地的人口压力。
④为迁入地提供廉价劳动力。
(2)弊：①造成迁出地人才外流。
②给迁入地的环境增加了压力，社会管理增加了难度。
必修三思维导图市众多城市较少三、区域不同发展阶段地理环境的影响——以长江中下游平原为例1、开发早期——水土条件限制区域农业发展。
深空探测器的自主天文导航原理与方法
School of Geodesy and Geomatics
34/103
4.1.2天文导航对深空探测的重要性 深空探测器的轨道分类
1）直接转移轨道
School of Geodesy and Geomatics
35/103
4.1.2天文导航对深空探测的重要性 深空探测器的轨道分类
2）.调相转移轨道
天文与深空导航学
主讲：魏二虎 教授
School of Geodesy and Geomatics
1/103
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
第八章
天文与深空导航的理论基础 天文导航的天体敏感器 低轨地球卫星自主天文导航基本原理 深空探测器的自主天文导航原理与方法 VLBI技术用于深空探测器导航的原理与方法 USB技术用于深空探测器导航的原理与方法 脉冲星测量技术用于深空探测器自主导航的原 理与方法 其他导航技术在深空探测中应用与国内外深空 探测计划
4/103
4.1.1深空探测的发展
School of Geodesy and Geomatics
5/103
4.1.1深空探测的发展
1）．先驱者号探测外行星 • 先驱者号探测器是美国发射
的行星和行星际探测器系列 之一。 • 1958 年 10 月 到 1978 年 8 月 之 间共发射了13颗，用来探测 地球、月球、金星、木星、 土星等行星及其行星际空间。 • 其中最为引人注目的是先驱 者10号和先驱者11号。
School of Geodesy and Geomatics
26/103
4.1 引 言
4.1.1 深空探测的发展
4.1.2
天文导航对深空探测的重要性