力学与导航定位技术
数学在航空航天中的重要性
数学在航空航天中的重要性航空航天事业是现代科学技术的杰出代表，而数学作为一门基础学科，在航空航天中扮演着举足轻重的角色。
数学的重要性体现在其在飞行力学、航天器设计、导航和通信、控制系统等方面的运用。
本文将从这些方面介绍数学在航空航天领域中的重要性。
一、飞行力学中的数学应用飞行力学是航空航天领域最基本的科学原理之一，是为了实现安全、高效的飞行而进行的研究。
数学作为飞行力学的基石，广泛运用于飞行器的轨迹计算、力学模型的建立和飞行过程中的控制。
例如，通过运用微积分和微分方程来描述飞行器在空中的运动轨迹，通过运用向量分析来分析飞行器的速度和加速度等。
二、航天器设计中的数学应用在航天器设计中，数学是不可或缺的工具。
数学模型的建立与求解为航天器的设计和优化提供了理论基础。
在航天器的气动力学、热力学和结构力学方面，数学的方法被广泛应用。
数学方法可以对航天器的外形、结构和推进系统等进行数值模拟，以评估各种设计方案的可行性和优劣。
三、导航和通信中的数学应用导航和通信是航空航天领域中至关重要的组成部分。
航空器与地面的通信、导航系统以及星座系统的设计与运行都离不开数学的支持。
例如，全球定位系统（GPS）就是通过三角测量原理和数学模型来实现导航定位的。
数学方法还可以用来优化通信系统的频率分配，提高数据传输的速度和稳定性。
四、控制系统中的数学应用控制系统是指航空航天器中的各种设备和部件，用于控制飞行器的运动和行为。
数学在控制系统中的应用主要涉及控制理论和系统辨识。
控制理论通过数学模型描述和分析飞行器的动态行为，并设计出适当的控制策略，以使飞行器保持稳定和安全。
系统辨识则根据飞行器的响应数据，通过数学方法确定飞行器的数学模型，从而实现对其状态的准确估计和预测。
综上所述，数学在航空航天中的重要性不言而喻。
数学作为一门基础学科，为航空航天领域的各个方面提供了理论支持和技术手段，推动了航空航天事业的不断发展和进步。
通过充分发掘并应用数学的方法和技巧，相信航空航天领域将会迎来更加辉煌的未来。
第二章GPS定位的坐标系统和时间系统 第四节时间系统
国际原子时是全球统一的原子时，是由国际时间局（BIH）用100台左右精 选过的原子钟测定的。
目前，几乎所有国家发播的时号，均以UTC为准，各时号的互差一般 不便超用过户±获1得m所s，需除的了U发T1。播UTC时号外，还同时给出UTC与UT1的差值，以
GPS测量定位技术
六、力学时（DT）
这是天文力学理论及其历表所用的时间系统。力学时分两种，即相对于 太阳系质心运动的太阳系质心力学时（TDB）和以地心视位置为基础的地球 质心力学时（TDT）。力学时的基本单位为日，一日包含86400国际单位值秒， 秒 值 采 用 国 际 原 子 时 （ ATI） 秒 长 。 地 球 质 心 力 学 时 TDT 的 1 9 7 7 年 1 月 1.0003725日（即1日0h00m32.184s）对应于国际原子时ATI的1977年1月1日 0h0m0s。
GPS时与协调时的关系为：
GPST = UTC + 1S × n － 19S
（2-7）
其中n为调整参数，其值由国际地球自转服务组织（IERS）发布。
GPS测量定位技术
八、区会议决定采用一种分区统一时
刻，把全球按经度划分为24个时区，每个时区的经度差为15 °，则
在GPS卫星定位中，时间系统有着重要的意义。卫星的在轨运 动以及所发射的电磁波的运动也是和时间紧密相关的，所以测距 也是个测时的过程。天文测量中测量经纬度和方位角要用到时间， 同样在GPS导航和定位中也要用到时间。各国各地区由于民族、 文化和地理位置的关系，计时的方法和单位虽有不同，但都是以 地球绕太阳公转、月球绕地球运转和地球的自转的运转周期为基 础的，因而都用年、月、日来计时。当今，多数国家都以格里历 来作年、月、日的计时单位，即以地球自转轴运转一周的平均时 间叫做一日，而将地球绕太阳公转一周的平均时间长度365.2425 日叫做一年，这就是人们所称的公元年，这种计时的起点是公元 元年1月1日。我国正式采用格里历并采用公元纪年，是1949年 10月1日中华人民共和国成立的那天起正式开始的。计时的单位， 除了年、月、日以外，还有时、分、秒等小于一日的单位。
机器人定位技术的工作原理
机器人定位技术的工作原理机器人定位技术是现代机器人领域中的重要部分，它通过利用传感器和算法来确定机器人在空间中的位置和方向。
这种技术的发展为机器人的自主导航、路径规划和环境感知提供了有力支持。
本文将介绍机器人定位技术的工作原理，并探讨其在不同应用领域中的应用。
一、定位技术的分类机器人定位技术可以按照其使用的传感器类型进行分类。
常见的定位技术包括全球定位系统（GPS）、惯性导航系统、视觉定位系统和激光雷达定位系统等。
1. 全球定位系统（GPS）全球定位系统是一种基于卫星导航的定位技术，通过接收卫星发射的信号，机器人可以精确计算自身的经纬度坐标。
然而，由于GPS信号在室内或复杂环境中的接收存在问题，机器人定位技术通常需要借助其他传感器进行辅助。
2. 惯性导航系统惯性导航系统利用加速度计和陀螺仪等传感器来测量机器人的加速度和角速度，从而计算出机器人的位移和方向。
这种技术的主要优点是精度高、响应速度快，但在长时间使用过程中会有累积误差。
3. 视觉定位系统视觉定位系统通过摄像头或深度相机等传感器来获取机器人周围环境的图像信息，并利用图像处理算法来识别目标物体或特征点。
通过与地图或先验知识的匹配，从而实现机器人的定位。
视觉定位系统在室内环境中具有较好的定位精度，但对光照条件和环境变化较为敏感。
4. 激光雷达定位系统激光雷达定位系统利用激光束扫描周围环境，并通过测量激光束的返回时间来计算机器人与周围物体的距离。
通过将多个激光束的测量结果组合，可以生成机器人周围环境的三维地图，从而实现机器人的定位。
二、机器人定位算法机器人定位算法是实现机器人定位的核心部分，它通过传感器测量数据和环境信息来实现机器人的定位。
常见的机器人定位算法包括扩展卡尔曼滤波（EKF）、粒子滤波、同步定位与地图构建（SLAM）等。
1. 扩展卡尔曼滤波（EKF）扩展卡尔曼滤波是一种基于状态估计的定位算法，通过结合系统的动力学模型和传感器测量数据，对机器人的位置和速度进行估计。
浅谈GPS卫星定位技术传播应用
１ Ｐ 点之间不要求相互 通视，对 Ｇ Ｓ网的几何 图形也 ． Ｓ Ｇ Ｐ 没有严格要求 ， 而使 Ｇ Ｓ 从 Ｐ 点位的选择更为灵活 ，可以 自由
布设 。
、
传统监测方法 的弊端
２定位精度 高 。目前 ，采用 载波相位进行相对定位 ，精 ． 近代采用 的遥感手段在 土地利用现状监测 中，虽然对于宏观 度可达 ｌ ｌ ｘｆ 。 变化有很强的适用性 ，但受 限于成像条件 和地形环境 ， 目前 ３观测速度快 。 目前 ，利用静态定位方法 ，完成 一条基 ． 还不能全面及 时地反映动态 的变化 ，特别在微观监测方面仍 线 的相对定位所需要的观测时间，根据要求 的精度不同 ，一 多采用传统技术方法 。简易补测法就是利用变更地物与周围 般为 １ ｈ ～３ 。如果采用快速静态相对定位技术 ，观测时间可 明显地物之 间的相关位置关系 ， 使用皮尺或钢尺根据 比较法 、 缩短至数分钟 截距法 、延长线截距法 、距离交会法 、直角坐标法等几何方 ４ ． 功能齐全 。Ｇ Ｓ测量可同时测定测点 的平面位置 和高 Ｐ
测 的实时性和数值化 ，保证了土地利用现状调查的现时 陛。
收稿 日期 ：２ １—８０ ０ ００ ．６
工，适用于各种各样复杂的变更情况 ，真正地实现 了动态监 卫星，因此在任何地点 、任何时间均可进行 Ｇ Ｓ Ｐ 测量 。Ｇ Ｓ Ｐ 测量一般不受天气状况的影响 。 ・
１ １ ９
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学技术 的许多领 域。土地 测量是 我国经 济建设 中一项 不可或缺的工作，以往 的测绘手段存在很大 的局 限性 ，随着 Ｇ Ｓ 术的发 Ｐ技 展利用 ，它在土地测绘 中起 到必不可少 的作 用，笔者 主要 从 以下几个方面 去探讨 Ｇ Ｓ技术 在土地测量 中的传 播应用。 Ｐ
《惯性导航简介》
惯性导航简介——《导航概论》课程论文专业：测绘工程A组姓名：师嘉奇学号：2015301610091一.摘要与关键字1.本文摘要：本文主要对导航工程的基本内涵，方法与原理进行简单介绍，主要介绍有关惯性导航的相关内容，并且根据在本学期《导航概论》这门课程上所学习的内容谈一谈自己对导航应用的设想以及对本课程教学的建议。
2.关键字：惯性导航，定位技术，应用与服务，发展与前景二.导航工程基本内涵导航定位的历史与人类自身发展的历史一样久远。
人类的导航定位活动源自于其生活和生产的需要。
陆地上的导航定位最早发生在人类祖先外出寻找食物或狩猎的过程中，那时，他们通常在沿途设置一些特殊的“标记”来解决回家迷路的问题。
随着探索遥远地域的愿望与行动的出现，他们则通过观察和利用自然地标（如山峰、河流、树木、岩石等)以及自然天体（恒星)来解决导航定位问题这也使得他们能够翻越高山、跨越河流。
谈到导航，很多人会认为这是一个在近现代才提出的词汇，但是，导航的历史已经非常久远了。
从古代黄帝作战使用的指南车，到战国时期的司南，从近代航海使用的指南针，再到当今社会人手一部的智能手机，导航已经有了很悠久的历史。
那么，导航工程的基本内涵到底是什么呢？首先，我们可以通过两个英文的句子来大概了解一下到底什么是导航“when am I？”和“How and when to get there?”，这两个问题问的是我现在在哪？我要怎么到那里去？它们也指出了导航的内涵，那就是在哪，怎样去，多久到达。
因此，通过科学的定义，将航行载体从起始点引导到目的地的过程称为导航，导航系统给出的基本参数是载体在空间的即时位置、速度和姿态、航向等，导航参数的确定由导航仪或导航系统完成。
通过这种技术引导载体方向的过程即为导航。
导航是解决人，事件，目标相互位置动态关系随时间变化的科学，技术，工程问题。
在室外或者自然环境中的导航，按照载体运动的范围，可分为海陆空天(海洋、陆地、空中、空间)导航四类；按照所采用的技术，常用的导航方法有，天文导航、惯性导航、陆基无线电导航、卫星导航、特征匹配辅助导航（如地形匹配、地磁匹配、重力匹配)等，以及上述导航方法之间的不同组合（组合导航）。
量子传感与量子测量
量子传感与量子测量量子技术是一门前沿领域，其中量子传感与量子测量作为其重要分支，在科学研究和实际应用中展现出了巨大的潜力。
本文将对量子传感与量子测量的原理、应用以及其未来发展进行介绍。
一、量子传感的原理量子传感是利用量子效应来提高传感器的测量精度和灵敏度。
传统的传感器是基于经典物理原理设计的，其灵敏度受到一定的限制。
而量子传感则利用量子叠加态、量子纠缠等特性，克服了经典限制，提高了传感器的性能。
在量子传感中，通常会利用到量子比特（qubit）来进行测量。
通过将待测量的物理量与量子比特相互作用，可以将待测量量转化成对量子比特状态的测量。
然后，通过对量子比特状态的测量，可以获得待测量物理量的信息。
二、量子传感的应用量子传感的应用领域非常广泛。
下面将介绍几个典型的应用案例。
1. 精密测量量子传感可以提供超高精度的测量结果，因此在精密测量领域具有广泛的应用。
例如，利用量子传感技术可以实现纳米尺度的位移测量、弱磁场的测量以及精密时间测量等。
2. 导航与定位量子传感可以改善传统导航系统的定位精度。
通过利用量子纠缠的特性，可以提高导航系统的定位精度，使其适用于需要高精度定位的场景，例如航天器的自主导航。
3. 生物医学量子传感在生物医学领域也有广泛的应用。
通过量子传感技术可以实现高灵敏度的生物分子测量，例如癌症标记物的检测。
此外，量子传感还可以用于成像和诊断等方面。
三、量子测量的原理量子测量是指对量子系统进行测量，以获取其性质和状态的信息。
量子测量的原理基于量子力学的基本原则，包括量子力学中的观测原理、不确定性原理等。
常见的量子测量方法包括投影测量、POVM测量以及连续测量等。
其中，投影测量是最常用的一种方法，它通过将待测量的量子系统与测量设备相互作用，得到一组不可约的正交投影算子，用于描述待测量的不同测量结果。
四、量子测量的应用量子测量在科学研究和实际应用中具有重要的作用。
下面将介绍几个常见的量子测量应用案例。
amcl定位原理
AMCL定位原理在机器人导航中，定位是一个非常重要的问题。
AMCL（Adaptive Monte Carlo Localization ）是一种常用的定位算法，它能够在机器人运动和传感器测量的基础上，实现机器人在未知环境中的精确定位。
本文将介绍AMCL定位的原理和实现。
一、AMCL定位的原理AMCL算法是基于蒙特卡罗方法的粒子滤波算法的一种改进。
它将机器人在地图上的位置表示为一组粒子，每个粒子代表机器人在地图上的一个可能的位置。
粒子滤波算法是一种基于概率的算法，通过对机器人的运动和传感器测量进行概率计算，来估计机器人在地图上的位置。
AMCL算法的核心是粒子的重采样。
在每一次机器人运动和传感器测量后，所有粒子的权重都会发生变化，权重高的粒子将更有可能被保留下来，权重低的粒子将更有可能被删除。
粒子的权重是根据机器人运动和传感器测量的数据计算得出的，因此重采样后的粒子集合更加接近机器人在地图上的真实位置。
二、AMCL定位的实现AMCL算法的实现需要以下步骤：1. 建立地图：首先需要建立机器人所在环境的地图，可以使用激光雷达等传感器进行地图构建。
2. 初始化粒子：将机器人的初始位置作为粒子集合的中心，随机生成一定数量的粒子，每个粒子的位置和方向都是随机的。
3. 运动模型：根据机器人的运动数据，更新粒子的位置和方向。
运动模型可以是简单的模型，如直线运动或旋转运动，也可以是复杂的模型，如运动学模型或动力学模型。
4. 传感器模型：根据机器人传感器的测量数据，计算每个粒子的权重。
传感器模型可以是简单的模型，如二维直线距离模型或二维高斯模型，也可以是复杂的模型，如三维激光雷达模型或多传感器融合模型。
5. 粒子重采样：根据粒子的权重，对粒子集合进行重采样。
重采样后的粒子集合更加接近机器人在地图上的真实位置。
6. 更新机器人位置：根据重采样后的粒子集合，计算机器人在地图上的位置和方向。
可以使用加权平均或最大似然估计等方法来计算机器人的位置和方向。
陀螺不倒的原理及应用
陀螺不倒的原理及应用1. 介绍陀螺是一种动力学装置，其具有稳定的自身旋转轴，能够保持平衡而不倒。
陀螺在物理学、工程学和日常生活中有着广泛的应用。
本文将介绍陀螺不倒的原理及其在不同领域的应用。
2. 原理陀螺不倒的原理基于物体旋转的角动量守恒定律和陀螺进动的原理。
当陀螺旋转时，由于角动量守恒定律的作用，它的旋转轴会保持不变。
当陀螺被施加外力倾斜时，它的旋转轴会偏离初始方向，但会进一步产生进动力，使陀螺保持平衡，并不倒下。
3. 应用3.1 物理学实验陀螺在物理学实验中被广泛应用。
它可以用来研究角动量守恒的原理，进行物体平衡、力矩和动量守恒的实验。
通过调整陀螺的角速度和倾斜角度，可以观察到不同的现象，进一步理解力学原理。
3.2 导航技术陀螺的稳定性使其成为导航技术中重要的组成部分。
惯性导航系统使用陀螺仪测量和跟踪物体的角速度和方向。
这种系统特别适用于航空、航天、海洋和地下探测器等领域，能够提供高精度的导航定位。
3.3 娱乐玩具陀螺常被制作成娱乐玩具，赢得了很多人的喜爱。
通过旋转陀螺并平衡在指尖或尖端，可以展示陀螺的稳定性和平衡能力。
这种玩具也有助于培养儿童的手眼协调能力和空间感。
3.4 陀螺陀螺仪陀螺仪是一种用于测量角速度的装置，其原理基于陀螺的稳定性。
陀螺仪广泛应用于航空航天、惯性导航、导弹制导和机器人控制等领域。
它能够提供准确的角速度测量，对于保持平衡和准确定位至关重要。
3.5 科学研究陀螺在科学研究中也起到了重要的作用。
科学家们利用陀螺的平衡和稳定性来研究地球自转、星系的旋转、天体运动等现象。
通过测量陀螺的进动速度和角速度，科学家们可以推断出许多有关宇宙运动和相对论物理学的信息。
4. 总结陀螺不倒的原理基于角动量守恒和陀螺进动的原理。
它在物理学实验、导航技术、娱乐玩具、陀螺仪以及科学研究等领域都有着广泛的应用。
这种稳定性和平衡能力使陀螺成为许多领域中不可或缺的工具和装置。
通过深入学习陀螺不倒的原理与应用，我们可以更好地理解物理学原理，并将其应用于实际生活和工程领域。
卫星现象的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过模拟卫星现象，加深对卫星运行原理、轨道力学及地面观测的理解。
通过实际操作，掌握卫星观测的基本方法，分析卫星信号传播特点，以及探讨卫星通信与导航在现代社会中的应用。
二、实验原理卫星现象是指卫星在空间中的运动及其对地面产生的各种影响。
卫星运动遵循牛顿运动定律和万有引力定律。
卫星通信与导航技术利用卫星发送的电磁波信号，实现对地面的通信和定位。
三、实验仪器与材料1. 卫星地面接收机2. 卫星导航仪3. 卫星信号模拟器4. 卫星通信设备5. 地面观测设备6. 实验数据记录表四、实验步骤1. 搭建实验平台：将卫星地面接收机、卫星导航仪、卫星信号模拟器、卫星通信设备、地面观测设备等连接好，确保各设备运行正常。
2. 卫星信号模拟：启动卫星信号模拟器，模拟卫星发送的电磁波信号。
3. 地面观测：打开地面观测设备，记录接收到的卫星信号。
4. 卫星导航：启动卫星导航仪，进行卫星定位实验。
5. 卫星通信：利用卫星通信设备，进行卫星通信实验。
6. 数据处理与分析：对实验数据进行分析，探讨卫星信号传播特点、卫星导航精度、卫星通信质量等。
五、实验结果与分析1. 卫星信号传播特点：实验结果显示，卫星信号在传播过程中会受到大气、地面物体等因素的影响，导致信号衰减和畸变。
在卫星通信实验中，信号传输质量较好，通信距离可达数千公里。
2. 卫星导航精度：通过卫星导航仪实验，得出卫星导航精度较高，定位误差在几米至几十米范围内。
3. 卫星通信质量：在卫星通信实验中，通信质量较好，通信速率可达数十kbps。
六、实验结论1. 卫星现象是现代社会中重要的科技现象，具有广泛的应用前景。
2. 卫星通信与导航技术是实现全球信息交流、提高人类生活质量的重要手段。
3. 本实验通过模拟卫星现象，加深了对卫星运行原理、轨道力学及地面观测的理解，掌握了卫星观测的基本方法。
七、实验感想通过本次实验，我对卫星现象有了更深入的认识，体会到卫星技术在现代社会中的重要作用。
轨道6根数坐标系
轨道6根数坐标系1. 引言轨道6根数坐标系是描述天体运动的一种坐标系，它是基于轨道参数建立的，用于描述天体在空间中的位置和运动状态。
本文将详细介绍轨道6根数坐标系的基本原理、计算方法及其应用。
2. 轨道6根数概述轨道6根数坐标系是一种常用的天体力学坐标系，它主要由以下6个参数组成：1.半长轴（a）：表示椭圆轨道的长短轴平均值。
2.离心率（e）：表示椭圆轨道的扁率程度，为0表示圆轨道，为1表示抛物线轨道，为小于1的实数表示椭圆轨道，为大于1的实数表示双曲线轨道。
3.倾角（i）：表示椭圆轨道与参考平面的夹角。
4.升交点赤经（Ω）：表示椭圆轨道升交点在参考平面上的投影位置。
5.近地点幅角（ω）：表示椭圆轨道近地点与升交点之间的角度。
6.真近点角（?）：表示天体在其椭圆轨道上的位置，为角度或时间。
3. 轨道6根数计算方法为了确定天体在轨道6根数坐标系中的位置和运动状态，需要进行如下计算：3.1. 根据初始条件计算轨道要素根据天体的初始位置、速度和引力场模型，可以通过数值或解析方法计算出相应的轨道要素，即轨道6根数。
3.2. 转化为坐标系将计算得到的轨道6根数转化为轨道坐标系，通常是赤道坐标系或黄道坐标系。
3.3. 坐标系转换根据需要，还可以将坐标系转换为其他坐标系，如地固坐标系或地心惯性坐标系，以满足不同的计算或观测要求。
4. 轨道6根数坐标系的应用轨道6根数坐标系在天体力学和航天领域有着广泛的应用，下面列举几个常见的应用领域：4.1. 轨道计算和预测通过已知的初始条件和力学模型，可以利用轨道6根数坐标系来计算和预测天体在空间中的位置和运动状态，为航天飞行器的轨道设计和飞行控制提供依据。
4.2. 导航和定位利用轨道6根数坐标系，可以确定天体的精确位置和预测其运动轨迹，从而用于导航和定位系统的设计和运行。
4.3. 活动目标探测对于天体的探测任务，轨道6根数坐标系可以提供天体的位置和轨道信息，为探测器的设计和控制提供重要的依据，保证探测任务的顺利进行。
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力学与导航定位技术 1 绪论 导航技术是现代科技中一个很重要的领域，而物理是导航技术理论与实践的技术学科。在这其中，力学理论占了一大部分。力学与导航技术息息相关，很多设计原理都是根据力学计算出来的，包括平衡，扫描，计算定位等等，都需要力学计算原理作为基础。在这里，我简单地介绍了一些导航技术方面知识和力学发展应用原理以及其中的联系与运用。
2 导航定位技术 定位与导航技术是涉及自动控制、计算机、微电子学、光学、力学以及数学等多学科的高技术，是实现飞行器特别是航天器飞行任务的关键技术，也是武器精确制导的核心技术，这对于提高航空器、航天器以及武器装备的机动性、反应速度和远程精确打击能力具有重要意义，在海、陆、空、天等现代高技术武器及武器平台中得到广泛的应用。 按照定位导航的方式可分成：卫星定位导航、自主式导航、组合导航以及无源导航。 2.1卫星导航 2.1.1 卫星导航简介 采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技术。利用太阳、月球和其他自然天体导航已有数千年历史，由人造天体导航的设想虽然早在19世纪后半期就有人提出，但直到20世纪60年代才开始实现。1964年美国建成“子午仪”卫星导航系统，并交付海军使用，1967年开始民用。1973年又开始研制“导航星”全球定位系统。苏联也建立了类似的卫星导航系统。法国、日本、中国也开展了卫星导航的研究和试验工作。卫星导航综合了传统导航系统的优点，真正实现了各种天气条件下全球高精度被动式导航定位。特别是时间测距卫星导航系统，不但能提供全球和近地空间连续立体覆盖、高精度三维定位和测速，而且抗干扰能力强。 2.1.2卫星导航组成部分 卫星导航系统由导航卫星、地面台站和用户定位设备三个部分组成。 ①导航卫星：卫星导航系统的空间部分，由多颗导航卫星构成空间导航网。 ②地面台站：跟踪、测量和预报卫星轨道并对卫星上设备工作进行控制管理，通常包括跟踪站、遥测站、计算中心、注入站及时间统一系统等部分。跟踪站用于跟踪和测量卫星的位置坐标。遥测站接收卫星发来的遥测数据，以供地面监视和分析卫星上设备的工作情况。计算中心根据这些信息计算卫星的轨道，预报下一段时间内的轨道参数，确定需要传输给卫星的导航信息，并由注入站向卫星发送。 ③用户定位设备：通常由接收机、定时器、数据预处理器、计算机和显示器等组成。它接收卫星发来的微弱信号,从中解调并译出卫星轨道参数和定时信息等,同时测出导航参数（距离、距离差和距离变化率等），再由计算机算出用户的位置坐标（二维坐标或三维坐标）和速度矢量分量。用户定位设备分为船载、机载、车载和单人背负等多种型式。 2.1.3卫星导航主要原理 卫星导航按测量导航参数的几何定位原理分为测角、时间测距、多普勒测速和组合法等系统，其中测角法和组合法因精度较低等原因没有实际应用。 ①多普勒测速定位:“子午仪”卫星导航系统采取这种方法。用户定位设备根据从导航卫星上接收到的信号频率与卫星上发送的信号频率之间的多普勒频移测得多普勒频移曲线，根据这个曲线和卫星轨道参数即可算出用户的位置 ②时间测距导航定位：“导航星”全球定位系统采用这种体制。用户接收设备精确测量由系统中 不在同一平面的4颗卫星(为保证结果唯一，4颗卫星不能在同一平面)发来信号的传播时间，然后完成一组包括 4个方程式的模型数学运算，就可算出用户位置的三维坐标以及用户钟与系统时间的误差。 用户利用导航卫星所测得的自身地理位置坐标与其真实的地理位置坐标之差称定位误差，它是卫星导航系统最重要的性能指标。定位精度主要决定于轨道预报精度、导航参数测量精度及其几何放大系数和用户动态特性测量精度。轨道预报精度主要受地球引力场模型影响和其他轨道摄动力影响；导航参数测量精度主要受卫星和用户设备性能、信号在电离层、对流层折射和多路径等误差因素影响，它的几何放大系数由定位期间卫星与用户位置之间的几何关系图形决定；用户的动态特性测量精度是指用户在定位期间的航向、航速和天线高度测量精度。 2.1.4卫星导航系统介绍 2.1.4.1 GPS卫星导航 GPS是美国国防部为军事目的建立的，旨在彻底解决海上、空中和陆地运载工具的导航和定位问题，全部24颗导航卫星（21颗工作卫星和3颗备用卫 星）系统已经建成。GPS采用码分多址（CDMA），定位精度通常15m左右，主要应用于单点导航定位与相对测地定位，具有全天候、定位迅速、精度高、可连续提供三维位置(纬度、经度和高度)、三维速度和时间信息等一系列优点，是实现全球导航定位的高新技术。通常GPS接收机接收到四颗卫星的信号就能够确定移动载体的方位，是当前移动目标导航定位的主流。1992年GPS正式向全世界开放，1994年在中国市场开始得到应用。GPS以精确位置与定时信息， 已成为支持世界范围各种民用、科技和商业活动的一种资源。 2.1.4.2 GLONASS卫星导航系统 GLONASS是前苏联研制并为俄罗斯继续发展的全球卫星导航系统，其组成和功能与美国的GPS相类似，可用于陆、海、空等各类用户的定位、测速及 精密定时等。目前已完成了24颗工作卫星加一颗备用卫星空间星座布局，每天24小时每时刻各地的用户可见5～8颗卫星。卫星识别采用频分多址（FDMA），24颗卫星各占一个频率，现已向全世界开放。 2.1.4.3 GALILEO卫星导航系统 欧洲为了满足本地区导航定位的需求，计划开发针对GPS和GLONASS的广域星基增强系统（EGNOS），包括地面设施和空间卫星，以提高GPS 和GLONASS系统的精度、完备性和可用性。同时，为了打破目前世界美、俄全球定位系统在这一领域的垄断，欧洲决定启伽利略计划，建立自主的民用全球卫定位系统（GALILEO）。EGNOS是欧洲GALILEO计划的第一阶段，也是GALILEO计划的基础。GALILEO系统将建成全球性的定位和导航系统，它由星座部分、有效载荷、地面监控系统以及区域控制部分组成。GALILEO系统将成为独立性、全球性、欧洲人控制的，以卫星为基础的民用导航和定位系统。其总的战略意图是：（1）建立一个高效的民用导航及定 位系统；（2）使之具备欧洲乃至世界运输业可以信赖的高度安全性，并确保任何未来系统安全置于欧洲人的控制之下；（3）该系统的实施将为欧洲工业进军正在兴起的卫星导航市场的各个方面提供一个良好的机会，使他们能够站在一个合理的基础上公平竞争。 2.1.4.4 北斗卫星导航系统 北斗卫星导航系统﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中国正在实施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）、欧洲“伽利略”（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。 2.2自主导航 2.2.1 自主导航简介 随着武器性能的不断提高，军事战略思想也在不断地发展，武器系统对导航技术提出更高的技术要求，自主导航技术适应军事战略和武器系统的新要求发展起来的。自主导航技术是航行器或武器系统在不依赖于外部信息的条件下实现精确导航的关键技术，它大大提高了航行器或武器系统的机动性、隐蔽性、强干扰性和生存能力。自主式导航定位系统是利用导航的惯性原理，利用距离传感器、方向传感器等传感器测量运动载体的位移和航向信息，由此解算出移动载体的位置。主要包括惯性导航系统INS和航迹推算Dead Reckoning。 2.2.2 自主导航系统介绍 2.2.2.1 惯性导航系统INS(Inertial Navigation System) INS主要是由惯性测量装置（加速度计和陀螺仪）、计算机和稳定平台（捷联式为"数学"平台）组成。由陀螺和加速度计测量运动载体相对于惯性空间的 角速度和线加速度，通过计算机夹杂导航解算，从而获得运动载体相对某一基准的导航参数。INS具有在高速率下捕捉数据的能力，且精度很高，但是如果时间较长，精度则降低。为提高绝对精度，就需要增加别的传感器作为辅助。 2.2.2.2 航迹推算定位DR DR包括罗盘仪、速率仪、里程仪、转速计。这些传感设备能够测量出正在行驶的车辆的旅行距离、速度和方位，在短时间内这些传感器的精度较高，但对于长时间得采取措施以避免累积误差。
2.3 组合导航 组合导航，用GPS、无线电导航、天文导航、卫星导航等系统中的一个或几个与惯导组合在一起，形成的综合导航系统。大多数组合导航系统以惯导系统为主，其原因主要是由于惯性导航能够提供比较多的导航参数。还能够提供全姿态信息参数，这是其他导航系统所不能比拟的。此外，它不受外界干扰，隐蔽性好，这也是其独特的优点。惯导系统定位误差随时间积累的不足可以由其他导航系统补充。 组合导航是近代导航理论和技术发展的结果。每种单一导航系统都有各自的独特性能和局限性。把几种不同的单一系统组合在一起，就能利用多种信息源，互相补充，构成一种有多余度和导航准确度更高的多功能系统。新的数据处理方法，特别是卡尔曼滤波（见波形估计）方法的应用是产生组合导航的关键。卡尔曼滤波通过运动方程和测量方程，不仅考虑当前所测得的参量值，而且还充分利用过去测得的参量值，以后者为基础推测当前应有的参量值，而以前者为校正量进行修正，从而获得当前参量值的最佳估算。当有多种分系统参与组合时，就可利用状态矢量概念。通常，取误差本身作为状态矢量，不是对速度、方位本身等