无线电导航基础
无线电基础知识

1.2 选择题1,属于特高频(UHF)的频带范围是(D )。
A、400~2000MHzB、300~2000MHzC、400~3000MHzD、300~3000MHz2,IMP缩写代表(B )A、放大增益B、互调产物C、网间协议D、互调截获点3,10W功率可由dBm表示为(D )。
A、10dBmB、20dBmC、30dBmD、40dBm4,频率在(A )以下,在空中传播(不用人工波导)的电磁波叫无线电波。
A、3000GHzB、3000MHzC、300MHzD、300GHz5,频率范围在30-300MHz的无线电波称为(A)。
A、米波B、分米波C、厘米波D、毫米波6,无线电监测中,常用一些单位有dBuv、dBm等,dBm是(C )单位。
A、电压B、带宽C、功率D、增益7,目前中国移动的GSM系统采用的是以下哪种方式(B )。
A、FDMAB、TDMAC、CDMAD、SDMA8,PHS个人移动系统信道带宽为(A)。
A、288kHzB、200kHzC、25kHzD、30kHz9,CDMA移动系统信道带宽为(A)。
A、1.23MHzB、1.5MHzC、1.75MHzD、1.85MHz10,0dBW=(C)dBm.A、0B、3C、3011,比2.5W主波信号低50dB的杂波信号功率是(B)μW。
A、2.5B、25C、25012,频谱分析仪中的RBW称为(B)。
A、射频带宽B、分辨率带宽C、视频带宽13,根据GB12046—89规定,必要带宽为1.5MHz的符号标识为(A )。
A、1M50B、15M0C、150M14,发射频谱中90%能量所占频带宽度叫做(A )。
A、必要带宽B、占用带宽C、工作带宽15,一发射机发射功率为10W,天线增益10dB,馈线损耗5dB,则有效辐射功率为(B)。
A、25dBWB、15dBWC、5dBW16,电视伴音载频比图像载频(A)。
A、高B、低C、相等17,在微波段中表述频段,字母代码S和C对应的频段是(C)。
无线电基础知识

无线电基础知识一、无线电通信名词解释【音频】又称声频,是人耳所能听见的频率。
通常指15~20000赫(Hz)间的频率。
【话频】是指音频范围内的语言频率。
在一般电话通路中,通常指300~3400赫(Hz)间的频率。
【射频】无线电发射机通过天线能有效地发射至空间的电磁波的频率,统称为射频。
若频率太低,发射的有效性很低,故习惯上所称的射频系指100千赫(KHz)以上的频率。
【视频】电视信号所包含的频率范围自几十赫至几兆赫,视频是这一频率的统称。
【载波】起运载信息作用的正弦波或周期性脉冲,叫做载波(或载频),随着信号波的变化,使载波的幅度、频率或相位作相应的变化。
【信号】用来表达或携带信息的电量。
【信道】按传递信息的特性而划分的通路。
包括可能实现而尚未实现的通路在内。
【模拟信号】在时间上是连续的或对某一参量可以取无限个值的信号。
【数字信号】所谓数字信号,是指信号是离散的、不连续的。
这是信号只能按有限多个阶梯或增量变化和取值。
换言之,对于数字信号,只需计算阶梯的数目而无需考虑阶梯内信号的大小(最常用的是二进制编码)。
【波段】在无线电技术中,波段这个名词具有两种含义。
其一是指电磁波频谱的划分,例如长波、短波、超短波等波段。
其二是指发射机、接收机等设备的工作频率范围的划分。
若把工作频率范围分成几个部分,这些部分也称为波段,例如三波段收音机等。
【波道】通信设备工作时所占用的通频带叫波道。
通常一个通信设备在它所具有的频率范围内有许多个波道。
【通频带】一个电路所允许顺利通过的电流的频率范围,称为该电路的通频带。
一般规定在电流等于最大电流值的0.707倍范围内上下两个频率之间的宽度为通频带。
【频率覆盖】通信设备工作的频率范围,称为频率覆盖。
而最高工作频率与最低工作频率之比,称为频率覆盖系数。
【截止频率】用来说明电路频率特性指标的特殊频率。
当保持电路输入信号的幅度不变,改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍,或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。
无线电基础知识

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1.3.5 无线电信号的解调
解调:将调制信号还原出来的过程。解调又有检波与鉴频和鉴相之分。
1)发射的无线电波如何被接收到:
3)变频(混频)
电磁波在空间传播时,如果遇到导体,会使导体 将一定频率范围的已调
产生感应电流,感应电流的频率跟激起它的电磁 波的频率相同。因此利用放在电磁波传播空间中 的导体,就可以接收到电磁波了。
Date: 2019/10/6
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电容滤波电路:
电容滤波电路原理:
若v2处于正半周,二极管D1、D3导通,变压器次端电压v2给电容器C充电。 此时C相当于并联在v2上,所以输出波形同v2 ,是正弦波。
当v2到达wt=p/2时,开始下降。先假设二极管关断,电容C就要以指数规律向 负载RL放电。指数放电起始点的放电速率很大。在刚过wt=p/2时,正弦曲线下 降的速率很慢。所以刚过wt=p/2时二极管仍然导通。在超过wt=p/2后的某个点, 正弦曲线下降的速率越来越快,当刚超过指数曲线起始放电速率时,二极管关断。 所以在t2到t3时刻,二极管导电,C充电,Vi=Vo按正弦规律变化;t1到t2时刻二 极管关断,Vi=Vo按指数曲线下降,放电时间常数为RLC。
Date: 2019/10/6
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电感滤波电路:
电感滤波电路原理:
利用储能元件电感器L的电流不能突变的性质,把电感L与整流电路的负载RL 相串联,也可以起到滤波的作用。
当v2正半周时,D1、D3导电,电感中的电流将滞后v2。当负半周时,电感中的 电流将更换经由D2、D4提供。因桥式电路的对称性和电感中电流的连续性,四个 二极管D1、D3;D2、D4的导电角都是180°。
波段名称
甚长波 长波 中波 短波 米波 分米波 厘米波 毫米波 丝米波
3、无线电基础知识

Date: 2019/6/5
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1.1.2 无线电波的波段
段号 频段名称
1 甚低频(VLF) 2 低频(LF) 3 中频(MF) 4 高频(HF) 5 甚高频(VHF) 6 特高频(UHF) 7 超高频(SHF) 8 极高频(EHF) 9 至高频
频段范围
(含上限不含下限) 3~30千赫(KHz) 30~300千赫(KHz) 300~3000千赫(KHz) 3~30兆赫(MHz) 30~300兆赫(MHz) 300~3000兆赫(MHz) 3~30吉赫(GHz) 30~300吉赫(GHz) 300~3000吉赫(GHz)
制高频信号变成固定的
中频信号。
调幅收音机中频:465KHz
调频收音机中频:10.7MHz 电视图象中频: 38MHz
2)无线电波的调谐装置(天线)
通过改变可变电容的电容大小改变调谐电路的固有
频率,进而使其、与接收电台的电磁波频率相同,
这个频率的电磁波就在调谐电路里激起较强的感应 电流,这样就选出了电流最大的电磁波。
Date: 2019/6/5
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1.3.4 无线电信号的调制
调制:用传递信号去调制载波的过程。调制又有调幅与调频和调相之分。
1)调幅AM:使高频振荡的振幅
随信号而改变叫做调幅。
任何一种非线性器件都可以用来产生调幅 彼。晶体管是一种非线性器件,只要 让其工作在非线性(甲乙类,乙类或 丙 类)状态下,即可用它构成调幅电 路。
5) 外球层传播:离开地面1000Km以外的宇宙间通信称为 外球层传播。卫星通讯和卫星直播电视就是利用这种 传播方式。
Date: 2019/6/5
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1.3 无线电的发送与接收
无线电应用基础知识

无线电应用基础知识一、无线电通信名词解释【音频】又称声频,是人耳所能听见的频率。
通常指15~20000赫(Hz)间的频率。
【话频】是指音频范围内的语言频率。
在一般电话通路中,通常指300~3400赫(Hz)间的频率。
【射频】无线电发射机通过天线能有效地发射至空间的电磁波的频率,统称为射频。
若频率太低,发射的有效性很低,故习惯上所称的射频系指100千赫(KHz)以上的频率。
【视频】电视信号所包含的频率范围自几十赫至几兆赫,视频是这一频率的统称。
【载波】起运载信息作用的正弦波或周期性脉冲,叫做载波(或载频),随着信号波的变化,使载波的幅度、频率或相位作相应的变化。
【信号】用来表达或携带信息的电量。
【信道】按传递信息的特性而划分的通路。
包括可能实现而尚未实现的通路在内。
【模拟信号】在时间上是连续的或对某一参量可以取无限个值的信号。
【数字信号】所谓数字信号,是指信号是离散的、不连续的。
这是信号只能按有限多个阶梯或增量变化和取值。
换言之,对于数字信号,只需计算阶梯的数目而无需考虑阶梯内信号的大小(最常用的是二进制编码)。
【波段】在无线电技术中,波段这个名词具有两种含义。
其一是指电磁波频谱的划分,例如长波、短波、超短波等波段。
其二是指发射机、接收机等设备的工作频率范围的划分。
若把工作频率范围分成几个部分,这些部分也称为波段,例如三波段收音机等。
【波道】通信设备工作时所占用的通频带叫波道。
通常一个通信设备在它所具有的频率范围内有许多个波道。
【通频带】一个电路所允许顺利通过的电流的频率范围,称为该电路的通频带。
一般规定在电流等于最大电流值的0.707倍范围内上下两个频率之间的宽度为通频带。
【频率覆盖】通信设备工作的频率范围,称为频率覆盖。
而最高工作频率与最低工作频率之比,称为频率覆盖系数。
【截止频率】用来说明电路频率特性指标的特殊频率。
当保持电路输入信号的幅度不变,改变频率使输出信号降至最大值的0.707倍,或某一特殊额定值时该频率称为截止频率。
1、无线电基础知识课件

二.无线电波传播的基本规律
电波传播过程中的能量变化
电波在传播过程中,由于扩散及介质吸收两方面的原 因,会使电波的能量逐渐减小。
电波只能在绝缘体中传播而不能穿过导体
主要内容
无线电波的基础知识 无线电波传播的基本规律 电波的传播方式与各波段电波的传播特点 调幅发射设备和接收设备的工作原理
三.电波的传播方式与各波段电波的传播特点
第一章 无线电波的物理基础
主要内容
无线电波的基础知识 无线电波传播的基本规律 电波的传播方式与各波段电波的传播特点 调幅发射设备和接收设备的工作原理
一.无线电波的基础知识
1. 信号的形式 ①规则信号与不规则信号
随时间规则变化
②周期信号与非周期信号
时间间隔内重复变化
③模拟信号与数字信号 ④脉冲信号 ⑤低频信号与高频载波
e.检波与低频放大电路 二极管检波器
四.调幅发射设备和接收设备的工作原理
(3)调幅接收设备的电气性能指标
a.灵敏度
灵敏度表示接收机接收弱信号的能力。它直 接影响系统的作用距离。 定义:在接收机输出端的信噪比维持所需数 值的条件下,使接收机输出标准功率所需的天线 输入端的最小电动势。 “最小可检测信号功率”(MDS)
一.无线电波的基础知识
2. 无线电波的传播 a.电磁波的形成与传播 电磁感应---空间电磁波 b.电波的分布 电场向量、磁场向量、传播方向三者 两两垂直 c.电波的相位 某点场强的强弱、方向和变化趋势的 瞬时状态
一.无线电波的基础知识
d.电波的传播方向 右手螺旋定则 e.球面波与平面波 f.电波的参数 P S 能流密度: 4 r c v 传播速度: 频率与波长: vT v
《无线电技术基础》课件
无线电通信系统的频段划分
长波通信
适用于远距离通信,频段较低,传播损耗较 小。
中波通信
适用于广播和导航等应用,频段适中,传播 较为稳定。
短波通信
适用于广播和移动通信等应用,频段较高, 传播损耗较大。
微波通信
适用于卫星通信和地面移动通信等应用,频 段很高,传播损耗很大。
05
无线电技术的应用前景
无线电技术在物联网领域的应用
定向与跟踪技术分类
定向与跟踪技术可以分为机械式、电 气式和数字式等类型。
定向与跟踪技术的应用领域
定向与跟线电通信系统
无线电通信系统的组成
01
02
03
04
发射机
负责将信号转换为电磁波并发 送出去。
接收机
负责接收电磁波并将其还原为 原始信号。
振荡器的作用是产生高频振荡 信号,作为载波信号。
功率放大器的作用
功率放大器的作用是将调制后 的信号进行功率放大,以便传
输。
无线电信号的定向与跟踪
无线电信号定向概述
无线电信号定向是指通过一定的技术 手段确定无线电信号来源的方向。
无线电信号跟踪概述
无线电信号跟踪是指通过一定的技术 手段对移动或变化的无线电信号进行 连续的定位和监测。
无线电技术在智能家居领域的应用
无线智能照明
通过无线电技术,可以实现家庭 照明的智能化控制,包括调光、
定时开关等功能。
无线安防系统
无线电技术可以用于构建家庭安 防系统,如无线摄像头、烟雾报 警器等,提高家庭安全防范能力
。
智能环境监测
通过无线传感器和无线电技术, 可以实时监测家庭环境参数,如
温度、湿度、空气质量等。
等。
无线电基础知识
无线电基础知识电磁波是自然界最常见的现象之一,它们以不同的频率和波长存在。
无线电波是电磁波中的一种,其频率范围通常从几千赫兹到几百千兆赫兹。
无线电通信指的是通过无线电波传递信息的方式。
无线电通信的原理是利用无线电波的特性,通过调制和解调的方式在发送端和接收端之间传递信息。
无线电通信有许多应用,包括无线电广播、电视广播、卫星通信、无线网络和手机通信等。
在无线电通信中,必须遵循一些基本原则和规则,以确保通信的高效性和安全性。
无线电通信的基本原理是调制和解调。
调制是将要传输的信息转化为适合在无线电波中传输的信号形式。
解调是将接收到的无线电波转化为原始的信息信号。
在调制中,常用的方法包括调频调制(FM)、调幅调制(AM)、相位调制(PM)和脉冲编码调制(PCM)等。
调频调制是将信息信号的频率变化与载波信号的相位变化相关联。
调幅调制是将信息信号的幅度变化与载波信号的幅度变化相关联。
相位调制是将信息信号的相位变化与载波信号的相位变化相关联。
脉冲编码调制是将信息信号转化为特殊模式的脉冲信号。
解调是调制的逆过程,它将接收到的无线电波转化为可识别的信息信号。
解调的方法与调制的方法相对应,包括解调、解调、相位解调和脉冲编码解调等。
在无线电通信中,还需要考虑到无线电频谱的分配和管理。
无线电频谱是有限的资源,不同的频段由不同的机构和国家管理。
无线电频谱的合理分配和管理对于无线电通信的发展非常重要。
此外,无线电通信还需要考虑到无线电通信的传播和干扰问题。
无线电波在传播过程中会遇到各种各样的障碍物,如建筑物、山脉和大气层等,这些都会影响到无线电信号的传输距离和质量。
同时,由于频谱资源有限,不同的通信系统之间会产生互相干扰的问题,所以需要对无线电通信进行合理的规划和管理。
无线电通信是现代社会不可或缺的一部分,它在广播、通信、导航等领域都起着重要作用。
通过掌握无线电通信的基本知识,我们可以更好地理解和应用无线电技术,为社会的发展和进步做出积极贡献。
无线电基础知识讲义
无线电讲义第一节无线电基本原理一、无线电波基本概念(1)什么是无线电波无线电波是一种电磁波。
当处于空间的导线通过高频振荡电流时,在它的周围空间就要产生不可分割的电场和磁场。
电场和磁场是统一的客观物质-电磁场的两个方面,当导线周围产生变化的磁场时变化的磁场附近空间又会产生变化的电场;这种变化的电场又会产生变化的磁场,这种不断交变着的电场和磁场,越来越远地向周围空间传播。
这种在空间以—定速度传播的交变电磁场,就称为电磁波。
图1-1 电磁波的传播过程示意图我们知道:交流电每秒发生50次改变方向和大小的周期性变化。
在电学里,把电流强度随时间作周期性变化的电流叫作振荡电流。
振荡电流每秒周期性变化的次数叫作振荡频率。
频率单位为Hz,一般用KHz(千赫兹),MHz(兆赫兹),GHz(吉赫兹)来表示;1000Hz=1KHz,1000KHz=1MHz,1000MHz=1GHz。
电磁波的传播速度极快,在真空或空气中的传播速度和光速(用‘c’表示)差不多,约为30万千米/秒。
在高频振荡电流振荡一个周期的时间内,电磁场在空间的传播距离叫做电磁波的波长(用‘λ’表示)。
假定高频振荡电流的频率用f表示,则有:λ=c/f。
通过电磁波谱可知,无线电波就是依靠自由空间(包括空气和真空)传播的频率从3KHz到3000GHz范围内的电磁波。
无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。
(2)为什么无线电波频段从3KHz开始。
在无线电技术里,向外发射的是高辐射能量的高频(一般在几百千赫以上)振荡电流,而每秒振荡几十次的低频振荡电流,在无线电广播技术中是不适用的。
因为:1、无线电通信系统是通过空间辐射方式传送信号,为了有效地进行电磁能的辐射,天线尺寸与辐射信号波长相比拟,天线长度一般为波长的λ/4、λ/2、λ,对于低频信号来说,发射低频信号的辐射天线尺寸要在几十公里以上,投资巨大,不好实现;如,对于1000Hz的语音信号,如果用λ/4天线直接辐射,相应的天线尺寸应为75km。
无线电导航系统 罗兰
无线电导航系统罗兰-C 【概述】罗兰的全称是远程导航,是一种远程双曲线无线电导航系统,作用距离可达2000公里,工作频率为100千赫。
罗兰-C是低频、脉冲式的双曲线无线电导航与定位系统,它是在40年代由美国麻省理工学院应美国陆军的要求而研制的。
罗兰-C是一种远距离(1850km)、低频(100kHz)的含标准时间频率信息的双曲线无线电导航系统、定位系统,它的作用距离大,覆盖面广,导航、定位精度高,在全球范围内得到广泛应用。
它使用两个同步发射器信号到达的时间差来定位。
较低的频率允许地波沿地球表面曲面传播较远的距离,多脉冲允许接收机把天波与地波区分开来。
根据不同的几何条件、接收机测时精度及传播条件,罗兰-C可以提供100~200m的精度。
【原理】罗兰C定位原理到两定点距离差为一常数:双曲线(具有双值性)副台延时:ts=β主副+Δβ主副:主台→副台电波传播时间Δ:副台编码延时船台测时间差:Δt=β主副+Δ+t副-t主β主副:消除双值性;Δ:识别各副台罗兰C系统由设在地面的1个主台与2~3个副台合成的台链和飞机上的接收设备组成。
测定主、副台发射的两个脉冲信号的时间差和两个脉冲信号中载频的相位差,即可获得飞机到主、副台的距离差。
距离差保持不变的航迹是一条双曲线。
再测定飞机对主台和另一副台的距离差,可得另一条双曲线。
根据两条双曲线的交点可以定出飞机的位置。
这一位置由显示装置以数据形式显示出来。
由于从测量时间差而得到距离差的测量方法精度不高,只能起粗测的作用。
副台发射的载频信号的相位和主台的相同,因而飞机上接收到的主、副台载频信号的相位差和距离差成比例。
测量相位差就可得到距离差。
由于100千赫载频的巷道宽度(见奥米加导航系统)只有1.5公里,测量距离差的精度很高,能起精测的作用。
测量相位差的多值性问题,可以用粗测的时间差来解决(见无线电导航)。
罗兰C导航系统既测量脉冲的时间差又测量载频的相位差,所以又称它为低频脉相双曲线导航系统。
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第1章绪论1.1导航的发展简史1.1.1导航的基本概念导航是一门研究导航原理和导航技术装置的学科。
导航系统是确定航行体的位置方向,并引导其按预定航线航行的整套设备(包括航行体上的、空间的、地面上的设备)。
一架飞机从一个机场起飞,希望准确的飞到另外一个机场就必须依靠导航、制导技术。
导航,即引导航行的意思,也就是正确的引导航行体沿预定的航线,以要求的精度,在指定的时间内将航行体引导至目的地。
由此可知除了知道起始点和目标位置之外,还要知道航向体的位置、速度、姿态等导航参数。
其中最主要的是知道航行体的位置。
1.1.2导航系统的发展在古代,我们的祖先一直利用天上的星星进行导航,在古石器时代,为了狩猎方便,人们利用简单的恒星导航方法,这就是最早的天文导航方法。
后来,随着技术的不断发展和人们对事物认知的发展,人们利用导航传感器来导航,最早是我们祖先发明的指南针。
现有的导航传感器包括六分仪、磁罗盘、无线电罗盘、空速表、气压高度表、惯性传感器、雷达、星体跟踪器、信号接收机等。
以航空领域为例,从20世纪20年代开始飞机出现了仪表导航系统。
30年代出现了无线电导航系统,即依靠飞机上的信标接收机和无线电罗盘来获得地面导航台的信息已进行导航。
40年代开始研制甚高频导航系统。
1954年,惯性导航系统在飞机上试飞成功,从而开创了惯导时代。
50年代出现了天文导航系统和多普勒导航系统。
1957年世界上第一颗卫星发射成功以后,利用卫星进行导航、定位的研究工作被提上了议事日程,并着手建立海事卫星系统用于导航定位。
随着1967年海事卫星系统经美国政府批准对其广播星历解密并提供民用,由此显示出卫星定位的巨大潜力。
60年代开始使用远程无线电罗兰-C导航系统,同时还有塔康导航系统、远程奥米伽导航系统以及自动天文导航系统。
60年代后,无线电导航得到进一步发展,并与人造卫星导航相结合。
70年代以后,全球定位导航系统得到进一步发展和应用。
在此过程中,为了发挥不同导航系统的优点,互为补充,出现了各种组合导航系统,它们主要以惯性导航系统为基准。
80年代以后,导航系统主要朝着以惯性导航系统为基础的组合导航系统,可组合的传感器除了GPS外还有星光、地形和各种无线电导航装置。
1.1.3导航系统的任务导航系统的任务是确定载体的位置,并把载体由目前所在的地点按照给定的时间和航线引导到目的地,为此导航系统应该能够提供以下导航信号:1)载体质量中心所在地的“定位信号”;2)载体的“定向信号”;3)载体的“速度信号”。
根据以上导航信号,需要调整载体的航行方向和速度,保证载体按照给定的时间和航线到达目的地。
1.2导航系统简介1.2.1无线电导航系统无线电导航系统是利用无线电技术测量导航参数,包括多普勒效应测速、利用雷达原理测量距离和方位、用导航台来定位等,它是一种广泛使用的导航系统。
此系统的优点是:不受使用时间和气候条件的限制,设备较简单,可靠度较高等。
但它输出的信息主要是载体位置且工作范围受地面台覆盖区域的限制,这种系统的工作与无线电波传播条件有关,在某种程度上受人工干扰的影响。
1.2.2卫星导航系统卫星导航系统是天文导航和无线电导航结合的一大产物,不过是把无线电导航台放在人造卫星上罢了。
当然,这种导航方法只有在航天技术充分发展的今天才有实现的可能。
20世纪60年代初,旨在服务于美国海军舰只的子午仪卫星导航系统出现了,70年代提供给民用,利用装在航行体上的接收机,接收导航卫星发出的无线电信号,并测量因卫星相对卫星接收机用户不断运动而产生的多普勒频移,由此确定航行体在地球上的位置等导航参数。
GPS是美国国防部研制的第二代卫星导航系统。
在过去的几年,使全球航行系统和空中交通管制系统发生深刻变革的根源是卫星导航。
ICAO 将其命名为GNSS,其中可能包括各国或组织的空间卫星系统。
GNSS=GPS+GLONASS+INMARSAT-III+MTSAT+GIT……。
目前,已经达到完全运行状态的卫星导航系统只有美国研制的全球定位系统(GPS)。
1.2.3天文导航系统天文导航系统是利用天文方法观测星辰日月等天体来确定航行体的位置,以引导航行体沿预定航线到达目的地的一种导航方法。
天文导航最早在航海方面发展起来,利用六分仪人工观测星体高度角来确定航行体的位置,现在发展为星体跟踪器测高度角及方位角来推算航行体在地球上的位置及航向。
它是利用光学或射电望远镜接收星体发射来的电磁波去跟踪星体,在地球附近导航将受到云层及气象条件的限制,在空气稀薄的高空和宇宙航行,则是比较理想的。
它也是一种自主式的导航系统,不需要地面设备支持,不受人工或自然形成的电磁干扰,不向外辐射电磁波,隐蔽性好,且误差不随时间积累。
1.2.4惯性导航系统惯性导航是一种自主式的导航方法,它完全依靠自主的机载设备完成导航任务,和外界不发生任何光、电联系,因此隐蔽性好,工作不受气象条件的限制。
惯性导航的基础理论乃是牛顿力学基本定律,其中主要技术手段是用加速计测量载体的运动加速度,用陀螺装置提供一个基准坐标系,再从中推算出所需要的导航参数。
但是随着计算的时间的推移,容易产生积累误差。
1.2.5多普勒导航系统多普勒导航系统是一种自主式远程导航定位系统,它不需要导航台,又称多普勒雷达,它的工作频率为8800MHZ。
多普勒导航系统的主要用途是测定飞机的地速、偏流,进而计算飞机的位置、航程、待飞时间等导航参量。
其测速精度约为航行精度的1/100-1/1000,并且抗干扰能力强。
多普勒雷达是利用多普勒频移效应来测量飞机的地速的。
民航飞机应用的多为调频连续波多普勒雷达,雷达天线向下方发射4个锥形波束,以获取地速偏流信息。
工作性能与反射面的形状有关,如在水面或沙漠上空工作时,由于反射性不好就会降低性能。
多普勒导航系统的绝对定位精度不是很高,在现代跨洋远程飞机上逐渐被其他导航系统取代。
1.2.6组合导航及其他导航系统飞行器的发展对于导航系统在精度、可靠性等方面都提出了越来越高的要求。
民航飞机上应用的组合式导航系统一般有惯性导航系统和无线电导航系统组成的组合导航系统。
也有惯性导航系统、卫星导航系统和无线电导航系统组成的组合导航系统。
卫星导航系统可以提供全球三维位置、速度和时间,它与惯性导航系统有很强的互补性。
这样的组合导航系统可以有许多优点:限制了惯性导航系统的漂移,提高了GPS接收机的抗干扰能力和快速捕获能力,提高整个系统的容错能力。
也可以在某些条件不具备时单独使用无线电导航系统、GPS、惯性导航系统。
除了上述几类导航系统外,还有磁罗盘、陀螺罗盘、空速表等一般普通导航仪表。
这些仪表虽然提供的航向及速度不够精确,但作为导航应急使用往往是十分必要的。
1.3导航系统的发展方向导航系统的发展趋势是惯性/多传感器组合导航系统,它具有高精度、高可靠性、高自主性、高动态性、高抗干扰性等自身性能,并根据实时情况、传感器信息的可靠程度动态的、智能的选择导航传感器信息源,提供一个容错的融合导航信息来满足航行任务需求。
当然,惯性导航系统的地位是任何导航系统都无法替代的,组合导航系统都是以惯性导航系统为主的。
以惯性导航系统为主的组合式导航系统的发展从比较简单的惯性/多普勒、惯性/大气数据、惯性/天文、惯性/无线电导航等组合方式开始,发展到惯性/无线电/GPS、惯性/地形匹配、惯性/GPS/惯性图像匹配,以及多种系统和传感器组合的惯性/地形加景象匹配/GPS则合式导航系统,甚至有什么信息源就有利用什么信息源的多传感器组合系统。
目前民航上先进的导航系统就是惯导/大气数据/无线电导航/GPS/地形加景象匹配式的组合导航系统。
第2章无线电导航简介2.1无线电导航原理简介2.1.1无线电导航的基本原理一、对理想通用定位和导航系统的要求理想的导航系统应能满足下列要求:1)全球覆盖:系统必须在地球表面下或表面上、空中任何位置上工作。
2)绝对准确度和相对准确度都必须很高:准确度要求,无论是绝对的和相对的,应根据应用情况在2-4000米之内。
3)准确度应不受环境影响:不管用户的位置、速度和加速度如何,系统的准确度都应能达到;应该不存在多路径误差或信号传播通过大气层、电离层产生的误差,如果产生了这些误差,应能从数据中适当除去。
4)有效的实时反应:定位数据的更新率可随运动而连续变动。
5)无多值解:如果存在解的多值性,设备应能自动地或由操作员很快地进行分辨。
6)容量无限:系统应能容纳无数用户,且不会降低性能。
7)敌人不能使用:未经准许的用户不能使用系统导航,以达到他所要求到达的目的。
8)有抗电子战能力:敌人不能侦察、干扰或蒙蔽系统的正常工作。
9)没有频率分配问题:系统必须在现已分配的频谱带宽之内工作而不干扰别的系统。
10)全体用户共用一个坐标格网。
11)高的平均无故障间隔。
12)体积、重量、价格、平均修复时间、部署时间和电源消耗都要小。
13)适当扩大用户:设备应具有机载式、舰载式、车载式和背负式等多种形式。
14)通信能力强。
很显然,上述各种要求之间是存在着许多矛盾的,虽然导航经过了漫长的发展史,直到科学技术已经大大发展的今天,仍然不能在一个系统里把这些要求完善地统一起来。
因此,各类、各种导航系统都因它能满足一种或一些特定的要求而存在、而发展着,从而导致了许多导航类别的产生;同时,随着科学技术的不断进步,各类导航中的各种导航系统,为更好地满足上述各种要求,又不断地完善、不断地改进着。
在空间领域已经得到广泛的开发和利用的基础上,一种具有多种新技术、能同时适应多种导航要求的崭新系统必将随之而来,这就是把天体导航和无线电导航合为一体的卫星导航系统。
二、采用无线电导航手段的可能性无线电导航的过程,就是通过无线电波的发射和接收,测量飞机相对于导航台的方向、距离等导航参量的过程,而测量和运用这些导航参量的可能性则基于电波的以下传播特性:1)无线电波在理想均匀介质中,按直线(或最短路径)传播;2)无线电波经电离层发射后,入射波和发射波在同一铅垂面内;3)无线电波在传播路径中,若遇不连续介质时发生反射;4)在理想均匀介质中,无线电波传播速度为常数。
根据1)、2)两个特性,可以测定无线电波的传播方向,从而确定飞机相对于导航台的方向,实现角坐标测量。
根据1)、4)两个特性,可以测定无线电波在导航台和飞机之间的传播时间,从而确定飞机到导航台的斜距。
如测定电波有两个导航台到飞机的时间差,则可确定飞机到这两个导航台的距离差。
特性3)是雷达导航的基础,正是由于这个特性,才能通过无线电波发现飞机并确定飞机相对于雷达所在位置的角坐标和距离。
20世纪20~30年代,无线电测向是航海和航空仅有的一种导航手段,而且一直沿用至今。
不过它后来已成为一种辅助手段。
第二次世界大战期间,无线电导航技术迅速发展,出现了各种导航系统。