无线电导航系统讲义.docx

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户提供无线电导航信号;工作区监测站和台链控制中心用于监视和控制系统的工作情况与信号质量,使其满足系统的要求。用户设备包括各种类型的接收机,接受来自发射台的导航信号,进而获取位置和信号与其他导航信息。罗兰—C系统利用沿地波传播的中长波信号,通过测量来自两个基台的无线电信号相位差获取两基台的距离差,从而获得以两基台为焦点的双曲线,得到两条这样的双曲线就实现了双曲线相交定位。罗兰一C系统信号覆盖区可深达水下,不仅可用于船舰、飞机、车辆等导航和定位,也可以用于水下潜艇的导航和定位。罗兰—C系统同一发射台链中的发射台组具有共同的时间基准并位于同一地理区域。为了实现用户的定位,一个发射台链至少由三个发射台组成,其中一个发射台称为主台,其余的各台称为副台。通常主台都用英文大写字母“M”表示,副台用大写字母“W”“X”“Y”、、“Z”等表示,台链中副台的数量一般不超过5个。台链中个发射台之间位置相互关系,包括发射台之间的距离和方位,称作台链的配置。台链配置形状取决于主要感兴趣的服务区域。为了使得在感兴趣的那些区域具有标胶好的位置先交角和较高的信噪比,从而得到较高的定位精度,常见的台链配置有三角形,Y形和星形三种。第九章卫星导航系统卫星导航系统是以人造卫星作为导航台的天基无线电导航系统,能为全球陆、海、空、天的各类军民载体提供的全天候,24小时连续高精度的三维位置,速度和精密时间信息。与地基无线电导航系统相比,由于卫星导航系统具有收外界条件限制较小、导航定位精度高等优点,因而得到了迅速的发展。特别全球定位系统的发展和应用围不断扩大,使传统的地基无线电导航系统受到了被替代的威胁。-可修编-,当地面接收站的位置一定时,在卫星通过地面接收站视野的时间,所接受的信号的多普勒频移曲线与卫星轨道有一一对应的关系。这意味着固定于地面的接收站只要测得卫星通过其视野期间的多普勒频移曲线,就可以确定卫星的轨道。反过来,若卫星运行轨道是已知的,那么根据接受站测得的多普勒频移曲线,便能确定接收站在地面的位置。于是研究人员提出了研制卫星导航系统的建议。、功用与配置全球定位系统(GPS)是至今为止世界最具有代表性的卫星导航系统。卫星导航系统通常是由卫星组成的空间部分,监测站和控制站组成的控制部分及各种类型用户接收机组成的用户部分三大部分构成。,军分布在6个倾角为55°的轨道上,每个轨道有四颗卫星,此外,四颗有源备份卫星在轨运行。卫星运行在地球表面以上约20230km的近圆轨道,运行周期为12h。这种由多颗卫星组成的星座,可在全天任何时间为地球任何地方提供4-8颗仰角在15°以上的同时可观测卫星。如果将遮蔽仰角(在此角度之上的卫星才能被用户观测)降到10°,最多颗观测到10颗卫星;若将遮蔽仰角进一步下降到5°,那么最多可同时见到12颗卫星。、个全球监测站和三个地面控制站组成,5主要任务是跟踪所有的卫星以进行轨道和时钟测定、预测修正模型参数、同步卫星时间和为卫星加载数据电文等。(1)主控站主控站从各监测站收集对卫星的跟踪数据,计算卫星的轨道和时钟参数,然后,将这些结果送到3个地面控制站中,以便最终向卫星加载数据。此外,主控站还担负对卫星的控制和系统运行管理等任务。(2)监测站监测站均配装有精密的绝钟和能够连续测量到所有可见卫星伪距的接收机。所测伪距每-可修编-,利用电离层和气象数据,15min每进行一次数据平滑,然后发送给主控站。(3)地面控制站地面控制站有时也称作地面天线(GA)。地面控制站与卫星之间有通信联络,主要有地面天线组成。由主控站传来的卫星星历和时钟参数以S波形射频链上行注入到各个卫星,上行注入每天一次或两次。如果某地面站发生故障,那么在各卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度却会逐渐降低。、信号处理、数据调节、坐标转换、导航计算、人/机接口等工作。现已为GPS的用户研制出多种类型的接收机,从最简单的单通道便携式接收机到性能完善的多通道接收机。不同类型和不同结构的接收机适应于不同的精度要求,不同的载体运动特性和不同的抗干扰环境。一次定位时间也从几秒钟至几分钟不等,这取决于接收设备的结构完善程度。尽管各种类型的接收机的结构复杂程度不同,但必须完成下列基本功能:选择卫星、捕获信号、跟踪和测量导航信号,校正传播效应,计算导航解,显示及传输定位信息。第十章自主无线电导航系统自主无线电导航系统是一种不需要运行体之外的设备配合,由用户自主完成导航任务而独立配备的无线电设备或与其他设备的组合。多普勒导航系统和无线电高度表等都是典型的航空自主无线电导航系统自主无线电导航系统因其具有的不依赖外部设施、能够主动完成导航任务的特性,使其具有了隐蔽导航、远程使用等优越能力,从而在军事领域有着广泛的应用。,它能连续地输出飞机相对于某航路点的位置,是一种基于多普勒效应的自主式无线电导航系统。系统的基本测量部件是多普勒雷达、通过测量载体的运动过程中发射到地面并反射回来的信号频率偏移或变化,计算出地速和偏流角,并在航姿系统的辅助下完成飞机位置的推算功能。由于可以提供精确地地速测量,多普勒导航广泛应用于飞机的导航定位,使许多军用、民用飞机自主远程导航的必选设备之一。-可修编-,采用频率测速基本原理,可自动连续地测量雷达载机相对地面运动的地速和偏流角,进行导航参数计算,是一种用推算法定位的自主无线电导航系统。多普勒导航系统由多普勒雷达、航姿系统、导航计算机、显示控制装置等组成。其中航姿系统包括航向姿态基准、陀螺磁罗盘或惯性平台,负责提供航向信息。多普勒雷达是多普勒导航系统的核心测量部件,-,通过发射并回波信号,测量各个天线波束上首发信号之间的频率偏移,解算出载体坐标系中三个轴向的速度分量vx,vy,vz。这三个速度分量是对飞机坐标系来说的,但在推算法导航中应求的三个速度分量应以地平坐标为基准,而多普勒雷达本身不能提供坐标转换的信息。一个简单的解决办法是将天线在飞机前后纵倾和左右滚动时稳定起来,即当飞机姿态变化时,天线纵轴总是指向飞机的航迹方向,实现“航迹稳定”,在这种情况下相对地平坐标速度分别等于载体坐标系中各轴向的速度,这时天线相对飞机是可动的,称为“可动天线系统”多普勒雷达。而对于“固定天线系统”的多普勒雷达,其天线系统固定在飞机上。飞机坐标速度分量与地平坐标速度分量是不相等的,必须引入航姿系统的角度信息进行坐标转换,即利用飞机的纵向俯仰角,横滚角,航向角进行换算。导航计算机就负责将雷达测量的载体坐标系中的速度分量转换到地平坐标系,,并根据给定的起飞点地理坐标值,完成推算导航定位任务。导航计算机输出的导航信息以及飞行控制数据送往指示器或直接送给自动驾驶仪,实现导航及飞行控制。