教案20(无线电导航系统 ).ppt

课题二十、无线电导航系统 一、导航概述 二、导航设备 一、导航概述  导航设备就是引导船舶航行的设备，天文导航方法，在我国古代叫做“牵星过洋术”。到了800多年前的宋代，出现了磁罗经，导航方法有了新的发展。 不同阶段或区域，对航行安全要求也因环境不同而各异,但都是为了保证最小航行交通冲突，最有效地利用日益拥挤的航路，保证航行安全，提高交通运输效益，节约能源。按照导航系统的功能划分大致有以下几类： 1、自主导航 自主导航系统适于上述五种航路的任何一种，它基本上是一种单纯的导航系统，其主要特征是仅向用户提供位置、航速、航向和时间信息，也可包括海图航迹显示，不需通信系统。适应于任何海面、湖面和内河上航行的船舶，从大型远洋货轮到私人游艇。 2、港口管理和进港引导 这种系统主要用在港口/码头的船舶调度管理、进港船舶引导，以确保港口/码头航行的安全和秩序。该系统需要双向数据/话音通信，以便于领航员引导船舶；港区情境/海图显示，以表明停泊的船舶和可利用的进港航线，避免冲撞。这种系统对导航系统的精度要求高， 要采用差分GPS和其他增强技术。 3、航路交通管理系统 主要用于近海和内陆河航路上的船舶导航和管理，通常需要卫星通讯系统支持。 4、跟踪监视系统 这类系统主要用于海上巡逻艇、缉私艇及各种游艇，特别是私人游艇以防盗。根据具体的使用对象，有些系统需要给出导航参量和双向数据、话音通讯，如缉私艇。而有时则不需要给出导航参量，如用于私人游艇防盗，仅需要单向数据通讯，一旦发生被盗，游艇上的导航系统 不断把自己的位置和航向送到有关中心，以便于跟踪。 5、紧急救援系统 系统也包括两栖飞机，直升机和陆地车辆。它适应于所有五类航路，用于搜寻和救援各种海面、湖面、内河上的遇险、遇难船舶和人员。这类系统需要双向数据/话音通信，要求 响应时间快、定位精度高。 6、GPS/声纳组合用于水下机器人导航 该类组合系统可用于水下管道铺设和维修（需要视觉系统），水文测量以及其它海下作业，如用于港口/码头水下勘测，以便于进场航道阻塞物清除，保证航道畅通，也可用于远洋捕捞， 渔船作业引导等。 7、其它应用 所采用的导航技术主要有：GPS、 声纳技术、航海图、 无线电导航技术、 图象匹配技术。 二、导航设备 （1）灯塔 （2）无线电导航 （3）船用磁罗经 （4）陀螺罗经 （5）船用计程仪 （6）声纳 （7）船载航行记录仪 （2）无线电导航 利用无线电引导飞行器沿规定航线、在规定时间达到目的地的航行技术。利用无线电波的传播特性可测定飞行器的导航参量（方位、距离和速度），算出与规定航线的偏差，由驾驶员或自动驾驶仪操纵飞行器消除偏差以保持正确航线。 （1）发展历史 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。雷达也开始在舰船和飞机上用作导航手段。飞机着陆开始使用雷达和仪表着陆系统。60年代出现子午仪卫星导航系统。70年代微波着陆引导系统研制成功。80年代，同步测距全球定位系统研制成功。无线电导航在军事和民用方面有着广阔的应用前景。 （2）无线电导航原理 无线电导航主要利用电磁波传播的基本特性：电磁波在在均匀理想媒质中，沿直线（或最短路径）传播;;电磁波在自由空间的传播速度是恒定的;电磁波在传播路线上遇到障碍物或在不连续媒质的界面上时会发生反射。 无线电导航就是利用上述特性，通过无线电波的接收、发射和处理，导航设备能测量出所在载体相对于导航台的方向、距离、距离差、速度等导航参量（几何参量）。通过测量无线电导航台发射信号(无线电电磁波)的时间、相位、幅度、频率参量，可确定运动载体相对于导航台的方位、距离和距离差等几何参量，从而确定运动载体与导航台之间的相对位置关系，据此实现对运动载体的定位和导航。 （3）优缺点 无线电导航: 优点：不受时间、天气限制，精度高，作用距离远方,定位时间短，设备简单可靠； 缺点：必须辐射和接收无线电波而易被发现和干扰，需要载体外的导航台支持，一旦导航台失效，与之对应的导航设备无法使用；同时，易发生故障。 （4）分类 　　无线电导航根据运载工具的不同有不同的分类:船舶无线电导航和飞行器导航。 船舶无线电导航，又称无线电航海，是利用无线电