艦船導航概論

前言

　　引導運動體安全、準確地航行到預(yù)定目標或指定點的理論和方法，稱為導航。艦船導航方法大致可分為地文導航、天文導航、無線電導航、慣性導航和綜合導航?！　〉匚膶Ш街饕抢脤﹃懮蠘酥镜挠^測確定船位和方位。大約在12世紀，中國發(fā)明的指南針開始在航海中應(yīng)用，繼而產(chǎn)生羅經(jīng)，羅經(jīng)導航標志著航海技術(shù)取得重大突破。1730年發(fā)明了航海六分儀。1767年天文鐘在船上使用，開始了對天體進行觀測確定艦船方位的天文導航。1687年建立的牛頓力學定律奠定了慣性導航理論基礎(chǔ)。1851年發(fā)現(xiàn)的傅科理論奠定了陀螺理論基礎(chǔ)。1908年發(fā)現(xiàn)的舒勒周期奠定了平臺羅經(jīng)和穩(wěn)定平臺理論基礎(chǔ)。無線電導航經(jīng)歷了1921年的無線電測向儀、1935年的雷達、1943年的羅蘭A、1944年的臺卡、1958年的羅蘭C、1964年的衛(wèi)星導航系統(tǒng)、1993年的全球定位系統(tǒng)的發(fā)展歷程。為擺脫對美國GPS的依賴，俄羅斯開發(fā)了GLONASS全球?qū)Ш较到y(tǒng)，中國開發(fā)了“北斗”衛(wèi)星定位系統(tǒng)，歐盟正開發(fā)伽利略衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。1962年R．E．Kalman提出了最優(yōu)線性遞推濾波。1988年N．A．carkson提出的聯(lián)合濾波理論為兩個以上的導航傳感器信息融合奠定了理論基礎(chǔ)?！　∨灤瑢Ш较到y(tǒng)和設(shè)備體現(xiàn)了其系統(tǒng)性、綜合性、特殊性、復(fù)雜性和適裝性，艦船導航設(shè)備的發(fā)展是艦船技術(shù)發(fā)展的必然。無源性、自主性、參數(shù)全面性和精度長期穩(wěn)定性是導航技術(shù)未來發(fā)展中的重要內(nèi)容。這些導航方法和技術(shù)的發(fā)展均離不開對與其相關(guān)的基礎(chǔ)理論的深入學習和研究。　　本書共分為7章，在第1章中，闡述了與艦船導航相關(guān)的基礎(chǔ)理論，主要包括導航中常用名詞的定義、常用的坐標系變化、地球重力場和地球磁場的基本概念及與海圖相關(guān)的基本計算；第2章系統(tǒng)地介紹了船位推算與陸標定位方法，主要包括船位推算、有無風流影響計算和陸標定位計算；在第3章中，全面地介紹了計算天文導航的方法，主要包括天體預(yù)報、天體定位、天測羅經(jīng)差等的計算方法；第4章介紹了陸基無線電導航方法基本理論和誤差分析，主要包括無線電導航的定位體制和工作模式、無線電導航精度分析、傳播條件對陸基無線電導航信號的影響和羅蘭c導航的基本原理；第5章介紹了衛(wèi)星導航方法及影響衛(wèi)星導航精度的主要因素，包括衛(wèi)星運動分析、衛(wèi)星導航方式、系統(tǒng)誤差分析和引起衛(wèi)星導航信息傳播中的主要誤差；在第6章中，以GPS為例討論了衛(wèi)星導航的主要組成、信號體制、導航電文等，在一定程度上是對第5章的有效補充，為研究其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供了范例。

內(nèi)容概要

本書全面介紹了涉及艦船導航的基本理論，全書共分為7章。首先簡要闡述艦船導航基礎(chǔ)理論。然后分別介紹船位推算與陸標定位方法；天文導航方法；陸基無線電導航方法基本理論和誤差分析；衛(wèi)星導航基本理論及影響衛(wèi)星導航精度的主要因素；以GPS為例討論衛(wèi)星導航的主要組成、信號體制、導航電文式。最后介紹艦船導航系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)處理方法等?！　”緯勺鳛榕灤瑢Ш綄I(yè)師生和工程技術(shù)人員的教科書或參考書。

書籍目錄

前言第1章　導航基礎(chǔ)理論  1.1　地球與坐標系  1.2　常用坐標系與坐標變換  1.3　地球重力場  1.4　地球磁場  1.5　海圖及相關(guān)計算方法第2章　船位推算與陸標定位方法　2.1　無風流情況下的航位推算和誤差分析　2.2　風流中航行船位推算與誤差分析　2.3　陸標導航第3章　天文導航方法　3.1　天文定位三角形與時間　3.2　恒星視位置預(yù)報　3.3　太陽系天體視位置預(yù)報　3.4　天體真高度　3.5　船位定位計算　3.6　觀測天體測定羅經(jīng)差第4章　陸基無線電導航方法　4.1　無線電導航的技術(shù)基礎(chǔ)　4.2　無線電導航精度分析　4.3　傳播條件對無線電導航信號的影響　4.4　羅蘭C導航系統(tǒng)　4.5　羅蘭C電波傳播　4.6　羅蘭C導航系統(tǒng)誤差　附表1　主要羅蘭C臺鏈第5章　衛(wèi)星導航方法　5.1　衛(wèi)星導航技術(shù)發(fā)展概述　5.2　衛(wèi)星定位基礎(chǔ)　5.3　衛(wèi)星導航原理　5.4　與傳播途徑有關(guān)的誤差　5.5　相對論效應(yīng)引起的誤差　附表2　GPS相對論效應(yīng)的主要常數(shù)第6章　GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)　6.1　GPS系統(tǒng)組成　6.2　偽隨機碼　6.3　GPS衛(wèi)星信號　6.4　GPS導航電文第7章　導航信息處理中的數(shù)學方法　7.1　導航系統(tǒng)的誤差　7.2　導航信息的不確定度評定　7.3　導航信息的線性估計　7.4　導航信息的非線性濾波參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第2章 船位推算與陸標定位方法　　船位推算是船舶在航行中求取船位最基本的方法。所謂船位推算，是指航行船舶以起航點或觀測船位作為推算開始點，根據(jù)航向、計程儀航程或航速乘以時間并計算風流等影響，對航跡和船位進行推算的方法和過程。推算船位也是陸標定位、天文定位和無線電航海儀器定位的基礎(chǔ)?！　‰m然可以用船位推算的方法隨時獲得船位，但由于存在多種因素的影響使得推算的船位與實際船位并不一致，并且推算船位的誤差往往是積累的。在船舶沿岸航行時，可利用陸標進行定位。陸標定位是一種簡單、可靠的基本定位方法。利用儀器觀測在視界內(nèi)海圖上確知其準確位置的陸標與船舶間的相互位置關(guān)系，根據(jù)觀測結(jié)果在海圖上標繪出本船在觀測時刻位置的方法和過程稱為陸標定位。通過陸標觀測測定得到的船位稱為陸標船位。　　2.1 無風流情況下的船位推算和誤差分析　　根據(jù)船舶航行時的航向、航程和風流要素，在海圖上直接作圖畫出推算航跡和船位，或者是在海圖上根據(jù)計劃航線，預(yù)配風流壓差，作圖畫出應(yīng)采取的真航向和推算船位，稱為航跡繪算。此法簡便、直觀，是目前船舶上常用的方法。

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