艦船導(dǎo)航概論

前言

　　引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)體安全、準(zhǔn)確地航行到預(yù)定目標(biāo)或指定點(diǎn)的理論和方法，稱(chēng)為導(dǎo)航。艦船導(dǎo)航方法大致可分為地文導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航和綜合導(dǎo)航。　　地文導(dǎo)航主要是利用對(duì)陸上標(biāo)志的觀測(cè)確定船位和方位。大約在12世紀(jì)，中國(guó)發(fā)明的指南針開(kāi)始在航海中應(yīng)用，繼而產(chǎn)生羅經(jīng)，羅經(jīng)導(dǎo)航標(biāo)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(kāi)始了對(duì)天體進(jìn)行觀測(cè)確定艦船方位的天文導(dǎo)航。1687年建立的牛頓力學(xué)定律奠定了慣性導(dǎo)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(tái)羅經(jīng)和穩(wěn)定平臺(tái)理論基礎(chǔ)。無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航經(jīng)歷了1921年的無(wú)線(xiàn)電測(cè)向儀、1935年的雷達(dá)、1943年的羅蘭A、1944年的臺(tái)卡、1958年的羅蘭C、1964年的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、1993年的全球定位系統(tǒng)的發(fā)展歷程。為擺脫對(duì)美國(guó)GPS的依賴(lài)，俄羅斯開(kāi)發(fā)了GLONASS全球?qū)Ш较到y(tǒng)，中國(guó)開(kāi)發(fā)了“北斗”衛(wèi)星定位系統(tǒng)，歐盟正開(kāi)發(fā)伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。1962年R．E．Kalman提出了最優(yōu)線(xiàn)性遞推濾波。1988年N．A．carkson提出的聯(lián)合濾波理論為兩個(gè)以上的導(dǎo)航傳感器信息融合奠定了理論基礎(chǔ)?！　∨灤瑢?dǎo)航系統(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(dǎo)航設(shè)備的發(fā)展是艦船技術(shù)發(fā)展的必然。無(wú)源性、自主性、參數(shù)全面性和精度長(zhǎng)期穩(wěn)定性是導(dǎo)航技術(shù)未來(lái)發(fā)展中的重要內(nèi)容。這些導(dǎo)航方法和技術(shù)的發(fā)展均離不開(kāi)對(duì)與其相關(guān)的基礎(chǔ)理論的深入學(xué)習(xí)和研究?！　”緯?shū)共分為7章，在第1章中，闡述了與艦船導(dǎo)航相關(guān)的基礎(chǔ)理論，主要包括導(dǎo)航中常用名詞的定義、常用的坐標(biāo)系變化、地球重力場(chǎng)和地球磁場(chǎng)的基本概念及與海圖相關(guān)的基本計(jì)算；第2章系統(tǒng)地介紹了船位推算與陸標(biāo)定位方法，主要包括船位推算、有無(wú)風(fēng)流影響計(jì)算和陸標(biāo)定位計(jì)算；在第3章中，全面地介紹了計(jì)算天文導(dǎo)航的方法，主要包括天體預(yù)報(bào)、天體定位、天測(cè)羅經(jīng)差等的計(jì)算方法；第4章介紹了陸基無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航方法基本理論和誤差分析，主要包括無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航的定位體制和工作模式、無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航精度分析、傳播條件對(duì)陸基無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航信號(hào)的影響和羅蘭c導(dǎo)航的基本原理；第5章介紹了衛(wèi)星導(dǎo)航方法及影響衛(wèi)星導(dǎo)航精度的主要因素，包括衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)分析、衛(wèi)星導(dǎo)航方式、系統(tǒng)誤差分析和引起衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航的主要組成、信號(hào)體制、導(dǎo)航電文等，在一定程度上是對(duì)第5章的有效補(bǔ)充，為研究其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供了范例。

內(nèi)容概要

本書(shū)全面介紹了涉及艦船導(dǎo)航的基本理論，全書(shū)共分為7章。首先簡(jiǎn)要闡述艦船導(dǎo)航基礎(chǔ)理論。然后分別介紹船位推算與陸標(biāo)定位方法；天文導(dǎo)航方法；陸基無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航方法基本理論和誤差分析；衛(wèi)星導(dǎo)航基本理論及影響衛(wèi)星導(dǎo)航精度的主要因素；以GPS為例討論衛(wèi)星導(dǎo)航的主要組成、信號(hào)體制、導(dǎo)航電文式。最后介紹艦船導(dǎo)航系統(tǒng)常用的數(shù)據(jù)處理方法等?！　”緯?shū)可作為艦船導(dǎo)航專(zhuān)業(yè)師生和工程技術(shù)人員的教科書(shū)或參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

前言第1章　導(dǎo)航基礎(chǔ)理論  1.1　地球與坐標(biāo)系  1.2　常用坐標(biāo)系與坐標(biāo)變換  1.3　地球重力場(chǎng)  1.4　地球磁場(chǎng)  1.5　海圖及相關(guān)計(jì)算方法第2章　船位推算與陸標(biāo)定位方法　2.1　無(wú)風(fēng)流情況下的航位推算和誤差分析　2.2　風(fēng)流中航行船位推算與誤差分析　2.3　陸標(biāo)導(dǎo)航第3章　天文導(dǎo)航方法　3.1　天文定位三角形與時(shí)間　3.2　恒星視位置預(yù)報(bào)　3.3　太陽(yáng)系天體視位置預(yù)報(bào)　3.4　天體真高度　3.5　船位定位計(jì)算　3.6　觀測(cè)天體測(cè)定羅經(jīng)差第4章　陸基無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航方法　4.1　無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航的技術(shù)基礎(chǔ)　4.2　無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航精度分析　4.3　傳播條件對(duì)無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航信號(hào)的影響　4.4　羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)　4.5　羅蘭C電波傳播　4.6　羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)誤差　附表1　主要羅蘭C臺(tái)鏈第5章　衛(wèi)星導(dǎo)航方法　5.1　衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航原理　5.4　與傳播途徑有關(guān)的誤差　5.5　相對(duì)論效應(yīng)引起的誤差　附表2　GPS相對(duì)論效應(yīng)的主要常數(shù)第6章　GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)　6.1　GPS系統(tǒng)組成　6.2　偽隨機(jī)碼　6.3　GPS衛(wèi)星信號(hào)　6.4　GPS導(dǎo)航電文第7章　導(dǎo)航信息處理中的數(shù)學(xué)方法　7.1　導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差　7.2　導(dǎo)航信息的不確定度評(píng)定　7.3　導(dǎo)航信息的線(xiàn)性估計(jì)　7.4　導(dǎo)航信息的非線(xiàn)性濾波參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章 船位推算與陸標(biāo)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(diǎn)或觀測(cè)船位作為推算開(kāi)始點(diǎn)，根據(jù)航向、計(jì)程儀航程或航速乘以時(shí)間并計(jì)算風(fēng)流等影響，對(duì)航跡和船位進(jìn)行推算的方法和過(guò)程。推算船位也是陸標(biāo)定位、天文定位和無(wú)線(xiàn)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(shí)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(shí)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(shí)，可利用陸標(biāo)進(jìn)行定位。陸標(biāo)定位是一種簡(jiǎn)單、可靠的基本定位方法。利用儀器觀測(cè)在視界內(nèi)海圖上確知其準(zhǔn)確位置的陸標(biāo)與船舶間的相互位置關(guān)系，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果在海圖上標(biāo)繪出本船在觀測(cè)時(shí)刻位置的方法和過(guò)程稱(chēng)為陸標(biāo)定位。通過(guò)陸標(biāo)觀測(cè)測(cè)定得到的船位稱(chēng)為陸標(biāo)船位?！　?.1 無(wú)風(fēng)流情況下的船位推算和誤差分析　　根據(jù)船舶航行時(shí)的航向、航程和風(fēng)流要素，在海圖上直接作圖畫(huà)出推算航跡和船位，或者是在海圖上根據(jù)計(jì)劃航線(xiàn)，預(yù)配風(fēng)流壓差，作圖畫(huà)出應(yīng)采取的真航向和推算船位，稱(chēng)為航跡繪算。此法簡(jiǎn)便、直觀，是目前船舶上常用的方法。

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