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GPS导航系统毕业论文


第 1 章 绪论 1.1 导航的基本概念 导航是引导运载体到达预定目的地的过程。导航分两类:(1)自主式导航, 用飞行器或船舶上的设备导航,有惯性导航、多普勒导航和天文导航等;(2)非 自主式导航,用于飞行器、船舶、汽车等交通设备与有关的地面或空中设备相配 合导航,有无线电导航、卫星导航。在军事上,导航还要配合完成武器投射、侦 察、巡逻、反潜和援救等任务。高效、高精度的导航系统更是我国这种发展中国 家赶超发达国家的战略性资源和倍能器。在军用方面,随着新时期军事战略方针 的转变及高新技术武器装备的发展, 导航定位定向系统已经成为我军现代化建设 中一项不可缺少的重要军事技术装备,其重要性表现在:它是信息战必不可少的 基础设备,是建立战场统一坐标的前提,是快速、准确火力部署的保障,同时又 是实现武器精确打击能力的必要条件。所以,导航定位定向系统对迅速提高我军 的综合作战能力,加快数字化部队建设至关重要;在民用方面,国外的导航定位 定向系统己在大地测量、定向钻并、隧道掘进、地面车辆导航、飞机进场着陆、 航天航空遥感、机载重力测量、公路监测、地下油气管道监测、矿井监测、激光 断面监测等方面得到广泛地的应用,并取得了巨大的经济效益。 在日常生活中我们经常接触到的导航是车载导航, 车载导航属于非自主式导 航,车载导航是利用车载 GPS(全球定位系统)配合电子地图来进行的,汽车 GPS 导航系统由两部分组成: 一部分由安装在汽车上的 GPS 接收机和显示设备 组成;另一部分由计算机控制中心组成,两部分通过定位卫星进行联系。 1.2 惯性导航(INS)概述 通常说的惯性技术,是惯性器件、惯性测量、惯性导航、惯性制导和惯性稳 定等技术的统称。惯性技术既是一门学科,也是一门工程技术,在陆、海、空、 天各个领域有着广泛应用。惯性器件(陀螺仪和加速度计) 、惯性仪表、惯性导 航系统都是以牛顿力学定律为基础的。 惯性导航系统通过加速度计实时测量载体 运动的加速度,经积分运算得到载体的实时速度和位置信息。 惯性技术是对载体进行导航的关键技术之一, 惯性技术是利用惯性原理或其 它有关原理, 自主测量和控制运载体运动过程的技术, 惯性测量和惯性敏感器技。 现代惯性技术在各国政府雄厚资金的支持下, 己经从最初的军事应用渗透到民用 领域。 惯性技术在国防装备技术中占有非常重要的地位。对于惯性制导的中远程 导弹,一般说来命中精度 70%取决于制导系统的精度。对于导弹核潜艇,由于 潜航时间长,其位置和速度是变化的,而这些数据是发射导弹的初始参数,直接 影响导弹的命中精度,因而需要提供高精度位置、 速度和垂直对准信号。目前 适用于潜艇的唯一导航设备就是惯性导航系统。 1.3 卫星导航概述 卫星导航是采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的技 术。卫星导航系统通过测定的载体到导航卫星的距离、距离差等参数,并结合获 取的或计算机得到的导航卫星瞬时位置来确定载体位置。目前主要有美国的 GPS、俄罗斯的 GLONASS、欧洲的 GALILEO 和我国的北斗导航卫星系统。这里主 要介绍 GPS 导航定位。 GPS 系统主要由空间部分、地面部分及用户设备组成,GPS 的空间部分由 24 颗卫星组成,包括 21 颗工作星和三颗备份卫星,位于距地面 20200km 高度的近 圆轨道上,24 颗卫星均匀分布在 6 个轨道面上,轨道倾角为 55 度,这样可以确 保地球上的任何一个地方都可以同时观测到 6~11 颗卫星。 布置在轨道上的备份 星,可随时进入工作状态。GPS 卫星导航

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