衛星導航都有哪些種類?快來看看

劉奇

2019年09月25日08:48  來源:人民網-科普中國
 

導航的應用在日常生活中非常普及,假若沒有導航,可能很多業務都無法開展。我們平時使用的導航基本上都基於衛星導航定位系統。除此之外還有很多其他的導航方法,本文接下來帶你了解導航的種類。

天文導航是較早發展的一種導航方法,最早應用於陸地上。我國古人利用北極星來指北,以此來確定大致位置。后來,天文導航技術應用於航海,在茫茫的大海上確定自己的位置至關重要。航海家們利用六分儀可以測出北極星的高度角,就能判斷船隻所處的緯度。利用高精度的航海種,就能測出緯度。航海鐘的測時精度越高,緯度的測定就越准。六分儀和航海鐘是利用天文導航來確定船隻經度的基本儀器。天文導航對於當年完成首次環球航行的航海家們來說,有著非常重要的意義。再后來,天文導航被應用到航空和航天領域,基本原理仍是通過觀測天體來確定位置。但這種方式易受天氣影響。

無線電導航利用的是高頻無線電在空間中以光速近似直線傳播的原理,隻要確定了無線電波從發射機到接收機的傳播時間,便可以確定收發機之間距離,即光速與傳播時間乘積。通過測定不同的發射機到同一接收機的距離,便可以解算出接收機載體所在位置。例如對於衛星定位導航,接收機要同時接收不少於4顆衛星的信號,才能確定所出的位置。由於發射機所處位置不同,無線電導航又可分為陸基無線電導航和天基無線電導航。陸基無線電導航系統發射機位於陸地上,天基無線電導航系統發射機位於人造衛星上,因此也被成為衛星導航,我們常用的GPS導航系統以及我國的北斗導航系統都屬於衛星導航系統(或天基無線電導航系統)。衛星導航精度高,但易受電磁干擾。

以上導航技術都需要導航裝置接收外界的導航信息,然而導航信息在傳播過程中,容易受到電子干擾和天氣影響。所以,后來又發展出另一種不需要接收外界信息的導航技術——自主導航。慣性導航就是自主導航技術的典型代表。

慣性導航簡稱慣導,它通過測量運載體在各個方向的加速度,並進行積分運算,來獲得運載體的位置和速度。慣導的主要測量裝置包括三個加速度計和三個自由度陀螺儀,前者敏感測量運載體三個平動方向的加速度,后者敏感測量運載體三個轉動方向的加速度。為了得到運載體的位置數據,需對每個測量通道進行的輸出積分。由於陀螺儀精度的原因,因此在長距離導航(譬如洲際導彈)中會產生累計誤差,這樣就必須將慣性導航與其他導航方式結合起來,不斷修正其誤差。慣導由於既不向外部發射信號,也不從外部接收信號,因而具有非常好的自主性和隱秘性。

導航技術隨著科技的進步也在不斷發展,種類逐漸豐富、精度愈發提高,但每種導航方式都有其優勢和劣勢。因此,工程上有時會採用組合導航的方式,以達到優勢互補,例如GPS和慣導組合就能夠獲得更好的導航定位效果

本文由空軍指揮學院教授徐邦年進行科學性把關。

(責編:王紹紹、張希)