1.緒論-2.1地球與定位

空中導航第一章緒論日常生活中的導航問題：在一個陌生的城市，想找到要去的地方，如果不問路的話，你常采用什么方法?實際上是要解決三個基本問題：定位、定向和確定行進時間。空中導航的概念定義：使用飛機領航系統(tǒng)，引導飛機沿預定航線從地球表面的一點準確、準時、安全地飛至地球表面另一點的一門應用科學。思考：要使飛行達到準確、準時、安全的目的,必須解決哪些問題?思考：與日常生活中遇到的導航問題有何共通和不同之處？1.空中導航的三個基本問題1.定位：導航的首要和基本問題，是確定應飛航向和飛行時間的基礎；可以采用的定位方法:目視,無線電,區(qū)域導航等；定位后判斷偏航,進而修正航向等參量。2.確定應飛航向：目的是修正風的影響，使飛機沿著預定的航跡飛行；要根據(jù)飛行高度上風速、風向和預定航跡的關系確定實際應飛航向。3.確定飛行時間：目的是準確把握飛行進程，及時修正飛行速度，確保飛機能夠準時到達目的地；根據(jù)飛行計劃的要求，利用航路檢查點檢查飛機的飛行進程，采取相應的措施消磨和吸收飛行時間。2.領航學研究的基本內容導航基礎理論：飛行時空的基本概念、基本導航元素及其測量、航空地圖及其使用、導航定位方法、飛機在空氣中的運動規(guī)律等；導航設備設施理論：導航儀表、導航設施的基本工作原理和使用方法等；導航方法：地標推測導航方法、無線電導航方法和現(xiàn)代區(qū)域導航理論；空中導航的實施：空中導航的地面準備和空中實施的基本程序。3.空中導航的發(fā)展史1)古代傳說中的導航：據(jù)說大約在公元前2600年，黃帝部落與蚩尤部落曾經在涿鹿發(fā)生大戰(zhàn)，由于有指南車的指引，黃帝的軍隊在大風雨中仍能辨別方向，因此取得了戰(zhàn)爭的勝利。2)天文導航（CelestialNavigation)利用天文羅盤、六分儀等，根據(jù)日月星辰的位置關系測定飛機的位置和航向鄭和下西洋：“過洋牽星圖”，“惟觀日月升墜，以辨東西，星斗高低、度量遠近”。歐美早期航海中使用的六分儀天文導航的特點優(yōu)點自主導航，隱蔽性好抗干擾能力強不受地域空域限制設備簡單，造價低缺點對民用航空而言，容易受到天氣的影響3)地標領航（PilotingNavigation）火堆、旗語、地標要求：要求目視條件好（VIS，Ceiling），飛行前做好充分準備局限性：嚴重依賴地理環(huán)境、天氣狀況，飛行時空小4)推測（羅盤）領航(Dead-ReckongingNavigation)指南針；計里鼓；14世紀的磁羅盤1906年前后德國.安休茲博士陀螺羅盤1909年，俄國什瓦斯基偏流公式1910年航空地圖利用地標、結合羅盤及其他基本航行儀表，對照航圖，根據(jù)飛機當前位置，推測飛機未來位置的領航方法。飛行時空進一步擴大，但依然受到地理環(huán)境、天氣狀況、基本領航儀表精度及功能的限制。5)無線電領航（RadioNavigation)根據(jù)無線電的傳播特性，利用無線電領航設備進行定向、測距、定位，引導飛機飛行。精度高；定位時間短，可以連續(xù)、適時的定位；能夠在晝夜、復雜氣象條件或缺少地標的條件現(xiàn)使用，大大擴大了飛行時空。局限性：地面限制、電磁干擾20世紀20年代出現(xiàn)，二戰(zhàn)時期得到迅猛發(fā)展測向系統(tǒng)：ADF、VOR、ILS、MLS（方位角、仰角、距離）測距系統(tǒng)：DME測向測距系統(tǒng)：VOR/DME，TACAN測高系統(tǒng)：RA測距差系統(tǒng)：

OMEGA、LORAN6)慣性導航INS（InertialNavigation）利用慣性元件測量飛機相對于慣性空間的加速度，在給定的初始條件下，利用導航計算機的積分運算，確定飛機的姿態(tài)、位置、速度，引導飛機飛行。完全自主導航；不受氣象條件和地面導航設施限制，隱蔽性好；系統(tǒng)校準后短時定位精度高。定位誤差隨時間而不斷積累，存在積累誤差；成本高。7)衛(wèi)星導航通過測量飛機與導航衛(wèi)星的相關位置來解算領航參數(shù)1957年10月，前蘇聯(lián)成功發(fā)射了世界上第一顆人造衛(wèi)星。1964年1月，美國海軍成功研制出海軍衛(wèi)星導航系統(tǒng)－“子午儀（Transit）衛(wèi)星導航系統(tǒng)”，主要用于核潛艇的導航定位，1967年7月，部分導航電文解密，供民間商業(yè)應用，為遠洋船舶導航和海上定位服務。1973年，美國，GPS1978年，前蘇聯(lián)GLONASS歐洲空間局1999年初正式推出Galileo導航衛(wèi)星系統(tǒng)計劃，預計于2008年建成，2010年全面投入民用。8)區(qū)域導航慣性導航、衛(wèi)星導航以及飛行管理計算機系統(tǒng)的不斷發(fā)展，使得導航手段發(fā)生了根本的變化。飛機無需局限于地面導航設施形成的航線逐臺飛行，而是根據(jù)飛行管理計算機系統(tǒng)管理來自慣性導航系統(tǒng)、衛(wèi)星導航系統(tǒng)、或地面導航設施的導航信息，編排更加靈活的短捷的希望航線，計算飛機的航線偏離信息，并通過與自動駕駛耦合，實現(xiàn)自動駕駛，引導飛機沿著最佳的飛行路徑飛行，從實踐和設備上擺脫了地面導航設施的束縛，這種實施導航的方法稱之為區(qū)域導航（RNAV：AreaNavigation）第二章地球知識主要內容

§2.1地球與定位

§2.2地球與時間

§2.3地球磁場

§2.4航線§2.1地球與定位1.地球地球是一個兩極稍扁、赤道略鼓的旋轉橢球體橢球的基本元素包括：極半徑a，赤道半徑b，扁率e=（b-a）/a我國從1982年后開始采用IAG1975年推薦的GRS75橢球數(shù)據(jù),極半徑6356.755km,赤道半徑6378.140km,扁率1：298.26?？罩袑Ш綄嵤┲袨榱吮阌谟嬎阃ǔ⒌厍蚩醋魇且粋€半徑6371.001km的正球體返回上兩頁中，文字中的b,a和圖中的不對應（赤道半徑和極半徑的表示方法矛盾）大地坐標系的建立采用統(tǒng)一的坐標系是空中導航的需要世界大地測量坐標系WGS－84（美國國防部制定）

a=6378.137kmb=6356.752km推廣WGS-84坐標系的重要意義：RNAV導航臺地理位置精度要求主要機載導航設備均是基于WGS-84坐標系開發(fā)的全球定位系統(tǒng)GPS的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)和定位解都是以1984年建立的世界大地測量坐標系WGS－84作為坐標框架，目前已被普遍采用于工程測量和導航定位。1989年3月3日，第十三屆國際民航組織理事會126次會議，批準了新航行系統(tǒng)小組第4次會議關于采用世界地理坐標系（WGS－84）為國際民用航空未來導航標準坐標系的建議。20世紀70年代早期,EUROCONTROL在建設馬斯特里希特高空管制中心，從比利時、德國和荷蘭的多雷達信號經過處理后，雷達的軌跡顯示出現(xiàn)了差異，經調查是不兼容坐標系統(tǒng)所致。WGS-84有成為全球標準橢球的趨勢2.地球的定位定位方式：飛機在地球表面有兩種定位方式：相對定位和絕對定位相對定位以顯著地標或無線電導航臺為參照物，通過飛機和地標或導航臺之間的相對位置關系確定飛機的位置。絕對定位是以地理坐標即經緯網格確定飛機在地球表面上的位置。地心：地球的中心。極點：地球的自轉軸與地球的交點，包括南極和北極。大圓圈：通過地心的平面與地球表面的割線。小圓圈：不通過地心的平面與地球表面的割線。緯線圈：與地軸垂直的平面與地球表面的割線。緯線指示東西方向。赤道：通過地心且與地軸垂直的平面與地球表面的割線。經線圈：通過地軸的平面與地球表面的割線。經線：經線圈被地軸分為兩半，每一半都成為一條經線。經線指示南北方向。2.1地球基本的點，線，圈：返回2.2地理坐標（1）緯度（LAT：Latitude） 1）定義：地球表面上任意一點與地心的連線同赤道面的夾角稱為該點的緯度，常用Φ表示

2）緯度表示方法：

(1)φN39°57(2)39°57′N (3)N39°57(4)LATN39°57′

§1.1地球知識返回（2）經度（LONG：Longitude）1）本初子午線：格林威治天文臺原址中心的經線為本初子午線，本初子午線以東為東經，以西為西經2）經度：某條經線的經度，就是該地方經線平面和其始經線平面的夾角，叫該地方的經度，常用λ來表示。3）經度表示方法：

(1)λE116°19′