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1 概述 1

1.1 引言 1

1.2 地球几何形状与重力场 2

1.2.1 地球的几何形状 2

1.2.2 地垂线、纬度和高度 3

1.2.3 参考旋转椭球体的曲率半径 5

1.2.4 重力矢量 10

1.3 地球导航定位方法 11

1.3.1 地球直角坐标系定位方法 11

1.3.2 地球球面坐标系的定位方法 12

1.3.3 两类定位方法的参数变换 12

1.4 导航用坐标系 14

1.4.1 坐标系的定义 14

1.4.2 坐标系之间的变换关系 16

1.5 民用飞机导航系统架构 20

1.5.1 民机导航系统发展现状及趋势 20

1.5.2 典型民机导航系统架构 22

2 自主导航系统 27

2.1 惯性传感器原理及发展概况 27

2.1.1 双自由度陀螺仪的基本特性 29

2.1.2 动力调谐陀螺仪 32

2.1.3 激光陀螺（RLG） 36

2.1.4 光纤陀螺 41

2.1.5 微机电陀螺 43

2.1.6 摆式加速度计 44

2.1.7 微机电加速度计 50

2.2 惯性导航系统工作原理 51

2.2.1 惯性导航系统基础 51

2.2.2 指北方位惯导系统的力学编排 56

2.2.3 游移方位惯导系统的力学编排 58

2.2.4 极区导航 61

2.3 捷联惯性导航系统 65

2.3.1 概述 65

2.3.2 姿态更新算法 66

2.3.3 捷联惯导的速度算法 70

2.3.4 捷联惯导的位置算法 74

2.4 惯性导航系统误差分析 76

2.4.1 误差源分析 76

2.4.2 速度误差和位置误差方程 76

2.4.3 姿态误差方程 79

2.4.4 静基座条件下指北方位系统的误差传播特性分析 82

2.5 捷联惯导系统的对准与标定 86

2.5.1 静基座条件下指北方位对准 86

2.5.2 捷联惯导系统的标定技术 89

2.6 大气数据系统 94

2.6.1 相关术语与定义 94

2.6.2 大气数据系统的组成与功能 95

2.6.3 大气传感器 97

2.6.4 大气数据计算机 98

2.7 航姿系统 99

2.7.1 磁传感器 99

2.7.2 捷联航姿系统 102

3 陆基无线电导航系统 110

3.1 陆基无线电导航系统概述 110

3.1.1 无线电导航系统的定义及构成 110

3.1.2 无线电导航系统的任务及分类 110

3.1.3 无线电导航系统的性能要求 112

3.1.4 无线电导航系统的应用及发展趋势 114

3.2 无线电高度表 115

3.2.1 频率式无线电高度表 116

3.2.2 脉冲式无线电高度表 124

3.3 无线电罗盘测向系统 127

3.3.1 系统功能 127

3.3.2 机载无线电自动定向仪 127

3.3.3 地面无线电测向信标 129

3.4 甚高频全向信标 131

3.4.1 甚高频全向信标系统工作原理 131

3.4.2 常规VOR 132

3.4.3 多普勒伏尔 134

3.4.4 VOR与DVOR设备的应用 136

3.5 测距仪 137

3.5.1 测距仪系统 137

3.5.2 DME/P 141

3.5.3 DME调谐原理和过程 143

3.5.4 DME测距误差分析 144

3.6 VOR/DME与DME/DME导航原理 144

3.6.1 VOR及DME信号覆盖范围 144

3.6.2 VOR/DME区域导航定位算法 145

3.6.3 无线电自动选台算法 151

3.7 ILS仪表着陆系统 164

3.7.1 工作原理 166

3.7.2 航向台的组成及作用 169

3.7.3 下滑台的组成及作用 170

3.7.4 指点信标 171

3.7.5 仪表着陆系统的性能要求 172

3.7.6 航向下滑的场地标准 173

3.8 MLS微波着陆系统 174

3.8.1 测角和测距原理 176

3.8.2 微波着陆系统地面设备 178

3.8.3 微波着陆系统机载设备 181

3.8.4 精密测距设备 184

3.8.5 微波着陆系统信号格式 185

3.8.6 微波着陆系统在机场的配置和使用 187

3.9 雷达着陆系统 188

3.9.1 雷达测距和测角原理 188

3.9.2 着陆雷达工作原理 190

3.9.3 着陆雷达的主要性能 192

3.9.4 着陆雷达的安装和使用 192

3.9.5 雷达着陆的缺点 193

3.10 MMR多模接收机着陆系统 193

4 全球卫星导航系统 195

4.1 全球卫星导航系统概述 195

4.1.1 GPS的组成 195

4.1.2 GPS现代化 200

4.1.3 GPS应用 200

4.1.4 各国卫星导航系统的概况 200

4.2 全球卫星导航系统的工作原理 201

4.2.1 GPS信号 201

4.2.2 GPS信号的组成、用途和特性 202

4.2.3 现代化的GPS信号 205

4.2.4 GPS时间系统、坐标系统和卫星位置计算 207

4.2.5 GPS测量 210

4.2.6 GPS定位 216

4.3 GPS的误差分析 220

4.3.1 GPS星座误差 221

4.3.2 GPS信号传播中的主要误差 222

4.3.3 与接收机有关的误差 224

4.3.4 其他误差源 225

4.4 差分GPS 225

4.4.1 差分的种类 226

4.4.2 广域增强系统 227

4.4.3 局域增强系统 236

5 基于性能的导航 246

5.1 概述 246

5.2 区域导航系统 247

5.3 RNP导航 249

5.3.1 RNP导航特点 250

5.3.2 RNP参数 251

5.3.3 导航性能要求 253

5.3.4 RNP飞行程序结构 255

5.3.5 实际导航性能（ANP） 264

5.3.6 飞机性能对导航性能的影响评估 270

5.3.7 航路和飞行程序空域规划中的PEE影响 280

5.4 导航性能的指标分配 280

5.5 导航综合与管理 281

5.5.1 概述 281

5.5.2 无线电导航台站调谐 283

5.5.3 无线电台站合理性检测 283

5.5.4 选择辅助导航量测量 283

5.5.5 辅助导航的位置计算 283

5.5.6 IRS与VOR/DME/ADF、GNSS、ADS的组合方案 283

5.5.7 最佳位置计算 296

5.5.8 混合位置计算 298

5.5.9 导航融合精度计算 299

5.5.10 导航性能监控和告警 302

5.5.11 导航数据库 306

5.6 水平导航 312

5.7 垂直导航 314

5.8 未来民机导航系统 318

参考文献 320

索引 323