第一章 绪论 1
第一节 导航的历史 1
一、生物导航 1
二、古代导航技术 2
三、现代导航技术 5
第二节 导航的概念及相关技术领域 6
一、导航的概念 6
二、导航相关技术领域 8
第三节 导航的作用 11
一、导航对于航行安全的重要作用 11
二、导航对于制导武器的重要作用 11
三、导航对武器系统平台的重要作用 12
四、导航对网络中心战的重要作用 12
第二章 导航坐标系 14
第一节 主要坐标系 14
一、坐标系的类型 14
二、常用导航坐标系 15
第二节 坐标系变换 20
一、坐标系的表示 20
二、坐标系位置参数变换 21
三、坐标系间角度关系表示 22
四、常用坐标系变换 25
第三节 大地坐标系 28
一、地球形体数学描述 28
二、常用大地坐标系 30
第三章 定位导航时间参数 35
第一节 定位参数 35
一、纬度 35
二、经度 37
三、高度 38
第二节 导航参数 40
一、速度 40
二、距离 42
三、航向方位参数 43
四、姿态参数 45
五、航行参数 46
第三节 时间参数 47
一、时间 47
二、频率 51
第四章 直接定位 53
第一节 直接定位基本原理 53
一、引例 53
二、直接定位通用公式 54
三、位置函数 54
四、直接定位的特点 55
第二节 地文定位原理 56
一、基于角度测量的多点定位 56
二、基于距离测量的多点定位 57
三、三角定位 58
四、单点移线定位 58
第三节 天文定位原理 59
一、天文定位基本原理 59
二、基于高度角的位置函数 60
三、基于高度差的航海天文定位 60
第四节 卫星定位原理 62
一、基于距离测量的GNSS卫星定位原理 62
二、基于距离增量的子午仪卫星定位原理 65
三、基于圆锥交汇的铱星卫星定位原理 67
第五节 无线电定位原理 68
一、基于测距差的双曲线定位系统 68
二、单点方位距离定位系统 70
三、基于邻近定位的室内无线电定位系统 70
第六节 测角与测距方法 71
一、测角方法 71
二、测距方法 73
第五章 基于矢量观测的直接航姿测量 76
第一节 矢量测姿原理 76
一、双矢量直接定姿原理 76
二、多矢量直接定姿原理 77
三、直接航姿测量的特点 78
第二节 地磁航姿测量原理 78
一、地磁测向测姿的基本原理 79
二、地磁测向的环境磁场影响 80
三、磁罗经 80
第三节 天文航姿测量原理 83
一、星敏感器测量原理 83
二、多矢量天文测姿原理 84
三、天文定位原理 85
第四节 卫星航姿测量原理 85
一、基本情况 85
二、载波相位测量原理 85
三、卫星导航测姿基本原理 86
四、卫星测姿精度分析 87
第五节 惯性航姿测量原理 87
第六章 基于平台的直接航姿测量 90
第一节 惯性稳定平台 90
一、陀螺基本特性 90
二、陀螺稳定系统的种类 91
三、单轴陀螺稳定平台 92
第二节 水平仪与陀螺罗经 93
一、陀螺地平仪 94
二、陀螺罗经 95
第三节 平台罗经 99
一、三轴稳定平台 99
二、工作原理 101
三、航姿角度直接测量 102
第七章 速度测量 106
第一节 主要测速原理 106
一、基于运动学原理的速度解算 106
二、基于动力系统的速度测量 108
三、基于物理效应的速度测量 108
第二节 伯努利测速 109
一、伯努利水压测速原理 109
二、水压式计程仪 110
三、空速管 111
第三节 法拉第测速 111
一、法拉第原理 111
二、电磁计程仪 111
第四节 多普勒测速 112
一、多普勒效应 112
二、多普勒计程仪的工作原理 114
第五节 声相关测速 116
第八章 推算导航 118
第一节 推算定位 119
一、航迹推算的基本情况 119
二、航迹推算的基本方法 119
三、航迹推算的特点 121
第二节 惯性导航原理 121
一、惯性导航的基本原理 121
二、平台式惯性导航 124
第三节 捷联惯性导航原理 127
一、捷联惯性导航的基本情况 127
二、捷联惯性导航基本原理 128
三、捷联惯性导航系统初始对准 133
四、捷联惯性导航系统的特点 136
第九章 时间统一 138
第一节 时间频率基准 138
一、天文钟 138
二、石英晶体谐振器 139
三、原子钟 141
第二节 授时系统 143
一、有线直连同步 143
二、无线时间同步 146
三、时间同步方法比较 149
第三节 时间统一系统 149
一、守时系统 150
二、授时监测发播系统 150
三、时频终端设备 151
四、时间统一保障系统 152
五、时间统一技术的发展 152
第十章 组合导航 155
第一节 组合导航基本情况 155
一、组合导航的概念 155
二、组合导航的种类 156
第二节 组合导航原理 158
一、卡尔曼滤波的基本原理 159
二、递推贝叶斯估计基本原理 161
三、常用组合导航算法 163
第三节 地球物理场 166
一、基本情况 167
二、地形数据库 168
三、重力场基础知识 169
四、地磁场基础知识 174
第四节 匹配组合导航 176
一、匹配定位原理 176
二、地形参考导航 179
三、重力辅助导航 183
四、地磁辅助导航 185
第十一章 主要导航技术 187
第一节 无线电导航技术 187
一、无线电导航基础知识 187
二、无线电导航的种类和特点 193
三、典型的无线电导航系统 195
四、典型的卫星导航系统 202
第二节 声学导航技术 205
一、水声导航基础知识 205
二、水声测深仪系统 210
三、水声基线定位系统 212
第三节 光学导航技术 216
一、天文导航基础知识 216
二、舰艇天文导航装备 219
三、其他光学导航装置 220
第四节 惯性导航技术 224
一、惯性元件的基础知识 224
二、惯性导航系统 229
三、惯性装备体系 231
第十二章 综合导航系统与综合舰桥系统 233
第一节 舰艇综合导航系统 233
一、综合导航系统的概念 233
二、舰艇综合导航系统的特点 233
三、NA VSSI舰艇综合导航信息系统结构 234
第二节 电子海图 236
一、海图投影基础知识 236
二、电子海图基础知识 237
三、电子海图系统 238
第三节 船舶常用组导设备 239
一、无线电助航设备 239
二、航迹自动标绘仪 242
三、航行数据记录仪 242
第四节 海洋环境测量设备 242
一、气象导航的基本概念 243
二、海洋水文气象要素观测设备 244
第五节 自动操舵仪 248
一、自动舵的基本概念 248
二、自动舵的基本原理 250
第六节 综合舰桥系统 254
一、综合舰桥系统的概念 254
二、综合舰桥的发展 255
参考文献 259
附录 重要符号列表 262