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。我們平時使用的基本上都是基於衛星導航定位系統的導航方法。除此之外還有很多其他的導航方法,本文接下來帶你瞭解導航的種類。
天文導航是較早發展的一種導航方法,最早應用於陸地上。我國古人利用北斗七星來指北,以此來確定大致位置。後來,天文導航科技應用於航海,在茫茫的大海上確定自己的位置至關重要,航海家們通過觀測不同天體的高度和方位角可直接解算出船的位置,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。再後來,天文導航被應用到航空和航太領域,基本原理仍是通過觀測遙遠的天體確定位置。但這種管道易受天氣影響。
無線電導航利用的是無線電在空間中以光速直線傳播的原理,只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。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,囙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。
以上導航科技都需要導航裝置接收外界的導航資訊,然而導航資訊在傳播過程中,容易受到電子干擾和天氣影響。所以,後來又發展出另一種不需要接收外界資訊的導航科技——自主導航。慣性導航就是自主導航科技的典型代表。
慣性導航簡稱慣導,它通過量測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。慣導的主要量測裝置包括三個加速度計和三個自由度陀螺儀,前者敏感量測運載體三個平動方向的加速度,後者敏感量測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,需對每個量測通道進行的輸出積分,囙此慣導的誤差會隨時間積累。為了獲得更高的精度,不僅要求運載體精確地知道導航起始時的位置,還要求慣性量測裝置具有非常高的精度。慣導由於既不向外部發射訊號,也不從外部接收訊號,因而具有非常好的自主性和隱秘性。
導航科技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,但每種導航管道都有其優勢和劣勢。囙此,工程上有時會採用組合導航的管道,以達到優勢互補,例如GPS和慣導組就能够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。