飞机靠什么导航?

飞机导航系统是能够确定飞机位置,引导飞机按预定航线飞行的一整套设备(包括飞机上和地面上的设备)。

早期的飞机主要依靠视觉导航。仪器导航在20世纪20年代开始发展。飞机上有一个简单的仪器,通过人工计算可以得到当时飞机的位置。20世纪30年代出现无线电导航,首次使用中波四频道无线电信标和无线电罗盘。

在20世纪40年代早期,超短波涡流导航系统和仪表着陆系统开始发展(见无线电控制着陆)。惯性导航系统在20世纪50年代早期用于飞机导航。多普勒导航系统出现于20世纪50年代末。远程无线电罗兰C导航系统使用于20世纪60年代,射程2000公里。

为了满足军事需要,还发展了塔康导航系统,随后出现了沃尔特导航系统和超远程欧米茄导航系统,作用距离已达10000公里。卫星导航出现在1963,全球定位导航系统是70年代以后发展起来的。

扩展数据:

导航方法:

导航的关键是确定飞机的瞬时位置。确定飞机位置的方法有三种:视觉定位、几何定位和航位推算。

视觉定位:

目视定位是通过飞行员观察地面标志来判断飞机的位置;航位推算是根据前一时刻的已知位置和测得的导航参数计算出飞机的当前位置;几何定位是基于一些位置完全确定的导航点,测量飞机与这些导航点的几何关系,最终确定飞机的绝对位置。

几何定位:

以一个导航点为基础,确定飞机相对于导航点的位置,从而确定飞机的位置线(即距离、角度等一定几何参数不变的航迹)。然后确定飞机相对于另一个导航点的位置,确定另一条位置线。两条位置线的交点就是平面的位置。

三种位置线:相对方位不变的位置线是经过导航点的直线;距离不变的位置线是以导航点为圆心的圆;到两个导航点的距离差恒定的位置线是一条双曲线。雷达也可以用来确定飞机的位置。

航位推算:

根据飞机前一时刻的已知位置和测得的导航参数,计算出飞机当时的位置。比如根据测得的真实空速和飞机航向,利用给定风速和风向下的导航速度三角形计算地速(见飞行速度和仪表导航),然后对地速进行时间积分。

代入初始条件——前一时刻的位置可以得到当时飞机的位置。多普勒雷达可以直接测量地速和偏流角,通过积分也可以得到飞机的位置。

惯性导航本质上是航位推算,通过惯性元件测量加速度,通过两次积分获得位置信息。航位推算是现代导航的主要方法。采用这种方法的导航系统只依赖于飞机上的仪器,与外界无关,而且不易受无线电干扰,可以进行全球导航。

全球卫星导航系统(GNSS)是卫星导航系统的核心。主要包括美国国防部掌握的GPS,前苏联在80年代建造的现在由俄罗斯航天局管理的GLONASS,欧洲航天局在西欧正在建造的NAVSAT系统。

GPS是目前应用最广泛的卫星导航系统,但在航空应用中受到技术和政策的干扰。在NAVSAT系统投入使用之前,用户没有自主选择的余地,所以采用INS/GPS的组合,这也是我们最重要、最常用的导航方式。

所以我们通常所说的GPS定位其实就是GPIRS,也就是INS/GPS的混合定位。

惯性导航系统:利用安装在惯性平台上的三个加速度计测量飞机在相互垂直的三个方向上的加速度,计算机对加速度信号进行一次和两次时间积分,得到飞机在三个方向上的速度和位移,从而连续给出飞机的空间位置。

也可以不使用惯性平台测量加速度,而是将加速度计直接安装在机身上,然后将航向系统和姿态系统提供的信号输入计算机,计算出飞机的速度和位移。这是捷联惯性导航系统。

天文导航系统:以天体(如恒星)为基础,利用恒星跟踪器测量该恒星的水平面与视线之间的夹角(称为星高角)。高度角相等的点形成的位置线是地球上的一个大圆。测量两颗星的高度角可以得到两个大圆,它们的交点就是平面的位置。

组合导航系统:由上述导航系统组成的性能更加完善的导航系统。

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