导航的分类与使用方法

依据导航定位技术方法的不同,导航可分为地标目视导航、天文导航、无线电导航、惯性导航、特征匹配导航、卫星导航和组合导航等。

1.1.2.1　地标目视导航

地标目视导航是指靠人眼观测熟悉的地标来确定自身的位置及运行方向,这是人类使用得最悠久的一种导航方法。地标目视导航容易受天气影响,不能实现全天候观测。在远古时代,人类祖先外出狩猎时,在树上刻上标记,以便找到回来的路,这用的就是地标目视导航。在现代日常生活中,人们也经常用到地标目视导航,如沿岸、港口和内陆河道设置的各类航标(助航标志)就是为行船提供该导航服务的。

1.1.2.2　天文导航

天文导航是利用自然天体的测量来确定自身位置和航向的导航技术。由于天体位置是已知的,因此通过测量天体相对于导航用户参考基准面的高度角和方位角就可以计算出用户的位置和航向。天文导航经常与惯性导航、多普勒导航系统组成组合导航系统。这种组合式导航系统有着很高的导航精度,适用于大型高空远程飞机、战略导弹的导航。若将星体跟踪器固定在惯性平台上组成天文―惯性导航系统,则可以为惯性导航系统的状态提供最优估计和状态补偿,从而使一个中等精度和低成本的惯性导航系统能够输出高精度的导航参数。

1.1.2.3　无线电导航

无线电导航(Radio Navigation)是依据电磁波的恒定传播速率和路径的可测性原理,借助运动体上的电子设备来接收无线电信号,通过处理获得的信号来获得导航参数,从而确定运动体位置的一种导航系统。无线电导航系统不受时间、天气的限制,定位精度高、定位时间短,可连续实时定位,并具有自动化程度高、操作简便的优点,因此得到了广泛发展和应用。但是,其辐射(或接收)无线电信号的工作方式,导致其在使用时易被发现,因此隐蔽性差。

1.1.2.4　惯性导航(www.xing528.com)

惯性导航(Inertial Navigation)是指以牛顿力学定律为基础,将惯性空间的载体引导到目标的过程。惯性导航系统是指利用惯性仪表(陀螺仪和加速度计)来测量运动载体在惯性空间的角运动和线运动。用加速度计和陀螺仪组成惯性测量系统,先分别测量运动载体的角加速度和加速度,再通过计算机对这些数据进行运算,就能得到运动载体在任一时刻的速度、姿态信息；将这些信息进行处理后,就可以计算出运动载体的运动距离、运动方向和实际位置。

1.1.2.5　特征匹配导航

特征匹配导航是指通过测量环境特征并与数据库进行比较来确定用户位置,就像人们在地图上比较地标一样。特征匹配导航系统必须初始化一个近似位置来限定数据库的搜索区域,以降低计算量,从而减少特征测量值与数据库发生多重匹配的情况。为了确定所测特征量的相对位置,大多数特征匹配导航系统还需要惯性导航系统或者其他航位推算系统提供的速度信息。所以,特征匹配导航不是一种独立的导航技术,它仅能用作组合导航系统的一部分。若数据库过期或者选择了多种匹配可能性中的错误匹配,则特征匹配系统有可能得到错误的匹配结果,这时必须用组合算法进行处理。根据特征信息源的种类不同,特征匹配导航包括：基于地形的特征匹配导航技术；图像匹配导航技术；地图匹配导航技术；重力梯度匹配导航；地磁场匹配导航；等等。

1.1.2.6　卫星导航

卫星导航(Satellite Navigation)是以人造卫星作为导航台的星基无线电导航。卫星导航系统将人造地球卫星作为动态已知点,导航设备通过接收导航卫星发送的导航定位信号,实时测定运动载体的在航位置和速度,进而完成导航。卫星导航系统以美国的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、俄罗斯的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GLONASS)、欧洲的伽利略卫星导航系统(Galileo Satellite Navigation System,GALILEO)和中国的北斗卫星导航系统(Beidou Satellite Navigation System)为代表。卫星导航在军事和民用领域具有广泛的应用,它可以为全球陆、海、空、天的各种军民载体全天候提供高精度的三维位置、速度和精密时间信息。

1.1.2.7　组合导航

组合导航(Integrated Navigation)是指把两种或者两种以上的不同导航系统以适当的方式组合在一起,将其取长补短,使其性能互补。单一的导航系统都有各自的独特性能和局限性,组合导航系统将几种不同的单一导航系统进行组合,采用先进的信息融合技术,并运用一些先进的智能算法,以得到更加精准的导航信息。组合导航系统具有系统精度高、可靠性好、多功能、实时、对子系统要求低的特点。此外,组合导航系统可以大大提高系统的容错性和可靠性,因此被广泛采用,且成为导航技术的一个明显发展方向。