天文导航.ppt

§:以已知准确空间位置的自然天体为基准,通过天体测量仪器被动探测天体位置,经解算确定测量点所在载体的导航信息。航天器天文导航是通过观测天体来测定飞行中的航天器所在位置的技术。测量仪器:光学敏感器天文导航常用传感器地球敏感器---------地球辐射红外信息太阳敏感器---------太阳可见光星敏感器---------恒星可见光天文导航特点自主性强,无误差积累天文导航以天体作为导航基准,被动地接收天体自身辐射信号,进而获取导航信息,是一种完全自主的导航方式,而且其定位误差和航向误差不随时间的增加而积累,也不会因航行距离的增大而增大隐蔽性好,可靠性高作为天文导航基准的天体,其空间运动规律不受人为破坏,不怕外界电磁波的干扰,具有安全、隐蔽、生命力强等特点,从根本上保证了天文导航系统最完备的可靠性天文导航特点适用范围大,发展空间广天文导航不受地域、空域和时域的限制,是一种在整个宇宙内处处适用的导航技术,发展空间极其广阔。天文导航系统可实现全球、昼夜、全天候、全自动导航设备简单,便于推广应用天文导航不需要设立陆基台站,更不必向空中发射轨道运行体,设备简单,工作可靠,不受别人制约,便于建成独立自主的导航体制。因此,天文导航是一种难得的精确导航定位与校准手段天体是宇宙空间中各种星体的总称,天体包括自然天体(恒星、行星、卫星、彗星、流星等)和人造天体(人造地球卫星、人造行星等)。自然天体按人类难以干预的恒定的规律运动,人们通过长期的观察与计算,掌握了自然天体的运动规律,给出了按年度出版的反映自然天体运动规律的天文年历。天文年历中给出了太阳、月球、各大行星和千百颗基本恒星在一年内不同时刻相对于不同参考系的精确位置。在航天器飞行过程中那些便于用星载设备进行观察的自然天体就构成了天文导航的信标,通过对信标观测所获得的数据进行处理后,可获得航天器的所在位置。纯天文几何解析方法的基本原理:由于天体在惯性空间中任意时刻的位置可以根据天文年历计算得出,因此通过观测得到的天体方位信息,就可以确定飞行器在观测时刻的姿态信息。例如通过对3颗或3颗以上恒星的观测数据就可以确定航天器在惯性空间中的姿态。但是要确定航天器在空间中的位置,还需要有位置已知的近天体的观测数据。航天器自主天文导航主要有两类方法:1,纯天文几何解析方法;2,基于轨道动力学的方法。因为在航天器上观测到的两颗恒星之间的夹角不会随航天器位置的改变而变化,而一颗恒星和一颗行星中心之间的夹角则会随航天器位置的改变而改变,该角度的变化才能够表示位置的变化。因此要确定航天器的位置信息,还需要观测近天体。通过观测近天体中心和恒星视线矢量之间的夹角,可以确定飞行器在观测时刻可能所在的位置,根据几个不同位置面的组合,可以唯一确定飞行器的位置。§:当被测参数为常值时,飞行器可能位置形成的曲面。在任意时刻t要由测量装置提供足够多的位置面才能进行空间定位。天文导航的几何解析方法可归结为通过对天体的测量获得位置面,通过位置面的组合进行定位的方法。2、认为光速和航天器与恒星的距离均为无穷大;3、按现有的技术条件,当飞行器运动状态产生变化时,飞行器载仪表的测量能显示出变化并能精确测量。对天体进行观测时的假设:1、用来进行导航的天体,在观测时刻对已知坐标系的位置可由天文年历查得;根据天体与地球的距离分为近天体与远天体,太阳系中的天体(太阳、行星、地球、月球)称为近天体,并认为近天体是半径为已知的圆球,而恒星则称为远天体。