北斗一百问丨什么是天文导航?-北斗科技文化网

天文导航是一门既古老又年轻的技术,起源于航海,发展航空,辉煌于航天。

天文导航是以太阳、月球、行星和恒星等自然天体作为导航信标,以天体的地平坐标(方位或高度)作为观测量,进而确定测量点地理位置及方位基准的技术和方法。

按星体峰值和光谱范围可分为星光导航和射电天文导航,前者解决高精度昼夜全球自动化导航定位,后者可客服不良天气影响,通过探测射电信号进行全天候天文导航定位。北斗一百问丨什么是天文导航?-北斗科技文化网

根据跟踪的星体数,天文导航分为单星、双星和三星导航。单星导航由于航向基准误差大而定位精度低,双星导航定位精度高,在选择星对时,两颗星体的方位角差越接近90°,定位精度越高。三星导航常利用第三颗星的测量来检查前两次测量的可靠性,在航天中,则用来确定航天器在三维空间中的位置。

由于天体的坐标位置和它的运动规律都是已知的,因此,测量天体相对于飞行器参考基准面的高度角和方位角就可以计算出飞行器的位置和航向。

所以,天文导航是根据天体来测定飞行器位置和航向的航行技术。

天文导航系统是自主性系统,不需要地面设备,不受人工或自然形成的电磁场的干扰,抗干扰性强;不向外辐射电磁波,隐蔽性好;定向、定位精度高;定位误差不随时间积累,因而天文导航得到广泛应用。

北斗一百问丨什么是天文导航?-北斗科技文化网实用星像仪

现行的天文导航技术虽然可靠可行,但是其方法繁琐,定位速度慢,难以快速掌握。天文导航受天气条件限制,目前手持仪器天文定位法仍依赖水天线,因此昼夜满天星辰却无法定位,白天水天线不清也只能放弃。目前天文定位方法正加速改进,实现定位计算全部自动化。各国已研制出多种航海计算器或天文定位计算器,有些已达到计算全部自动化的要求。天文导航技术正处于螺旋式的发展过程中。

常用仪器和系统:航空常用的天文导航仪器有星体跟踪器、天文罗盘和六分仪等。

北斗一百问丨什么是天文导航?-北斗科技文化网早期六分仪

自动星体跟踪器(星敏感器)能从天空背景中搜索、识别和跟踪星体,并测出跟踪器瞄准线相对于参考系坐标的角度。天文罗盘通过测量太阳或星体方向来指示飞行器的航向。

六分仪通过对恒星或行星的测量而指示出飞行器的位置和距离。天文导航系统通常由形体跟踪器、惯性平台、计算机、信息处理电子设备和标准时间发生器等组成。

星体跟踪器是天文导航系统的主要设备,一般由光学望远镜系统、星体扫描装置、星体辐射探测器、星体跟踪器、信号处理电路和驱动机构等组成。它通过扫描对星体进行搜索,搜索到星体之后立即转入跟踪状态,同时测出星体的高度角和方位角。星体跟踪器的辐射探测器在飞机上较多采用光电倍增管和光导摄像管,在航天器上较多采用光导摄像管和析像管。北斗一百问丨什么是天文导航?-北斗科技文化网

电荷耦合器件是20世纪70年代发展起来的一种探测器,它体积小、灵敏度高、寿命长,不用高压供电,能直接获得精确的空间信息,近年来在飞机、导弹、航天飞机和卫星上得到广泛应用,并为星体跟踪器小型化创造了条件。