自主水下航行器导航技术
ＶｏＩ．２９，Ｎｏ．６Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２００４
火力与指挥控制
ＦｉｒｅＣｏｎｔｒ０１＆ＣｏｍｍａｎｄＣｏｎｔｒ０１
第２９卷第６期
２００４年１２月
文章编号：１００２一０６４０（２００４）０６一００１１一０５
自主水下航行器导航技术
严卫生，徐德民，李俊，张福斌
（西北工业大学航海工程学院，陕西西安７１００７２）
摘要：水下导航技术是自主水下航行器发展的关键技术，因而得到了广泛的关注。简要介绍了自主水下航行器的重要性及国外的发展概况，对国外水下航行器所采用的导航技术进行了综述，并就我国应采取的对策与措施提出建议。
关键词：自主水下航行器；导航；综述
中图分类号：Ｖ２４９．３文献标识码：Ａ
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引言
海洋是人类生存和可持续发展的重要领域，海洋的开发和利用已成为决定国家兴衰的基本因素之一。从１９９４年“联合国海洋法公约”生效以来，产生了海洋国土新概念。而管辖海区的国土化，大大强化了海洋对国家命运的重大影响，也大大提高了海洋的战略地位，使海洋权益、海洋开发和海洋环境成为世界各国普遍关注的焦点。同时，争夺海洋国土、海洋资源和海洋通道的斗争日趋激烈。因此，海洋的开发将是２１世纪重要的研究发展领域，也是世界各国争夺的另一主要战场。
远程自主式水下航行器是一种智能化、自主航
收稿日期：２００３一０６一０２
作者简介：严卫生（１９６８一），男，江苏南通人，博士、教授，主要研究领域为水下航行器的制导、控制与仿真、水
下目标跟踪、变结构控制与智能控制；
徐德民（１９３７一），男，陕西三原人，教授、博士生
导师。行、可根据任务使命要求进行模块优化组合、实现多种功能的集成系统，它在军事和民用方面均有广泛的应用需求。
军事方面，未来高技术条件下局部战争的特点是信息战、电子战、远距离精确打击，利用该自航器，可以完成：（１）水下探测——目标模拟器（作为靶雷），战区侦察，战区资料快速获取，探测水雷、潜艇，扫除水雷等；（２）水下巡航武器——海上预警，封锁航线、港口，攻击破坏敌舰船和潜艇、石油设施及通讯网络等；（３）水下中继通讯——由多个水下航行器组成水下通讯网络。
民用方面，可用于：（１）海洋资源勘察与开发、海洋环境时空变化的监测、海底地形地貌调查与勘测以及深海技术等；（２）水下设施检查，如水下建筑、水坝、水下管道、水下电缆等；（３）海洋救险和打捞。
因此发展远程水下自航器具有重大的军事价值及产业化、商业化前景。目前，美国、加拿大、英国、德国、丹麦、瑞典、挪威、意大利、法国、葡萄牙、俄罗斯、乌克兰、日本、韩、澳大利亚等国已有较多的机构和人力投入到水下航行器的研究和开发，其产品的研
?１２?（总第２９～５７２）火力与指挥控制２００４年第６期
制已达到了系列化、产业化、商业化。美国依仗其雄厚的经济实力和科技优势，有２６家单位正在从事水下航行器的研究与开发，其中有代表性的大型水下航行器有：国际潜艇工程公司的“Ｔｈｅｓｅｕｓ”航行器、ＤＡＲＰＡ实验室的“ＤＡＲＰＡ”航行器、海军水下作战中心的“ＬＤＵＵＶ”和“２１ＵＵＶ”航行器，这些航行器都安装有高精度的导航传感器和高密度的能源，一次可以工作很长的时间，如“Ｔｈｅｓｅｕｓ”航行器，其航程可达到３００ｋｍ以上。有代表性的小型水下航行器有：ＷｏｏｄｓＨｏｌｅ海洋地理研究所研制的“ＡＢＥ”和“Ｒｅｍｕｓ”航行器、ＭＩＴ研制的“ＯｄｙｓｓｅｙⅡ”航行器、佛罗里达大西洋大学的“海洋探索者”，这些航行器由于体积、成本和能源等方面的限制，一般都没有安装惯性导航系统（ＩｎｅｒｔｉａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，简称ＩＮＳ），主要依靠声学导航，用于科学研究工作。因此，从国外的未来发展趋势来看，水下航行器将进入一个快速发展的阶段。
要使水下航行器完成预定的使命，都离不开水下导航技术，它是决定水下航行器技术发展与应用的瓶颈问题。由于水下导航与空中导航相比，具有工作时间长，环境复杂，信息源少，隐蔽性要求高等特点，因此水下导航具有更大的难度。目前，水下航行器导航技术主要分为四大类，分别是：①航位推算与惯性导航系统；②声学导航；③地球物理导航；④组合导航。为了对国外的水下导航技术有一个比较全面的了解，以便我们有针对性地采取相应的对策，迎头赶上，本文对国外的水下导航技术进行总结。
１航位推算和惯性导航系统（ＩＮＳ）最常用而且应用最早的导航方法是航位推算法［１］，即将水下航行器的速度对时间进行积分来获得航行器的位置。因此，这种方法需要一个水速传感器来测量航行器的速度，再用一个罗径来测量航行器的方向。但是，这种方法的主要问题是海流的存在而给水下航行器产生一个速度的分量，这个分量水速传感器又无法测量，从而给低速航行的水下航行器在长时间航行时会产生很大的定位误差。对于靠近海底航行的水下航行器，可以采用多普勒速度声纳（ＤＶＳ）来测量航行器相对于大地的速度，从而可以消除海流对航行器定位的影响。目前国外水下航行器上常用的ＤＶＳ，主要有：美国ＥＤＯ公司的３０４０型和３０５０型多普勒速度声纳，其精度可达到ｏ．２％；美国ＲＤＩｎｓｔｒｕｃｍｅｎｔｓ公司的ＷｏｒｋｈｏｓｅＮａｖｉｇａｔｏｒ和ＳｏｎＴｅｋ公司的ＡＤＰ声学多普勒剖面ＣＯＶＥＬＩＡ，其最大绝对误差不大于０．００５节。对于ＤＶＳ，其作用距离越大，其体积就越大。因此，选择ＤＶＳ时，应根据航行器及航行器的使用环境来确定选择ＤＶＳ的类型。
在ＩＮＳ中，加速度对时间进行两次积分就可获得航行器的位置［２］。这种导航方法的优点是自主性和隐蔽性好。目前ＩＮＳ主要有两种形式：平台式和捷联式。由于受体积、能源、成本等多方面的影响，水下航行器一般都采用捷联式，而且捷联惯性导航系统容易实现导航与控制一体化。但是ＩＮＳ在水下航行器上应用的缺点是：①商业级的惯性导航系统位置漂移速度一般是几公里／小时的数量级，这对于象水下航行器这样需要长时间在水下工作的对象，这样的导航精度难于满足实际工作的需要；②初始对准比较困难，特别是由动态载体携带发射的水下航行器就尤为困难；③成本高。因此，对于小型水下航行器，由于空间、能源及成本等问题，ＩＮＳ就受到很大的限制。但是，随着光纤、激光等新型陀螺精度的不断提高，其成本、体积、精度、可靠性、能耗指标得到了很大的提高，因此在未来的水下航行器上将大量采用这些新型ＩＮＳ。目前，国外水下航行器常用的ＩＮＳ主要有：美国霍尼韦尔公司ＲＬ３４环形激光陀螺惯性导航系统、美国Ｃｒｏｓｓｂｏｗ公司的微机械陀螺惯性导航系统等。
航位推算法和惯性导航方法的最主要问题是随着航行器航行时间的增大，其误差也不断增大，而且其增长速率是海流、航行器的速度、测量传感器的精度的函数。如果将水下航行器周期性地浮出水面，并采用ＧＰＳ、ＧＲＯＮＡＳＳ、无线电导航系统（如罗兰——Ｃ）对其位置修正，则航行器的导航精度将会得到很大的提高。这时航行器在相邻两次浮出水面之间的时间间隔取决于航位推算法与ＩＮＳ的精度。采用这样方法进行修正的主要缺陷，一是水下航行器周期性地浮出水面，对水下航行器及水面舰船的安全性带来巨大的威胁；二是对于深海作业的水下航行器，当周期性地浮出水面时，存在着需要额外的时间和能源的问题；三是当海面结冰时，这种方法显然是无法实现的。
２声学导航
相对于电磁信号来说，声信号可以在水下传播较远的距离，因此声发射机可以在水下航行器元需浮出水面的情况下作为信标来导引水下航行器的航行。目前，水下航行器采用的声学导航主要有两种形
高晓光，等：空空导弹后射火控技术（总第２９—５７９）?１９?
输指令信号，因此载机发射导弹后可以自由机动以迅速离开战区。后射中导弹的弹道轨迹比较平滑，因为导弹在飞行过程中，导弹一直是指向目标的，因此无需作较大的机动就可以命中目标。在越肩发射中，导弹为发射后截获，导弹在截获目标之前，必须由载机传输指令信号，在此期间载机的机动要受到导弹的影响，因为载机要跟随导弹运动一段时间，此时载机很容易受到目标的攻击。此外由于在越肩发射中，导弹发射后导弹导引头一开始是背离目标的，导引头为了载获目标，导弹有一个转弯的过程，因此导弹需要作较大的机动。
从图４中可以看出，后射最大速度为５００ｍ／ｓ，而越肩发射可以达到７００ｍ／ｓ。这是因为在后射中有一“速度过零”过程，导弹速度减小到零的时间大概为１．１ｓ，在这段时间内，导弹速度比较小，气动力无法提供所需的过载，需要通过推力矢量控制技术提供所需的法向过载。
４结束语
本文对后射火控技术进行了分析，重点讨论了后射中的导弹控制问题，由于后射过程中气动力无法提供足够的法向控制力，本文提出了气动力与推力矢量相结合的复合控制方案，并进行了建模仿真。仿真结果表明，通过后射火控系统，载机可以有效地攻击尾后目标。相对于越肩发射，后射节约了导弹的飞行时间，可以实现发射后不管，减轻了载机发射导弹后的机动负担，增强了载机的生存能力。后射只能攻击载机尾后一定范围内的目标，越肩发射可以攻击目标前方及侧后方的目标，实现全向攻击【６］，但是对尾后目标的攻击能力有限，因此后射是越肩发射的补充和完善，后射与越肩发射相结合，可以实现真正意义上的全向攻击。
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口
口
自主水下航行器导航技术
作者：严卫生， 徐德民， 李俊， 张福斌
作者单位：西北工业大学航海工程学院,陕西,西安,710072
刊名：
火力与指挥控制
英文刊名：FIRE CONTROL & COMMAND CONTROL
年，卷(期)：2004，29(6)
被引用次数：9次
参考文献(1条)
1.Heckman D B.Abbott R C An Acoustic Navigation Technique 1873
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通过对远程自主水下航行器进行动力学和运动学分析,基于经典的动量和动量矩定理,在地心惯性坐标系下建立了一种适合远程应用的自主水下航行器模型.该模型不仅考虑了地球的曲率,也考虑地球的自转运动,可应用于水下航行器导航与控制系统的一体化仿真及系统精度分析.
2.期刊论文赵涛.刘明雍.周良荣自主水下航行器的研究现状与挑战-火力与指挥控制2010,35(6)
自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)无论在民用还是军事方面都有广泛的应用,具有潜在的教育、科学和军事价值.简要的介绍了自主水下航行器的国内外的发展概况,讨论了自主水下航行未来发展所存在的技术问题,并探讨了自主水下航行器的未来发展趋势.最后,就我国应采取的对策与措施提出了建议.
3.期刊论文王彦恺.康凤举.段世梅.王娇艳.卫玮.WANG Yan-kai.KANG Feng-ju.DUAN Shi-mei.WANG Jiao-yan.
WEI Wei基于GPS卫星模拟器的AUV辅助导航半实物仿真系统开发-鱼雷技术2008,16(3)
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5.期刊论文范欣.张福斌.李晓晖一种水下航行器轨迹发生器的设计与仿真-鱼雷技术2010,18(3)
为了减少水下航行器(AUV)导航系统算法开发过程中跑车试验及半实物仿真等所耗费的资金和时间,提出一种水下航行器轨迹发生器的设计方法.利用所给出的轨迹微分方程,反推得出生成轨迹参数公式和惯性信息公式,同时给出水下航行器在直航、转弯和爬潜等常见的运动状态下轨迹发生器的具体输入,并将生成的惯性量测值(加速度和陀螺值)输入捷联式惯性导航算法.验证结果表明,利用所设计的轨迹发生器可以为研究导航算法提供模拟的数据,具有工程实际意义.
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7.期刊论文张立川.徐德民.刘明雍.严卫生.ZHANG Lichuan.XU Demin.LIU Mingyong.YAN Weisheng基于移动长基
线的多AUV协同导航-机器人2009,31(6)
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8.期刊论文卢淑娟.姚尧.李慧平水下航行器组合导航仿真系统设计与实现-鱼雷技术2007,15(5)
建立了自主水下航行器SINS/DVL组合导航的实时仿真系统,给出了以PC104计算机为核心的AUV导航仿真系统设计方案,包括导航系统的基本硬件(CPU模块和扩展模块)和软件组成(惯性传感器模块、DVL和深度计、采样模块以及导航解算模块),介绍了AUV模型解算系统、组合导航解算系统、模块间通信等的设计原理.通过建立AUV数学模型的方法模拟出AUV运动参数来设计实际导航系统,避免了半实物仿真的时间、经费等耗费.仿真试验表明,模型和导航算法正确,所设计的导航仿真系统能够模拟传感器输出,并完成各种数据的采集、运算及组合导航工作方式和工作状态的转换,计算精度满足要求,方案可行.该系统可用于AUV系统的试验及性能分析,为AUV的导航定位提供保证.
9.期刊论文吴太旗.欧阳永忠.边少锋.WU Tai-qi.OUYANG Yong-zhong.BIAN Shao-feng重力场辅助水下导航仿真
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10.期刊论文李俊.沈安文.宋保维.徐德民基于多普勒速度声纳的水下航行器导航方法-华中科技大学学报(自然
科学版)2004,32(1)
提出由多普勒速度声纳、姿态测量组件和陀螺罗经组成导航系统,研究了速度解算和误差分析方法,给出了导航卡尔曼滤波算法.实船航行试验结果证明了导航方法的有效性.
引证文献(9条)
1.胡春生.秦石乔.王省书.黄宗升用于深海作业的激光陀螺高精度定位定向系统的仿真与实验[期刊论文]-热带海洋学报 2009(4)
2.赵辉.李扬基于军用小型水下运载器的组合导航定位系统研究[期刊论文]-海洋技术 2009(1)
3.刘强.许江宁.周红进水下航行器多普勒导航系统误差辨识与修正[期刊论文]-舰船电子工程 2008(11)
4.李瑶.徐晓苏.吴炳祥AUV组合导航系统信息匹配的可观测度[期刊论文]-中国惯性技术学报 2008(5)
5.马伟锋.胡震AUV的研究现状与发展趋势[期刊论文]-火力与指挥控制 2008(6)
6.王彦恺.康凤举.段世梅.王娇艳.卫玮基于GPS卫星模拟器的AUV辅助导航半实物仿真系统开发[期刊论文]-鱼雷技术 2008(3)
7.张建会SINS/DVL/GPS组合导航在远程AUV上的应用研究[学位论文]硕士 2006
8.王涛桑迪亚惯性地形辅助导航算法及应用研究[学位论文]硕士 2006
9.远豪杰便携式水下导航定位系统的研究[学位论文]硕士 2006
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【CN109904583A】一种自主水下航行器用可折叠天线装置【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910256314.0 (22)申请日 2019.04.01 (71)申请人 中国计量大学 地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区 学源街258号 (72)发明人 申洪彬 严天宏 赵梓奎 (51)Int.Cl. H01Q 1/08(2006.01) H01Q 1/22(2006.01) H01Q 1/34(2006.01) (54)发明名称 一种自主水下航行器用可折叠天线装置 (57)摘要 本发明是一种自主水下航行器（AUV）用可折 叠天线装置，属于水下机器人领域，具体涉及自 主水下航行器（AUV）天线装置，自主水下航行器 （AUV）可折叠天线安装在自主水下航行器（AUV） 透水舱内，天线主体设计三个独立密封舱安装各 种天线，传动机构为连杆机构，两连杆一端与天 线主体连接另一端与舵机输出轴连接，舵机通过 单独的舵机密封舱密封，舵机转动带动两连杆运 动实现天线主体折叠运动。本发明具有外形阻力 小、通信效果好、能耗低、 可靠性高等优点。权利要求书1页 说明书3页 附图4页CN 109904583 A 2019.06.18 C N 109904583 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109904583 A 1.一种自主水下航行器（AUV）用可折叠天线装置，其特征在于：包含自主水下航行器（AUV）透水舱（1）、固定座（2）、天线主体（5）、天线罩（12）、传动机构、驱动机构以及舵机舱固定架（16），所述的驱动机构与传动机构相连，所述的驱动机构安装在舵机舱固定架（16）上，所述的天线主体（5）通过深沟球轴承A（3）以及轴A（4）与所述的固定座（2）连接，所述的固定座（2）固定在所述的自主水下航行器（AUV）透水舱（1）上，所述的传动机构一端通过深沟球轴承B（9）以及轴B（8）与所述的天线主体（5）连接，另一端通过螺母A（19）固定于所述的舵机输出轴（17）上，所述的驱动机构通过所述的舵机输出轴（17）带动传动机构以及天线主体运动，实现自主水下航行器（AUV）天线的折叠运动。 2.按权利要求1所述的自主水下航行器用可折叠天线装置，其特征在于：所述的驱动机构为舵机驱动机构，包含舵机（26）、舵机密封舱（25）、舵机密封舱盖（24）以及舵机输出轴（17），所述的舵机（26）位于所述的舵机密封舱（25）内，所述的舵机（26）与所述的舵机输出轴（17）一端连接，所述的舵机驱动轴（17）穿过所述的舵机密封舱盖（24），所述的舵机输出轴通过密封圈B（23）与所述的舵机密封舱盖（24）实现旋转动密封。 3.按权利要求2所述的自主水下航行器用可折叠天线装置，其特征在于：所述的舵机密封舱盖（24）上开有密封槽和舵机安装槽，所述的舵机密封舱盖（24）与所述的舵机密封舱通过螺栓B（18）与螺母B（28）连接，所述的舵机密封舱（25）与所述的舵机密封舱盖（24）之间装有密封圈C（27），所述的舵机通过所述的舵机密封舱（25）与所述的舵机密封舱盖（24）挤紧固定。 4.按权利要求1所述的自主水下航行器用可折叠天线装置，其特征在于：所述的传动机构为连杆传动机构，包括连杆A（7）以及连杆B（15），所述的连杆A（7）一端通过深沟球轴承B （9）与天线主体（5）连接，另一端通过深沟球轴承C（14）与连杆B（15）连接，所述的连杆B（15）通过螺母A（19）与所述的舵机输出轴（17）固定。 5.按权利要求1所述的自主水下航行器用可折叠天线装置，其特征在于：所述的天线主体（5）包含天线罩（12）、WLAN天线舱（6）以及电台天线舱（21），所述的天线罩（12）通过螺栓A （13）与天线主体（5）连接，所述的天线主体（5）上开有深槽用以安装GPS、铱星等天线，所述天线主体（5）内部安装的GPS、铱星等天线通过穿线螺丝A（10）出线，所述的WLAN天线舱（6）通过穿线螺丝B（22）出线，所述的电台天线舱（21）通过穿线螺丝C（20）出线。 6.按权利要求1所述的自主水下航行器用可折叠天线装置，其特征在于：所述的天线主体（5）伸出后与自主水下航行器（AUV）垂直，所述的天线主体折叠后嵌入自主水下航行器（AUV）透水舱（1）内部并与自主水下航行器（AUV）外形保持一直。 2
航天器的基本知识
航天器发展史 专业：10-221 学号：3042010039 姓名：王东航天器的基本知识 “在太空基本上按照天体力学规律运行，具有一定功能并执行一定任务的飞行器，称为航天器。航天器包括人造卫星、载人航天器(载人飞船、空间站和航天飞机)和空间探测器(月球探测器、行星探测器等)三大类。世界上第一个航天器是苏联 1957 ”年10月4日发射的“人造地球卫星 1号”，第一个载人航天器是苏联航天员加加林乘坐的东方号飞船，第一个把人送到月球上的航天器是美国“阿波罗 11 号”飞船，第一个兼有运载火箭、航天器和飞机特征的航天飞机是美国“哥伦比亚号”航天飞机。至今，航天器还都是在太阳系内运行。通常，航天器分为人造地球卫星、空间探测器和载人航天器。人造地球卫星，简称人造卫星，是数量最多的航天器，约占航天器总数的 90％以上。空间探测器，又称深空探测器，按探测目标分类。载人航天器，按飞行和工作方式分为载人飞船、航天站和航天飞机。航天飞机既是航天器又是可重复使用的航天运载器。航天器在天体引力场作用下的运动方式主要有两种：环绕地球运行和飞离地球在行星际空间航行。环绕地球运行轨道是以地球为焦点之一的椭圆轨道或以地心为圆心的圆轨道。行星际空间航行轨道大多是以太阳为焦点之一的椭圆轨道的一部分。航天器克服地球引力在空间运行，必须获得足够大的初始速度。在地球表面的环绕速度，称为第一宇宙速度。高度越高，所需的环绕速度越小。航天器在空间某预定点脱离地球进入行星际飞行必须达到的最小速度叫做脱离速度，又叫逃逸速度。预定点高度不同，脱离速度也不同。在地球表面的脱离速度称为第二宇宙速度。从地球表面发射飞出太阳系的航天器所需的速度称为第三宇宙速度。 一、火箭技术 火箭是人类实现航天的重要工具，无论是载人飞船还是人造卫星，都需要火箭作为运输载体。中国三国时期就出现一种带火的箭，即在箭杆前部绑有易燃物，点燃后用弓弩射出，称为火箭。后来火箭在古代中国逐渐发展为多种构造，如神火飞鸦，火龙出水等。19 世纪末 20 世纪初，随着科学技术的进步，近代火箭技术和航天飞行发展起来，先驱者的代表人物有前苏联的齐奥尔科夫斯基，美国人戈达德和德国奥伯特。齐奥尔科夫斯基毕生从事火箭技术和航天飞
空间飞行器导航制导与控制复习题2018
空间飞行器导航、制导与控制复习题 1.为什么恒星日小于太阳日？何谓平太阳日？ 2.证明二体问题中轨道角动量守恒和能量守恒，并导出轨道能量与轨道半长轴的关系。 3.用偏心率和轨道能量对二体轨道进行分类并图解轨道六要素。 4.某时刻卫星的真近点角为，在二体问题下求解由近地点过来的时间。 5.已知卫星入轨点在地心赤道不旋转坐标系下的位置和速度矢量分别为和，导出再过 T时间卫星的位置和速度解析表达式（二体下）。 6.何为太阳同步轨道、冻结轨道？各举一例。 7.导出“神舟九号”从“天宫一号”分离后的相对运动动力学方程，并线性化。基于线性 化解证明“神舟九号”可以长期被动伴飞在“天宫一号”附近，给出被动伴飞的条件以及当地水平面圆轨迹条件。 8.一颗空间不明被动飞行物由南向北经过我国上空，三支业余天文爱好者队伍观测到了这 颗飞行物，在地心赤道惯性系下，云南队观测到的地心矢量为，河北队观测到的地心矢量为，黑龙江队观测到的地心矢量为，最后由哈工大2013级听讲空间飞行器制导导航与控制课程的研究生负责收集数据并发布这颗不明飞行物的轨道特征，给出负责任的轨道确定过程（二体下）。 9.新技术楼顶观测站观测到了“快舟一号”在两个时刻和上的地心赤道惯性系下的矢 量和，导出卫星的轨道确定算法（不限在二体问题）。 10.详细陈述低轨飞行器利用GPS定位、定轨的原理。 11.火箭发射卫星时由捷联惯性导航系统进行导航，导出捷联惯性导航方程，并给出初始状 态确定的算法和原理。 12.给出双恒星敏感器和地球敏感器组成的自主导航系统进行轨道确定的原理和算法。
13.“鑫诺三号”卫星目前定点在东经115°赤道上空，由于任务需要，要求该卫星定点在 东经120°赤道上空，给出一圈内完成这种调整的方案细节。 14.用C-W方程导出固定时间双脉冲交会制导律。 15.导出“神舟九号”与“天宫一号”自动最后逼近的时间最优制导律。 16.卫星由低圆轨道向高圆轨道转移采用Hohmann方案，但近地点和远地点变轨用有限推 力发动机执行，导出水平推力策略下远、近地点附近点火三要素的计算方法。 17.在地月系统中，证明拉格朗日点在地月连线上有三个，在白道面与地月成等腰三角形的 点有两个。 18.详述借力飞行的原理并给出不碰撞条件。 19.导出N体问题的动力学模型。 20.利用恒星方位信息进行自主导航时，分析两恒星视线垂直是提高导航精度的有利条件。 21.导出在冲量变轨点附近采用推力方向惯性固定策略的有限推力制导算法。 22.建立地基拦截空间目标的冲量制导方程和冲量指标函数。并写出迭代求解冲量策略的步 骤。
远程自主水下航行器建模研究
远程自主水下航行器建模研究 ! 严卫生"徐德民"李 俊"张福斌 # 西北工业大学航海学院"陕西西安$%&&$’( 摘 要)通过对远程自主水下航行器进行动力学和运动学分析"基于经典的动量和动量矩定理"在 地心惯性坐标系下建立了一种适合远程应用的自主水下航行器模型*该模型不仅考虑了地球的曲率"也考虑地球的自转运动"可应用于水下航行器导航与控制系统的一体化仿真及系统精度分析*关 键 词)自主水下航行器"导航"控制"建模 中图分类号)+, -.&/%文献标识码)0 文章编号)%&&&1’$23#’&&4(&41&2&&1&2 远程自主式水下航行器#056787975: ;8<=>?@6=>A =B C D E = "简称0;A (是一种智能化F 自主航行F 可根据任务使命要求进行模块优化组合F 实现多种功能的集成系统" 它在军民两方面均有广泛的应用需求*传统的水下航行器建模"并没有考虑地球的曲率"也没有考虑地球自转*但随着航行器航程的不断增大"其导航与定位就显得尤为重要"这时就不能不考虑地球曲率和地球自转对航行器位置的影响*为此"本文针对上述缺陷"建立了一种适合远程应用的水下航行器模型* G 坐标系的选择 本文中选用的坐标系主要有)#%(地心惯性坐标系是H I J K L K M K N #’(地球坐标系H I J I L I M I N #.(地理坐标系H J O L O M O N #4(载体坐标系H J P L P M P *其中地心惯性坐标系与地球坐标系的定义同文Q %R N 载体坐标系的定义同文Q ’R N 地理坐标系原点H 在航行器的浮心" 且采用导航系统常用的S ;T 坐标系*地球坐标系与地球固连"地球坐标系相对于地心惯性坐标系的转动角速度为 Q %R U K I V $ /’W ’%%2W X %&Y 2>@
探测型自主水下航行器(AUV)
探测型自主水下航行器（AUV） 船艇l\tHi.羞il 2.5万吨级无人机舱散货船下水 浙江新乐造船有限公司为意大 利罗密欧集团建造的2.5万吨级全 自动化无人机舱散货船"奥里科诺" 号顺利下水.标志着该公司"无人 机舱"技术又迈上了一个新台阶 "奥里科诺"号是新乐造船公 司为意大利罗密欧集团打造的6艘 2.5万吨级散货船中的首制船该 船长157米,型宽24.8米,型深 l3.7米,吃水9.8米,载重量2.5 万吨,续航力6000海里该船采 用全自动化"无人机舱"技术.并 通过了世界上最权威的十大船级社 之一法国船级社(BV)的产品质 量认证.具有很高的技术含量 (象山) 大型船用齿轮箱填补国内空白 杭州前进齿轮箱集团股份有限 公司生产的具有世界先进水平,填 补了国内空白的大型船用齿轮箱, 属船舶动力推进系统的传动装置. 不仅具备减速,离合,承受螺旋桨 推力的功能.最重要的是具备辅助 功率输出(Fro)和辅助功率输入
(I)的功能,可满足法国船级社 船检无人机舱的要求.该齿轮箱可 用于交通运输船舶和远洋捕捞船舶. 该齿轮箱由电力控制,液压操 纵.拥有离合,减速功能的离合器 系统和齿轮传动系统,首次在齿轮 箱上同时实现了PTO/PTI功能.可使螺旋桨获得最佳推进效率.实现 船舶前进与后退的自动化控制.其 辅助功率输入可在主机发生故障时.实现船舶应急返航的功能:辅 助功率输出可在需要时进行发电, 供船舶使用.该齿轮箱既可当发电 机使用,又可当发动机使用. 该齿轮箱速比大,适应范围 广.并首次安装了液位报警器,使 其性能更加安全可靠该齿轮箱采 16l军民两用技术与产品2oo9-12 用双联泵.简化了液压系统的设计. 减少了故障发生的可能性该齿轮 箱具有五种工作状态.可靠性高, 产品已销往法国.各项技术指标全 部符合要求.已向国家知识产权总 局申请了发明专利权.(国际) 德国MAN柴油机公司瞄准中 国的沿海及内河市场.在机械传动 二冲程低速机的基础上.推出两款 新型船用柴油发动机——$35MC—C9型机和S40MC--C9型机
导航技术
深空探测的自主导航技术研究综述 学号：0910200129，姓名：李吉 摘要：导航定位是深空探测的基础，由于深空探测距离遥远，导航的精度要求非常高，其中测距、测速、测角依照传统地球卫星的导航定位方法很难完成。X 射线脉冲星作为自然的天体，其运行特性不会受到人为的破坏与干扰，具有适于自主导航的显著特征，非常适合于深空探测的导航。本文综合国内外现有的研究成果，系统阐述了基于 X 射线脉冲星自主导航的基本原理、关键技术、国内外的研究现状以及我国现有的基于 X 射线脉冲星自主导航技术研究的基础条件。从而指出，我国已经具备 X 射线脉冲星观测和理论研究的基本条件。基于 X 射线脉冲星的自主导航是实现航天器高精度自主导航的新思路和可行途径，对于深空探测具有重要的理论研究意义和实际工程应用价值。 关键词：深空探测；X 射线脉冲星；自主导航 1 .引言 二十一世纪以来，各主要航天大国纷纷将深空探测作为重点发展的航天领域之一；而我国也正在加紧自己的探测步伐[1]。导航定位是深空探测的基础，深空探测器在空间运行，地面站同它建立通信链路，为保证通信质量必须知道探测器在相应坐标系中的位置(距离和角度)和速度，使得天线主瓣方向能够对准探测器和接收信号，反之同理。由于深空探测距离遥远，需要精确的测角、测距和测速能力，为深空探测器导航定位。因为空间探测器定轨的优势是深空探测器的大致位置事先知道，不需要测定整个距离，只需对事先确定的值进行验证和改进。现在对于地球周围的卫星，无论是静止轨道还是低轨和中轨上的卫星，对其 定轨都不存在太大的困难。但是由于深空探测距离遥远，导航的精度要求非常高，其中测距、测速、测角依照传统地球卫星的导航定位方法很难完成[2]。 上世纪60-70年代，深空探测导航系统主要采用地基无线电外测技术为巡航阶段的探测器导航和测轨，甚至用在探测器交会阶段。80年代以来，采用甚长基线干涉技术，利用测距换算出角度，利用增加的基线长度减少测距误差的影响，测角精度达20-30nrad。NASA进而又开发了连接元干涉技术，两测站之间相距21km，宽带光纤连接的测站将收到的信号用光纤传到信号处理中心，实时导航精度达80nrad[3]。 NASA正在开发同波束干涉技术，它是在两个航天器非常接近的情况下，它们可以在地面天线的同一波束内观测，使得两个深空站天线对两个航天器同时观测，产生差分干涉测量，提供天平面上两个航天器非常精确的相对角位置[4]。 中国国内有学者提出利用地球静止轨道卫星编队进行深空导航，将卫星编队的轨道高度上升到静止轨道高度，在地球静止轨道上相距一定角度分布两个卫星编队。采用两个卫星编队相距59°地心夹角，构成天基连续导航系统。该卫星编队采用无源反向导航方法，多颗卫星共同接收深空探测器信号，依照信号到达各个卫星时间差确定探测器空间位置[5]。 但是，在深空探测的过程中，航天器远离地球，与地面通信困难且易受到干扰，因此具有自主导航能力非常重要。由于目前的导航卫星主要是为地面和近地空间应用设计的，难以应用于深空轨道；由于飞行时间很长，惯导系统漂移很大，需要引入独立的导航系统进行修正；一般的星敏感器也易于受到太阳的干扰。而应用脉冲星导航则有望克服以上的困难。
航天器视觉导航多尺度B-Harris特征提取算法
２０１４年１０月 第３２卷第５期 西北工业大学学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｃｔ．Ｖｏｌ．３２２０１４ Ｎｏ．５ 收稿日期：２０１４?０３?０１ 基金项目：国家自然科学基金（１０７７２１４５）和高等学校博士点专项科研基金（２０１０６１０２１１０００３）资助 作者简介：淡雪（１９８５ ），女，西北工业大学博士研究生，主要从事飞行器动力学与相对导航研究三 航天器视觉导航多尺度Ｂ?Ｈａｒｒｉｓ特征提取算法 淡雪１，２，岳晓奎１，２，吴侃之１，２ （１．西北工业大学航天学院，陕西西安一７１００７２；２．航天飞行动力学技术重点实验室，陕西西安一７１００７２） 摘一要：在航天器视觉相对导航中，为了能够跟踪目标航天器，并对其的位姿信息进行实时二精确地观测和估计，首先需要针对相关图像建立稳定而快速的特征点提取与匹配算法，而特征点提取和匹配算法的准确性与实时性直接影响了航天器相对位姿的估计精度三针对ＳＩＦＴ算法计算量大，匹配时间长，不能满足航天任务高实时性的问题，提出了Ｂ?Ｈａｒｒｉｓ（ＢｉｎａｒｙＨａｒｒｉｓ）算法，该方法结合ＳＩＦＴ算法的结构思想，通过采用多尺度Ｈａｒｒｉｓ算子提取具有尺度不变的特征点；同时采用１２８位二进制描述子建立特征向量，组成Ｂ?Ｈａｒｒｉｓ算法，使得特征点匹配时间大大降低三最后通过与ＳＩＦＴ算法的实验对比，证明了Ｂ?Ｈａｒｒｉｓ算法能够适应航天器发生的旋转二尺度二视角等变化，并且在实时性方面明显优于ＳＩＦＴ特征点算法，能够满足航天任务的实时性要求三关一键一词：Ｂ?Ｈａｒｒｉｓ，ＳＩＦＴ算法，视觉导航 中图分类号：ＴＰ３９１一一一文献标志码：Ａ一一一文章编号：１０００?２７５８（２０１４）０５?０８２８?０６一一航天器的相对导航是实现航天器交会对接二伴飞绕飞和编队飞行的前提，直接影响制导和控制精度［１］三基于ＣＣＤ光学测量的视觉导航具有体积小二 功耗低等特点，在空间交会对接的最后阶段具有广泛的应用空间［２］三而目标的特征提取和描述技术是航天器视觉相对导航的关键技术之一，是获得２个航天器相对位姿信息的前提三 最常用到的图像特征是点特征，关于特征点提取方面的研究开展较早，方法也比较多三Ｍｏｒａｖｅｃ提出利用灰度方差提取点特征的算子［３］，该方法运算速度快，但对边缘信息敏感并且抑制噪声效果较差三Ｂｅａｕｄｅｔ将角点定义为响应函数大于某一设定阈值的局部最大值点，并提出利用图像灰度面的Ｈｅｓｓｉａｎ行列式来计算角点测度的方法 ［４］ 三Ｓｍｉｔｈ等 人提出ＳＵＳＡＮ算子，能够直接利用灰度信息提取图像特征，并且可以有效消除图像中的噪声，但该算法阈值选择是关键，如果阈值选择不当会出现很多虚 假特征点［５］ 三尺度不变特征变换（ＳＩＦＴ）算法是一种基于尺度空间的二对图像缩放二旋转甚至是仿射变换保持不变性的特征匹配算法三该算法匹配能力较强，能提取出稳定的特征，可以处理２幅图像之间发 生平移二旋转二视角变换二光照变换下的匹配问题，甚至是在某种程度上对任意角度拍摄的图像也具有较为稳定的特征匹配能力，但ＳＩＦＴ算子的运算量大，不适用于实时性要求高的航天器跟踪二相对位姿估计等航天任务三 为了满足航天器视觉相对导航过程中可能发生的旋转二光照二尺度等变化，并同时考虑实时性要求，本文基于ＳＩＦＴ算法思想基础上提出了Ｂ?Ｈａｒｒｉｓ算法，并对该算法进行了仿真验证三 １一ＳＩＦＴ算法 ＳＩＦＴ算子（ｓｃａｌｅｉｎｖａｒｉａｎｔｆｅａｔｕｒｅｔｒａｎｓｆｏｒｍ），即 尺度不变特征变换，是一种基于图像尺度空间，对于尺度二旋转和仿射变换都具有不变性的图像局部特征描述算子，它由Ｌｏｗｅ在１９９９年提出［６］，并在 ２００４年进行了总结完善［７］三本节将对ＳＩＦＴ特征提取与ＳＩＦＴ特征向量（即ＳＩＦＴ描述算子）两部分进行简要介绍三
水下导航定位系统在水下作业中的应用
水下导航定位系统在水下作业中的应用 【摘要】水下导航定位技术是一种集成了导航测姿、水声定位、GPS定位的综合性技术，可广泛应用于水下作业中，如引导潜水员进行打捞、对水下目标进行精确定位等等。介绍了水下导航定位系统的组成结构，以及在水下作业中的应用。 【关键词】超短基线；水声定位；导航测姿；水下作业 1.引言 由于深水区域往往能见度较低，且水下周围一般没有参照物，因此潜水员在进行打捞、救助等水下作业活动时，常常会无法准确辨别自身所处位置，无法获知与工作船、打捞目标之间的相对位置关系，给水下作业带来一定困难。为提高水下搜索作业效率，实现指挥员对潜水员的实时监控，需要配备水下导航定位系统，对潜水员的绝对位置进行精确定位，并引导潜水员进行水下作业。 2.水下导航定位系统的组成 水下导航定位系统一般主要由超短基线水声定位系统（USBL）、导航测姿系统、GPS系统以及潜水导航系统组成。如图1所示。 图1 水下导航定位系统组成 2.1 超短基线水声定位系统 超短基线水声定位系统主要由超短基线声基阵、声信标以及水声定位处理计算机组成。超短基线声基阵向水下发送询问信号，声信标接收到询问信号后，向超短基线声基阵发送应答信号，水声定位处理计算机根据超短基线各基元接收到的应答信号的延时，来解算声信标的相对距离和方位，从而对声信标进行定位[1]。声信标一般安装在待定位设备上或者由潜水员随身携带。 图2 法国iXSea公司研制的GAPS 图2是法国iXSea公司研制的GAPS（Global Acoustic Positioning System）超短基线水声定位系统，该系统主要由超短基线水声定位基阵、GPS定位系统以及Octans光纤罗经。 GAPS系统的精度较高，且无需对导航测姿系统以及GPS定位系统进行校准，但其造价昂贵，用于一般水下作业性价比较低。 图3 Scout+超短基线水声定位系统
无人水下航行器的发展与展望
无人水下航行器的发展与展望 【摘要】以无人水下航行器的发展趋势与功用为主题，介绍了无人水下航行器的特点和使命，阐述了无人水下航行器的发展历程和研究现状，重点介绍了美国在无人水下航行器方面的发展过程和发展方向。最后展望了其未来发展重点及在军事方面的广泛应用。 【关键词】无人水下航行器；发展；功用；展望 1.引言 无人水下航行器[1]（UUV，Unmanned Under-water Vehicle）是以潜艇和水面舰艇为载体，具有长时间续航能力，并且可回收的小型智能武器装备，它的主要功能包括水下侦查、遥控猎雷和作战。 近几年，UUV技术得到了快速发展，总体可将其概括为应用于无人水下航行器，并保障其能够顺利执行各种任务的技术。到目前为止，基本上包括六项相关技术：长续航力推进、水下通信、相关导航、任务管理与控制、传感器及信号处理和航行器的设计。 在现代战争中，信息起着至关重要的作用。在新世纪，信息战是现代战争的主导模式。与此同时，信息战也在向反潜战中延伸，水下信息战必定会出现在未来的反潜战场。在未来的水下信息作战中，UUV的作用将逐渐凸显，对未来战争将起着不可忽视的作用。如今，世界上各国对如何掌控水下信息都十分的关注，美国、俄罗斯、欧洲、日本等海军强国，都在紧锣密鼓的研究UUV技术，并用它们来搜索、控制和组建水下信息网络。 2.UUV的特点、使命和功能 UUV是一种新概念武器，由于它的自主性、灵活性和多用途性，决定了它在水下战场将起到至关重要的作用以及在多领域的广泛应用。 2.1 UUV具有的特点[2] 1）作战用途广。可依据具体作战需要，进行使命重构，搭载相应的任务模块，担负不同性质的任务。 2）智能程度高。可以采用最新人工智能控制技术，可自主进行航路规划、障碍物规避、目标运动要素解算及战术机动等，自主完成各项作战任务。 3）隐身性能好。水下物体本身就不容易被探测到，再加上UUV自身的制作材料采用新的隐身材料，采用隐身技术，降低噪音技术等等，使其很难被敌方探测并捕捉。
我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介
我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介 北极星电力网新闻中心2008-11-12 11:04:48 我要投稿 关键词：GPS 我国首套水下GPS高精度定位导航系统简介 “863”计划“水下GPS高精度定位系统”课题组 摘要由国家"863"计划资助的我国首套水下GPS高精度定位导航系统已研制成功，填补了我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。该系统可从水上(海面、沿岸陆地或飞机上)对水下目标跟踪监视和动态定位，还利用GPS技术，实现了水下设备导航、水下目标瞬时水深监测、水下授时、水下工程测量控制和工程结构放样等功能。 关键词水下GPS 定位导航系统用户 由国家"863"计划资助的我国首套水下GPS高精度定位导航系统研制成功，经在浙江省千岛湖进行的试验表明，对于水深45m左右的水域，系统的水下定位精度为5em，测深精度为30cm，水下授时精度为0.2ms，且测量误差不随时间累积。这是继美国和法国之后，我国科学家自主研制开发的精度好、功能强、自动化程度高的水下GPS系统。该系统不但可用于从水上(海面、沿岸陆地或飞机上)对水下目标跟踪监视和动态定位，还率先利用GPS 技术实现了水下设备导航、水下目标瞬时水深监测、水下授时、水下工程测量控制和工程结构放样等功能。该系统的成功研制，将打破个别发 达国家对水下高精度定位技术的垄断，填补了我国在水下高精度定位导航和水下工程测量领域的空白。 一、系统构成 水下GPS定位导航系统主要由GPS卫星星座、差分GPS基准站(可选)、四个以上GPS 浮标、安装在水下目标或载体上的水下导航收发机、陆基或船基数据处理与监控中心(简称数据控制中心)、水上无线电通信链路、水下水声通信链路组成，如图1。多个GPS浮标与水下导航收发机构成以浮标为基线的海面长基线水下定位导航系统。 其中，GPS卫星星座、差分基准站和浮标GPS天线用于提供“海面动态大地测量基准”，包括浮标动态长基线水下定位网的起算基准和时间基准；水下导航收发机的发射器、浮标定位水听器组成了水下定位子系统，该子系统采用水下差分方式定位，水下无需高稳定频标；数据控制中心和水下导航收发机的水声通信换能器组组成了水下通信链路；差分基准站到数据控制中心、GPS浮标到数据控制中心的无线电收发装置组成了海面无线电通信链路；水上数据处理中心、系统状态监控、水上用户接口组成了数据监控中心；水下数据处理、用户接口组成了水下用户接口。 二、系统基本工作模式 1．水上跟踪模式——用户在水上 当水上用户需要跟踪水下目标(或动态定位)时，就从数据控制中心的监控界面向水下导航收发机(安装在水下目标上)发送定位请求信号，水下导航收发机激活后向GPS浮标发射定
水下导航定位技术的探究
水下导航定位技术的探究 ◎ 张文秀 忻州师院五寨分院 摘 要：随着水下导航器技术的不断发展，导航系统成为水下航行器研究的主要技术核心，实现水下精确定位成为目前水下航行器定位导航系统研究的一个重要分支。本文对几种常用自主导航方式的优缺点进行了对比，提出采用组合导航方式可以提高导航的可靠性和准确度。 关键词：水下航行器 组合导航 精确定位 迄今为止，应用于水下航行器的导航方式一类是凭借于外部信号的非自主导航，另外一类则是凭借传感器得到信号的自主导航方式。前者的导航基础是运载体可以接受到来自于外部信号的条件下才能完成导航，如罗兰、欧米加及其GPS等，三者中GPS凭借其广泛的信号面积导航能力更佳且更为准确。然而，该导航方式存在着自身的不足，由于其信号来自于外部，主要的方式是无线电导航，信号衰减非常严重，非自主导航局限于水上之上的定位，在水下航行器中的应用十分有限。对于后者，导航主要依靠自身配备装置的传感。基于不同的传感装置，将自主导航方式分为很多类，如携带惯性测量装置的惯性导航系统、配备水声换能器的声学导航、装有地形匹配或者地磁传感器的地球物理导航等导航系统。 1.水下航行器常用导航方法1.1航位推算和惯性导航系统 航位推算法主要是对航行器的速度进行时间的积分求积分来确定其所在的位置，应用比较早且范围较广。为了得到航行器的航行速度，需要确定航行器的速度和航向，因此需要流速传感器或者是航向传感器来确定航行器的速度和航向。采用流速传感器测量航行速度的过程中，海流会影响航行器的速度，且对流速的影响是流速传感器不能测到的，海流对流速的影响进而会 产生导航误差，速度较慢航行较长的情 况下，误差会很大。 惯性导航系统利用测量得到的航 行器的加速度，经过一次积分运算计算 出速度，两次积分运算得到航行器的位 置，具有自主性、无需外界信息源以及 隐蔽性的优点。可以将其分为平台式和 捷联式两种形式。空间大小、功率以及 价格的限制，普通的航行器均采用捷联 式，该方式的导航系统（SINS）容易实 现导航与控制的一体化。 但INs在水下航行器上应用存在以 下的缺点： （1）该导航系统（INS）位置信号 漂移严重，对于长时间工作的航行器， 导航信号失真严重，不足以应用于航行 器的精确定位。 （2）成本较高。 1.2声学导航 与无线电信号相比，声信号在受 水介质的影响较小，水下传播的距离比 较远，故可以利用声发射机来指引航 行器的航行方向。迄今应用于运载体 的声学导航系统包括有长基线（LBL） 导航、短基线（SBL）导航和超短基线 （USBL）导航三种形式。 1.3地球物理导航 若航行器所处位置环境的测绘图 是已知的，根据对包括深度、重力、磁 场等这些地球物理参数的测量，将所得 参数与已知的测绘图进行配对，可以确 定航行器所处的位置。该方法的科学 基础是测量的地球物理参数随环境空 间分布的变化而变化，将其与环境测绘 图配对，可到航行器所处的准确位置。 2.组合导航系统 组合导航方式是将多种导航方法 互配，不仅提高了导航可靠性及准确 度，且单一导航方式的准确度可以适度 下降，进而降低整体导航的技术难度 及整体耗资。 为了避免长距离的导航定位存在 覆盖面积小、电波受干扰大、可靠性及 精确度低等不足，多个国家投入人力物 力致力于卫星定位导航系统（具有覆盖 范围大、可靠性好、可以实时全球范围 精确定位等优点）的研究。 2.1GPS导航 GPS导航系统（Global Position system）通过导航卫星测量距离和时 间，进而对航行器进行全球定位，称为 全球定位导航系统。该系统由GPS卫星 星座，地面监控部分以及GPS信号接收 机三部分组成。前者是空间部分亦是核 心部分，后者是系统的控制部分。21颗 轨道高度为20200Km的工作卫星外加3 颗在轨备用卫星组成了GPS卫星星座。 工作卫星等间隔的分布在55°轨道倾角 为的近圆轨道上，运行的周期是11小时 58分钟，且每4个工作卫星占据一条轨 81 https://www.360docs.net/doc/2d18462884.html, /
海洋定位导航技术及发展
海洋定位导航技术及发展 研10.5 班杨磊2010010533 山东科技大学 关键词：GPS 导航定位海洋 摘要：海洋定位导航含水上、水下2部分。本文介绍其发展，概述其传统和现代方法，探讨其未来的发展趋势。 引言：海洋定位导航关系重大，涉及到我国的海岛主权与海洋经济发展等国家大计。只有海洋导航与定位搞好了，我们的海军才可以精确的执行军事任务，震慑日本、越南与我国有海洋纠纷的国家，我们的海洋经济才能走上科学发展道路。 海洋定位与导航技术在古代就已经出现。随着指南针的发明，星象规律的发现，郑和的率领的舰队七下西洋，在波涛汹涌的大海中没有一次走失，向世界展示了我国的强大航海力量，其功劳在于海洋定位与导航的技术（牵星术）。近代历史上丧国辱权的不平等条约无一不是从海洋战场的失败开始的，八国联军入侵从海上开的火；日本人发动了甲午战争，北洋舰队的全军覆没，丧失黄海海权。中国的国际地位则一落千丈，财富大量流出，国势颓微。海洋是国家的门户，保不住就等于自家大门没有锁，海洋定位导航技术就是这把锁的钥匙之一。 1、水上 水上定位导航技术从几千年前的天文定位技术、罗盘等，到21世纪的GPS空间测量技术，精度得到了极大的提高。 我国古代，很早就将天文定位技术应用在航海中。东晋僧人法显在访问印度乘船回国时曾记述：“大海弥漫无边，不识东西，唯望日、月、星宿而进”。宋、元时期，天文定位技术有很大发展，使用量天尺；到了明代，采用观测恒星高度来确定地理纬度的方法，叫做“牵星术”，所用的测量工具，叫做牵星板。根据牵星板测定的垂向高度和牵绳的长度，即可换算出北极星高度角，它近似等于该地的地理纬度。 郑和下西洋，在航行中就是采用“往返牵星为记”来导航的。 郑和七下西洋，是世界航海史上的伟大创举。上万人的船队远航，与大海波涛、明岛暗礁及变化万千的恶劣气候搏斗，必须能准确地测定船舶的地理位置、航向和海深等。他们使用“牵星术”做到了。