导航系统理论与应用范文

导航系统理论与应用范文第1篇

关键词 卫星导航原理 课程建设 导航工程专业

中图分类号：g424 文献标识码：a

the preparation for the construction of the course theory of satellite navigation for the specialty of navigation engineering

xu xiaohua， huang jinsong， zhou xiaohui， zhang xiaohong

（school of geodesy and geomatics， wuhan university， wuhan， hubei 430079）

abstract this paper is focused on the constructions for the new specialty "navigation engineering". the task of the course "theory of satellite navigation" is presented and the relationship between this course and "theory and application of gps" of the specialty of geomatics is analyzed. the preparation status for the textbook of this course is shown.

key words theory of satellite navigation； course construction； the specialty of navigation engineering

0 引言

导航工程专业作为一门新增设的本科专业，其各门主干课程的教学实施需要进行大量的探索和总结。笔者在对该专业的设立背景进行介绍的基础上，针对其中一门专业基础课程卫星导航原理的建设，围绕该课程的建设目标、与已有相关成熟课程的联系和区别、教材的主要内容等方面进行思考和讨论，以期为该课程的教学实施做好充分准备。

1 导航工程专业

导航工程专业是武汉大学于2011年向国家教育部成功申请增设的新专业。该专业旨在培养从事导航定位技术研发及应用的复合型高层次人才。作为一门多学科交叉的边缘性学科，导航工程专业与测绘工程专业有着紧密联系。武汉大学测绘学院是建设导航工程本科专业的主要依托单位之一。我院在全国测绘学科的综合实力上处于领先地位，在测绘工程专业的多年建设中已积累了大量经验和丰富资源，并在上世纪九十年代就以开设导航班的形式对导航人才的培养方式进行了探索。但测绘工程专业强调的是如何利用各种测量设备进行地理空间数据的采集和处理。卫星导航定位技术作为一种测量手段是测绘工程专业关心的对象，但主要局限于卫星定位在测量上的应用，在导航方面的内容则非常有限。

依托已成熟的测绘工程专业来开展新兴的导航工程专业的建设，如何继承与创新是需要解决的问题。导航工程专业主干课程大部分与原测绘工程已开设的课程之间有着密切关系，在课程建设上要把握好新开课程与已有相关课程各自的定位，在已有课程的基础上切实把新开课程建设好。

2 卫星导航原理课程的建设

2.1 课程目标

卫星导航原理是针对导航工程专业所开设的一门专业基础课程，目的是通过该课程的学习，使学生全面掌握卫星导航的基本原理、技术和方法。学生在进行本课程学习之前，已修完了导航概论、导航学、最优估计等专业基础课程，对导航的基本概念、基础理论、导航技术、导航涉及的主要数学方法已经有了明确的整体认识。卫星导航、惯性导航、组合导航等不同导航技术的具体内容则在后续课程中逐一展开。与卫星导航技术有关的系列课程包括本课程、卫星导航数据处理方法、嵌入式系统与程序设计。在该系列课程中学生最先接触的是本课程，完成对基本原理方法的学习。其后进一步通过卫星导航数据处理方法这一门课掌握与工程实践密切相关的数据处理技术；通过嵌入式系统与程序设计这一门课培养与卫星导航有关的软件开发能力。

2.2 本课程与gps原理及其应用的联系与区别

gps原理及其应用是测绘工程专业的主干课程。作为测绘工程专业卫星导航定位系列课程的第一门，该课程着重介绍以gps为代表的卫星导航定位系统在测量定位应用中的基本理论与方法。完成该课程的学习之后，测绘工程专业的学生可根据具体方向选修gps数据处理、gps程序设计等后续课程。卫星导航定位系列课程经过多年建设，已取得丰硕的成果。该教学团队荣膺部级教学团队，gps原理及其应用也被评为国家精品课程。目前导航工程专业卫星导航系列课程的建设正是由该团队来

担。凭借在卫星导航定位技术方面多年的经验积累，团队有足够实力做好这一工作。而原有已成熟的优质课程也为相关新课程的开设打下了坚实基础。其中gps原理及其应用就是卫星导航原理这门课程的先行者。

gps原理及其应用这门课程的主要内容包括卫星导航系统组成、gps信号结构、gps测量的误差来源、gps定位模型、gps应用。这些内容在卫星导航原理中都将涉及，因此就课程建设而言，原有教材内容、课件以及教学方法等资源在新课程建设中均可继承使用。但是继承并不等于完全照搬，虽然两门课程之间关系密切，但由于导航工程专业与测绘工程专业的培养目标不同，两个专业培养方案中课程体系的总体设计不同，卫星导航原理和gps原理及其应用两门课程涵盖的具体内容和讲授重点均各有不同。总的来说，gps原理及其应用侧重于卫星导航定位系统与定位有关的基本原理和应用，而卫星导航原理侧重于与导航有关的基本原理。后者将涉及导航数据协议、导航完备性相关理论和方法，而这些内容在gps原理及其应用中鲜有提及。另外，gps原理及其应用主要针对美国的gps系统介绍卫星导航定位技术。而近年来我国自主建设的北斗卫星导航定位系统已逐渐成熟并在国防和国民经济建设中发挥重要作用。北斗和gps系统在星座设计、信号结构等方面有较显著的区别。虽然原有课程也包含了对除gps之外的其他卫星导航定位系统的介绍，但内容相对简略。随着北斗系统建设的进一步推进，其在未来导航市场上将占据与gps、galilieo等系统分庭抗礼的地位。导航工程专业学生未来的就业机会将与如何有效利用北斗导航定位系统，基于该系统开发相关应用服务平台等有关。在校学习期间有必要对北斗系统有深入的认识，因此卫星导航原理这门课程应该增加全面介绍北斗系统的内容。

2.3 本课程的教材建设

编写内容全面、体系合理的教材在课程建设中占有举足轻重的地位。目前部级规划教材《gps测量与数据处理》很好地满足了测绘工程专业gps原理及其应用以及gps数据处理两门课程的授课需求。考虑到卫星导航原理和gps原理及其应用两门课程虽然在内容覆盖上有一定重复度，但讲授对象、课程内容各有不同，在原《gps测量与数据处理》编著者的组织下，卫星导航原理教材的编写工作被提上议程。

卫星导航原理教材内容包括卫星导航的发展及应用前景、现代卫星导航系统的基本组成、基本信号结构及工作原理、卫星导航信号的生成、捕获和跟踪方法、主要误差源，常见误差处理方法、卫星导航定位的数学模型和数据处理方法、卫星导航系统增强的基本方法，高精度gnss定位与定姿、卫星导航定位中常用的协议及数据格式、卫星导航系统的完备性等。目前教材编写工作正在紧张进行中，完成之后有望为国内导航工程专业的人才培养提供重要的借鉴与参考。

3 结束语

综上所述，卫星导航原理课程的建设将以测绘工程专业的精品课程gps原理及其应用为基础，结合导航工程专业人才培养目标以及课程体系进行。其教材内容将覆盖卫星导航基本理论方法，并反映国内外卫星导航技术最新发展状况。

项目资助：武汉大学测绘学院2012年本科专业综合改革教学研究项目（编号：201212）；湖北省教学研究项目“测绘工程专业课程体系综合改革”

导航系统理论与应用范文第2篇

关键词：任职教育;任职基础课程;教学内容;改革思路;改革实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）06-0126-02

一、任职基础课程在任职教育课程体系中的地位与作用

军队生长干部任职教育是在地方、军队理工科院校本科教育的基础上，进行的初级专业技术军官岗位任职前的培训教育，是大学本科学历教育后的继续教育。军队生长干部任职教育的课程体系由军政基础训练和专业业务训练两个课程平台构成，其中，专业业务训练课程平台由任职基础和任职岗位两个课程模块组成。

任职基础课程是军队生长干部任职教育课程体系中必不可少的重要组成部分，在生长干部任职培训中占有重要地位。任职基础课程设置的目的，是为学员后续学习任职岗位课程打下较为厚实的专业理论基础;任职基础课程的教学内容，是任职岗位课程中学习各专业设备的理论基础，是专业设备中诸多应用技术的理论支撑点。学员要学好任职岗位课程，进行专业设备的维护与使用，前提条件是必须掌握任职基础课程中的相关理论内容。任职基础课程在生长干部任职培训中起重要的理论支撑作用。

二、任职基础课程教学内容体系的构建原则与改革思路

（一）任职基础课程教学内容的构建、选取原则

1.打破学科型课程体系结构，构建面向任职岗位的应用型任职基础课程教学内容结构体系。岗位任职教育具有人才培养目标突出岗位指向性、知识传承突出跨学科综合性、能力形成突出实践应用性等鲜明特征。在教学内容体系构建上，岗位任职基础课程的教学内容体系不强调系统性、基础性和通识性，而是以应用性为重点，要突出课程中原理、技术在装设备保障中的实际应用性。构建任职基础课程教学内容体系时，要以岗位需求为牵引，以任职能力培养为主线，以装备保障应用为落脚点，加大课程体系优化、重组、整合力度，强化教学内容的针对性与指向性，构建起任职教育特色鲜明、充分体现装备保障应用的应用型任职基础课程教学内容结构体系。

2.以“必须、够用”又适当兼顾发展需要为原则，选取任职基础课程教学内容。任职基础课程教学内容选取不必过分强调知识的系统性、完整性和理论的层次性。生长干部任职教育具有很强的专业性，需要有充实的任职基础作支撑，同时，新原理、新技术在新装备中应用速度很快，要把握好任职岗位对培训对象知识结构的需求，以必需、够用（满足第一任职需求）又适当兼顾发展需要（跟踪新装备技术发展）为原则，建立合理、可行的任职基础课程教学内容知识体系。

3.教学内容“宽选窄用”，适应不同教学对象需要。为了打牢任职基础平台，任职基础课程教学内容要“宽选窄用”。“宽选”是指在本科层次知识的基础上按照岗位需求尽可能多选知识点，“窄用”是指在教学过程中依据教学对象具体情况的不同有选择性地选用。

（二）任职基础课程教学内容改革思路

思路是为解决某一个问题或完成某一项工作所进行思维的路线或方式、方法，属于理性认识。课程教学内容改革思路的构建、撰写，一般应包含依据、主线（或线索、路径等）、重点和目标四个要素。

《航空通信导航系统》任职基础课程教学内容改革思路，我们归纳为：以无线电师任职岗位对航空无线电通信、导航知识的需求为依据，以现役飞机无线电通信、导航实装为线索，以具有特定功能的无线电通信、导航系统工作原理为重点，以主要技术性能指标分析为难点来选取内容、构建教学内容体系，以能灵活运用所学知识解决（释）航空无线电通信、导航设备工程问题为目标。

三、《航空通信导航系统》课程的教学内容改革实践活动

《航空通信导航系统》课程是依据无线电师岗位职责和通信类学科专业知识构成链条，针对生长干部任职教育“航空通信与导航设备维修”专业学员在形成岗位任职能力过程中对相关知识的需求而设置的一门理论性和应用型均较强的主干任职基础课程（50学时），其教学目的是为学员在后续任职岗位课程（《航空通信设备》、《航空导航设备》等）中学习各型航空无线电通信、导航设备奠定扎实的专业理论基础。2005年该课程首次制定了课程标准。从2009年6月，课题组开始对该课程进行教学内容改革研究与实践。

（一）依据《航空通信导航系统》课程教学内容改革思路，对课程教学内容进行优化、重组、整合

1.以无线电师任职岗位对航空无线电通信、导航知识的需求为依据，优化课程教学内容。2009年以前，该课程按2005年版课程标准进行的课程教学中，航空通信系统部分偏重于系统讨论各种传统模拟通信、数字通信技术的工作原理，缺少跳扩频技术、频率自适应技术、数据链技术等航空无线电通信新技术和典型超短波通信系统、短波通信系统工作原理内容的讨论;航空导航系统部分包含传统伏尔（VOR）系统、测距器（DME）系统等民用航空导航系统的讨论，缺少塔康（TACAN）系统、微波着陆系统（MLS）、卫星导航系统（GPS/GLONASS/BD等）等新型军用航空导航系统内容的讨论。本次课程教学内容改革中，从无线电师任职岗位对航空无线电通信、导航知识需求出发，对课程教学内容进行增删、优化、重组和整合，删减了与航空无线电通信、导航关系不大的传统模拟通信、数字通信部分内容，增加了跳扩频技术、频率自适应技术、数据链技术、飞机精密着陆（舰）引导技术等新技术和超短波通信系统、短波通信系统、塔康导航系统、卫星导航系统等新型军用通信系统、导航系统内容的讨论。

2.基于“通信是基础，导航是应用”这一理念，对“航空通信系统”、“航空导航系统”两个模块的知识内容进行深度融合。从无线电信号传输特征和处理方法角度看，通信是基础，导航是应用，任何电信息的传递和获取都是以通信为基础的，无线电通信技术是无线电导航实现的基础，无线电导航是无线电通信技术的应用。基于“通信是基础，导航是应用”这一理念，《航空通信导航系统》课程中“航空通信系统”与“航空导航系统”两个知识模块并不是简单的组合，而是两个模块知识内容之间深层次、有机的深度融合。

3.从课程教学目的性出发，将航空无线电通信、导航设备技术性能指标分析、解读等内容融入课程教学。《航空通信导航系统》课程的教学目的，是为学员在后续任职岗位课程中学习航空无线电通信、导航设备奠定扎实的专业理论基础。将现役飞机中典型无线电通信、导航设备的有关技术性能指标分析、解读等内容融入课程相关教学章节中，体现了该课程贴近装备、突出应用的教学理念，是本课程教学内容改革的一大特色之一。

依据上述课程内容改革理念和思路，确定《航空通信导航系统》课程内容由“两大知识模块”（航空通信系统、航空导航系统）、“9个知识单元”（模拟通信基础、数字通信基础、扩频通信原理、航空无线电通信系统、无线电罗盘测角系统、塔康测角测距系统、精密进近着陆（舰）引导系统、卫星导航定位系统等）组成。

（二）依据修订后的课程标准，编著《航空无线电通信导航系统》教材

教材是课程内容的载体，教学内容改革的结果最终要形成文字、插图，落实到教材中。课程组依据2010年版《航空通信导航系统》课程标准，对课程配套教材《航空无线电通信导航系统》进行了精心编写。

《航空无线电通信导航系统》教材为海军重点建设教材，2010年1月由海潮出版社出版。该教材固化了《航空通信导航系统》课程教学内容改革成果，任职教育特色鲜明，已在青岛校区生长干部任职教育航空通信与导航设备维修专业的2010级至2014级《航空通信导航系统》课程教学中使用，教学效果良好。该教材2013年8月被评为海军优秀教材二等奖。

（三）从提高教学施训效果出发，建设《航空通信导航系统》网络课程

为提高《航空通信导航系统》课程的教学施训效果，我们从2009年10月开始，进行了课程配套网络建设工作。

建成后的网络课程教学内容丰富，信息量充足，包含了《航空通信导航系统》课程全部教学内容，已在教学中发挥了重要作用。2010年9月，《航空通信导航系统》网络课程被评为海军优秀网络课程二等奖。

参考文献：

[1]谢鑫鹏，张大鹏.关于军队院校任职教育的几点思考[J].中国电力教育，2009，（3）.

[2]王楠，杜茜，杨娟.关于推进军队院校任职教育教学训练方法改革的思考[J].继续教育，2011，（2）.

[3]闫民，张作前，刘俊瀛.推进军队院校任职教育应突出特色发展[J].继续教育，2013，（7）.

导航系统理论与应用范文第3篇

关键词：课程教学 卫星导航定位 研究 实践

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

作者简介：鄢建国（1980-），男，湖北仙桃人，副教授，研究方向为卫星大地测量。

《卫星导航定位技术》是面向地理信息系统、遥感专业研究生的一门专业选修课。该课程内容覆盖面广，授课内容包括卫星导航定位系统发展现状与趋势、卫星导航定位基本原理与算法、时间与坐标系统基本理论、导航定位误差源、周跳与整周模糊度解算，以及测量数据模型及其组合。卫星技术应用广泛且发展迅速，考虑到学生的专业背景以及知识需求，对课程的教学模式进行了深入思考，以区别于常规的逐课讲授，达到最佳的教学效果。

1 课程的教学目的

该课程的主要授课对象为地理信息系统和遥感专业的研究生，学习该课程的目的是加强对卫星导航定位系统的了解与认识，为研究工作中涉及到的导航定位技术问题提供基础。基于这一考虑，授课中以基本概念、基本原理为重点，介绍卫星导航定位系统的研究现状与趋势，以及与相关学科的结合。在这一课程的讲述中，以最成熟的全球定位系统（GPS， Global Positioning System）为例进行了讲解。

2课程的主要内容

卫星导航定位系统内容庞大，涉及到了大量的几何大地测量和天文学的基本概念，非大地测量专业的学生在学习过程中有一定困难。为了使学生能较好地掌握授课内容，在教学上依照“以点带面、前后呼应”的原则。依照这一原则，将授课内容分为以下几个部分：

1. 卫星导航定位系统发展现状与趋势。该授课内容为一综述性质，目的是扩展学生的知识面，同时激发学生对这一领域的兴趣与爱好。在讲解是，重点讲述了卫星导航定位系统在导航和定位两个领域中的应用。导航针对的用户为低精度用户，在不同的载荷平台，比如手机、车辆、无人机等有广泛的应用。以手机用户为例，通过实时定位，可以和电子地图结合起来进行导航，这与地理信息系统专业的学生研究方向较为吻合。对于定位则主要给出了国家陆太网络、三峡大坝形变监测、地震监测等例子，突出了导航定位系统在当今地球科学中的广泛应用和重要地位。最后对GPS之外的卫星导航系统，包括俄罗斯的GLONASS系统，欧洲的GALILEO系统和我国的北斗系统进行了较为详细的介绍，让学生对当前的卫星导航系统有更为深刻的认识；

2. 时间与坐标系统。这一部分是大地测量学科和天文学的基本理论知识，具有重要的地位。对这一部分的讲解主要是弥补非大地测量专业学生在该知识点上的不足。对于大部分地理信息系统和遥感专业的学生来说，接触到的时间系统局限于北京时，坐标则为我国北京54或西安80坐标系统。在授课中，对时间系统进行了系统的描述，以恒星时和太阳时进行了分类，给出了平时间系统和瞬时时间系统的转换关系，以及基于天文观测的时间系统和原子时标的融合。通过这一部分的介绍，学生能对时间系统建立较为系统的认识。对坐标系统的讲解类似，在讲解中，同时贯穿描述坐标系统转换中需要的转换参数的求解，以及卫星导航定位系统在其中起到的作用，以加强学生对导航定位系统科学应用的感性认识；

3. 测量模型与观测值组合。以卫星导航系统发射的载波和伪距信号为例，讲解了卫星导航定位的基本工作原理，让学生建立基于卫星开展导航定位的基本算法模型。通过伪距给出的简单定位模型，引入载波相位的测量模型。结合无线电信号的传播特征，给出了周跳和整周模糊度的概念，让学生明确了卫星导航定位的优势，以及需要客服的难点。基于单个卫星和测站测量模式的介绍，推广给出了卫星和测站之间的差分组合测量模式，建立了不同组合模式具有的优缺点。同时，给出了不同频率和不同测量类型（伪距测量和相位测量）之间的组合。通过这一部分的讲解，可以让学生建立清晰的定位的概念，同时引出问题，为后续授课做好铺垫；

4. 误差模型修正以及周跳和整周模糊度解算。在前面授课的基础上，针对高精度导航定位，给出了不同类型的误差，以及相应的模型修正。卫星导航定位中最主要的误差源包括接收机、卫星钟差和传播路径时延。结合信号传播特征，给出了电离层和对流层的误差影响特征以及模型修正公式，同时呼应测量值组合中消除电离层的内容，通过这种前后呼应的授课模式，加强学生对授课内容的理解和掌握。针对高精度卫星导航定位数据处理中的核心问题，周跳探测与整周模糊度修复，进行了较为细致的讲解。考虑到学生的背景，侧重讲解了解算方法的原理和实现方式，弱化了复杂的数学理论部分。

除了以上四个核心部分之外，还穿插安排了讲座报告，进一步拓展学生的视野。教学实践表明，基于“一点带面、前后呼应”的原则，在授课中通过给出一个关键的知识要点，在此基础上进行拓展，同时在不同授课内容中前后呼应，实现了学生对该课程的基本概念、基本原理的顺利掌握，对卫星导航系统有一清晰的认识，达到了较好的教学效果。

3 授课模式改进

对非大地测量专业的学生而言，单纯的基础理论授课显得较为枯燥，对于知

识的接受和掌握会带来困扰。基于这一考虑，我们在授课中采用了以下两个方式来激发学生的学习兴趣，以进一步提高教学质量。

1. 结合授课内容和学生专业背景，邀请领域专家做报告

通过邀请领域专家做专题报告，是激发学生的学习兴趣，了解该领域最前沿的研究问题和研究热点的重要途径。考虑到卫星导航定位系统在不同领域中的广泛应用，我们邀请了研究南极动力学的专家，做卫星导航定位系统在南极科学中的应用的报告。该报告给出了GPS在南极Dome A地形测量和冰流速测量中的应用，以及取得的重要成果，同时给出了GPS在南极气象、电离层、遥感影像等中的应用，有效地激发了学生的兴趣。

2. 根据学生自己的专业特点，进行课题讨论和讲解

除了正常的授课，针对学生的兴趣与关注点，在课堂上针对不同的知识点，开展了广泛的讨论。针对一个学生从事无人机影像获取的研究课题，开展讨论了卫星导航定位在无人机中的使用，以及如何提高其定位精度，以降低对地面控制点数目的需求。通过这一案例讨论，加强了学生对卫星导航定位里面高精度数据处理方式和算法的认识，进一步巩固了课堂上所学的知识点。类似的讨论还包括资源三号卫星姿态的处理，该问题不直接涉及到导航定位，但卫星定姿问题以用经典的大地测量和天文测量手段予以解决。通过这一问题的讨论，可以加强对恒星历表、坐标系旋转等课题讲述中涉及到的概念的深化理解。

参考文献

[1] 逯亮清，吴美平，《导航定位技术》课程教学实践与思考[J]. 高等教育研究学报，32（2）：68-74， 2009

导航系统理论与应用范文第4篇

【关键词】信息融合；组合导航；航程推算；全球定位系统GPS；无线电导航定位系统

1引言

随着自动化、智能化技术的发展，在工业、军事、科研等领域中所使用的传感器的种类和数量越来越多。每种传感器都有各自的特点，由于受外界干扰噪声的影响，没有任何一种传感器可以保证在任何时候都能提供全面和准确无误的信息。多种传感器提供尽可能多的观测数据和信息，及时发现目标并进行优化融合处理，以获取状态估计、目标属性、态势评估、威胁分析、精确制导、各种对抗、辅助决策等作战所需的信息。信息融合技术就是将多传感器信息源的数据和信息加以联合、相关及组合，获得更为精确的位置估计及身份估计，从而实现对战场态势和威胁以及其重要程度实时、完整评价的处理过程。

组合导航，它是以计算机为中心，将各个导航传感器发送来的信息加以综合和最优化数学处理，然后进行综合显示，而信号融合在其中起着举足轻重的作用。组合导航技术从其诞生之日起就与数字化和信息化技术结下不解之缘。导航系统的发展就是系统的数字化程度不断提高的过程，导航技术数字化发展到一定程度便形成了现代化数字组合导航系统，这类导航系统就是利用各种数字化导航传感器获得导航、定位信息，并采用单一导航传感器或将两个及两个以上的导航传感器的信息进行融合得到性能更好的最佳信息，以便对载体进行导航和定位的系统。

随着技术的不断进步，组合导航技术也得到了迅速发展。针对组合导航系统量测信息量多，数据处理困难等问题，研究多传感器信息融合的基本原理和方法，将信息融合理论，与组合导航系统的结构设计结合起来，建立一种系统化的思维，是目前及下一阶段亟待解决的问题。

2组合导航系统概述

组合导航，是利用GPS、无线电导航、天文导航、卫星导航等系统中的一个或几个与惯导组合在一起，形成的综合导航系统。

2.1 GPS系统

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称，它是一种高精度的全球三维实时导航的卫星导航系统，它具有全球全天候连续的导航定位功能，定位精度高、可靠性强，是一种先进的导航设备。但是GPS全球定位系统也存在着一些不足之处，主要是：GPS接收机的工作受飞行器机动的影响，当飞行器的机动超过GPS接收机的动态范围时，接收机会失锁，从而不能工作，或者动态误差大，超过允许值，不能使用。当用在无人驾驶的飞行器上时，由于GPS接收机数据更新率低，因而难以满足实时控制的要求。另外当导航工作卫星故障以及在山区等有遮挡地区，机载卫星导航系统能观察到的导航卫星减少也会使导航精度降低，因此目前只能将其作为辅助导航设备使用。此外，由于GPS的星历广播数据率相对比较低（50b/s），GPS的导航解算的输出速率，也相对是比较低的。因此单用GPS系统，还不能满足高速移动平台的定位需要。

2.2 航程推算系统

航程推算系统（DR）常被应用于导航领域，是一种基本的导航方法，其原始含义是在不可能观测太阳或星辰时，仅凭船只或飞机早先的位置以及以后的航向和速度所做的推算。随着技术的发展，航程推算所使用的设备发生了变化，但其基本思想仍是利用载体上的传感器采集数据，对载体的位置进行推算。它是一种自主导航系统，依靠空速传感器、磁航向传感器和垂直陀螺来实现，计算量不大，计算机容易实现，短时间范围内精度较高。但同时它也存在一些原理上的误差，由于环境因素等干扰严重，会造成推算精度较低，随时间的推移而造成误差的积累会发散等等问题。

航程推算导航是一种较早应用且简单的方法。它常被应用在潜艇、飞机等载体上，通过自动驾驶仪将载体保持在水平状态，靠罗经（如磁罗经，电罗经）来给出航向，依靠螺旋桨的旋转速度来估算航速，或使用电磁船速仪测量对水速度，以此估算船位。DR的主要误差源包括未知水流、螺旋桨打滑、不精确的罗经航向以及航行器的姿态误差等，导航误差积累很快，一定时间（比如3分钟）就达到相当水平，一般大于航程的3%。基于这样的特点，DR系统常与其他系统一起形成组合导航。

2.3无线电导航定位系统

无线电导航定位系统是利用无线电技术对飞机、船舶或其他运动载体进行导航和定位的系统，无线电导航技术的基本要素是测角和测距，因此可以组成测角测角、测距测距、测角测距、测距差等多种形式的系统。赋予无线电波以导航信息的方法很多，但都是利用无线电波传播的直线性及其恒定的传播速度两种特性。无线电导航的基准点可以设在地面、空间或卫星上。对远距离飞行的导航精度较低。其定位信息是以极坐标的形式提供（即斜距、俯仰角和方位角），由于角度误差的影响，其定位精度会随斜距的增加而减小。

无线电系统测量基于极坐标定位原理，定位精度受方位角的影响较大。由于雷达测量方位角时，受到机构传输间隙的作用，使得系统测量方位角常常含有一些固定频率的干扰信号，因此采用数字滤波的方法可以对其进行滤波，除此之外，还采用新的数据处理方法，特别是卡尔曼滤波等方法。卡尔曼滤波通过运动方程和测量方程，不仅考虑当前所测得的参量值，而且还充分利用过去测得的参量值，以后者为基础推测当前应有的参量值，而以前者为校正量进行修正，从而获得当前参量值的最佳估算。当有多种分系统参与组合时，就可利用状态矢量概念。通常，取误差本身作为状态矢量，不是对速度、方位本身等作出最佳估计，而是对速度误差、方位误差等作出最佳估计。把这一估算从实际测得的速度、方位中减去，就得到此时此刻的速度、方位等参量。

3信息融合技术

3.1信息融合技术概述

多传感器数据融合（Multisensor Data Fusion简称MSDF）在近20年里迅速发展起来，并在现代C2I（Command，Control，Communication and Intelligence）系统中和各种武器平台上以及许多民事领域得到了广泛的应用。伴随着组合导航系统的出现与发展，导航信息处理方法已经由单一系统信息处理转变为信息融合。信息融合原理的实质就是模仿人脑综合处理复杂问题的过程。信息融合又可称作多传感器融合，利用计算机技术对按时序获得的若干传感器的观测信息在一定准则下加以自动分析、综合，以完成所需的决策和估计任务而进行的信息处理过程。

信息融合要充分利用信息资源，经由对通过传感器得来的及其他已经掌握的信息合理使用和支配，对空间或时间上冗余或互补的信息，依据某种准则进行组合，以获得被测对象的一致性解释或描述。信息融合技术的基本目标是利用多传感器系统的优势，推导出更多的信息，提高多传感器系统的功效。多传感器信息融合的关键是所处理的多传感器信息具有更复杂的结构层次，并且能在不同的信息层次上出现，如数据层、特征层、决策层等。

3.2信息融合方法

目前，国内外的信息融合方法主要有以下几种：加权平均信息融合方法、贝叶斯估计信息融合方法、D―S证据理论、模糊逻辑法、神经网络方法、Kalman滤波信息融合方法以及专家系统方法等。

比较以上几种方法，每种方法均有其各自特点：贝叶斯估计需要每一个命题都要有一个先验概率；DempsterShafer证据理论只支持当前信息有效的命题，这样可以避免概率的不稳定性，但DS理论积累单独的信息源，造成事件合并后，事件权重和信任度之间的不合理关系；神经网络需要较大的样本进行训练，使其在一些未知环境中的应用受到限制；卡尔曼滤波如今已逐渐成为多传感器信息融合系统的主要技术手段。基于联合卡尔曼滤波的信息融合算法用于实时地估计系统的误差状态，然后依据最小均方误差估计的控制规律，对组合导航系统中的惯性导航系统进行反馈修正，从而提高整个系统的导航精度。

4信息融合技术在组合导航中的应用

4.1信息融合系统的关键技术

对于组合导航系统而言，多元传感器如惯性导航系统的陀螺仪和加速度计、GPS接收机等是信息融合导航系统的硬件基础，它们获得的原始量测数据是融合的对象，将其按照一定的结构方式进行融合处理，则具有最优估计的融合算法就是整个系统的核心。这样就形成了基于信息融合的组合导航系统。

信息融合系统的关键技术有两部分：1）信息的转换；2）信息的融合。信息融合结构如图2所示：

就组合导航系统而言，各子系统所量测的信息在种类和形式上都有所不同，可能有距离、速度，也可能有角度、加速度等。融合系统首先对这些数据进行预处理以完成数据配准，即通过坐标变换和单位换算，把各传感器输入的数据变换成统一的表达形式，然后将各量测系统所获得的分析结果按一定的算法进行融合，得到最终的目标状态估计。

5结语

信息融合理论与技术在当代军事和工业中的应用越来越普遍，并日益显示出其优越性和重要性。探讨信息融合理论的发展，研究融合技术在组合导航中的应用，设计出快速、有效且稳定性高、容错性好的信息融合算法，有效地提高导航系统的综合能力已成为未来发展的一个方向。

参考文献：

[1]穆荣军，崔乃刚.多传感器优化融合模型的理论与仿真研究[J].仪器仪表学报，2006，27（S1）

[2]游文虎，姜复兴.INS/GPS组合导航系统的数据同步技术研究[J].中国惯性技术学报，2003，11（4）

导航系统理论与应用范文第5篇

（中国电子科技集团公司第二十研究所，陕西 西安 710000）

【摘要】随着计算机科学技术的进步和现代化高技术战争的不断发展，信息的智能化处理将是未来战斗机的发展趋势。为此，研究了一种基于专家系统的组合导航处理方法，即以获取最优的导航定位信息为目的，探索利用基于规则的专家系统实现组合导航系统中的导航源辅助决策功能，通过设计并构建导航专家系统，以期实时地获得最佳的导航源组合效果，为专家系统在多导航源组合导航中的应用奠定基础。

关键词 专家系统；组合导航；辅助决策

0引言

在现代化高技术战争条件下，战斗机面临日益严峻的挑战，对导航方面的要求也越来越高，既能在恶劣的环境下全天候工作，支持各种任务要求，又可以在任何情况下连续地提供最高精度的导航定位信息。

通常情况下，航空机载平台装备有惯导（INS）、卫导（GNSS）、塔康（TACAN）、微波着陆（MLS）、联合战术信息分发系统（JTIDS）等多种导航设备。每一种导航设备都具有各自的工作原理、定位精度及优缺点，它们的导航信息都是对平台部分状态的观测量，如果不加区分地对所有导航信息进行融合处理，所获得的结果势必不是最优的，甚至比不组合的结果还差。

针对上述问题，结合各导航源传感器的特点，本文研究了一种基于专家系统的组合导航处理方法，探索利用基于规则的专家系统实现组合导航系统中的导航源辅助决策功能，以期实现最佳的导航源组合效果，为专家系统在多导航源组合导航中的应用奠定基础。

1专家系统概述

专家系统是人工智能的一个最为活跃的研究和应用领域，产生于20世纪60年代中期，经过半个世纪的科学研究，理论和技术日臻成熟，其应用得到了飞速的发展。至今，在各个领域已经研制出大量的实用专家系统，其中不少系统在性能上已经达到甚至超过了同领域人类专家的水平，已经产生或正在产生巨大的经济效益和社会影响。

专家系统实际上是一种具有大量专门知识与经验的智能计算机系统，通常主要指计算机软件系统。它把专门领域中人类专家的知识和思考解决问题的方法、经验和诀窍组织整理且存储在计算机中，不但能模拟领域专家的思维过程，而且能让计算机宛如人类专家那样智能地解决实际问题。概括地说，专家系统是一个应用于某一特定领域，拥有专家级知识，能模拟专家思维，能达到专家级水平的系统。

专家系统的结构是指专家系统各组成部分的构造和组织形式，不同应用领域和不同类型的专家系统，具体结构和功能也不尽相同。当今最流行的专家系统类型是基于规则的系统，基于规则的系统不是采用静态的断言来表达知识，而是以多个规则的方式说明在不同的情况下有什么样的结果。基于规则的系统中，知识库包含以规则形式编码的解决问题的领域知识。一个典型专家系统的组成要素如图1所示：

专家系统由下列几部分组成：

■用户界面——用户和专家系统之间的通信机制。

■解释机——解释系统推理给用户。

■综合数据库——被规则所使用的事实的全局数据库。

■推理机——通过决定那些规则满足事实或目标，并授予规则优先级，然后执行最高优先级规则来进行推理。

■议程——由推理机创建的一个规则优先级表，这些规则匹配工作内存中的事实或目标。

■知识获取——通过知识工程师建立规则。

2导航专家系统的设计

一般来说，基于规则的专家系统最重要的构成要素为：知识库、推理机和综合数据库。

（1）知识库：包含所有规则

本文中的知识库采用框架作为知识表示方法，是基于产生式规则的启发式搜索，所以知识库中包含以规则形式存储的大量导航领域的专业知识。

框架是用来表示概念或对象的一成不变知识的数据结构。框架是一种结构化的知识表示方法，通常由指定事物各个方面的槽组成，每个槽拥有若干个侧面，而每个侧面又可拥有若干个值。这种方法对于导航源传感器的表示非常适用，可以用框架的各个槽来表示传感各个状态，例如导航源传感器的框架如下：

对应的导航源传感器模板如下：

(deftemplate 导航源

(slot 可用状态(default 空))

(slot 工作模式(default 空))

(slot 异常标志(default 空))

(multislot 台站信息(default (create$ )))

(multislot 识别字(default (create$ )))

(slot 收星个数(default 空))

(multislot 可用卫星(default (create$ )))

(multislot 卫星编号(default (create$ )))

(slot 仰角(default 空))

(slot 测距(default 空)))

本系统采用产生式规则对知识进行表示，产生式是一组特定规则，用来将一组符号转换成另一组符号。也就是说，提供一个输入字符串，即前件，产生式规则能够产生一个新的字符串，即结果，产生式规则建立的基本格式为：

IF条件1AND条件2……AND条件n

THEN结论

在规则中IF和THEN之间的部分为条件部分,THEN后面的部分是结论部分。产生式规则具有与为类思想方式接近的特点，能有效简洁地表达领域知识。

导航专家系统的知识库就是将导航领域专家的领域知识和经验，作为知识库的基本主体，经过分析和抽象，建立合理完善的导航知识库，为组合导航处理提供决策依据。

本文在组合导航处理系统中考虑的决策因素主要包括：数据可用状态、工作模式、台站信息、识别字、接收的卫星颗数、对应的卫星编号、异常标志、仰角、测距等，以GNSS为例，其主要决策因素如图2所示：

（2）推理机：对运行进行整体控制

推理机是基于规则的专家系统的控制中心，决定哪些规则的前件满足条件，从而激活相应规则的后件去执行对应的操作，推理过程实际上是一个搜索和匹配的过程。推理机根据输入的导航源数据对知识库进行搜索，控制满足一定条件时相应的动作会被激活，直至推理完成，得到最优的导航决策信息。

本文研究中的推理机选用正向链推理，采用Rete模式匹配算法，从输入的导航源信息出发，使用规则进行启发式搜索，若规则前提匹配，则该规则选中，规则结论加入综合数据库，若问题未完全解出，继续推理，若完成，则退出。该算法极大地提高了推理的效率，为组合导航处理提供快速的决策反应。

（3）综合数据库：包含推理所需的数据

综合数据库用来存储推理过程中得到的各种中间状态、事实、数据、初始状态及目标等。它相当于工作存储器，用来存放用户回答的事实、已知的事实和由推理得到的事实，而且随着问题的不同，数据库的内容也可以是动态变化的。在推理过程中，推理机根据规则的执行情况对事实表进行相应操作，如删除事实、添加事实和修改事实等。

3组合导航系统

组合导航处理系统的总体架构如图3所示，包含导航传感器、导航专家系统和信息融合三个模块。相比较于通常的组合导航架构而言，本文研究的方法增加了导航专家系统，即对导航传感器是否参与信息融合进行辅助决策。

本文的组合导航处理系统中，导航专家系统可以通过知识库中存储的大量的导航领域专家知识，模拟领域专家自动推理和判断，对导航源的实时状态进行筛选，选取实时状态最佳的导航源组合，具体包括以下步骤：

（1）导航源传感器包括飞机装备的主要导航源传感器，能够提供完整的导航信息输出。导航源传感器生成导航源信息及导航源状态，通过局域网进行实时广播，包括GNSS、INS、MLS、JTIDS、TACAN等导航源传感器；

（2）导航专家系统中包含大量以产生式规则表示的导航专家知识，包括各种导航源的可用状态、工作模式、台站信息、识别字、接收的卫星颗数、对应的卫星编号、异常标志、仰角、测距等。导航专家系统通过网络实时接收导航源信息及导航源状态，以GNSS为例，参照图2，其对应的推理决策过程如下：

首先将导航源传感器信息作为初始事实载入综合数据库，执行规则，以GNSS的可用状态为条件对知识库中的规则进行匹配，当规则匹配成功后，判断可用状态的槽值，若为不可用，则数据不可用，GNSS无法定位，退出；若为可用，则执行规则，将该规则的结论生成事实，加入综合数据库；

然后继续进行匹配，当下一条规则匹配成功后，判断异常标志的槽值，若为有异常，则数据异常，GNSS无法定位，退出；若为无异常，则执行规则，将该规则的结论生成事实，加入综合数据库；

再次进行匹配，当下一条规则匹配成功后，判断收星个数的槽值，若收星个数<3，则GNSS无法定位，退出；若收星个数=3，则该规则被激活，利用INS辅助进行定位，将定位结果生成事实，加入综合数据库，GNSS推理决策结束；若收星个数>3，则该规则被激活，利用模糊追星法选择几何分布较好的卫星进行定位，将定位结果生成事实，加入综合数据库，GNSS推理决策结束；接下来继续对其它导航源进行决策。

当所有导航源传感器完成决策后，输出决策信息，并将这些导航源决策信息发送到信息融合模块。

（3）信息融合单元通过网络接收导航源传感器发送的导航源信息，然后等待并接收导航专家系统推理得到的导航源决策信息，根据导航源决策信息选择导航源传感器，对导航源信息进行解算和滤波融合处理，得到最优的导航定位信息，并通过输出接口进行输出。

4结论

本文研究了一种基于专家系统辅助决策的组合导航处理系统的框架和实现方法，介绍了导航源传感器的知识表示方法、导航源传感器的决策推理模型、导航知识库的建立方法，对基于专家系统的组合导航系统进行了整体设计，为多导航源组合导航的智能化处理做下铺垫。

参考文献

［1］蔡自兴,徐光祐.人工智能及其应用[M].北京:清华大学出版,2010.

［2］Joseph C.Giarratano，Gary D.Riley. Expert System Principles and Programming（专家系统原理与编程）[M].北京:机械工业出版社,2006.

［3］王华,李鹏波.基于CLIPS和.NET的惯性导航系统的故障诊断专家系统[J].中国惯性技术学报,2006(6):78-80.

［4］魏强,周德云.基于专家系统的无人战斗机智能决策系统[J].火力与指挥控制,2007(2):5-7.

导航系统理论与应用范文第6篇

关键词：微电子技术；航空系统；综合化

微电子技术的进步在很大程度上提升各领域的科学水平，促进了各领域上的发展，目前在微电子技术在航空系统中的应用效果中，我们可以看到微电子技术的重要作用，不仅仅能够促进航空系统向经济性、技术性方向发展，同时也能促进航空系统整体性的进步。所以我们要明确微电子技术及微电子技术应用于航空系统的重要作用，从而对如何更好地应用微电子技术进行探究，希望可以促进微电子技术在航空系统中的发展。

1微电子技术的基本概念

微电子技术是较为复杂精密的科学技术之一，是建立在各种高密度微电子组件的基础上的高微电子技术。作为目前国内较为高精尖的基本技术端电子技术，其应用领域十分广泛，不仅仅可以使用于航空航天中，也可以使用在各个工业领域及商业领域上，微电子技术的展现形式通常是以微电子商品或者集合多种电子元器件的综合系统载体等出现，同时这也是各种半导体元件的产品的相关统称，作为集成电路的一个重要载体，微电子技术对于促进各领域的发展是有重要作用的，但是微电子技术的学习与创新是微电子技术发展的难点，在目前的信息化时代，我们既要正视微电子技术的重要性，又要对微电子技术进行学习与创新，从而促进国家科学、经济、国防等进一步发展。

2微电子技术在航空系统发展中的重要内涵

随着航空系统的不断发展，我们可以看到微电子技术在航空发展过程之中起到相当大的推动作用，促进航空系统向智能化、科学化、模块化方向发展，而且往往这个时候航空系统的发展也呈现出了综合性这一具体特性，微电子技术在航空系统中的发展不仅仅是航空水平的具体体现，同时也是国家科技水平及相应的国防实力的重要体现，微电子技术不仅仅是理论性的技术工种，当微电子技术应用于航空系统发展过程中时，也在证明我国微电子技术的基本专业知识理论能够很好地和实践应用有机结合起来，体现了我国航空系统发展状况。除了在航空系统中，微电子技术往往也会体现在航空微电子技术产品上，但无论是系统上还是产品上，微电子技术在航空系统发展过程中仍扮演了重要的推动角色。

3如何更好地将微电子技术应用于航空系统之中

3.1将微电子技术的专业理论知识与航空系统应用进行有机结合

我们可以看到目前航空系统的应用已经偏向于综合化、具体化、模块化方向发展了，所以电子技术基础知识应该在明确目前航空系统的基本发展现状之上，与实际航空系统应用进行有机结合，保障航空系统能够使用图像及语音信号实时传送功能，提高航空系统发展中的经济性与技术性，无论是在控制系统还是传感器及显示系统中，都促进了航空系统的灵活性和可靠性特性的发展，解决综合系统中所存在的相应问题，提升客观的显示技术及控制技术，从而推动微电子技术在航空系统中的深化与进步。

3.2提升相关人员的微电子技术水平，引进高质量的人才

无论是航空系统方面还是微电子技术方面其发展都需要高质量、高水平的人才进行相应的实验与应用，所以我们必须提高整体队伍的综合素质，以促进微电子技术在航空系统中的发展与应用。传统的固体物理基础课程、半导体器件与微电子综合课程设计等基本知识理论课程并不能满足微电子技术发展的具体要求，为了培训相应的航空方面的微电子技术人才，我们必须要革新课程，提高课程难度，在一定程度上加入相应的航空理论知识，增加实践课程的相应比例，促进相关专业人员能够将微电子与航空系统的理论知识与现实实际发展情况的有机结合，也可以加强对于VLSI设计、SOC设计方法学嵌入式微处理器体系结构的学习等，但无论是哪种专业知识，都需要相关人员对于相应的微电子技术水平及航空系统的相应技术进行学习与创新，只有这样微电子技术才能在航空系统的发展过程之中得到更好的应用。

3.3对航空系统中的微电子技术设备进行相应的保护

在微电子技术的应用过程中我们也不应该忽视对于微电子技术载体即微电子技术设备的相应保护，一般这些设备会出现静电损害及电磁干扰等常见损害问题，在一定程度上阻碍了航空系统的正常运作，我们必须对微电子技术设备进行相应的保护，从而促进微电子技术可以正常应用于航空系统之中。我们可以利用带有防静电的相应装置，以及防尘罩、导电袋等多种防护准备，保证微电子技术设备不被静电损坏，除此之外还可以考虑降低航空系统各部分的摩擦状况，处理好相应的飞机操作面，安装静电故电器等多种方式降低电磁对于微电子技术设备的干扰，同时对微电子技术设备进行相应的保护。

3.4对航空系统中所使用的集成电路及电子元件进行创新

航空系统中微电子技术应用往往体现在集成电路与元器件的使用过程中，在这个航空系统运行当中，无论是对于信息进行存储或是处理，都需要使用相应的通用高端芯片以及集成电路等，但是目前国内的芯片及核心元器件都主要依赖于进口，国产的集成电路及电子元件不能够满足目前微电子技术在航空系统中的发展需求，面对这一问题，我们必须要注重在航空系统中对于相关技术及电子元件的创新，从而促进微电子技术的提高与航空系统的进步。

4结语

在微电子应用于航空系统中的这一个方面，我们还有好长的路要走，不仅仅需要从理论上获得突破与提高，同时也要在微电子技术及航空系统的实践应用上进行有机融合，明确微电子技术在航空系统中发展的重要内涵，从而通过人才引进、元件升级、设备保护等多种方式促进微电子技术在航空系统发展中的具体应用。

作者:顾晓清 单位:上海电子信息职业技术学院

参考文献:

[1]姜振灏.微电子技术在航空系统中的发展[J].科技视界,2015,13:94+87.

[2]杨畅楠.论科学技术发展对社会变迁的影响[D].渤海大学,2014.

[3]中航工业西安航空计算技术研究所.田泽.航空微电子技术及产业分析[N].中国航空报,2011-11-08011.

导航系统理论与应用范文第7篇

关键词：港航系统 门户网站 信息构建

一、引言

随着政府上网工程的开展，各级政府部门纷纷建立起自己的门户网站，这对于政府信息公开、高效优质规范透明地执行政府公众服务职能，树立政府形象有着举足轻重的作用。浙江省政府明确指出要以政府门户网站为抓手，全面推进电子政务建设，建设电子政府。因此，门户网站建设是当前我省信息化建设的重要内容。

浙江省是全国的水运大省，对于我省港航系统，面对建设“水运强省”工程这样一个新的机遇和挑战，信息化建设是实现“港口现代化、航道网络化、船舶标准化、管理科学化、人员高素质化”的必由之路。通过门户网站建设促进管理创新，改变管理手段、提高管理效率、规范管理程序、增强服务能力、保障廉政建设。

为了真正达到门户网站服务于公众，利用信息构建理论对现有网站进行评价，对于改善网站内容的组织、构建、呈现有极其重要的意义，它将有助于构建一个具有高度导航能力和可用性的门户网站，实现政府部门与社会公众的信息互动目的，“以用户为中心”应该成为政府门户网站的重要指导思想。从而为用户提供高水平、高质量的信息和服务。

二、信息构建基本内容

信息构建：Information Architecture，简称IA，信息构建是由美国建筑师沃尔曼(Richard Saul Wurman)先生在二十世纪七十年代中期提出的，信息构建(IA)是“组织信息和设计信息环境、信息空间或信息体系结构，以满足需求者的信息需求的一门艺术和科学”。IA包括“调查、分析、设计和执行过程，它涉及到信息分类、标识、导航和搜索系统的设计，目的是帮助人们成功地发现和管理信息”，IA是多学科综合的研究领域。

目前，IA应用最多，发展最成熟的领域是互联网领域。 IA应用于网络方面，是指借助图形设计、可用性工程、用户经验、人机交互、图书馆学信息科学等的理论方法，在用户需求分析的基础上，对网站内容组织规划与设计的理论，强调技术、用户与内容的融合，使得网站的信息可理解、易获取和易使用从而实现满足用户信息需求的目的。

信息构建在提高港航系统门户网站的信息利用率、优化网站的信息空间，提高港航系统和公众的交互性、加强公众对港航门户网站的依赖性和信任度等方面起着非常重要的作用。

三、浙江港航管理系统门户网站概况

IA应用于网络，其基本内容主要是围绕网站四大系统的建设，即导航系统、搜索系统、组织系统和标识系统。组织系统是用来确定信息的组织方案和组织结构。组织方案就是找出信息内容的共性，并依据不同的共性进行逻辑分组；组织结构用来确定各组之间的关系类型。导航系统为用户提供路径线索和标志，让用户在信息与信息之间自由移动而不至于迷路。标识系统负责信息内容的表达和描述，为内容确定名称、标签。检索系统是通过某种检索机制，根据用户的提问，按照一定的检索算法对网站内资源进行检索，并将处理好的结果提交给用户。下面从这四个方面对浙江港航系统现有网站内进行分析，笔者挑选了港航管理系统比较有代表性的五个网站作为研究对象，分别是杭州港航局、嘉兴港航局、湖州港航局、温州港航局和舟山港航局，基本上代表港航管理系统门户网站信息构建的最高水平。表1对导航系统、组织系统、标识系统和检索系统进行了分析。

表1 浙江省港航管理系统门户网站概况

网站

分类系统

导航系统

搜索系统

标识系统

杭州港航局

按走进港航、港航新闻、组织机构、政策法规、网上办事、政工在线、最新文件、政务公开、港航论坛九个部分组织信息，二级目录提供下拉菜单，基本层级为三级，将重要的二、三级目录在主页提供快速链接

导航系统比较合理，提供全局导航、局部导航、语境导航、网站地图

虽说提供全文检索，只能检索港航新闻、最新文件、政策法规等栏目，没有做到真正的全文检索

主目录标识为走进港航、港航新闻、组织机构、政策法规、网上办事、政工在线、最新文件、政务公开、港航论坛

湖州港航局

按走进港航、政务公开、文明创建、信息、服务之窗、港航社区、公众服务、专题报道八个部分组织信息，基本层级为三级，最高为四级。

提供全局导航、局部导航、语境导航、网站地图

提供全文检索，检索速度比较快，但只能简单检索

主目录标识为走进港航、政务公开、文明创建、信息、服务之窗、港航社区、公众服务

嘉兴港航局

按港航概况、招商招标、政策法规、 政务公开、服务信息、 投诉咨询、荣誉栏、 政务大厅、港航简讯组织信息，二级目录提供下拉菜单，基本层级为三级，重要的二级栏目在首页提供快速链接

提供全局导航、局部导航，语境导航不够清晰，无网站地图

未提供检索功能

主目录标识为港航概况、招商招标、政策法规、 政务公开、服务信息、 投诉咨询、荣誉栏、 政务大厅、港航简讯

温州港航局

按温州港航、新闻中心、政策法规、重要专题、港航风采、行业信息、政务公开、下载中心、为你服务、港航论坛十个部分组织信息

提供全局导航、局部导航、网站地图，语境导航不够清晰

提供全文检索，但只能简单检索

主目录标识为温州港航、新闻中心、政策法规、重要专题、港航风采、行业信息、政务公开、下载中心、为你服务、港航论坛

舟山港航局

按政策法规、办事指南、港航规划、规费标准、服务信息、信息公开、港口概况等组织网站信息，分类比较杂乱，层级在三层之内

提供全局导航、局部导航、语境导航、网站地图，但是全局导航和局部导航不够完备

虽然提供基于标题和内容的站内检索，只能检索政策法规、最新文件，新闻栏目

主目录标识为政策法规、办事指南、港航规划、规费标准、服务信息、信息公开、港口概况

四、存在的问题及对策

从表1可以看出，浙江港航管理系统的门户信息结构总的来说是比较合理的，但是也存在着一定的缺陷，如导航系统不完善、组织系统分类不合理、标识系统不明确、检索系统功能单一等问题，利用信息构建理论的手段解决以上问题:

1．完善导航系统和组织系统

导航系统和组织系统设计两者有着密切的相关关系，是整个网站框架的基础，因此我们将两者结合在一起进行改进。

我们主要通过对网站的全局导航、局部导航、补充导航和语境导航的改善来进行网站导航系统的完善，体现在以下六个方面的改进:

（1）组织系统的确定

网站内容是作好一切工作的基础，只有先确定了整个网站的内容范围，才能对内容进行分类，设计全局导航和组织系统。

因此，首先要根据网站的目的对网站内容进行选择，内容选择的主要工作是确认已有港航系统的内容是否合理，去掉不合理的内容，将缺少的内容添加进来。

组织系统主要是给信息分类和确定组织结构，对信息内容进行组织时，要保证信息的内容具有逻辑性、独立性和先后顺序。如果内容组织结构清晰，符合逻辑和人们的日常习惯，用户自然而然愿意访问了。

（2）全局导航和局部导航的全面性

在港航系统现有的网站中，全局导航不能包含整个网站的内容，因此首先要对全局导航的内容进行重新设计，让全局导航能够覆盖整个网站的内容；在有的页面中缺少全局导航，在进行改善的过程中，应该保证全局导航和局部导航的全面性。

（3）全局导航和局部导航的一致性

在整个网站中，全局导航的内容和位置都要保持一致，同样，同一个栏目下的局部导航也要在该栏目范围内保持一致。

（4）导航层次的科学性

通常在网站中，页面的深度以不超过3个层次为宜，也就是从首页到目的页面，用户点击次数不超过3次为宜。

（5）实现补充导航系统

从以上对补充导航系统和搜索系统的分析来看，有些港航系统网站目前没有建立补充导航系统，这是在初次建设过程中的一个欠缺，笔者观察了国内几个交通网站，如交通部网站、浙江交通厅网站以及杭州交通局网站，这几个网站都建立网站地图等补充导航系统。在港航系统网站的开发规划中，应该把补充导航系统补充进入，为同行提供一个较好的参考。

（6）进一步丰富语境导航

语境导航是帮助用户在网站相关的内容中进行浏览的导航方式。港航系统网站的信息量较大，从以上语境导航系统的分析来看，港航系统网站的语境导航系统的丰富性不够，需要进一步的完善。

首先是翻页问题，这个问题比较严重，直接影响了用户在网站中查找信息的效率，进而影响了用户对网站的信心。

其次是相关内容链接的建立。相关内容链接的建立会引导用户去了解更多的信息，一方面可以更深入的了解港航系统的工作，提高用户对港航系统部门的满意度；另一方面，可以让用户了解到更多的办事信息。在相关内容链接方面，可以参见浙江交通厅的门户网站，让用户进一步了解相关的内容。例如图1：

图1

第三是要明确页面所处的位置，如网页上部出现的：“你现在所处的位置：首页政策法规水路运输” ，特别对于站点内容庞大，网页数量众多，分类明细需要超过三级页面，使用语境导航可以帮助浏览者明确自己的所处的位置。

2．实现搜索系统功能

有的港航系统网站的搜索系统主要的问题是功能未实现，虽然貌似设立了站内搜索系统，但是都形同虚设，完全不起作用。且搜索入口只在几个页面设立，用户往往都发现不了。站内搜索系统的实现，首先要对网站后台数据库进行合理的设计，包括数据结构、数据类型、数据内容都要调研和设计。要根据港航系统网站的特点，辩证的进行取舍。

检索系统应具备灵活性，提供多种检索入口，不同的检索方式，允许用户进行个性化检索定制，能对检索结果二次检索并从检索结果的分类、排序和整合方面来改善检索结果。

3．完善标识系统

标识系统系统时将信息单元和导航元素作为标识对象，应用术语、分类词语和通用词语等规范化的标识词语。标识应明晰、标准、规范，易于被用户理解。要注意标识的一致性，相同的内容应使用相同的标识。如有的页面用“首页”，有的页面用“返回首页”很容易让用户困惑的。

4．网站的细节改善

在进行港航系统网站水平的分析过程中，发现港航系统网站缺陷的很大一部分原因在于一些细节问题上，例如:内容空置问题、标识不一致问题、位置指示符不完整问题、死链接现象。这些问题虽然很小，但是不容忽视，毕竟会积少成多，聚沙成塔，小问题多了，也会成为大问题，影响到整个网站的形象。

政府网站的形象应该是严谨、细致，如果连网站上都有那么多细小的问题，如何才能为公众提供细致优质的服务呢?政府网站是政府宣传自身形象的窗口，从维护自身形象的角度出发，更需要注意对网站的细节进行管理。这些问题不难解决，但需要细心和耐心。

五、结语

港航门户网站的建设是一项内容复杂、技术要求高、实施周期长的系统工程。信息构建的理论可以完善网站信息系统的建设，化复杂为清晰，使信息容易被用户所理解，真正实现政务信息公开、网上服务、公众参与。科学合理的组织系统、规范标准的标识系统、完善的导航系统、多样全面的检索系统将构建一个高水平、高质量门户网站，更好地为公众、企业、工作人员服务。

参考文献

[1] ．

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[3] ．

[4] ．

[5] ．

导航系统理论与应用范文第8篇

[关键词]移动机器人 导航技术 现状 展望

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0147-01

移动机器人导航是利用其传感器，扫描、收集周围环境信息，确定路线规划并编辑程序使其移动。笔者认为，经过业内科研人员不懈努力，移动机器人导航技术不论在理论研究或应用实践均取得积极成效，但展望未来，理论研究有待补充，技术难题亟待解决。

1. 移动机器人的导航方式概述

移动机器人在利用导航技术获取周边环境信息以确定行走方向或所在位置时，需综合利用科学算法，得出数据模型并形成指令，方可规划最优路径。

1.1.电磁导航

电磁导航是最早被研发的导航技术。技术人员在机器人预设路线上设置多条电线，机器人在运行中通过接收电流频率，通过感应线圈感知行走指令[1]。经过多年尝试，科研人员认定该方法准确率高且运用简单，但前期铺设电线需消耗过多人力、物力，因此该方法的维护成本较高。

1.2.视觉导航

视觉导航是机器人常用导航技术，其特点是探测信号范围广、信息获取准度高。研究人员在移动机器人头部安装巡航影像系统，其内部含有传感器辨识系统、图像辨别系统和路径规划技术等。视觉导航采用电荷耦合器件图像传感器（简称CCD），它是集信息划分、整理、读取为一体的综合传感器，当机器人进行路径规划时，CCD传感器会将传输至系统原件的电荷转移至影像系统内的二维传感器进行合成，通过系统扫描对数据进行量化建模，形成指令[2]。

1.3.其他导航技术

光反射导航是在机器人接收外界光线频率以自主移动。该方法成本低廉、操作简单，也是国内机器人研发机构使用较广泛的方法。

声音导航技术是机器人利用内部声音识别系统辨识无规律、无方向的声音频率，尤其是在光线不充足环境中，机器人可通过声音精确定位；另外，味觉导航是应用于机器人内部高灵敏度的化学传感器，根据气味、气流方向检测气流浓度情况，便于机器人搜寻气源，确定行程路线。

2. 探讨移动机器人导航技术发展现状

笔者认为，移动机器人导航技术在精确定位、路径规划、信息融合等方面有较强优势，但仍需提升技术指标，校准误差，确保导航准确性。

2.1.导航定位

国内机器人导航技术一般采用相对定位法，通过筛选距离、测定方位、计算最优路径等步骤，确保机器人按预定路线移动。该方法收集数据速度较快，但长期精准较差。近些年，国内科研机构引进了惯性导航法，即利用陀螺仪测算机器人内部控件转速，利用加速计计算运动加速度，反复测量以求得累积测量值。惯性导航法提升了测算效率，但在计算过程中无法避免时间误差，若机器人移动距离较长，误差会逐渐增大，定位精准度下降。

国外机器人定位利用绝对定位法，即将机器人内部导航系统与太空卫星进行网络连接，卫星可向机器人导航系统传输全球定位信息，并对重点位置标记，便于技术人员更好地掌握路径环境数据。绝对定位法有助于机器人较精确地感知局部环境信息，进一步减少误差风险。

2.2.规划路径

路径规范技术是机器人内部搜索算法的实现，即确定目的地后，系统自动计算最优路线信息，主要是测定最佳距离及避免障碍物。当前，路径规划分为全局路径技术与局部路径技术，其中，全局路径技术采用直线搜索法，即直接测算从起始点到终点的最短距离与最少用时，将此为最优线路设计依据，而局部规划技术是处于运动中的机器人及时收集局部环境数据，并测算其加速度和检测内部性能，利用计算数值构造模型，以控制机器人运动不偏离预计方向。

2.3.传感器的信息融合

传感器是机器人应用导航技术的载体。为强化传感器信号输入的准确性与可靠性，国内外研发机构会在机器人顶部安置多位传感器，既促进对环境信息收集、分析和运算速度，提升了测算准确性，又使多部传感器发挥重组或互补优势，进一步完善系统数据计算的互补性，保证系统运行高速和准确性。另外，传感器技术是模仿生物神经系统处理信息模式，一般进行复杂环境下的信息描述和系统测算工作，用于筛选采集样本、辨识信息的正误，充分保证了多位传感器系统的高度统一性。

3. 浅谈移动机器人导航技术展望

目前，移动机器人导航领域的信息处理、精准定位等研究理论和技术改造不断提升，随着网络计算机技术日益发展，未来机器人导航技术会有更严格的标准和更困难的问题等待我们去探索、解决。

3.1.改进视觉导航技术

未来一段时间内，视觉导航技术需重点提升系统测算精度，扩充数据存储容量，提高图像处理速度。笔者认为，视觉导航的发展趋势是提高处理图像静态、动态的信息识别，使机器人时刻根据周边环境变化以改进路线，让导航系统探测范围更广、信息收集更完整及图像处理实时性更强。

3.2.提升传感器技术融合性

目前，机器人导航的多为传感器融合技术，进一步促进了信息的融合性。但该技术适用环境需严格限制，原因是部分传感器性能无法与视觉导航、电磁导航等技术充分融合，无法胜任高精度测算任务[3]。因此，未来需要进一步探究如何提升传感器与不同导航系统的融合性，并加以改进，让机器人将来可不受环境约束，加速信息的融合、处理，不断地获取高精度的数据。

3.3.提升机器人系统性能

通常，机器人系统处理信息效率越高，则导航结果越精确，机器人导航系统在收集外界信息后，将其分解、归类为基础信息并逐一处理[4]。未来，科研人员通过升级当前系统，开发模块信息平台，让不同信息同时列于平台上处理，提升系统运行效率。

日后，国内外的机器人研发机构还会加强多位机器人导航系统应用。设计连接程序，将不同机器人导航系统串联，使多个机器人利用空间通信法相互分享不同方位测定的数据，以此判定到达位置的最优路径，使机器人资源可最大化利用。

4. 结语

笔者认为，现阶段机器人导航技术的创新发现为将来更进一步实施技术改进打下了坚实的理论基础和积累了丰富的实践经验。今后，我们更需提高移动机器人导航技术的定位精确性、信息融合性等方面，进一步创新研发更优质性能的导航系统，并将网络发展的理念和技术逐渐渗入到机器人导航的研究领域，提高导航的人工智能性，使移动机器人更加造福于人类社会。

参考文献

[1] 林义闽.未知环境中智能机器人的视觉导航技术研究[D].北京邮电大学，2014.

[2] 蒋浩然，陈军，王虎，雷王利，袁池. 移动机器人自动导航技术研究进展[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2011，12：207-213.

导航系统理论与应用范文第9篇

Abstract： Project management is very important for successful astronautics and aeronautics model development. This paper analyzes and summarizes the project management modes of typical astronautics and aeronautics organizations/models from the perspectives of theory background and organization management practice. Six aspects of implications are concluded including the theoretical application of project management and organization structure design in project management of astronautics and aeronautics model development， which can provide effective support for further model development.

关键词： 型号研制；项目管理模式；系统工程；组织结构

Key words： model development；project management mode；systems engineering；organization structure

中图分类号：F407.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）07-0237-03

0 引言

航天航空型号的研制是十分复杂的。典型的型号通常涉及系统、子系统、组件、零件等多个层级，包含机械、电子、软件等多个学科。同时，系统的设计、生产和供应跨越不同单位，采用不同的项目管理模式。如果没有合适的理论指导和组织管理支撑，航天航空型号的研制通常都会导致质量缺陷、进度延迟和成本超支等严重问题。为了有效支持我国航天航空型号研制项目管理，本文通过对国内外典型型号项目管理的分析和总结，从这些典型型号的项目管理模式中提取有效的项目管理经验，为国内型号项目管理提供借鉴与启示。

针对航天航空等大型复杂型号研制，以美国为典型代表的发达国家已经取得了很大的成功并积累了丰富经验，也相应建立了一些理论与方法，如美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）的系统工程理论与方法、美国国防部先进研究项目局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）的并行工程等。在我国，航天和航空各自具有典型的型号研制组织管理模式，多年来成功研制了多项型号产品。分析总结国内外类似型号研制的组织管理模式，可以给国内型号项目的组织管理模式以启示和借鉴。

1 国内外典型型号项目管理模式分析

航天型号研制项目作为一个复杂的系统工程，从其发展到完善的过程，始终离不开项目管理[1]。例如，在美国航空航天业界，洛克希德・马丁公司的“臭鼬工厂”（Skunk Works）是创新研究与研发机构的开创者和集大成者。其创新理念和运作模式在全世界得到了肯定和推广，成为企业自主创新机构的代名词[2，3]。同样的还有波音鬼怪工厂、SpaceX公司、DARPA等都是推行项目管理的典范[2，4]。在我国，航天航空工业发展迅速，多年来成功研制了多项型号产品[10-13]。

具有丰富内涵的国内外典型型号项目管理模式为型号研制项目提供了理论和组织管理方面的指导[1-9]。表1，表2分别以概括的方式将国外、国内典型型号研制项目管理所应用到的指导理论、组织结构设计及其特点进行总结。在理论方面，列举的均为典型型号研制过程中所采用的主要项目管理理论；在组织管理方面重点突出组织结构设计的特点和该种特点在型号研制中所凸显出来的优点。

2 启示

通过总结分析可以得到：在理论方面，国内外典型航天航空型号项目组织管理都应用了项目管理、集成产品开发和系统工程等。在组织管理实践方面，大多组织都通过项目办公室和项目经理进行项目的总体策划与横向协调；采用扁平简约的组织机构以提高灵活性和效率；建立集成产品开发团队实现流程、技术和目标的统一。具体表现有如下几点：

2.1 项目管理、集成产品开发和系统工程等理论为指导

①鬼怪工厂采用项目管理、系统工程等理论为指导，在战略目标指引下，将型号研制工作分为具有较强关联性的多个项目和运作；在集成产品开发指导下，型号项目组以产品为核心，从设计到试制统筹资源，使技术与业务并行运作，通过多方参与提高最终产品质量。

②臭鼬工厂采用系统工程、集成产品开发的指导理论，按照型号功能系统组成，将研制任务分配给不同的部门，各司其职，各负其责。同时型号研制兼顾设计、试验、制造、质量保证、安全保证、计划进度以及预算管理等要素，实行多要素统一管理。

③NASA将集团业务分为项目与运作，在多个项目运行过程中借用多个职能部门的运作工具，为实现集团战略目标服务。

④SpaceX运用系统工程的思想，通过涵盖主要分系统的一体化生产模式，更好地优化统筹火箭与飞船的生产流程，建立设计和生产团队之间更加紧密和快捷的信息反馈机制，为公司精确管控产品质量提供了可能性。

在型号研制中运用项目管理、集成产品开发、系统工程等理论，能够保证一个或多个型号项目的研制有序进行。为加强型号研制项目的有效开展，其指导思想可以集成项目管理、集成产品开发、系统工程等现代管理思想和方法，以项目为导向、面向对象的组织管理体系，采用系统集成的思想解决研制过程中各个系统、各个单位之间的技术、资源协调和接口管理等问题。

2.2 根据项目特点设计精简高效的组织结构

①鬼怪工厂根据不同的项目特点建立符合要求的组织管理结构，并且根据工作分解结构调整组织架构，巩固以产品为中心的责任体系，使职责定义更加明晰。

②SpaceX采用扁平化、简约化的管理架构，使各部门联系更加紧密、沟通交流更加方便，极大地节约了管理成本。

③DARPA灵活、小型、扁平化的项目管理组织架构，缩短了决策流程，将官僚体系对创新的影响降到了最低。

对于型号研制项目，在设计项目组织结构时应保持其灵活性、通畅性、独立性和流动性。具体做法是根据项目的工作内容和型号的系统组成设计组织结构。在对待技术职能与管理职能方面，应最大限度地使技术职能从管理职能中脱离出来，从而使技术人员的工作重点放在设计、研发与工程研制中。对于其他五大系统，每一系统在设计项目组织结构时亦应保持组织结构的灵活性、通畅性、独立性和流动性。

2.3 设立项目管理办公室

①臭鼬工厂项目办公室组成人员中包括用户（军方），这种做法的主要目的就是建立臭鼬工厂和用户团队之间 “一对一”的关系，职责划分明晰，保证用户得到全面的项目知情权。

②“921工程”设置专项管理办公室，全面负责重大事项的决策与管理。

③歼-10在各层级设立项目办公室，保证了各实施单位之间的沟通、项目办与项目办之间的沟通。

④国外典型型号项目经理都具有较大权限。臭鼬工厂的项目是围绕项目经理展开的，实行项目经理全权负责制；DARPA的所有工作也是围绕和依靠项目经理展开的，项目经理是构成DARPA核心能力主体的具有特殊地位的管理者。

在型号研制项目中设立任务管理办公室和工程管理办公室，组织开展管理策划，制定项目融合策略，协调项目各系统间的工作。项目的型号总负责人在权限上对应于国外的型号项目经理，在型号研制中应给予型号总负责人最大权限。项目实施过程中，型号总负责人的审批、决策、高级人员调配等工作不应受到外界干涉，同时型号总负责人应专注于项目管理团队的抓总协调及各专业部门的集成，即系统策划、资源整合和协调控制等，实行型号总负责人全权负责制。

2.4 成立委员会或专家组

①NASA通过战略管理委员会（SMC）、运行管理委员会（OMC）和项目群管理委员会（PMC）3个管理委员会进行管理，旨在作出有效决策，促进NASA各个部门之间的有效交流。

②“921工程”成立两总联席会议专家组，负责工程管理中的重大决策和多方协调事项，这种模式区别于“863专家组”管理模式。

在型号研制项目中建议设立两总联席会议专家组，为任务实施过程中重大管理问题提供解决方案，审核各个项目战略之间的一致性，对项目进行中的重大计划变更做出建议等。

2.5 建立集成产品开发团队

①波音公司工程部建立了一套全面的集成产品/过程开发管理（Integrated Product and Process Development，IPPD）方法，成立高级技术团队。高级技术团队负责为波音公司的所有商业用户提供工程、信息和制造技术。技术团队下设多个部门，主要包括：战略发展和分析部、工程信息技术部、飞行结构制造和支持技术部、高级系统技术部以及波音研发欧洲分部等。

②臭鼬工厂成立小规模技术团队，该团队主要精力放在技术研究和发展以及正在从事的项目上，从设计到研制，整个过程实现产品集成，达到高效、高质。

航天航空型号具有规模大，技术复杂，涉及多个学科、多个专业等特点，每个分系统都存在很大的差异性，需要分系统供应研制。这不仅要求在系统集成过程中按照科学合理的模式去实施，同时还需要采用集成产品开发的管理模式，对项目进行系统、有效的管理，才能确保项目成功。从技术层面来看，IPT需要横跨多种学科和专业。从管理层面来看，IPT不仅从人员配备方面进行整合，而且从程序、制度、措施等方面进行统筹安排。

2.6 任务模块化管理

①鬼怪工厂组建两种类型的团队：高级系统团队和高级技术团队，将商业部门与技术部门分离，两大类型的部门按不同的任务模块分责进行管理。

②臭鼬工厂和SpaceX公司成立小型科研团队，实现模块化的管理，工作效率高，沟通交流通畅。

③NASA将业务模块化，由3个任务委员会负责，每个任务委员会承担的任务又会依靠NASA下属的研究中心来完成。通过采用模块化任务/研制过程管理机制，实现型号研制任务与过程的管理规范化、标准化，达到职责明晰、接口规范和资源共享的效果。

对于型号研制项目，应该以任务/研制过程为导向，将项目按照一定的规则分解为可进行独立设计研制的多层的多个模块，各个模块在研制过程彼此联系紧密但又相互独立。

3 结论

国内外典型航天航空组织/型号研制项目管理的最佳实践可以为型号项目管理模式的研究和应用提供支持。通过从项目管理理论支持和组织管理支撑两个维度出发，本文分析了NASA，DARPA，波音鬼怪工厂、洛克希德・马丁臭鼬工厂等国外著名航天航空企业以及国内“921工程”、“歼-10”型号的项目管理模式，提出了以项目管理、集成产品开发和系统工程等理论为指导，设计基于项目特点的精简组织机构，成立项目管理办公室、专家组和集成产品开发团队，进行模块化任务管理等6方面启示，可以为航天航空型号研制项目管理在支持理论选择和组织管理设计上提供参考。

参考文献：

[1]徐钫.关于航天型号项目管理的几点思考[J].航天工业管理，2006（06）：28-31.

[2]蒲小勃，许泽，吕剑.波音的“鬼怪工厂”[J].大飞机，2014（01）：108-111.

[3]聂海涛，桑建华.臭鼬工厂传奇[M].航空工业出版社，2013（03）.

[4]朱启超，黄仲文，匡兴华.DARPA及其项目管理方略与启示[J].世界科技研究与发展，2002（06）：92-99.

[5]龙江，肖林，孙国江.SpaceX公司运行模式对我国航天产业的启示[J].中国航天，2002（06）：92-99.

导航系统理论与应用范文第10篇

关键词：地理信息系统，校园导航，三维导航模块，SuperMapObjects

 

人类80%的信息与地理信息有关­，而地理信息系统（简称GIS）是由计算机硬件、软件、地理空间数据和管理人员共同组成的，利用电子计算机以及其外部设备，采集、存储、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地球有关的空间信息系统[1,2]­。GIS在各个信息服务领域­­­­­­­­­­­­­­­­的深入广泛应用将是不可阻挡的趋势，GIS校园导航系统是GIS在校园信息服务中的典型应用。校园导航系统中三维导航模块能为用户提供信息量丰富的、情景逼真的三维校园场景，使用户足不出户就可以浏览校园，这将是校园导航系统的发展难点与方向[3]。

1SuperMapObjects控件概述[4]

SuperMap Objects是一个开放的组件式地理信息系统（GIS）软件开发平台,是由中国科学院地理信息产业发展中心和北京超图地理信息技术有限公司自主研发的大型GIS开发平台，是全组件式地理信息系统软件，共有8个ActiveX控件。这些控件中封装了地理信息系统全方位的功能,以控件的接口方式提供，可以通过VB、VC++、Delphi、C++等开发语言进行二次开发。SuperMap Objects功能强大，对象和接口数量多，可以满足各种GIS应用需求。

2三维导航模块设计

本文所提三维导航模块为中国矿业大学校园导航系统的三维模块，其实现了中国矿业大学校园的三维导航功能。

2.1 模块开发环境与开发平台

该三维导航模块的开发是利用SuperMap公司的SuperMap Objects 6.0组件在Visual Studio 2008开发平台上应用Visual Basic.NET语言进行开发的。

2.2 数据需求与数据准备

本模块中涉及到的数据包括空间数据、属性数据和纹理贴图数据。

空间数据是将已有的校园电子地图在SuperMap Deskpro 6.0中进行数字化处理，并存储为图层数据。属性数据是对各地理对象的实体属性数据，主要包括教学楼、宿舍楼、办公楼以及其他公共设施等。特别提及的是，根据在SuperMap Deskpro 6.0中进行校园三维建模过程中的数据需求，属性数据还应包括各建筑物及设施的基本面高度（Base）数据和其相对基本面的高程（Top）数据。纹理贴图数据通过数码相机对建筑物和设施进行拍照，并在图像处理软件（如Photoshop）中进行必要的处理，使贴图效果更加逼真。科技论文。同时，将纹理图片的文件名作为属性数据存储到与之对应的建筑物或设施的属性数据集中，以便后续的三维纹理贴图。

2.3 三维导航模块的功能设计

根据以上对三维导航模块的需求分析，用户使用该三维导航模块主要是为了对校园环境有个更为直观和真实的了解，并期望得到一定的导航服务。据此，三维发导航模块除了提供基本的三维地图操作外，主要的功能就是较真实的构造和显示校园三维模型，以及提供相关导航服务。具体功能设计如图1所示。科技论文。

图1 三维导航模块的功能设计

3三维导航模块的实现[5]

3.1 三维模型的建立

三维模型的建立在SuperMap Deskpro 6.0中进行。科技论文。三维模型的建立是利用SuperMap Deskpro 6.0提供的“三维建模”功能，通过选择图层并设置图层的三维基本面（Base）数据字段和高程（Top）数据字段来实现的。将建立好的三维模型存储为三维场景。

3.2 三维模型的纹理贴图与显示

根据已准备的纹理数据和属性数据集中的贴图字段，通过将Super3D控件的Texture属性设为该字段来进行三维纹理贴图。

通过Super3D.Connect()方法将Super3D控件和工作空间控件SuperWorkspace进行连接，读取工作空间中已打开的三维场景，并通过调用Super3D.Refresh()方法来显示校园三维场景。

3.3 基本三维地图操作

三维地图基本操作通过设置Super3D.Action属性来完成。例如，放大和漫游的关键代码为：

axSuper3D1.Action = sca3DZoomIn '放大

axSuper3D1.Action = sca3DPan '漫游

其他操作与之相类似。

3.4 三维导航功能

本三维导航模块提供了二维与三维之间的互动导航功能，即二维校园平面图与三维校园场景同步导航显示。

用户可以在二维平面图上进行两点或多点间的最佳路径分析，通过二维和三维的实时互动显示进行路径导航。二维和三维的互动显示实现如下：1.获取路径分析得到的最佳路径并作为飞行路径赋值给Super3D.RouteFly()方法；2.在每个飞行帧处获取当前视点（Camera）的三维坐标并将其转换成平面坐标，通过SuperMap控件的TrackingLayer.AddEvent()方法绘制在二维平面图上。这样就实现了二维和三维的互动显示。图2为三维导航效果。

图2 三维路径导航

4结束语

将GIS技术应用与校园导航系统，是高校管理自动化、信息化、科学化的一种趋势[6],同时，三维化的校园导航系统将是今后一段时间内的发展动向和热点。本文所提三维导航模块只是三维化的校园导航系统的初步尝试，设计思想和功能实现还不完善。若能加入对建筑物内部的建模和显示，并利用网络地理信息系统平台（WebGIS）构建B/S结构，将实现校园导航系统更广范围的影响和应用。

参考文献：

［1］ 邬伦，刘瑜，等.地理信息系统：原理、方法和应用［M］.北京:科学出版社，2001.

［2］ 汤国安，赵牡丹.地理信息系统［M］.北京:科学出版社，2000.

［3］ 杨秩，王军.GIS在高校校园规划与管理中的应用［J］.河南工业大学学报,2006,2(3):39-40.

［4］ 北京超图.SuperMapObjects开发教程［R］.北京:北京超图地理信息技术有限公司，2006.

［5］ 北京超图.SuperMapObjects 6联机帮助［R］.北京:北京超图地理信息技术有限公司，2006.

［6］ 文广超，语永强，等.河南理工大学校园导航系统的设计与实现［J］.测绘信息工程,2008,2:38-40.

导航系统理论与应用范文第11篇

[关键词]控制工程；航空航天特色；课程建设；教学改革

[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）12-0165-02

沈阳航空航天大学（以下简称沈航）是一所以航空宇航为特色，以工为主的多科性协调发展的高等院校。作为教学研究型定位的高等学校，我校的教学工作在学校各项工作中占有十分重要的地位。多年来，沈航自动化学院基础教研室承担的控制工程基础课程是我校机械、飞行器与动力和材料等工科专业的一门重要的专业基础课，作为核心课程之一在专业课程体系中占有重要地位。当前，自动化类技术在现代高科技发展的诸多领域（如航空航天）起到了越来越重要的作用，与其密切相关的控制工程基础课程教学也面临着改革，以适应航空航天科技的发展和人才培养的需求导向。该课程涉及数学、力学、电学和测试技术等多门相关课程，以系统的动态过程为研究对象，内容理论性较强比较抽象，同时该课程知识又能运用于有明显实践应用性的广泛领域中。但在实际教学过程中，其理论和实际的结合不是很紧密，难以跟上航空航天工程中控制技术的快速发展。

为了突出该门课程的航空航天特色，加强培养学生对理论知识的理解掌握和提升学生的工程应用能力和创新意识，我校开展了具有航空特色的控制工程基础教学模式的探索改革与实践。通过将控制理论知识与航空航天专业特点相结合，以期使学生在掌握自动控制基本理论和方法的基础上，对于其在航空航天各领域（如飞行控制系统、航空发动机控制系统、卫星姿态控制系统、火箭/导弹控制系统及其他航空航天运载器的机电控制系统等）中的应用有较为深入的了解，并初步掌握航空航天类控制系统的基本原理和设计方法。

一、具有专业特色控制类课程建设的研究现状

在国内，控制类课程一直在各工科专业的课程设置中占有重要地位。江南大学王艳针对电气信息类学生的具体情况，对自动控制原理的课程教学进行了一些改革和尝试。[1]华东理工大学孙京浩等人针对该校过程控制工程国家精品课全方面探讨了课程创新教学改革实践和经验体会。[2]此外，北航的陈殿生等人，江苏科大的袁明新等人和辽宁工程技术大学的李建刚等人还分别对机械控制工程、机电控制工程和控制工程等课程的改革和建设进行了有益探讨并提出了多项措施。[3]面向航空特色的课程建设成果主要体现于国内几所航空类院校。昌航谢小林等对“复合材料”专业的航空特色人才培养途径进行了研究。[4]南航刘海春等对航空特色“电工电子技术”课程教学进行了研究。[5]此外，昌航罗军明等对金属材料工程和普通化学等专业具有航空特色的创新型人才培养、教学体系建设和课程教学改革等内容进行较为深入的研究和探索实践。[6]

综上，在自动化核心课程建设方面，整体上国内高校偏重于理论教学。在具有航空特色课程建设方面，几所航空类学校已陆续在多门课程上开展研究和实践尝试，但在控制工程类课程建设上仅有初步尝试（将发动机控制部分引入）[7]，且信息获取方式十分有限，还远不能全面反映航空航天控制领域的整体应用实践情况，有待结合我校的特色进行深入发掘、研究和探索。

二、具有航空航天特色的控制工程基础课程建设方案

（一）突出航空航天特色的课程内容优化

1.课程大纲的修订

课程大纲是控制工程基础的纲领性规范文件，以突显航空航天特色为指导理念，明确目的，对课程大纲的制订和教学内容的安排体现出基础与综合的合理分配、理论与实践的密切结合、经典与航空航天控制工程前沿的有效过渡。充分结合主讲教师丰富的科研实践经验，按学术专长分工，制订可涵盖航空航天领域典型控制系统和控制问题的内容优化方向和范围。大纲制订目标是使学生具有较强的控制工程基础理论知识，以及具备初步的在航空航天控制系统设计领域综合运用知识的能力、实际动手能力和创新性实践能力。

2.构建航空航天控制系统设计案例库

本文所提出的案例驱动教学，其本质是将理论教学与航空航天控制工程实践相结合，通过工程案例提高课程的实用性和前沿性，并激发学生的学习兴趣，发挥学生主体性和加强对学生创新实践能力的培养。设计的工程案例大致可划分为三种类型：启发引导型、认知辅助型和综合设计型。

其中，对于启发引导型案例（起到“线”的作用），引入一个系统的大案例置于课程绪论中，充当引领作用，阐述学习的意义和本质和激发兴趣，解析某个航空航天控制系统的构成和控制问题描述，阐述解决思路，并提供解决路径（教材其余各章节）。需要指出的是，这个大案例始终贯穿全课程内容，其作为一个大线索，可一方面起到使上下文知识点逻辑紧密的作用，始终反映全局和局部的关系，还可使学生最终实现一个典型航空航天控制系统设计的完整学习过程。

对于认知辅助型案例（起到“点”和“面”的作用），认知型案例主要是针对教学中的重点和难点，利用一些“小型或局部性”航空航天控制工程案例（如飞行控制系统、航空发动机控制系统和卫星姿态控制系统）来诠释知识点。这些案例可在教学的具体章节中夯实学生对某单独知识点的学习、消化和掌握，也可持续体现课程的应用实践性，提升学生的学习兴趣，还可以使学生逐步了解和认识航空航天控制系统涉及的各个具体领域，扩大知识面，提高特色素养。

（二）突出航空航天特色的多层次的实践教学体系

实践是课程教学必不可少的内容，有利于理论知识的巩固和应用能力的提高。在现有的教学中，实验（6学时）教学只是在授课期间穿插两三次实验，学生对实验内容的理解仍然比较模糊，未能达到实验教学目的。为此，我们拟对控制工程基础的实验内容进行部分调整，构建多层次的实验教学体系，实验涵盖基础理论实验和综合性设计实验两个层次，由浅入深，循序渐进。

1.基础理论实验

学生学会利用控制方法去设计系统，这是本课程学习的最终目标，也是教学的难点。现有控制工程基础的实验多是分析验证性实验，缺少设计性实验。由于其只是单纯的系统性能仿真或是稳定性分析（零极点分布、奈奎斯特判据），往往2～3学时的实验学生很快就做完了。学生仅学会了对某些单知识点的初步分析，没有形成完整的控制系统设计思维，当然也不会设计稍微复杂的系统。作为国内外广泛使用的教学和应用软件，Matlab功能已十分强大，应充分利用其更多的实用功能。为此，学校拟在现有基础上，安排设计更加综合的基础理论实验案例，采用Matlab/Simulink工具进行高级设计，加深学生对理论知识的综合理解，同时提升其使用控制系统分析工具的水平。

2.综合性设计实验

实验过程是从预习开始到完成实验报告的一个完整过程。长期以来，实验教学过程中存在着重视实验结果轻视实验过程的倾向。实验前一些学生已经把前面同学的实验程序抄录在手，实验过程中常出现不认真观察实验的现象。为改变这种重结果轻过程的现象，拟增加具有航空航天特色的综合性控制系统设计实验，全面考查学生对系统的分析和综合设计能力，考查建模、稳定性、时域分析、校正设计等具体内容。通过设计性实验来改变学生的被动状态，学生需要自己动脑和互相配合，这激发了学生的学习积极性，培养了学生理论联系航空航天工程实际的独立工作和创新能力。

三、结论

本课程改革在教学和实践环节提出了一套带有航空航天特色的控制工程基础课程案例分析、基础仿真实验和综合设计实验相结合的多层次体系。经过精心设计与选择案例和实验内容，将航空航天特色科学地纳入各个教学环节，可将学生独立思考能力、分析问题能力、实际动手能力和创新能力的培养结合到课堂与实践教学环节中，并不断增强学生对本课程理论知识的理解掌握和提升学生对航空航天控制系统分析设计的综合应用实践能力水平。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 王艳. 《自动控制原理》课程教学改革与创新实践[J]. 江南大学学报（教育科学版），2007（4）：49-51.

[2] 孙京诰，罗健旭，刘漫丹，等. 过程控制工程国家精品课程特色建设探讨与实践[J].化工高等教育，2012（2）：15-18.

[3] 陈殿生，王田苗，黄宇. 机电控制工程课程的网络教学系统的开发[J].实验技术与管理，2009（1）：7-10.

[4] 谢小林，梁红波，范红青，等. 复合材料专业方向航空特色人才培养的探索与实践[J].大学教育，2013（6）：143-144.

[5] 刘海春，翁晓光，邢丽冬. 基于航空特色的“电工电子技术”课程教学实践[J]. 电气电子教学学报，2013（4）：35-39.

导航系统理论与应用范文第12篇

关键词：地理信息系统，校园导航，三维导航模块，SuperMapObjects

 

人类80%的信息与地理信息有关­，而地理信息系统（简称GIS）是由计算机硬件、软件、地理空间数据和管理人员共同组成的，利用电子计算机以及其外部设备，采集、存储、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地球有关的空间信息系统[1,2]­。GIS在各个信息服务领域­­­­­­­­­­­­­­­­的深入广泛应用将是不可阻挡的趋势，GIS校园导航系统是GIS在校园信息服务中的典型应用。校园导航系统中三维导航模块能为用户提供信息量丰富的、情景逼真的三维校园场景，使用户足不出户就可以浏览校园，这将是校园导航系统的发展难点与方向[3]。

1SuperMapObjects控件概述[4]

SuperMap Objects是一个开放的组件式地理信息系统（GIS）软件开发平台,是由中国科学院地理信息产业发展中心和北京超图地理信息技术有限公司自主研发的大型GIS开发平台，是全组件式地理信息系统软件，共有8个ActiveX控件。这些控件中封装了地理信息系统全方位的功能,以控件的接口方式提供，可以通过VB、VC++、Delphi、C++等开发语言进行二次开发。SuperMap Objects功能强大，对象和接口数量多，可以满足各种GIS应用需求。

2三维导航模块设计

本文所提三维导航模块为中国矿业大学校园导航系统的三维模块，其实现了中国矿业大学校园的三维导航功能。

2.1 模块开发环境与开发平台

该三维导航模块的开发是利用SuperMap公司的SuperMap Objects 6.0组件在Visual Studio 2008开发平台上应用Visual Basic.NET语言进行开发的。

2.2 数据需求与数据准备

本模块中涉及到的数据包括空间数据、属性数据和纹理贴图数据。

空间数据是将已有的校园电子地图在SuperMap Deskpro 6.0中进行数字化处理，并存储为图层数据。属性数据是对各地理对象的实体属性数据，主要包括教学楼、宿舍楼、办公楼以及其他公共设施等。特别提及的是，根据在SuperMap Deskpro 6.0中进行校园三维建模过程中的数据需求，属性数据还应包括各建筑物及设施的基本面高度（Base）数据和其相对基本面的高程（Top）数据。纹理贴图数据通过数码相机对建筑物和设施进行拍照，并在图像处理软件（如Photoshop）中进行必要的处理，使贴图效果更加逼真。科技论文。同时，将纹理图片的文件名作为属性数据存储到与之对应的建筑物或设施的属性数据集中，以便后续的三维纹理贴图。

2.3 三维导航模块的功能设计

根据以上对三维导航模块的需求分析，用户使用该三维导航模块主要是为了对校园环境有个更为直观和真实的了解，并期望得到一定的导航服务。据此，三维发导航模块除了提供基本的三维地图操作外，主要的功能就是较真实的构造和显示校园三维模型，以及提供相关导航服务。具体功能设计如图1所示。科技论文。

图1 三维导航模块的功能设计

3三维导航模块的实现[5]

3.1 三维模型的建立

三维模型的建立在SuperMap Deskpro 6.0中进行。科技论文。三维模型的建立是利用SuperMap Deskpro 6.0提供的“三维建模”功能，通过选择图层并设置图层的三维基本面（Base）数据字段和高程（Top）数据字段来实现的。将建立好的三维模型存储为三维场景。

3.2 三维模型的纹理贴图与显示

根据已准备的纹理数据和属性数据集中的贴图字段，通过将Super3D控件的Texture属性设为该字段来进行三维纹理贴图。

通过Super3D.Connect()方法将Super3D控件和工作空间控件SuperWorkspace进行连接，读取工作空间中已打开的三维场景，并通过调用Super3D.Refresh()方法来显示校园三维场景。

3.3 基本三维地图操作

三维地图基本操作通过设置Super3D.Action属性来完成。例如，放大和漫游的关键代码为：

axSuper3D1.Action = sca3DZoomIn '放大

axSuper3D1.Action = sca3DPan '漫游

其他操作与之相类似。

3.4 三维导航功能

本三维导航模块提供了二维与三维之间的互动导航功能，即二维校园平面图与三维校园场景同步导航显示。

用户可以在二维平面图上进行两点或多点间的最佳路径分析，通过二维和三维的实时互动显示进行路径导航。二维和三维的互动显示实现如下：1.获取路径分析得到的最佳路径并作为飞行路径赋值给Super3D.RouteFly()方法；2.在每个飞行帧处获取当前视点（Camera）的三维坐标并将其转换成平面坐标，通过SuperMap控件的TrackingLayer.AddEvent()方法绘制在二维平面图上。这样就实现了二维和三维的互动显示。图2为三维导航效果。

图2 三维路径导航

4结束语

将GIS技术应用与校园导航系统，是高校管理自动化、信息化、科学化的一种趋势[6],同时，三维化的校园导航系统将是今后一段时间内的发展动向和热点。本文所提三维导航模块只是三维化的校园导航系统的初步尝试，设计思想和功能实现还不完善。若能加入对建筑物内部的建模和显示，并利用网络地理信息系统平台（WebGIS）构建B/S结构，将实现校园导航系统更广范围的影响和应用。

参考文献：

［1］ 邬伦，刘瑜，等.地理信息系统：原理、方法和应用［M］.北京:科学出版社，2001.

［2］ 汤国安，赵牡丹.地理信息系统［M］.北京:科学出版社，2000.

［3］ 杨秩，王军.GIS在高校校园规划与管理中的应用［J］.河南工业大学学报,2006,2(3):39-40.

［4］ 北京超图.SuperMapObjects开发教程［R］.北京:北京超图地理信息技术有限公司，2006.

［5］ 北京超图.SuperMapObjects 6联机帮助［R］.北京:北京超图地理信息技术有限公司，2006.

［6］ 文广超，语永强，等.河南理工大学校园导航系统的设计与实现［J］.测绘信息工程,2008,2:38-40.

导航系统理论与应用范文第13篇

关键词：导航；导航理论与方法；教学研究

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）51-0130-02

一、引言

导航是解决人、事件与目标相互位置间动态关系随时间变化的科学、技术和工程实现问题。导航与人类出行、物流交通以及目标救助捕获等息息相关，涉及人类行为认知、社会发展、经济建设、国防军事及防灾救灾等方方面面的需求。人类导航技术的发展是伴随人类文明发展不断进步的，现代导航已经不仅仅是科学和技术，它已经发展壮大为多个产业。现代导航技术主要包括天文导航、无线电导航、惯性导航以及卫星导航等。经过几十年的发展，导航技术已经应用到测绘、智能交通、航空航海、资源调查、精密农业及防震减灾等许多领域[1-2]。

特别是美国全球定位系统GPS的建立，实现了人类全球、全天候、高精度的导航定位服务[3]。不仅只有GPS系统，还有俄罗斯的GLONASS系统、欧盟的Galileo系统以及中国的北斗卫星导航系统，统称为全球导航卫星系统（GNSS）。2011年，我国导航产业市场规模超过500亿元，并且每年增长率超过30%～40%。预计2020年，中国导航市场产值将远远超过4000亿。因此，导航产业其市场潜力巨大，未来导航产业及其应用服务功能将进入井喷期[4]。

为了普及导航基础知识，介绍不同导航技术的基本原理，萃取现有导航定位技术中蕴含的方法学精髓，武汉大学卫星导航定位技术研究中心特为导航、制导与控制专业研究生开设《导航理论与方法》这门课程。目前对于本科生课程的教学研究与改革方面，有许多学者进行了研究和探讨[5-7]，而对于研究生课程的研究相对较少[8]。目前研究生的课程教学主要存在以下三个方面的问题：（1）同一专业的研究生通常具有不同的本科专业背景，例如，导航、制导与控制专业的研究生其本科专业有测绘工程、计算机、电子工程、通信工程、自动控制等。对于开设研究生专业课而言，往往很难起步一致，给课程设置带来困难。（2）研究生课堂教学方式单一化。目前的许多研究生专业课程教学中，仍然存在“填鸭式”、“满堂灌”的教学模式，在教学活动中缺乏师生互动、学生参与等环节，未能充分调动学生的学习积极性，导致学生学习兴趣下降，达不到预期的教学效果。（3）教师和研究生教学应付化。国内许多教师由于科研业务繁忙，经常出差等原因，导致课堂教学准备不足，不能精心备课，导致很多专业课内容乏味，学生收获甚少，导致学生的学习积极性下降。另外，研究生由于对课程设置不满意，对老师讲授的内容不感兴趣，最后采取随便应付的态度，从而形成了教师不能精心讲授、学生不能感兴趣地学习的不良局面。

二、教学内容

《导航理论与方法》课程设置为36个学时，主要讲授全球卫星系统导航定位技术[3]；惯性导航、组合导航与信息融合技术；车载导航、位置服务及室内定位技术三个方面的内容。在有限的学时内，结合研究生的本科专业背景，重点安排以下知识点：坐标系统与参考框架基本理论、卫星导航定位及定轨、惯性导航与组合导航、室内定位与基于位置服务（LBS）相关技术、天文导航与匹配导航、以及卫星导航与地震学应用等。通过以上知识点的学习，使学生对导航技术及相关理论有一个大体的认识，同时掌握与自己研究方向密切相关的重要关键理论和方法。

为了提高研究生自主科研能力，本课程还通过指导学生自主调研，深入了解和学习某个导航相关专题，自己查阅相关文献资料，完成课程研究报告并作课堂讲解。为了将专业课与研究生科研方向有机结合，课程研究报告的选题可以优先与自己的导师进行沟通，在得到导师认可和支持后确认选题。在导师没有具体要求的情况下，也可以基于个人研究方向和兴趣自由选择。为了让学生能打开思路，授课教师可以建议相关领域的一些研究主题引导学生进行选择和调研。例如：原子陀螺与加速度计原理、生物导航技术原理、人体内的导航定位、人类导航技术发展的历史并对导航手段分类、月球上的导航定位手段、人类导航定位的死角等等。

三、授课模式和考核方式

经过笔者调研发现，目前国内许多研究生课程的教学仍然存在教学模式单一化现象，在教学活动中缺乏师生互动、学生参与等环节，未能充分调动学生的学习积极性，导致学生学习兴趣下降，达不到预期的教学效果。因此，本课程力争改变学生被动学习的教学模式，在课堂上学生可以针对没有听懂的问题实时提问。教师也可以在讲课过程中设计一些问题，引导学生进行思考，鼓励学生课后动手查阅文献资料，自主解决教师在课堂上提出的相关问题。

《导航理论与方法》课程涉及面相当广，需要了解参考框架、大地测量学、卫星导航、惯性导航、天文学、天体力学、地磁学、电子学等多个学科的知识，因此，对授课教师在导航方面的知识的广度要求非常高。为了解决此问题，本课程教学采用的是多位教师共同讲授的模式，针对不同的知识点和专题，邀请相关领域具有多年研究经验、研究成果丰富的教师主讲。这样可以避免单一教师不可能在多个领域都很精通的问题，可以将最新研究成果和国内外前沿的研究动态应用到课堂教学中，从而丰富教学内容，提高教学品质。

由于本课程涉及卫星定位导航、惯性导航以及位置服务等领域，因此在教材的选择上，不可能通过一本现成的专著完成，并且导航技术更新非常快，仅仅通过书本教学，往往不能实时地跟踪前沿的研究动态。因此，主讲教师根据各个专题搜集资料，准备讲义和多媒体课件。在教学手段上，主要采用多媒体教学和板书结合的方式。多媒体教学能充分发挥计算机高效、便捷、直观等特点，易于提高教学效率。除了课堂讲授外，本课程还安排6～7个学时让每位学时做课程研究报告，主题可以是某导航相关的专题调研、经典文献的读书报告或翻译，以及自己已完成的研究成果。课程报告的提交包括口头讲解和书面报告两部分，各占50%；口头报告讲15分钟，提问5分钟（可根据学生人数变化）；书面报告没有篇幅要求，架构要求按照科技文献写作形式，力求以最简练直观的形式把科学问题描述清楚。目的是通过课程报告来锻炼一下基本的文献调研、归纳整理和口头表达等各方面的能力，为后续科学研究打下扎实的基本功。

研究生的考核方式应该强调综合素质考核。本课程设定平时成绩20%，课程研究报告80%（书面报告和口头报告各占一半）。

四、教学实践效果

经过两年的教学实践，该课程获得了学生们的高度评价，普遍反映在导航知识和技术思路、研究方法上都有较大收获。该课程中同学们提交的课程报告也有不少出色表现，很好地锻炼和培养了同学们的文献调研能力和基本科研素养，少量课程报告已经具备了专业期刊论文的水平。针对学生们反映的缺乏预习资料，课堂内容难以消化的问题，本课程专门设置了课程教学网站，将教学课件上载到课程网站上，学生们可以课前预习，提前查阅和掌握基本概念和知识点，并记下不懂的问题。在课堂上可以游刃有余地听讲，并适时地提问与交流。另外，教师在授课过程中，基于同学们的知识基础背景，对关键概念和方法能给以循序渐进、深入浅出的讲解。

由于导航、制导与控制专业研究生其本科专业背景一般是测绘工程、计算机、电子工程、通信工程、自动控制等专业，许多学生对于导航技术并不熟悉和了解，通过《导航理论与方法》课程的学习，了解了天文导航、无线电导航、惯性导航以及卫星导航等技术的基本原理和导航方法。同时，在课程学习期间，还能锻炼独立的文献调研能力，以及科研文档写作方面的能力，为今后的专业学习和科研工作打下良好的基础。

五、结语

为了培养高素质的研究生，使他们具备扎实的理论功底，掌握科学的研究方法，培养发现问题解决问题的自主科研能力和创新能力，抓好研究生的专业课教学是重要环节。本文通过《导航理论与方法》课程的教学实践，从教学内容定位、授课模式、考核方式以及教学实践效果等方面进行分析，希望能为研究生其他课程的设置和教学模式提供一定的参考，并希望与同行们共同探讨。

参考文献：

[1]黄声享，郭英起，易庆林.GPS在测量工程中的应用[M].北京：测绘出版社，2007.

[2]宁津生.测绘工程专业与测绘学[J].测绘工程，2000，9（2）：70-74.

[3]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理（第二版）[M].武汉：武汉大学出版社，2010.

[4]刘经南.卫星导航与应用[J].地理信息世界，2013，20（5）：15-16.

[5]张勤，王利.“GPS测量原理与应用”课程教学研究与改革[J].高等理科教育，2007，（1）：112-114.

[6]吴继忠，李明峰，刘三枝.《GPS定位技术及其应用》课程实践教学体系的构建[J].全球定位系统，2007，32（3）：38-41.

[7]刘智敏，阳凡林，独知行.卫星定位原理及应用的学改革与实践J].测绘工程，2010，19（3）：77-80.

导航系统理论与应用范文第14篇

关键词：定位技术，组合定位，GPS，DR

中途分类号：U49 文献标识码：A文章编号：

引言

智能运输系统，即ITS（Intelligent Transport Systems），是当前世界上交通运输技术的前沿，它是在较完善的道路设施基础上将信息技术、计算机处理技术、数据通信技术、电子传感技术、全球定位技术、地理信息系统技术、计算机处理技术以及系统工程技术等有机地集成运用于整个地面交通管理体系，而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效、智能的交通运输管理系统[1]。辆定位技术是智能交通系统的关键技术之一。作为智能交通系统的主要功能之一，车载诱导要实现自动跟踪车辆的当前位置并为出行者提供从当前位置到目的地的最优路径，只有做到时实准确的当前位置跟踪显示，才能实现真正意义上的诱导。因此，准确定位是实现智能交通系统主要功能的前提条件[2]。

正文

1．车辆导航系统的概念起源于20世纪60年代，当时采用的是航位推算/地图匹配技术实现车辆的定位和导航。航位推算系统通常由里程表、角速度陀螺和微处理器等组成。由于这种航位推算系统容易产生误差积累，单纯的航位推算系统的误差较大，动态定位精度较低，实用性受到限制，这类系统被称为第一代车辆定位与导航系统。

80年代末GPS定位技术的广泛应用，使得GPS技术很快应用到车辆的定位与导航系统之中。由于在任一时刻，地球上任一目标均能通过GPS定位系统得知其三维坐标、三维速度和准确时间，只要在车辆上安装GPS接收机，便能实时获知车辆的位置、运行速度、和运行方向等信息。但是，车载GPS接收机的定位精度经常受到卫星信号状况和道路环境的影响。在一天内，不同时刻以及不同地区的卫星信号的状况差别很大，有时甚至不能接收到正常的GPS信号，另外，当车辆行驶在隧道内、高层建筑附近以及高大树木下时，也不能接收到卫星信号，从而无法定位。因此，尽管车载GPS定位导航系统的定位精度比最早的航位推算系统的精度提高了，但单纯GPS定位系统仍然存在着定位精度有时较低、可靠性不高的问题。

从90年代开始，国外就开始了GPS组合导航技术在车载导航系统中的研究与应用。美国、日本、法国等国家先后推出了新一代的车载导航系统。这类系统被成为第二代车辆定位与导航系统。它们的共同特点是车辆的定位精度比第一代系统的定位精度有很大提高，都是利用GPS组合导航技术来提高定位精度以及导航系统的可靠性。

在城市交通流诱导系统中，实时、准确、连续、可靠地提供移动站的位置信息是非常重要的。但不论是在城市还是在郊区，GPS卫星信号都会受到高楼和隧道的遮挡。因此，仅用GPS来实现连续不间断的定位是不可能的。而车辆航位推算导航系统（DR）是一种自主式的车辆导航系统，它利用陀螺及里程仪的传感信息来记录和推算当前的导航位置，它具有短时间内精度高，但导航误差随时间积累的特点。因此，将GPS和DR组合来构成车辆定位系统，可以很好的解决车辆短时间内会丢失GPS卫星信号的问题，从而实现连续地对车辆进行定位[3]。

GPS/DR组合定位系统由GPS定位系统、航位推算系统（DR）和信息处理系统三部分构成，系统原理框图如图1：

图1 GPS/DR组合定位系统

Fig.1 the GPS / DR integrated positioning system

信息处理系统接收来自GPS定位系统和航位推算系统（DR）两种定位数据，根据组合定位系统的数学模型进行两种定位结果的数据融合。当车辆行驶时，由于林荫、路边隧道及路边高层建筑因素造成GPS信号丢失，GPS定位系统无法正常工作时，能够利用DR系统自主定位结果得以维持正常导航。此外当GPS系统由于可见卫星少于4颗而定位精度较低时，还可以利用DR系统在一定距离内的较高精度改善GPS的定位精度。DR系统推算结果误差会随时间积累，可定时对其进行标定和校正。

在组合导航系统中采用多传感器信息融合技术可以扩展整个系统的时间和空间覆盖率，增加系统的信息利用率，提高融合数据的置信度和精度，增强系统的容错性和可靠性。实现GPS/DR组合导航的核心问题是数据融合方案的设计，即采用何种方法来融合两种定位系统的信息以获得最优的组合定位结果。在车辆导航定位中有两种常用的组合方案：切换式组合和Kalman滤波。

对车载GPS/DR组合导航系统，最简单易行的融合方法是切换式组合导航，即根据GPS数据的有效性来使系统的定位输出在GPS数据和DR数据之间切换。但这种方法信息利用率低，定位精度未获提高，只是解决GPS遮挡问题的简易方法，对多径效应等造成的定位误差则无能为力。

Kalman滤波方法用于GPS/DR组合定位系统就是将GPS和DR信息系统同时用于定位解的求解过程中，使系统的状态在滤波过程中不断得到修正，组合定位的输出又可以提供较为准确的初始位置和方向信息，从而在GPS失效时，单独使用DR推算定位时也能长时间保持较高的定位精度。据利用信息的不同，基于Kalman滤波的GPS/DR组合方案又分为集中卡尔曼滤波器和分散卡尔曼滤波器。过去通常采用集中卡尔曼滤波器，但这种滤波器的阶次太大，而且任何一个导航系统出现故障都直接影响组合系统的性能，甚至使组合导航系统失败，即系统没有容错能力。目前，分散卡尔曼滤波器以其高容错性应用的越来越多，并推广出一种组合导航系统的联合卡尔曼滤波器。

结论

本文系统地研究了智能运输系统中的车辆定位的原理与方法。重点研究了车辆定位常用方法，即推断定位、GPS定位和GPS/DR组合定位系统。在上述研究与分析的基础上，采用GPS/DR组合是市区车辆定位的良好途径。组合定位系统的关键是选择具有良好性能价格比的DR传感器并建立联合处理GPS、DR信号的算法。文中提出的卡尔曼滤波方法能够很好地处理来自GPS和DR的信息获得车辆位置。

参考文献：

[1] 李卫平. 智能交通技术应用[M]人民交通出版社，2006.3 1-2

[2] 杨兆升. 智能运输系统概论[M]人民交通出版社，2003.1 25-26

[3] 杨兆升. 城市交通流诱导系统[M]中国铁道出版社2004.10 128-129

[4] 张国伍，彭宏勤.智能交通系统工程导论[M].电子工业出版社.2003.09

导航系统理论与应用范文第15篇

过去的痛苦即是快乐。

生命不可能从谎言中开出灿烂的鲜花。

航空vs航天

先来解释一下航空航天专业究竟指的是什么。其实，航空和航天有很大区别。航空技术主要是研制军用飞机、民用飞机及吸气发动机，航天技术主要是研制无人航天器、载人航天器、运载火箭和导弹武器，最能集中体现两者成果的是航天器和航空器。

举个直观的例子，所有航空器都是在稠密大气层中飞行的，其工作高度有限。现代飞机最大飞行高度也就是距离地面30多千米。即使以后飞机上升高度提高，它也离不开稠密大气层。而航天器冲出稠密大气层后，要在近于真空的宇宙空间以类似自然天体的运动规律飞行，其运行轨道的近地点高度至少也在100千米以上。对在运行中的航天器来讲，还要研究太空飞行环境。还有，动力装置不同。航空器都应用吸气发动机提供推力，吸收空气中的氧气作氧化剂，本身只携带燃烧剂。而航天器其发射和运行都应用火箭发动机提供推力，既带燃烧剂又带氧化剂。吸气发动机离开空气就无法工作，而火箭发动机离开空气则阻力减小有效推力更大。除此之外，在飞行速度、工作时限、升降方式等多方面，航天器和航空器都有差异。所以，航空航天类既是一个整体，两者又要独立对待。

前景篇

航空航天事业对国家，无论从军事国防还是经济国力上讲，都有着中流砥柱的地位。

从军事意义上讲，在现代战争中，空战已经占据着主导地位。像军用飞机、导弹、航母这些衡量着一个国家的国防力量的重要指标，和国家的航空航天技术水平有着直接的联系。

从经济意义上讲，航空航天事业是一个国家制造业生产力的重要标志，因为航空航天产品往往综合了许多高、精、尖的先进技术。在这些技术上的突破不仅仅对航空航天事业是意义重大的，更重要的是对国家科技实力的提升是一个有力的促进。另外，航空航天中像民用机这样对经济产生直接影响的行业的发展对国家经济的影响力也是十分巨大的，如大型客机。

就我国现状而言，航空航天水平还很落后，尤其是航空业，战斗机主要还是依靠国外进口发动机。航空航天科技工业极具发展前景，对人才的需求会持续旺盛，在最新的调查中，航空航天专业已经成为最被看好的专业之一。

学习篇

航空航天类专业主要包括飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造与工程、飞行器环境与生命保障工程4个专业。第一个专业做的是飞行器的总体设计，包括外形和结构设计；第二个做的是飞行器动力装置和动力装置控制系统，属于核心技术；第三个在于“制造”，对飞行器的零件加工与成型工艺、装配工艺独成一门；第四个是学习民用领域的热能利用、空调、供暖等系统设计，到了研究生阶段还要深入学习航空航天环境模拟与控制系统设计、航空航天生理和生命保障。但要注意的是，航空航天并不局限于这几个专业，它更包含像信息、能源、制造等的技术综合。

飞行器设计与工程

简单地讲，飞行器设计与工程最主要指的就是对飞机、导弹等飞行器的设计。这个广泛的概念既包括飞行器整体的设计，也包括飞机的结构设计与研究。可想而知，这样的工作肯定不像网上的军事迷个性化地画一些飞机设计图那样简单有趣，而是需要在十分深厚的理论知识的指导下，综合一切实际因素进行最优化设计的十分复杂繁琐的工作。

本专业学生主要学习飞行器设计方面的基本理论和基本知识，受到航空航天飞行器工程方面的基本训练，具有参与飞行器总体和部件设计方面的基本能力。需要学生对数学、物理、力学等有比较浓厚的兴趣。

飞行器动力工程这个专业从广义上讲就是能源动力工程，而对于航空航天飞行器来讲，就是飞机和火箭上的发动机。航空发动机是提供飞行器所需的动力装置，被称为“飞机的心脏”。 对于一架飞机而言，往往发动机的成本占了飞机总成本的一半，而发动机的制造技术又是飞机制造中难点中的难点。

本专业学生主要学习有关飞行器动力装置的基础理论和基本知识，受到机械工程设计、实验测试和计算机应用等方面的基本训练，具有飞行器动力装置及控制系统的设计、实验和运行维护等方面的基本能力。需要提醒大家的是，学生应具备扎实的数学、物理等方面的理论知识，掌握外语、计算机等必备工具。

飞行器制造与工程能够设计出来的东西往往不一定能够制造出来。因此，许多关键技术的制约瓶颈不是在设计能力上，而是在制造能力上。制造能力越强，可设计的空间就越大，技术水平就越高。制造技术不仅仅制约着飞机制造行业，更影响着国家制造业的整体水平，也就是标志着汽车、船舶、航空航天的制造能力。

本专业学生主要学习自然科学基础知识、制造工程基本理论和飞行器制造的基本理论和知识。通过各种实践性教学环节，培养学生运用所学的基本知识和技能，分析和解决飞行器制造工程中实际问题的能力。如果对飞机机械原理感兴趣，希望做一名飞机设计师，这个专业就适合你了。

沉沉的黑夜都是白天的前奏。

成功往往是最后一分钟来访的客人。

飞行器环境与生命保障工程

本专业培养具备航空、航天环境模拟及控制、生命保障系统设计与研究能力，能在航空航天领域从事环境控制与生命保障系统设计，在民用领域从事热能用、空调、供暖等系统设计的工程技术人才。

本专业学生主要学习航空航天生理、空间环境工程、热控系统理论、控制理论、人机系统工程等基础理论，掌握从事航空航天环境模拟、控制与生命保障系统设计与研究所必需的基本知识和技能。

具体来讲，航空航天专业普遍对力学和数学、物理的要求非常高，这些课程往往比较难。更因为是工科，因此学生的课程学习会非常繁重。也就是说，如果考生的数学、物理基础不好的话，很难学好这些专业。