天文导航celestial navigation

根据天体来测定航空器位置和航行参数的技术。由于天体具有固定的运动规律，天体的轨道参数是已知的，可以解算出特定时间的天体坐标位置，用天文仪器或天体跟踪设备测量天体相对于航空器参考基准面的方位和仰角，就可计算出航空器的位置和航向。天文导航系统是自主式导航系统，也是最古老的航行技术之一。当时需人工测量，根据天文年历查照天体位置后作复杂的计算，因而早期称为天文领航。现代天文导航仪器已采用了先进的无线电或光学星体跟踪器，并有计算机存储天文年历和执行计算，自动给出位置和其他导出数据。故其设备称为天文导航设备或系统，但只宜于在高空飞行或云上使用。

天文导航

利用天文导航仪，观测天体（日月星辰）的有关要素，保障舰船在航行中准确定位的一种导航方法。其设备有测天装置和基准平台等。它是航海导航方法的一种。

天文导航tianwen daohangcelestial navigation

利用天文测量设备，依靠观测天体中日、月和星等相对地平面的高度（即仰角）与相对北向的方位角来确定空中飞机、导弹及海上舰船、潜艇等运载体的瞬时速度和位置，并引导其按预定航线航行。
在航空和航海中，天文导航所测定的位置不是由所观测的天体在天球上的位置来决定的，而是由这些天体在观测时刻所对应的地理位置来决定的。在观测中，以天体为参考点，确定运载体在空中或海上的真航向。使天体跟踪器的望远镜自动对准天体方向，可测出运载体前进方向与天体方向（望远镜轴线方向）之间的夹角，即航向角。由于天体在任一瞬间相对于南北子午线之间的夹角（天体方位角）是已知的，所以从天体方位角中减去航向角就得到运载体的真航向。同时，通过测量天体相对于运载体参考面的高度，就能确定出运载体的位置。按所观测天体数目多少，天文导航分为单星导航、双星导航与三星导航。为了提高精度，实际上往往需要观测3个以上的天体。各天体之间的方位角差最好在60°～90°之间(越接近90°越好)，高度（即仰角）最好在15°～65°之间。天文导航仅利用天体辐射能，不需要地面设备，不向外辐射电磁波，因此隐蔽性能好，不受人工与自然的电磁干扰，测量误差也不随时间而积累。这对于远距离和长时间航行（飞行）的潜艇和远程飞机等无疑是一种重要的导航方法。但是，它受气象条件限制，一般不单独使用。
天文导航是一门古老而又年轻的学科。1837年，萨姆纳提出了利用等高线同时解算经纬度的方法，其基本原理一直沿用至今。天文导航用的仪器有天体跟踪器、天文罗盘和六分仪等。自动天体跟踪器能在空中搜索、识别与跟踪天体，并测出跟踪器瞄准线相对于参考坐标系的角度。天文罗盘通过测量太阳或天体方向指示运载体的航向。六分仪通过测量恒星或行星指示运载体的位置和距离。20世纪60年代前基本上采用光学六分仪，60年代以后则主要采用无线电六分仪，又叫射电六分仪。天文导航系统主要由天体跟踪器、惯性平台、计算机、电子信息处理装置与标准时间发生器等组成。天体跟踪器通常由置放在惯性平台上的光学望远镜、天体扫描装置、天体辐射探测器、天体跟踪信号处理器和驱动机构等组成，是天文导航系统的主要设备。70年代以来，由于电荷耦合器件及电荷注入器件的发展与应用，不仅为天体跟踪器的小型化创造了条件，而且还使天体跟踪器的精度、稳定性和可靠性都得到了提高。如1990年美国为远程轰炸机研制的恒星跟踪器，可在白天探测57颗星，最暗星等为+2.5等，跟踪精度达5″。
天文导航受气象条件的限制，因此通常采用天文导航与惯性导航、天文导航与多普勒导航以及天文导航与惯性导航和全球卫星导航等组合导航。例如在重点发展的天文-惯性-全球卫星的组合导航中，惯性导航能提供运载体精确的经纬度、高度、三维速度以及姿态信息，但它的误差随时间积累；天文导航能在18000m以上的高空和天气良好时确定真北向；全球卫星导航则是全球、全天候、连续、实时和高精度的导航定位系统。这三者的组合能扬长避短，很好地满足诸如预警飞机、远程轰炸机、航空母舰和核潜艇等的导航要求。