《数字导航技术》课程教学资源（书籍文献）组合导航系统的应用

组合导航系统的应用

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各种导航系统导航的主要工作是定位、定向，授时和测速由于能够测得上述导航参数，完成导航任务的物理原理和技术，方法很多，因此，随后便出现了各种类型的导航系统。如，天文导航系统，无线电导航系统，卫星导航系统，惯性导航系统等。武汉大学测绘学院卫星应用研究所

武汉大学测绘学院 卫星应用研究所 各种导航系统  导航的主要工作是定位、定向，授时和测速。 由于能够测得上述导航参数，完成导航任务的 物理原理和技术，方法很多，因此，随后便出 现了各种类型的导航系统。如，天文导航系 统，无线电导航系统，卫星导航系统，惯性导 航系统等

司南和指南针的发明司南是我国春秋战国时代发早的指示南北方向的指南器根据春秋战国时期的《韩非子》书中和东汉时期思想家王充写的《论衡》书中的记载，以及现代科学考石学家的考证和所制的司南模型，说明司南是利用天然磁石(古代称慈石，用慈爱来描述磁石吸铁现象)制成汤勺形，由其勺柄指示南方。武汉大学测绘学院卫星应用研究所

武汉大学测绘学院 卫星应用研究所 司南和指南针的发明  司南是我国春秋战国时代发明的一种最 早的指示南北方向的指南器。  根据春秋战国时期的《韩非子》书中和 东汉时期思想家王充写的《论衡》书中 的记载，以及现代科学考石学家的考证 和所制的司南模型，说明司南是利用天 然磁石(古代称慈石，用慈爱来描述磁石 吸铁现象)制成汤勺形，由其勺柄指示南 方

司南和指南针的发明指南针最早是北宋的著名政治家和科学家沈括在其奢作《梦溪笔谈》（公元1086年)中记述的，大意是利用关然磁石磨铁针，受磨的铁针就能指向南方。有4种指南针的用法：将指南针放在指甲上的指爪法图（1)1，将指南针放在碗口边上的碗唇法[图(2)]，将指南针悬挂在新蚕丝上并用蜡粘住的缕悬法[图(3)]，将指南针横贯灯尺而浮水面的浮针法[图(4)]。还记述指南针并不完全指南，而是略微4东。这就是磁偏角现象。这表明当时对于指南针的指向观察是很仔细的。I(4武汉大学测绘学院卫星应用研究所

武汉大学测绘学院 卫星应用研究所 司南和指南针的发明  指南针最早是北宋的著名政治家和科学 家沈括在其著作《梦溪笔谈》(公元1086 年)中记述的，大意是利用天然磁石磨铁 针，受磨的铁针就能指向南方。有4种指 南针的用法：将指南针放在指甲上的指 爪法[图(1)]，将指南针放在碗口边上的 碗唇法[图(2)]，将指南针悬挂在新蚕丝 上并用蜡粘住的缕悬法[图(3)]，将指南 针横贯灯尺而浮水面的浮针法[图(4)]。 还记述指南针并不完全指南，而是略微 东。这就是磁偏角现象。这表明当时对 于指南针的指向观察是很仔细的

“过洋牵星”：郑和下西洋独创的天文导航系统所谓“过洋牵星”，是指用牵星板测量所在地的星辰高度，然后计算出该处的地理纬度，以此测定船只的具体航向。郑和下西洋时代，人们不仅可以观测天体以辨航向，而且还能够用仪器测量天体的高低来定船位。郑和船队把航海天文定位与导航仪器罗盘的应用结合起来，极大的提高了测船位和航向精确程度，形成了观测“星斗高低，度量远近的过洋牵星术。武汉大学测绘学院卫星应用研究所

武汉大学测绘学院 卫星应用研究所 “过洋牵星” ： 郑和下西洋独创的天文导航系统  所谓“过洋牵星” ，是指用牵星板测量所 在地的星辰高度，然后计算出该处的地 理纬度，以此测定船只的具体航向。  郑和下西洋时代，人们不仅可以观测天 体以辨航向，而且还能够用仪器测量天 体的高低来定船位。郑和船队把航海天 文定位与导航仪器罗盘的应用结合起 来，极大的提高了测船位和航向精确程 度，形成了观测“星斗高低，度量远近” 的过洋牵星术

《郑和航海图》就包含了4幅过洋牵星图，航行图上还记载了20多处星体高度，表明郑和船队在印度洋航行时使用了星体定位、天文导航。测定天体高度的专门仪器叫“牵星板”，由从小至大的12块本片串成，大的7寸多，分别标为1指到12指，刻度精确，又有一块象牙制成的板，长2寸，夫掉4个角，上标有半指、半角、三角等字。牵星板以指和角为单位，一指为4角，约合1.9度。航行时按牵星图注明的位置，测量一定的星体，得到星体高度，对照图上所注的数据来判断船舶的位置、方向，确定航线这项技术吸收了阿拉伯航海技术，并进行了改进，代表了那个时代天文导航的世界先进水平。武汉大学测绘学院卫星应用研究所

武汉大学测绘学院 卫星应用研究所  《郑和航海图》就包含了4幅过洋牵星 图，航行图上还记载了20多处星体高 度，表明郑和船队在印度洋航行时使用 了星体定位、天文导航。测定天体高度 的专门仪器叫“牵星板” ，由从小至大的 12块木片串成，大的7寸多，分别标为1 指到12指，刻度精确，又有一块象牙制 成的板，长2寸，去掉4个角，上标有半 指、半角、三角等字。牵星板以指和角 为单位，一指为4角，约合1.9度。航行 时按牵星图注明的位置，测量一定的星 体，得到星体高度，对照图上所注的数 据来判断船舶的位置、方向，确定航线。 这项技术吸收了阿拉伯航海技术，并进 行了改进，代表了那个时代天文导航的 世界先进水平

辨别方向：80中国邯政808O12致水罗盘精确到7.5度指南针是中国最早发明的，宋代就应用于航海《萍洲可谈》中记载“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴嗨观指南针。”因指南针不受天气影响，它便成为全天判别方向的仪器郑和下西洋远涉重洋，采用的是水罗盘定向。水罗盘浮针使用磁针横穿灯芯草安置在水的中央，周围圆形术刻有24个单位，分别用中国传统的12地支，加上天于中的前8个和八卦中的乾坤撰良组成，每个单位15度，可以精确到7.5度，其至更小武汉大学测绘学院卫星应用研究所

武汉大学测绘学院 卫星应用研究所 辨别方向： 水罗盘精确到7.5度  指南针是中国最早发明的，宋代就应用于航海。 《萍洲可谈》中记载“舟师识地理，夜则观 星，昼则观日，阴晦观指南针。 ”因指南针不 受天气影响，它便成为全天判别方向的仪器。 郑和下西洋远涉重洋，采用的是水罗盘定向。 水罗盘浮针使用磁针横穿灯芯草安置在水的中 央，周围圆形木刻有24个单位，分别用中国传 统的12地支，加上天干中的前8个和八卦中的 乾坤撰艮组成，每个单位15度，可以精确到 7.5度，甚至更小

保证安全：“更”计程、“托”测深郑和船队航行除了使用航海罗盘外，还要使用计程和测深等航海工真。计程就是计算航海水程距离，“更”是计时单位，在航行时是计程单位。一尽夜分为10更，每更合现在的2.4小时，一更的航行距离约60里（也有人认为是40里），计程方法是从船头将一木片投入海中，人疾走到船尾，木片也到船尾，这时船行的速度作为上更。测深是为了保证航行安全，探明海的深度，防止触礁、搁浅，以便选择锚地。测深的方法，是航行一段，用长绳系铅锤，绳长可达60、70丈，绳上有做好的计量单位，锤底涂上牛油，铅锤着底，就可以计算出水深，并可从沾上的泥沙判断底质。计量以“托为单位，一托是人的两臂展开180度，约合5尺。船员就是凭此选择船舶停泊位置的。武汉大学测绘学院美卫星应用研究所

武汉大学测绘学院 卫星应用研究所 保证安全： “更”计程、 “托”测深  郑和船队航行除了使用航海罗盘外，还要使用计程和 测深等航海工具。计程就是计算航海水程距离， “更” 是计时单位，在航行时是计程单位。一昼夜分为10 更，每更合现在的2.4小时，一更的航行距离约60里 （也有人认为是40里），计程方法是从船头将一木片 投入海中，人疾走到船尾，木片也到船尾，这时船行 的速度作为上更。  测深是为了保证航行安全，探明海的深度，防止触礁、 搁浅，以便选择锚地。测深的方法，是航行一段，用 长绳系铅锤，绳长可达60、70丈，绳上有做好的计量 单位，锤底涂上牛油，铅锤着底，就可以计算出水 深，并可从沾上的泥沙判断底质。计量以“托”为单 位，一托是人的两臂展开180度，约合5尺。船员就是 凭此选择船舶停泊位置的

天文导航：celestial navigation利用对自然天体的测量来确定自身位置和航向的导等高线航技术。星下点由于天体位置是已知的测量天体相对于导航用户参考基准面的高度角和方位角就可计算出用户的位置和航向。真实船位高度角武汉大学测绘学院卫星应用研究所

武汉大学测绘学院 卫星应用研究所 天文导航：celestial navigation  利用对自然天体的测量来 确定自身位置和航向的导 航技术。  由于天体位置是已知的， 测量天体相对于导航用户 参考基准面的高度角和方 位角就可计算出用户的位 置和航向