杨铠甲《探赜索隐中国拾捌：北斗导航问题》

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中国北斗已达到最高的境界!

　为了好理解，我们且按“导航技术发展阶段”来逐步了解空中导航的演变。

　　（一）目视领航方式



　　飞机于1903年诞生，最初飞机上并没有仪表完全凭感觉驾驶。后来逐渐出现了高度表、速度表和简易发动机仪表。由于飞行高度低距离近，都是靠目视引领飞机前进。目视搜索的地标主要有铁路、公路、村落城镇、电线杆和河流等。驾驶员先要研究地图，沿着熟悉的地标一边飞一边看。

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1911年9月9日英国飞行员哈梅尔驾驶“布雷里奥-6”型单人单翼飞机从伦敦北部卢顿到北安普顿，开始英国第一次官方空中邮件运输飞行，他沿着道路和河流前进，中间迷失方向还降落到村庄田地打听道路最终完成任务，尽管如此还是比邮政马车快了半天。“目视领航”的缺点：不准确、盲目性大、受天气影响大、疲劳不适合远距离航行。

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（二）定点推算式领航方式

　　定点推算式领航开创了“地图+罗盘+计时钟”的技术领航时代。自从人们把航海用的大罗盘改造缩小固定到飞机驾驶仪表板上方，就有了指明航向的设备，可以完成点对点直线飞航任务。最初1912年使用的是“水罗盘”，一个浮动的航向刻度盘利用浮子原理悬浮在玻璃水容器中，像指南针一样，任你飞机转向都会有不同刻度指示方位角，驾驶员保持这个刻度不变，就会沿直线向前飞，结合地图作业测量出两点之间的直线（航线）的方位角大小，就是你的“航向角”，再根据飞行速度和距离推算出飞行时间，结合地标地貌，一个标准齐全的“领航要素”具备了。

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1920年以后随着陀螺技术发展，电动罗盘航向仪（电动陀螺磁罗盘）代替水罗盘，航向指示更稳定，一直到现在许多飞机还保留电动磁罗盘为备份领航仪表。“定点推算式领航”是飞行员领航驾驶技术的基本功，它的主要缺点：远距离飞行航迹角（有风情况下的偏流角）误差大，飞行员高度紧张易疲劳，不适合较复杂天气飞行。

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　（三）无线电导航方式
　　为了克服磁罗盘领航准确性差问题，人们根据广播电台的原理，研制出无线电引导设备。最早在1917年一次大战期间飞机上安装了收音机式的中波电台接受器和监听式测向器，驾驶员在航线上不断收听城市公开广播，根据“测向器”大致指明的方向保持航行，形成了“无线电导航”的雏形。由于广播电台安全保密性问题，1932年研制成功中波NDB归航导航台，并在飞机上装配专门的接收设备（无线电定向机ADF）和指示器，“无线电罗盘”诞生了

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到1946年二次大战结束，发明了“甚高频全向信标台VOR”，NDB和VOR都采用振幅式测向工作模式发射电波来定向，不同的是，NDB采用高频单信号电波，只起到近距离（50-100公里范围）导航定向作用（亦称“归航台”）；而VOR甚高频信标采用两个低频调制信号（基准相位信号和可变相位信号），即能定向还能为地面和飞机同时提供针对对方的方位信息，更适合较复杂天气下导航使用，导航范围提高到100-400公里（根据飞机高度不同

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到目前为止，VOR还广泛应用在航路点、转弯点、空中走廊等信标指示点上，NDB仍有少量起辅助导航作用。与此同时还诞生了“无线电测距机DME（脉冲测距）”，测距距离为300-500公里。DME一般和VOR配置在一块，共同起到定位测距作用。主要缺点：易受干扰，作用范围近，不适合远距离导航，俗称“回家导航台”。

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（四）惯性导航系统（INS）
　　由于飞机航程越来越远，得不到地面导航台的有效保障，飞机自主导航系统应运而生，它就是“惯性导航系统INS”。基本原理是根据飞机所在空间位置，由惯性陀螺组件和加速度计测量出运动中的飞机相对于惯性空间的“角速度、角位移、角加速度”等数据，推算出飞机的位置，经过连续不断的推算，构成了保持正确航行诸元的导航方式。它不发射电波不与外界联系不受干扰，是完全自主的稳定导航系统。已经在飞机、导弹、舰船、潜艇等方面得到广泛应用。

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惯导原理无疑是牛顿惯性原理最重要的应用，1851年法国人傅科第一次提出惯性运动的稳定性问题；1904年德国人安茨研制出世界第一个电动、三自由度、单轴陀螺仪，由于转速太低并不成功；1907年安茨研制出利用浮子原理和万向支架支撑的陀螺仪转速达到2100rnd/s，即世界第一个“指北陀螺仪：罗经”，并成功运用到德国“德意志号”战略舰上；1949年6月美国空军首次在B-29轰炸机安装首台惯性导航仪并持续试飞10小时取得成功。

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为了增加精确度，组合三个轴向陀螺成为捷联式惯导平台。同时为了减低摩擦阻力、减少误差，惯导系统历经不断改进更新，先后从支架式结构发展出各类新型陀螺仪如：“绕行陀螺”（1967年美国军用）、“静电陀螺”（1957年美国军用）、“激光陀螺”（1975年美国军用）和“光纤陀螺”（1995年美军试验）等。