北斗一百問(wèn)丨什么是天文導(dǎo)航？

天文導(dǎo)航是一門既古老又年輕的技術(shù)，起源于航海，發(fā)展航空，輝煌于航天。

天文導(dǎo)航是以太陽(yáng)、月球、行星和恒星等自然天體作為導(dǎo)航信標(biāo)，以天體的地平坐標(biāo)（方位或高度）作為觀測(cè)量，進(jìn)而確定測(cè)量點(diǎn)地理位置及方位基準(zhǔn)的技術(shù)和方法。

按星體峰值和光譜范圍可分為星光導(dǎo)航和射電天文導(dǎo)航，前者解決高精度晝夜全球自動(dòng)化導(dǎo)航定位，后者可客服不良天氣影響，通過(guò)探測(cè)射電信號(hào)進(jìn)行全天候天文導(dǎo)航定位。

根據(jù)跟蹤的星體數(shù)，天文導(dǎo)航分為單星、雙星和三星導(dǎo)航。單星導(dǎo)航由于航向基準(zhǔn)誤差大而定位精度低，雙星導(dǎo)航定位精度高，在選擇星對(duì)時(shí)，兩顆星體的方位角差越接近90°，定位精度越高。三星導(dǎo)航常利用第三顆星的測(cè)量來(lái)檢查前兩次測(cè)量的可靠性，在航天中，則用來(lái)確定航天器在三維空間中的位置。

由于天體的坐標(biāo)位置和它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律都是已知的，因此，測(cè)量天體相對(duì)于飛行器參考基準(zhǔn)面的高度角和方位角就可以計(jì)算出飛行器的位置和航向。

所以，天文導(dǎo)航是根據(jù)天體來(lái)測(cè)定飛行器位置和航向的航行技術(shù)。

天文導(dǎo)航系統(tǒng)是自主性系統(tǒng)，不需要地面設(shè)備，不受人工或自然形成的電磁場(chǎng)的干擾，抗干擾性強(qiáng)；不向外輻射電磁波，隱蔽性好；定向、定位精度高；定位誤差不隨時(shí)間積累，因而天文導(dǎo)航得到廣泛應(yīng)用。

實(shí)用星像儀

現(xiàn)行的天文導(dǎo)航技術(shù)雖然可靠可行，但是其方法繁瑣，定位速度慢，難以快速掌握。天文導(dǎo)航受天氣條件限制，目前手持儀器天文定位法仍依賴水天線，因此晝夜?jié)M天星辰卻無(wú)法定位，白天水天線不清也只能放棄。目前天文定位方法正加速改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)定位計(jì)算全部自動(dòng)化。各國(guó)已研制出多種航海計(jì)算器或天文定位計(jì)算器，有些已達(dá)到計(jì)算全部自動(dòng)化的要求。天文導(dǎo)航技術(shù)正處于螺旋式的發(fā)展過(guò)程中。

常用儀器和系統(tǒng)：航空常用的天文導(dǎo)航儀器有星體跟蹤器、天文羅盤和六分儀等。

早期六分儀

自動(dòng)星體跟蹤器（星敏感器）能從天空背景中搜索、識(shí)別和跟蹤星體，并測(cè)出跟蹤器瞄準(zhǔn)線相對(duì)于參考系坐標(biāo)的角度。天文羅盤通過(guò)測(cè)量太陽(yáng)或星體方向來(lái)指示飛行器的航向。

六分儀通過(guò)對(duì)恒星或行星的測(cè)量而指示出飛行器的位置和距離。天文導(dǎo)航系統(tǒng)通常由形體跟蹤器、慣性平臺(tái)、計(jì)算機(jī)、信息處理電子設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間發(fā)生器等組成。

星體跟蹤器是天文導(dǎo)航系統(tǒng)的主要設(shè)備，一般由光學(xué)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、星體掃描裝置、星體輻射探測(cè)器、星體跟蹤器、信號(hào)處理電路和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。它通過(guò)掃描對(duì)星體進(jìn)行搜索，搜索到星體之后立即轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)，同時(shí)測(cè)出星體的高度角和方位角。星體跟蹤器的輻射探測(cè)器在飛機(jī)上較多采用光電倍增管和光導(dǎo)攝像管，在航天器上較多采用光導(dǎo)攝像管和析像管。

電荷耦合器件是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種探測(cè)器，它體積小、靈敏度高、壽命長(zhǎng)，不用高壓供電，能直接獲得精確的空間信息，近年來(lái)在飛機(jī)、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)和衛(wèi)星上得到廣泛應(yīng)用，并為星體跟蹤器小型化創(chuàng)造了條件。

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