[科普中国]-天文惯性导航设备

在天文惯性导航时，用积分加速度确定宇宙飞行器运动参数，该加速度是用选定的座标系加速度表测得，为了修正惯性元件和更准地确定宇宙飞行器的位置，利用天文观测装置，天文惯性导航设备包括：敏感轴相互垂直的三个加速度表、三对积分器、陀螺稳定平台、装在平台上的三个陀螺和三个计算装置。1

原理天文导航系统有两种，一种是由一套天文导航观测装置跟踪一个星体，引导导弹飞向目标；另一种由两套天文导航观测装置分别观测两个星体，确定导弹的位置，引导导弹飞向目标。

跟踪一个星体的导弹天文导航系统，由一部光电六分仪(或无线电六分仪)、高度表、计时机构、弹上控制系统等部分组成。由于星体的地理位置由东向西等速运动，每一个星体的地理位置及其运动轨迹都可在天文资料中查到，因此，可利用光电六分仪跟踪较亮的恒星或行星来制导导弹飞向目标。制导中，光电六分仪的望远镜自动跟踪并对准所选用的星体，当望远镜轴线偏离星体时，光电六分仪就向弹上控制系统输送控制信号。弹上控制系统在控制信号的作用下，修正导弹的飞行方向，使导弹沿着预定弹道飞行。当导弹在预定时间飞I临目标上空时，计时机构便输出俯冲信号，使导弹进行俯冲或终端制导。2

误差天文惯性导航系统设备的误差取决于下列因素：因给出的天体质量，尺寸和它们的轨道要素不准确；在形成加速度自动补偿信号时的误差；加速度计、陀螺平台漂移误差以及望远镜跟踪系统和计算机装置的误差。1

型号举例SAIN捷联天文惯性导航仪诺思罗普公司的捷联天文惯性导航仪(SAIN)可为各种载人和不载人的运载器提供极其精确的自主导航，SAIN利用该公司90年代初研制成功的全息镜头来增强带有固态星体跟踪器的捷联惯性导航系统。公司所拥有的星体跟踪技术不仅提供了夜间跟踪星体的能力，而且允许在目光下跟踪海平面上的星体，以提供全部无源导航修正。已有的星光系统要求采用万向支槊的、窄视场的望远镜来瞄准各星体，以达到定位目的。诺思罗普公司在全息镜头技术上的进展，结合捷联惯性导航仪的改进，将可取代万向支架远望镜组件。当用这一星光系统来增强惯性系统时，可基本排除在惯性系统误差源中占统计地位的环形激光陀螺仪误差，从而使捷联系统对极其精确而昂贵的陀螺仪的依赖降到最低限度，这是天文一惯性组合系统的优点之一。3

NAS-21天文/惯性导航系统目前，在军用方面的重点已改变为低高度投放(至少在欧洲，几乎总是低于云层高度)，但星体监控的惯性系统继续具有广泛的应用价值，例如在远程军用机和战略导弹中。NAS-21天文/惯性导航系统可在95%云层覆盖下完全圆满地工作。

天文/惯性装置是运动和位置传感器，包含1个三环稳定的基准平台(带有1个二自由度的星体跟踪器)，和装在该平台上的2个陀螺和3个加速度计。跟踪器在天空中大的角度范围内进行四边形搜索，1 min获取和识别3颗星的一个平均值(在白昼或夜间)。通用型的军用计算机是为需要高数据率的飞机应用而设计的，61颗星的星历表(位置和亮度等级)被存贮在它的存贮器内，并允许在全球任何地方进行天文导航。3

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所