导弹飞行导航系统的原理与GNSS/INS组合应用分析

资源摘要信息:"飞行导航原理与应用大作业"中所涉及的知识点涵盖了飞行导航的基本理论、导弹飞行动力学、捷联式惯性导航系统(SINS)的工作原理以及全球导航卫星系统(GNSS)与惯性导航系统(INS)组合导航的原理和实际应用。 首先，飞行导航原理是指利用各种导航设备和系统，确定飞行器在三维空间中的位置、速度和姿态，并且指导飞行器沿着预定航线飞行的一系列技术。飞行导航的实现方式多样，包括但不限于无线电导航、卫星导航、惯性导航和天文导航等。 在本次课程大作业中，导弹的飞行被设定在特定的起始位置[30N，100E，1000m]，即北纬30度，东经100度，高度1000米。导弹以恒定速度1200m/s向北发射，这要求对导弹的运动进行精确计算，确保其飞行轨迹符合预期。 导弹发射后，在匀速水平飞行100秒的情况下，攻角、侧滑和滚转角均为零，意味着导弹的飞行方向与地面垂直，没有侧向的倾斜和翻滚。导弹的本体坐标系采用前上右体制，这是一种常用于飞行器的姿态描述方式，其中前、上、右分别代表飞行器的前进方向、上方和右方。 捷联式惯性导航系统(SINS)是一种与飞行器本体固连的导航系统，其三轴指向与飞机本体一致，因此不需要任何机械连接，便于安装和维护。SINS通过测量飞行器的比力（加速度）和绝对角速度来确定飞行器的运动状态。采样周期为0.01秒，意味着系统每0.01秒更新一次导航数据，以提供高频率的位置和速度信息。 GNSS（全球卫星导航系统）提供全球或区域内的精确位置、速度和时间信息。在本作业中，GNSS用于辅助INS，通过1秒的输出周期来补充和校准惯性导航系统。GNSS/INS组合导航系统可以结合两种系统的优点，提高导航的精度和可靠性。 导航输出数值包括飞行位置（经度、纬度、高度）、速度（北向、天向、东向）和姿态（俯仰、偏航和滚转）。这些数据是通过复杂的数学计算得到的，需要考虑地球的曲率、导弹的飞行速度、重力加速度以及其他可能的误差因素。 作业还提到，导弹的飞行可以基于不同的坐标系统来描述，如北天东坐标系（地理坐标系）和地面发射坐标系（惯性坐标系）。地理坐标系是相对于地球表面的一个固定坐标系，而惯性坐标系则是相对于地心惯性空间的一个固定坐标系。 根据以上描述，需要计算的是导弹在GNSS/INS组合导航下的输出数值。这涉及到对导弹运动方程的求解，需要运用物理学原理和数学工具，如牛顿第二定律、旋转动力学方程以及相关的积分和微分计算。 总结而言，"飞行导航原理与应用大作业"所包含的知识点涵盖了飞行器的运动学原理、导航系统的结构和工作原理、坐标系的定义及其转换方法、以及导航系统的输出计算等方面。这些内容是航空航天工程、导航技术以及相关领域学生的必修知识，对于理解现代飞行导航技术至关重要。