“航空航天器”是指空中及太空中的飛行器，之所以將這兩者相提并論，是因?yàn)樗鼈兙�可以較高的運(yùn)動(dòng)速度實(shí)現(xiàn)三維可控運(yùn)動(dòng)，遵循類(lèi)似的運(yùn)動(dòng)方程和參數(shù)，也都需要精確導(dǎo)航定位。導(dǎo)航定位是本書(shū)重點(diǎn)探討的內(nèi)容。
　　各種航空航天導(dǎo)航系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其組成的復(fù)雜程度。通常，一個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)可能由若干傳感器和其他組合器件（如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）組成，或由一組機(jī)載和地面器件（如無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)）組成，或由一組機(jī)載和空間器件（如衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）組成，或基于雷達(dá)／光學(xué)測(cè)量原理構(gòu)建（如相關(guān)極值測(cè)量系統(tǒng)或地圖匹配系統(tǒng)）。盡管組成不盡相同，但是導(dǎo)航系統(tǒng)的目的是相同的——提供關(guān)于任意航空航天器導(dǎo)航參數(shù)變化的有價(jià)值和可靠的信息。事實(shí)上，在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，所有的傳感器和導(dǎo)航系統(tǒng)都非常重要，它們對(duì)導(dǎo)航效率的貢獻(xiàn)并不是由設(shè)計(jì)復(fù)雜性決定的，而是由測(cè)量誤差的動(dòng)態(tài)特性和頻譜特性決定的。
　　導(dǎo)航系統(tǒng)的這些屬性對(duì)確保組合導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度非常重要——這些內(nèi)容將是本書(shū)的主要議題。當(dāng)選擇最佳的機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)組合時(shí)，重要的是知道各系統(tǒng)的誤差特性、可靠性、質(zhì)量和尺寸，以及成本效益。本書(shū)還介紹了不同類(lèi)型導(dǎo)航系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展前景及提高它們性能的可能性。
　　本書(shū)探討了7種不同類(lèi)型的導(dǎo)航系統(tǒng)，但其中只有1種導(dǎo)航系統(tǒng)能在各種條件下提供完整的自主導(dǎo)航，雖然可能只在短時(shí)間內(nèi)保證導(dǎo)航精度。這就是基于陀螺儀和加速度計(jì)的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，陀螺儀和加速度計(jì)在所有導(dǎo)航設(shè)備中技術(shù)相對(duì)成熟，統(tǒng)稱(chēng)為慣性傳感器。慣性傳感器種類(lèi)繁多，包括精度非常高的傳感器，如光纖陀螺和電子陀螺，以及體積小且廉價(jià)的基于MEMS的傳感器。
　　第1章主要描述了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、功能算法和可實(shí)現(xiàn)的精度，并重點(diǎn)討論了所有航空航天導(dǎo)航系統(tǒng)中使用最廣泛的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。
　　第2章介紹了近年來(lái)導(dǎo)航領(lǐng)域最常用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是一場(chǎng)導(dǎo)航革命，從根本上改變了以往的導(dǎo)航方式。在一定條件下，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以將導(dǎo)航誤差降至數(shù)米，甚至達(dá)到分米和厘米量級(jí)（在載波相位測(cè)量模式下）。然而，由于衛(wèi)星測(cè)量中的完整性損失風(fēng)險(xiǎn)和衛(wèi)星導(dǎo)航的低抗干擾能力，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)難以滿(mǎn)足快速增長(zhǎng)的導(dǎo)航測(cè)量精度和可靠性要求。對(duì)于大城市的個(gè)人導(dǎo)航，特別是室內(nèi)導(dǎo)航，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以通過(guò)基于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)信號(hào)電子地圖的本地導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。對(duì)于大多數(shù)航空航天器來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要與經(jīng)典無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)配合一起使用。
　　第3章介紹了遠(yuǎn)程無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，遠(yuǎn)程無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)精度不高，但是可靠性相對(duì)較高。遠(yuǎn)程無(wú)線電導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)幾乎覆蓋到所有可能的航空路線，這使得它能夠在缺少衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)或失去衛(wèi)星導(dǎo)航的情況下，確定飛機(jī)的航線位置。
　　第4章介紹了短程無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于在要求精確運(yùn)動(dòng)控制的特定區(qū)域進(jìn)行非常準(zhǔn)確和可靠的定位，通常是在機(jī)場(chǎng)附近。這種方法也可用于飛機(jī)或航天器交會(huì)任務(wù)中。
　　第5章介紹了無(wú)線電著陸導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許飛機(jī)在所有必要運(yùn)動(dòng)參數(shù)的控制下準(zhǔn)確地保持著陸的路徑。甚高頻全相信標(biāo)／測(cè)距儀系統(tǒng)內(nèi)的航向、下滑和指點(diǎn)信標(biāo)可以為飛機(jī)控制著陸軌跡提供無(wú)線電信號(hào)。這些著陸系統(tǒng)的應(yīng)用提高了飛機(jī)著陸的安全性，它們是任何高等級(jí)機(jī)場(chǎng)必須配置的助航設(shè)備。
　　第2章—第5章中介紹的無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)都需要部署一套數(shù)量不菲的地面無(wú)線電信標(biāo)，其目的是為飛機(jī)導(dǎo)航提供無(wú)線電信號(hào)。然而，在大自然中也存在與地球和其他行星表面相關(guān)的各種自然物理信息，這些信息可以用于精確導(dǎo)航。飛機(jī)的高度及其下面的地形地貌肯定可以作為飛機(jī)導(dǎo)航的參考信息，目前可以借助機(jī)載儀器來(lái)測(cè)量這些參數(shù)，并將這些數(shù)值與預(yù)先準(zhǔn)備的地圖進(jìn)行比較。還有其他一些物理參數(shù)，其實(shí)際值可以與地圖值進(jìn)行比較，由此得到的信息可以計(jì)算出飛機(jī)位置的坐標(biāo)，這些方法通常通過(guò)相關(guān)極值圖像分析的原理實(shí)現(xiàn)。第6章就介紹了基于此原理的導(dǎo)航系統(tǒng)。
　　第7章專(zhuān)門(mén)針對(duì)與兩個(gè)航空航天器對(duì)接相關(guān)的自動(dòng)尋的系統(tǒng)，如導(dǎo)彈引導(dǎo)，需要知道一個(gè)運(yùn)載器相對(duì)于另一個(gè)運(yùn)載器的相對(duì)位置信息。該信息可以通過(guò)不同頻段范圍內(nèi)的有源或無(wú)源定位原理獲得。制導(dǎo)系統(tǒng)的性能正在迅速提高并變得更“聰明”，本章也介紹了制導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。
　　第8章介紹了集成兩個(gè)或多個(gè)具有不同物理特性和操作原理的傳感器的導(dǎo)航系統(tǒng)中采用的多種濾波算法。這種導(dǎo)航系統(tǒng)傳感器的輸出信號(hào)需要進(jìn)行濾波處理，以便更有效地抑制每個(gè)傳感器的測(cè)量誤差。在采用兩個(gè)不同傳感器的情況下，它們的輸出通常分別通過(guò)低通和高通濾波器。但是，這些濾波器的具體參數(shù)必須根據(jù)最優(yōu)線性濾波理論進(jìn)行選擇；近年來(lái)，非線性濾波的使用非常頻繁。組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)綜合是開(kāi)發(fā)和檢驗(yàn)最優(yōu)和次優(yōu)濾波方法可靠性的常用的測(cè)試項(xiàng)目之一，整章將深入討論該主題。本章還介紹了濾波問(wèn)題的主要衍生類(lèi)型及用于解決這些問(wèn)題的算法。