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?天文導(dǎo)航系統(tǒng)定位的原理
天文導(dǎo)航是根據(jù)天體來測(cè)定飛行器位置和航向的航行技術(shù)。天體的坐標(biāo)位置和它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是已知的，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算出飛行器的位置和航向。天文導(dǎo)航系統(tǒng)是自主式系統(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，不向外輻射電磁波，隱蔽性好，定向定位精度高，定位誤差與時(shí)間無關(guān)，因而天文導(dǎo)航得到了廣泛應(yīng)用。
航空和航天的天文導(dǎo)航都是在航海天文導(dǎo)航基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。航空天文導(dǎo)航跟蹤的天體主要是亮度較強(qiáng)的恒星，而航天中則要用到亮度較弱的恒星或其他天體。以天體作為參考點(diǎn)，可確定飛行器在空中的真航向。使星體跟蹤器中的望遠(yuǎn)鏡自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)天體方向，可以測(cè)出飛行器前進(jìn)方向（縱軸）與天體方向（即望遠(yuǎn)鏡軸線方向）之間的夾角（稱為航向角）。由于天體在任一瞬間相對(duì)于南北子午線之間的夾角（即天體方位角）是已知的，因此，從天體方位角中減去航向角就得到飛行器的真航向。通過測(cè)量天體相對(duì)于飛行器參考面的高度就可判定飛行器的位置。以地平坐標(biāo)系在飛行器上測(cè)得某星體C的高度角h，90°-h可得天頂距z。以星下點(diǎn)（天體在地球上的投影點(diǎn)）為圓心，以天頂距x所對(duì)應(yīng)的地球球面距離R為半徑作一圓，稱為等高圓。在這個(gè)圓上測(cè)得的天體高度角都是h。同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)天體C1、C2，便得到兩個(gè)等高圓。由這兩個(gè)圓的交點(diǎn)得出飛行器的實(shí)際位置M和虛假位置M‘，再用飛行器位置的先驗(yàn)信息或第三個(gè)等高圓來排除虛假位置，經(jīng)計(jì)算機(jī)解算即得出飛行器所在的經(jīng)、緯度。
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)量來檢查前兩次測(cè)量的可靠性。在航天中，則用來確定航天器在三維空間中的位置。
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。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)于參考坐標(biāo)系的角度。
天文羅盤通過測(cè)量太陽(yáng)或星體方向來指示飛行器的航向。六分儀通過對(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)通常由星體跟蹤器、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。它通過掃描對(duì)星體進(jìn)行搜索，搜索到星體后立即轉(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)器在運(yùn)載體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（CCD）是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種探測(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。近年來在飛機(jī)、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)和衛(wèi)星上得到了廣泛應(yīng)用，并為星體跟蹤器小型化創(chuàng)造了條件。
天文導(dǎo)航經(jīng)常與慣性導(dǎo)航、多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)組成組合導(dǎo)航系統(tǒng)。這種組合式導(dǎo)航系統(tǒng)有很高的導(dǎo)航精度。適用于大型高空遠(yuǎn)程飛機(jī)和戰(zhàn)略導(dǎo)彈的導(dǎo)航。把星體跟蹤器固定在慣性平臺(tái)上并組成天文/慣性導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)，可為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)提供最優(yōu)估計(jì)和進(jìn)行補(bǔ)償，從而使得一個(gè)中等精度和低成本的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)能夠輸出高精度的導(dǎo)航參數(shù)。
在低空飛行時(shí)因受能見度的限制，較少采用天文導(dǎo)航，但對(duì)于高空遠(yuǎn)程轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和偵察機(jī)作跨越海洋和通過極地、沙漠上空的飛行，天文導(dǎo)航則很適用。對(duì)于遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈，天文導(dǎo)航能修正發(fā)射點(diǎn)的初始位置和瞄準(zhǔn)角誤差，所以特別適用于機(jī)動(dòng)發(fā)射的導(dǎo)彈。彈道導(dǎo)彈可在主動(dòng)飛行段的后期使用天文導(dǎo)航，也可借天文導(dǎo)航完成再入后的末制導(dǎo)，以修正風(fēng)的影響。星體跟蹤器對(duì)星體的瞄準(zhǔn)能建立精確的幾何參考坐標(biāo)，并且在空間沒有云的干擾，因而天文導(dǎo)航（星光制導(dǎo)）在航天器上得到了更廣泛的應(yīng)用。