Оптические и оптико-электронные приборы навигационных комплексов самолетов и космических кораблей

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 

И.М. Илюхин, Ш.М. Камалов  
 
 
ОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ 
НАВИГАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ САМОЛЕТОВ  
И КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ 
 
 
Под редакцией И.М. Илюхина 
 
 
Рекомендовано методической комиссией  
НУК РЛМ МГТУ им. Н.Э. Баумана  
в качестве учебного пособия по дисциплине  
«Проектирование оптико-электронных приборов навигации» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Москва 

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 

2009 

УДК 629.7.054.07(075.8)  
ББК 32.86  
И497 
Р е ц е н з е н т ы :  
Ю.Г. Якушенков, В.И. Кузичев 
 

 
Илюхин И.М., Камалов Ш.М.  
  
 
       Оптические и оптико-электронные приборы навигационных 
комплексов самолетов и космических кораблей: Учеб. пособие 
по дисциплине «Проектирование оптико-электронных приборов 
навигации» / Под ред. И.М. Илюхина. — М.: Изд-во МГТУ им. 
Н.Э. Баумана, 2009. — 48 с.: ил. 

ISBN 978-5-7038-3311-7 
 

Рассмотрена задача навигации и методы ее решения, обсуждены 
особенности схемотехнического исполнения и важнейшие параметры 
оптических и оптико-электронных приборов, входящих в состав навигационных комплексов самолетов и космических кораблей. Приведена 
оценка ожидаемой погрешности этих приборов при измерении направлений на небесные ориентиры, а также методика светотехнического 
расчета визирной системы полуавтоматического секстанта-ориентатора 
космического базирования.  
Для студентов старших курсов, обучающихся по специальности 
«Лазерные и оптико-электронные системы». 

УДК 629.7.054.07 (075.8)  
ББК 32.86  
Учебное издание 

Илюхин Игорь Михайлович 
Камалов Шамиль Махмудович 

ОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ  
НАВИГАЦИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ САМОЛЕТОВ  
И КОСМИЧЕСКИХ КОРАБЛЕЙ 
 
Редактор С.А. Серебрякова 
Корректор Е.В. Авалова 
Компьютерная верстка С.А. Серебряковой 

Подписано в печать 25.01.2009. Формат 60×84/16.  
Усл. печ. л. 2,79. Тираж 100 экз. Изд. № 73. Заказ           . 

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5 

ISBN 978-5-7038-3311-7 
 
 
     © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009 

И497  
 

Оптические и оптико-электронные приборы являются важными функциональными блоками бортовых астронавигационных 
комплексов самолетов и космических кораблей. Они выполняют 
функцию датчиков первичной навигационной информации и служат в первую очередь для высокоточного измерения углов, определяющих направление на выбранные для решения задачи навигации небесные ориентиры (звезды, Солнце или характерные 
объекты на поверхности Земли) в связанной с кораблем или в используемой для навигации системе координат. 
В предлагаемом учебном пособии рассмотрена задача навигации и методы ее решения, обсуждены вопросы схемотехнического 
исполнения и важнейшие параметры оптических датчиков, приведена оценка обеспечиваемой ими точности выполнения первичных 
астрономических измерений и методика проведения энергетического расчета визирной системы секстанта-ориентатора.  
Пособие подготовлено по материалам лекций и семинарских 
занятий, проводимых со студентами кафедры «Лазерные и оптикоэлектронные системы» МГТУ им. Н.Э, Баумана в рамках читаемой 
им дисциплины «Проектирование оптико-электронных приборов 
навигации». 

1. ЗАДАЧА НАВИГАЦИИ И МЕТОДЫ ЕЕ РЕШЕНИЯ 

Навигация — это область научно-технической деятельности 
человека, в которой изучаются методы и технические средства, 
обеспечивающие проведение корабля по заранее выбранной (оптимальной) траектории в назначенное время. Навигация осуществляется в пространстве и во времени. Пространство ограничивается 
удобной для использования навигационной системой координат, а 
время фиксируется хронометрами — часами, выставляемыми по 
сигналам национальной или всемирной службы точного времени. 

При проведении корабля (морского или воздушного судна, ракеты или космического аппарата) по намеченному маршруту в 
общем случае необходимо (рис. 1.1): 
– обеспечивать требуемую угловую ориентацию связанной с 
кораблем системы координат OXYZ по курсу, крену и тангажу; 
– периодически определять текущее положение корабля в навигационной системе координат OXнYнZн, а также вектор его скорости VК;  
– осуществлять соответствующие маневры для изменения угловой ориентации или вектора скорости корабля в случае его отклонения от намеченной траектории. 
 

 
Рис. 1.1 

Управление кораблем осуществляется соответствующими техническими средствами, совокупность которых образует навигационный комплекс. С его помощью реализуется как процесс получения и обработки информации о текущих параметрах движения 
корабля, так и формирование необходимых команд исполнительным органам на выполнение ими требуемого маневра. 
Работа всех навигационных комплексов основана на измерении 
направлений и дальности до некоторых естественных (характерный вид береговой линии Мирового океана или звездного неба) 

или искусственных (маяки, навигационные спутники) ориентиров, 
положение которых в навигационной системе координат предполагается заведомо известным. Тогда, «определившись» по направлению и дальности относительно этого ориентира, вычислитель 
комплекса может рассчитать координаты корабля и вектор его скорости. Так, полагая положение ориентира S в навигационной системе координат заданным его радиусом-вектором ρS (см. рис. 1.1), 
после измерения аппаратурой навигационного комплекса радиусавектора rКS этого ориентира можно на базе построения векторного 
треугольника OS К рассчитать положение и координаты корабля К 
как 
К
К ,
S
S
r
ρ
= ρ −
 при этом 

 
К
К
К
К
cos
cos
;
X
= ρ
δ
α
 
К
К
К
sin
;
Y = ρ
δ
 
К
К
К
К
cos
sin
,
Z
= ρ
δ
α
 

где αК и δК — углы, задающие направление вектора ρК в навигационной системе координат.  
В зависимости от особенностей решения основной навигационной задачи (определения координат корабля в пространстве 
на основе построения векторного треугольника OS К), используемых для этого технических средств и их размещения в пространстве различают комплексы наземного, бортового и космического навигационного обеспечения управлением движения 
корабля.  
В навигационных комплексах первого типа вся аппаратура, необходимая для выполнения первичных навигационных измерений 
и последующих расчетных операций, располагается в известных 
точках поверхности Земли, а полученные координаты корабля передаются на его борт из наземного центра управления по радиоканалу. Такие комплексы позволяют определять положение корабля 
относительно наземных пунктов слежения за ним с точностью до 
нескольких угловых секунд по направлению и до 10…15 метров 
по дальности. Однако для последующего расчета координат корабля и дистанционной коррекции его траектории такому достаточно сложному и дорогому комплексу требуется много времени, 
что затрудняет возможность выполнения кораблем быстрого маневра. Поэтому в случае выполнения скрытных полетов самолетов 
или дальних (межпланетных) путешествий космических аппаратов 
предпочтительнее использовать бортовые навигационные ком