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核潜艇在海底航行的过程中是如何导航的？
谢邀，W君不是在天津吗？天津有一个机构叫做707所。这是一个中国惯性导航的领头机构。
之前在讨论陀螺仪的时候W君提到过这个研究所。
毫无意外的是我国的潜艇其实都是使用707所的平台惯导仪进行导航的。
也就是这个东西。
其实呢，原理很简单，还是基于陀螺的角动量守恒原理。通过测量陀螺仪旋转中轻微的变化计算加速度。
这个东西的精度有多大呢，707所的一个实验，利用093潜艇单纯使用平台惯导航仪进行导航，从中国这边开到圣克里门第岛边上，航程将近9000海里，直接上浮后测量位置误差不足60米。
这个概念就好像800里外开一枪，打中一只苍蝇腿的感觉了。
其实，在潜艇中导航，平台惯导是最好的一种导航手段。我们都知道海水并不是一潭止水，会上上下下左左右右的运动。
潜艇在海中行驶的过程中，会被海流带动造成不同程度的偏航。在这样的条件下，就需要对海流造成的位置偏移进行补偿。这时平台惯导仪就起到了至关重要的作用。
任何方向轻微的加速度都可以被平台惯导仪转换成电信号，然后交由动作机构进行补偿。同时，平台惯导仪是一个封闭的自导航系统，工作的时候并不需要接受外部参考信号，只需要记录加速度特征就可以完成工作。这样第一不会像GPS一样被海水隔绝，同时也不会像无线电信标导航一样被敌人干扰。
这基本上是目前先进潜艇的一个很重要导航方式。
其他的方式类似于海中的声纳阵列导航
其实和GPS导航差不多，只不过将无线电波替换成了声波。但这种导航系统会受到海水不同温度盐度影响造成导航失准。也基本上是不靠谱的导航方式。
再如地形匹配导航，利用特征点地形的声纳目标特征进行导航也是有的，但也因为没有平台惯导好用几乎都停留在备用阶段了。
所以，现代潜艇用什么导航，这个问题的答案是——平台惯性导航仪。
众所周知，弹道导弹核潜艇是大国国家安全最后一道安全基石，担负着二次核打击和核报复的责任。所以当一个核大国进入紧急状态时，第一时间就会将弹道导弹核潜艇悄悄派出去，非常隐蔽地前往潜射弹道导弹预定发射阵地。这个过程是绝密的，核潜艇在航行时不会与外界进行任何联络，所有通信设备都处于无线电静默状态，所以所有类似于卫星导航，无线电指令等常规导航方式都不能用！只能靠核潜艇自己艇上设备进行导航。
那核潜艇在海底怎么导航呢？答案是：现代潜艇海底航行导航主要靠的是惯性导航+海图参照+海底地形匹配技术。这其中惯性导航是核心导航设备，海图和海底地形匹配技术则为辅助导航。
何为惯性导航？有一句老话叫做战略武器三板斧，导弹，核武器，惯性导航。意思是世界上所有的战略武器都是基于这三个技术发展而来，洲际弹道导弹是这样，弹道导弹核潜艇也是这样。
惯性导航在使用的时候都不需要外界设备进行辅助，完全靠潜艇自己就可以完成导航，所以不会受到外界干扰，不会受到外界检测。同时不仅可以在空中使用，也能在电磁波无法远距离传播的海底使用，是目前世界上隐蔽性最出色的潜艇导航技术。而且惯性导航不仅肩负着潜艇的航行导航，还是弹道导弹核潜艇携带的潜射弹道导弹的核心制导设备。可以说，惯性导航技术的水平，直接决定着核潜艇的战斗性能。
▲这个东西叫做陀螺仪，便是惯性导航技术的核心部件。其工作原理是利用角动量守恒理论，计算角度差得到惯性坐标系X,Y,Z三轴方向的运动参数。然后再利用加速度计计算出说是加速度，最后对时间进行自动积分，获得与出发位置，也就是惯性坐标系原点的坐标差，从而实现导航。听起来比较迷糊是吧？(微积分没学好的小伙伴可以跳过这一段)它其实原理很简单，就是利用陀螺仪获得的数据不断对时间积分，最后得到速度与位置的数据。
因为是对时间进行不断自动积分，而惯性导航系统是有误差的，后一次积分会将前一次积分的误差算进来，所以随着时间的增长，误差计算的越来越多，惯性导航的精度也就越低。不过随着技术水平的上升，现代先进电子技术的融入，惯性导航系统的精度得到大幅提升。以我国核潜艇为例，使用国产的新型惯性导航系统航行数千公里之后浮出水面的误差也在几十米之内。这个水平已经处于世界先进水平，可以准确的将我国核潜艇送到预定发射海域，时时刻刻对敌人进行核威慑。
除了惯性导航之外，海底地形匹配技术也是潜艇海底航行的重要辅助手段之一。▲这是某一年我国网友根据印度媒体给出信息绘制的一张我们核潜艇前往亚丁湾护航的航线图。在这个过程中核潜艇可能并没有隐蔽航行，但是在海底航行时潜艇在不断地收集路线附近的海底地形，水文资料。然后根据收集而来的资料利用技术手段将海底地形呈现出来，从而保证未来核潜艇在这个海域避开海底障碍，安全隐蔽航行。最后说说古老的海图作业，▲这是一张无比粗糙的太平洋海图，大致描绘了太平洋海域的海底地形。这种太粗糙的海图对潜艇海底航行的帮助不大，有小伙伴可能会怼我，帮助不大我放上来干嘛？！我也没办法，我也弄不到专业的啊，这个图凑合看一下吧。海图会非常准确的表明海底地形，比如哪里礁石，哪里有海底山脉，哪里有障碍物等等。航行时，潜艇可以在惯性导航的基础上，再辅以海图和海底地形匹配技术实现核潜艇的数千公里海底航行的准确导航。
潜艇特别是核潜艇属于战争中的无形刺客，它们通常在几百米的水下长期潜航，以对敌人发动出其不意的偷袭而见长！而水体对于大多数波段的电波有强烈的屏蔽效果，因此潜艇与地面指挥中心只能通过穿透性极强但是传输效率又极低的超长波电台进行单向通信，由于潜艇在水下无法主动发送信息，为了防止与地面指挥中心失去联系并且不至于迷路，潜艇在出航时一般选择的是通过标定预定的作战区域出航，通过预先规划的固定航路出海执行任务。
（超长波电台天线阵列延绵几百公里甚至上千公里）
那在茫茫的大海之中，在没有参照物的情况下，如何知道自己身处何方，离目标还有多远呢？早期潜艇主要依靠的人工航路推算法，依靠计算潜艇的速度和时间以及大致方位，得出在某一方向航行的距离，然后对照海图和自己的出发点就可以计算出自己所在的大致方位。
（海图作业是早期水兵的必备功课之一）
但是人工进行的航路推算会因为人工记录和计算的误差导致潜艇在长时间航行后发生航向偏离，因此现代潜艇还会装备类似于弹道导弹的惯性导航装置，惯性导航装置通过复杂的加速度计和陀螺仪可以比较精确的计算出潜艇的实时位置，并且主动进行航路修正和提醒。这种方式比人工航路推算的准确度要提高不少，其最大的优点就是不依靠外界辅助定位，安全性和抗干扰能力较强，战时不需要浮出海面，能最大限度的确保安全，不过这类装置随着时间和航程的推移，仍旧会累积出不小的误差，这也是为什么洲际弹道导弹大部分采用了惯性导航装置，但是最后的圆概率误差仍旧会达到百米甚至千米级的原因。
（惯性导航装置）
也正是因为这两种仅仅依靠数学计算的导航方式避免不了误差，所以潜艇要最大程度的确保自身航向正确，就必须每隔一段时间上浮至潜潜望镜深度，通过通信浮标与卫星和地面基地进行双向互通，定位自己的准确位置，进行航路偏移的调整，并且接收新的指令和汇报自己的任务情况。
（通信浮标）
虽然导航问题解决了，但是潜艇要是在水文条件复杂的不明海区航行，最依赖的装置依旧是潜艇主动声呐，主动声呐能够不断地向外发射声波，通过收听分析反射回来的声波，可以确定潜艇四周是否有凸起的海底山峰或者水下冰川，可以确定自身是否与海底保持着一定的安全距离，能够避免发生触礁或者触底的危险事故，提高潜航的安全深度。2009年英法两国两艘核潜艇在大西洋相撞，最主要的原因就是因为双方都没有开启主动声呐，从而完全不知道对方的存在，因此而酿成了悲剧！
（潜艇声呐）
不过主动声呐虽好，也万万不可贪杯，主动声呐发出的声波在作战中容易被敌方的反潜舰艇监听，从而暴露自身位置，进而成为被攻击目标，因此这一行为的危险系数还是挺高的！为了减少潜艇开启主动声呐的次数，各国需要为潜艇作战进行大量的前期准备工作，其中最主要的就是对全球各大海洋进行水文地形地貌的探测，形成高精度的海区地图，潜艇在作战中就能够依据这些地图进行准确无误的位置判断以及障碍物规避，最大限度的减少主动声呐的开启，提高自身作战的隐蔽性，达到不鸣则已，一鸣惊人的作战打击效果！现在大家知道为什么美国的水文侦查间谍船喜欢全世界到处跑了吧？
（美国海军无瑕号海洋侦查船，专为反潜作战而生的间谍船！）
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