基于统一横向坐标系的极区地球椭球模型导航方法

针对现有横向坐标系惯导编排在极区导航应用中导航参数转换复杂、不同导航系统间信息交联困难等问题,提出了一种基于统一横向坐标系的极区地球椭球模型惯导编排方案,由传统地球坐标系绕y轴旋转-90°定义横向坐标系,实现横向地理坐标系和格林尼治格网坐标系的统一,解决参数转换与信息交联问题。在此基础上,推导了基于地球椭球模型的惯导编排方案,并解决了统一横向坐标系下横向经纬线不正交的问题。最后,通过中高纬度地区进行惯导实测数据解算与极区仿真试验,验证了坐标系在极区的正确性和适用性。极区仿真所得误差结果 48 h内各项误差符合惯性元件引起的系统误差发散规律,满足极区导航要求。

地球椭球模型中太阳位置计算的改进

准确高效的太阳位置计算在遥感辐射定标、太阳能获取等多个领域具有重要应用价值。针对传统太阳赤纬角算法对不同年份数据差异考虑不足的问题,采用数值拟合法提出适用于不同年份的改进公式。根据误差曲线所呈现的周期性,采用傅里叶展开法提出以4年为周期的赤纬角改进算法,并推导出地球椭球模型下的太阳高度角公式。蒙气差影响太阳位置观测与计算。针对传统蒙气差算法在低仰角下误差较大的问题,提出0°～30°仰角下蒙气差的改进公式。把改进算法与相应的传统算法进行误差对比,结果表明,改进算法在太阳赤纬角、太阳高度角、低仰角下蒙气差计算的误差均明显降低,计算过程简单高效,符合相关工程项目应用需求。

一种基于地球椭球参考平面的交叉定位模型

提出了基于地球椭球参考平面的交叉定位模型。该模型用参考平面代替椭球表面,在不损失定位精度的情况下,大大提高运算速度,可以用于实时定位系统。通过仿真数据验证了该算法的收敛特性,算法理论精度优于距离的1e-5。

基于横向地球坐标的惯性导航方法

针对极区经线迅速收敛于极点造成的传统惯导机械编排在极区不适用问题,提出了CGCS2000地球椭球体模型下基于横向地球坐标的惯性导航方法。在构建横向坐标系及伪经纬网的基础上,给出了横向惯导与传统惯导间导航参数的转换关系,推导了横向地理坐标系机械编排,建立了系统误差模型,并以某型船舶为例,通过系统性能的静基座、动基座仿真分析,研究了基于横向地球坐标的惯性导航方法在极区的适用性。仿真分析表明,基于横向地球坐标的惯性导航方法可以克服传统惯导在极区存在的问题,在极点处不存在计算溢出,并可为载体穿越极点时提供高精度的姿态、位置信息,适用于极区。

《GJB2000中国大地测量系统》中的韦森特公式计算误差及其应用改进

文章首先提出一种准确计算地球椭球面上两点间弧长的方法,并且验证了该方法的正确性;进而利用此方法来核对国军标的韦森特公式计算弧长结果,发现跨越地球赤道的两点且接近韦森特公式适用边界时,计算弧长有不可容忍的误差。针对这种情况(国军标中韦森特公式的计算实例4),提出了分赤道南北两段按韦森特公式计算两段弧长之和,作为两点间的弧长,与准确算法相比,误差比原来减小了84.3%。所以这种应用改进方法非常有效,能够满足某些应用。

基于椭圆轨道的Geo-SAR精确多普勒参数解析计算方法

该文综合考虑了轨道偏心率、地球扁率和地球自转三方面的因素,推导得出高精度星载SAR多普勒中心频率和多普勒调频率解析式。鉴于2维姿态导引对于Geo-SAR的必要性,进一步分析了姿态导引后和零姿态导引两种情况下的多普勒参数,为Geo-SAR的多普勒参数计算提供了实用且有效的方法。该文得到的多普勒参数解析计算式适用于任意轨道高度和任意姿态的星载SAR,且具备很高的精度。基于该结论,研究了运行于椭圆轨道的Geo-SAR多普勒中心和多普勒调频率特性。

极区间接横向惯性导航方法

针对极区经线收敛引起的以真北向作为航向参考的导航算法失效问题,在横向惯性导航方法的基础上,提出了一种以游移方位坐标系为导航坐标系的间接横向惯性导航方法,以寻求全球导航时算法的内在统一性,保证平台惯导平稳切换时的流畅性。在横向地球椭球模型下,推导了横向游移坐标编排,建立了误差模型,并进行了仿真分析,并给出了间接横向导航方法下的全球导航流程。结果表明,导航坐标系相同情况下指北编排与间接横向编排极区性能不同的本质原因在于游移角误差的不同;间接横向惯性导航方法能够满足极区导航与穿越极点航行要求,航向角误差小于0.1'/h。

舰载对陆巡航导弹规划航路点间距离的计算分析

针对舰载对陆巡航导弹在实际飞行中,其航迹需要参考近似大地线的航线,在充分考虑导弹由海对陆的航路规划过程基础上,提出了易于编程、精度有所改进的空间两点间大地距离的计算方法。该方法在考虑高程的地球椭球模型参数的求取基础上,利用Bowring反解公式重新推导了顾及高程的空间航路点间的计算公式。相关算例表明,该方法提高了导弹规划航路点间距离的计算精度且易于工程实现。

基于横向地理坐标系的极区惯性导航方法研究

针对极区经线收敛导致以真北向作为航向参考的导航算法失效问题,提出了基于横向地理坐标系的导航参数定义和导航解算方法.该方法选取地球赤道上一点作为新的极点,并在地球模型为椭球模型情况下以该极点为基础定义了横向地球坐标系、横向地理坐标系以及横向经纬度,进而了设计并提出了将横向地理坐标系作为导航参考坐标系的惯性导航力学编排,仿真结果表明本方法解决了传统力学编排在极区不能正常工作的问题.