[發明專利]一種慣性導航系統橫卯酉面曲率半徑測量方法

有效

• 申請號: 201310220933.7
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103322965A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 于飛;鮑桂清;奔粵陽;高偉;李倩;徐文佳;鄒梅魁;王興彬;付艷偉;陳斐楠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20;G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于慣性導航系統極區導航技術領域，具體涉及一種慣性導航系統在極區模式下通過以橢球模型描述地球，利用輸出的橫經緯度信息測量橫卯酉面曲率半徑的方法。

背景技術

極區已日益成為大國利益競爭區：首先，極區蘊藏著豐富的油氣資源，據美國地質調查局資料顯示，全球待發現油氣資源的25%分布在極區，船舶在極區的巡航將增加我國在極區資源開發中的話語權；其次，從戰略地緣分布上來說，北極臨近美國、英國、俄羅斯等國，如果在北極進行武力部署，相當于對這些國家進行有效的威懾；另外，隨著北極冰層覆蓋面的縮小，北極航線有望開通，開通后的航線將對我國海外能源與貨運貿易產生深遠影響，這就需要船舶進行極區巡航保障航線的暢通和安全。

慣性導航系統對于保障船舶在極區的航行與作業至關重要。然而目前我國船用的固定指北方位慣性導航系統，其機械編排無法在極區使用。為克服慣性導航系統上述機械編排無法在極區進行導航解算這一缺點，導航領域的研究人員設計出自由方位和游動方位機械編排。自由方位系統和游動方位系統在平臺的方位指令上采取了措施，解決了極區航行時平臺方位角施矩速率信號過大的問題。它們可解決慣性導航系統極區工作的部分問題，但由于極區經線圈的快速匯聚會導致系統位置矩陣的誤差，進一步使得系統導航精度隨緯度的升高而下降。同時，在地理極點附近，由于真北方向失去定義導致自由方位角和游動方位角失去定義，航向無法給出，即采用這兩種機械編排慣性導航系統在地理極點附近無法導航。

解決這個問題可以采用橫坐標系導航參考框架。船舶航行至極區時，轉入極區導航模式，即采用橫坐標系導航參考框架。橫坐標系參考框架是指慣性導航系統以橫地理坐標系為導航坐標系，將極區的經緯度重新人為規定為橫向經緯度坐標系。然而目前缺少橫坐標系參考框架下的導航機械編排和相關參量測量方法的研究。本發明提出了一種慣性導航系統橫卯酉面曲率半徑的測量方法，以橢球模型模擬地球，在極區模式下，利用慣性導航系統輸出的位置參數測量橫卯酉面曲率半徑，可以滿足高精度慣性導航系統的需求。

發明內容

本發明的目的在于提出一種滿足更高精度慣性導航系統極區導航需求的慣性導航系統橫卯酉面曲率半徑測量方法。

本發明的目的是這樣實現的：

（1）船舶在極區航行時，通過慣性導航系統工作輸出橫地理緯度橫經度測量橫地心緯度

（2）由橫地心緯度和橫經度得到船舶所在位置P與地心O的距離||OP||的測量值：

其中R_p=6356.752km是地球極軸半徑，e=0.081819是橢球偏心率，是橫經度，是橫地心緯度；

（3）由橫經度橫地心緯度和步驟（2）中得到的距離||OP||，測量船舶所在橫緯線圈的曲率半徑r：

（4）利用橫地理緯度和船舶所在橫緯線圈的曲率半徑，測量橫卯酉圈曲率半徑

R‾N=rcosL‾.]]>

本發明的有益效果在于：

1、本發明提供的慣性導航系統橫卯酉面曲率半徑測量方法，填補了橫坐標系下地球的橫卯酉面曲率半徑測量方法的空白，解決了橫坐標系參考框架下慣性導航系統機械編排的計算問題，從而解決了慣性導航系統極區導航問題。

2、本發明提供的橫卯酉面曲率半徑測量方法，是基于地球橢球模型下，利用慣性導航系統極區模式輸出的位置即可測量得到橫卯酉面曲率半徑，從原理上減小了地球模型不準確造成的測量誤差，提高了導航精度，同時，測量方法簡單方便，便于實際應用。

附圖說明

圖1為本發明一種慣性導航系統橫卯酉面曲率半徑測量方法流程圖；

圖2為橫卯酉圈。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步描述：