[發明專利]一種基于PC-104的高精度慣導系統擾動重力補償方法

在審

• 申請號: 202010559292.8
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111829553A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 李鵬飛;孟兆海;陳佳
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發明涉及一種基于PC?104的高精度慣導系統擾動重力補償方法，通過使用慣導系統將位置信息輸入至PC?104，PC?104將輸入位置信息中的大地經緯度轉換為地心經緯度后，使用地心經緯度進行Legendre函數及其導數的計算，把Legendre函數計算結果和完全規格化位系數導入全球重力模型EGM2008計算垂線偏差東西向和南北向分量，通過垂線偏差東西向和南北向分量計算慣導系統重力補償。本方法能夠精確計算垂線偏差東西向和南北向分量，并通過計算得到的垂線偏差東西向和南北向分量對慣導系統進行重力補償，滿足了慣導系統的垂線偏差低頻補償需求，提高了高精度慣導系統的精確性，為高精度慣導系統的發展奠定了基礎。

技術領域

本發明屬于重力計算領域，尤其是一種基于PC-104的高精度慣導系統擾動重力補償方法。

背景技術

CHAMP、GRACE和GOCE等衛星重力計劃的成功實施使得全球重力場模型向著超高階次發展，精度也得到較大提高提升。目前常用的全球重力場模型最高階次已達到2190階，綜合重力觀測數據和地形數據獲得的全球網格重力數據的最高分辨率已達到7.2″×7.2″，這使我們對地球重力場的認識不斷深化，通過重力場模型算得的重力擾動也越來越精確，給我們提供了補償重力擾動的理論基礎。

其中全球重力場的精度、穩定性和效率主要取決于締合勒讓德函數的精度、穩定性和效率，現階段締合勒讓德函數的計算方法主要有兩類：直接計算法和遞推計算法。對于超高階重力場模型，直接計算法在計算精度和效率方面均不能滿足要求，所以計算方式主要采用四種方法：標準向前行遞推法、標準向前列遞推法、跨階次遞推法和Belikov遞推法。研究證明標準向前列遞推法和標準向前行遞推法適用范圍在1900階以內，并且適用效果隨著階數的增加而減小，超過1900階則不適用。跨階次遞推法和Belikov遞推法在3000階以內計算均適用。

但是在慣性器件精度不高的系統中，與原件誤差相比，擾動重力對系統的測數影響可以忽略，隨著慣性器件精度的不斷提高與高精度導航系統需求的發展，擾動重力成為高精度慣導系統的一項主要誤差。重力擾動分為垂線偏差和重力異常連部分，其中垂線偏差的影響遠大于單純的重力異常的影響。由于垂線偏差在系統中的影響可以等同為加速度計零偏，那么如果知道測量點的垂線偏差，補償將會方便計算。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種基于PC-104的高精度慣導系統擾動重力補償方法，精確計算慣導系統的重力補償。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種基于PC-104的高精度慣導系統擾動重力補償方法，包括以下步驟：

步驟1、用戶下載完全規格化位系數的文本文檔并與慣導系統位置信息輸入至PC-104；

步驟2、PC-104將慣導系統位置信息中的大地經緯度轉換為地心經緯度；

步驟3、PC-104使用地心經緯度進行Legendre函數及其導數的計算；

步驟4、PC-104將計算得到的Legendre函數及其導數與完全規格化位系數文本文檔中完全規格化位系數導入全球重力模型EGM2008進行垂線偏差計算，得到垂線偏差東西向和南北向分量；

步驟5、PC-104將計算得到垂線偏差東西向和南北向分量輸入至慣導系統，慣導系統根據垂線偏差東西向和南北向分量對擾動重力進行補償。

而且，所述步驟2中的具體方法為：

Lat_Earthcore＝arctan(Lat_Geo)/((1-f)^2)

其中，Lat_Geo為大地經緯度，Lat_Earthcore為地心經緯度，f為地球扁率。