[發(fā)明專利]一種基于恒星觀測的船載經(jīng)緯儀測角時序檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210862959.0
• 申請日: 2022-07-21
• 公開（公告）號: CN115326007A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李可;周海淵;孫曉東;趙李健;劉勇;劉新明;徐如祥;錢范源;吳紅兵;張小祥
• 申請（專利權(quán)）人: 中國衛(wèi)星海上測控部
• 主分類號: G01C1/02
• 分類號: G01C1/02;G01C25/00
• 代理公司: 江陰市輕舟專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32380
• 代理人: 孫燕波

1.一種基于恒星觀測的船載經(jīng)緯儀測角時序檢測方法，其特征在于：所述方法以空間位置精確已知的恒星作為基準(zhǔn)，利用經(jīng)緯儀觀測恒星，采用最小二乘法擬合出基于時間序列的經(jīng)緯儀測角數(shù)據(jù)計算表達(dá)式，將不同時序條件下的經(jīng)緯儀測角數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，根據(jù)恒星在地平系下觀測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差變化趨勢和具體數(shù)值，分析并確定出經(jīng)緯儀測角的時序誤差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于恒星觀測的船載經(jīng)緯儀測角時序檢測方法，其特征在于：所述方法具體包括以下步驟：

步驟一、計算恒星在地平系下實測位置

1)計算經(jīng)緯儀甲板系下恒星實測位置

首先，使用脫靶量數(shù)據(jù)對經(jīng)緯儀方位和俯仰角進(jìn)行修正，然后對經(jīng)緯儀軸系參數(shù)進(jìn)行修正，最后，利用軸系參數(shù)修正后的經(jīng)緯儀測角數(shù)據(jù)，計算恒星在經(jīng)緯儀甲板坐標(biāo)系所在方向單位矢量的直角坐標(biāo)(x_j,y_j,z_j)；

2)計算地平系下恒星實測位置

利用慣導(dǎo)姿態(tài)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和變換，經(jīng)緯儀甲板系轉(zhuǎn)換到地平系應(yīng)進(jìn)行三次坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)后，得到在地平系下恒星單位矢量的直角坐標(biāo)(x,y,z)，根據(jù)恒星在地平系下的直角坐標(biāo)，計算出恒星在地平系下的實測方位、俯仰角；

步驟二、經(jīng)緯儀測角數(shù)據(jù)擬合

采用最小二乘法完成船載經(jīng)緯儀方位角和俯仰角基于時間序列的三次多項式擬合；

步驟三、計算經(jīng)緯儀測角時序誤差

使用最小二乘擬合算法，計算出在現(xiàn)有時序下超前或滯后不同時間時的經(jīng)緯儀方位和俯仰角數(shù)據(jù)，使其與慣導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，計算出在地平系下恒星方位、俯仰角誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，恒星實測方位、俯仰角誤差的標(biāo)準(zhǔn)差會隨著經(jīng)緯儀測角時序誤差的增大而變大，標(biāo)準(zhǔn)差最小的那組經(jīng)緯儀測角數(shù)據(jù)對應(yīng)的時序，即為經(jīng)緯儀測角數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確時序，其超前或滯后的時間即為經(jīng)緯儀測角時序誤差。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于恒星觀測的船載經(jīng)緯儀測角時序檢測方法，其特征在于：步驟一中在使用脫靶量數(shù)據(jù)對經(jīng)緯儀方位和俯仰角進(jìn)行修正時，設(shè)恒星在經(jīng)緯儀視場內(nèi)方位和俯仰方向的脫靶量分別為ΔA、ΔE，則：

式中：A_j、E_j為經(jīng)緯儀方位和俯仰軸角編碼器測量數(shù)據(jù)；對經(jīng)緯儀軸系參數(shù)進(jìn)行修正的結(jié)果為：

式中：

g—經(jīng)緯儀方位零位；

h—經(jīng)緯儀俯仰零位；

c—經(jīng)緯儀照準(zhǔn)差；

I—經(jīng)緯儀橫軸差；

A_m—經(jīng)緯儀垂直軸最大傾斜方向；

β_m—經(jīng)緯儀垂直軸最大傾斜量；

最終恒星在經(jīng)緯儀甲板坐標(biāo)系所在方向單位矢量的直角坐標(biāo)表示為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于恒星觀測的船載經(jīng)緯儀測角時序檢測方法，其特征在于：步驟二中在地平系下恒星單位矢量的直角坐標(biāo)(x,y,z)為：

式中：

R—慣導(dǎo)實測橫搖；

P—慣導(dǎo)實測縱搖；

H—慣導(dǎo)實測航向；

根據(jù)恒星在地平系下的直角坐標(biāo)，計算出恒星在地平系下的實測方位、俯仰角：

E_dc＝arc tan(z)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于恒星觀測的船載經(jīng)緯儀測角時序檢測方法，其特征在于：步驟三中設(shè)短時間的經(jīng)緯儀方位和俯仰的測角數(shù)據(jù)可以用三次多項式進(jìn)行表示：

a₀～a₃—方位角多項式系數(shù)

e₀～e₃—俯仰角多項式系數(shù)

根據(jù)最小二乘法原理，方位角和俯仰角多項式系數(shù)計算表達(dá)式為：

其中：

B^T—矩陣B的轉(zhuǎn)置；

(B^TB)^-1—(B^TB)的逆矩陣；

A₁～A_n—一段時間內(nèi)t_n時間點的經(jīng)緯儀方位角數(shù)據(jù)；

E₁～E_n—一段時間內(nèi)t_n時間點的經(jīng)緯儀俯仰角數(shù)據(jù)。