[发明专利]一种惯性导航系统横地心纬度测量方法

说明书

技术领域

本发明属于惯性导航系统极区导航技术领域，具体涉及一种惯性导航系统利用正常模式下输出的经纬度信息测量横地心纬度的方法，实现惯性导航系统由正常模式到极区模式的转换的横地心纬度测量方法。

背景技术

极区已日益成为大国利益竞争区：首先，极区蕴藏着丰富的油气资源，据美国地质调查局资料显示，全球待发现油气资源的25%分布在极区，船舶在极区的巡航将增加我国在极区资源开发中的话语权；其次，从战略地缘分布上来说，北极临近美国、英国、俄罗斯等国，如果在北极进行武力部署，相当于对这些国家进行有效的威慑；另外，随着北极冰层覆盖面的缩小，北极航线有望开通，开通后的航线将对我国海外能源与货运贸易产生深远影响，这就需要船舶进行极区巡航保障航线的畅通和安全。

惯性导航系统对于保障船舶在极区的航行与作业至关重要。然而目前我国船用的固定指北方位惯性导航系统，其机械编排无法在极区使用。为克服惯性导航系统上述机械编排无法在极区进行导航解算这一缺点，导航领域的研究人员设计出自由方位和游动方位机械编排。自由方位系统和游动方位系统在平台的方位指令上采取了措施，解决了极区航行时平台方位角施矩速率信号过大的问题。它们可解决惯性导航系统极区工作的部分问题，但由于极区经线圈的快速汇聚会导致系统位置矩阵的误差，进一步使得系统导航精度随纬度的升高而下降。同时，在地理极点附近，由于真北方向失去定义导致自由方位角和游动方位角失去定义，航向无法给出，即采用这两种机械编排惯性导航系统在地理极点附近无法导航。

解决这个问题可以采用横坐标系导航参考框架。船舶航行至极区时，转入极区导航模式，即采用横坐标系参考框架。横坐标参考框架是指惯性导航系统以横地理坐标系为导航坐标系，将极区的经纬度重新人为规定为横向经纬度坐标系。然而目前缺少横坐标系参考框架下的导航机械编排和相关参量测量方法的研究。本发明提出了一种惯性导航系统横地心纬度测量方法，以规则球体描述地球，通过常规模式下的位置参数测量极区模式所需的横地心纬度，可以满足中低精度惯性导航系统的需要。

发明内容

本发明的目的是提出一种测量方法简单方便，满足中低精度的捷联惯性导航极区导航需要的惯性导航系统横地心纬度测量方法。

本发明的目的是这样实现的：

（1）根据惯性导航系统正常模式输出的位置数据得到船舶所在位置的经度λ和地理纬度L；

（2）根据船舶所在位置的地理纬度L，确定地心纬度测量值：

其中，是地心纬度，e=0.081819是椭球偏心率；

（3）根据惯性导航系统输出的船舶经度λ、地心纬度确定横地心纬度测量值：

本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的惯性导航系统横地心纬度测量方法，填补了横坐标系下横地心纬度测量方法的空白，解决了惯性导航系统由正常模式转入极区模式时纬度信息的初始化问题。

2、由本发明的步骤二可见，该方法由惯性导航系统输出的地理纬度测量出船舶所在位置的地心纬度，避免了通常将惯性导航系统输出的纬度信息近似为地心纬度的所造成的误差，提高了横地心纬度的测量精度，从而减小惯性导航系统模式转换的误差。

3、本发明只需惯性导航系统正常模式下输出的位置信息就可以测量出横地心纬度，不需要其他外部设备和信息，测量方法简单方便，有利于实际应用。

附图说明

图1为本发明一种惯性导航系统横地心纬度测量方法流程图；

图2为横地心纬度示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

本发明涉及惯性导航系统极区导航技术领域，惯性导航系统在进入极区模式时，需要确定横纬度信息的初始值，本发明提出了一种惯性导航系统横地心纬度测量方法。包括：确定船舶位置信息，测量船舶地心纬度信息，测量船舶的横地心纬度等步骤。惯性导航系统极区模式下，以规则球体模型描述地球，可以满足中低精度的惯性导航系统需求；以椭球模型描述地球，可以满足高精度惯性导航系统的需求。本发明提出的横地心纬度测量方法，是以规则球体模型描述地球时，利用正常模式下的位置参数测量极区模式所需的的横纬度信息，测量方法简单方便，可以满足中低精度的捷联惯性导航极区导航需要。

1、船舶航行至纬度为70度时，惯性导航系统自动由正常模式转换为极区模式；

2、采集惯性导航系统正常模式输出的位置信息：经度λ和地理纬度L；

3、根据惯性导航系统输出的地理纬度L，测量船舶所在位置的地心纬度信息：