[发明专利]基于横向地理坐标系的极区惯性导航方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及惯性导航技术领域，特别是涉及一种基于横向地理坐标系的极区惯性导航方法。

背景技术

现有捷联惯性系统的导航坐标系主要分为地理坐标系g、本地水平游移坐标系w、地心固定坐标系e、惯性坐标系i等。由于运载体是在地球表面运动，所以用于运载体导航的信息都是在地理坐标系g中给出。若采用其他坐标系的编排方式，其解算结果也要转换到地理坐标系中。然而地理坐标系北向是跟踪经线的切线方向，在极区由于经线的收敛，造成地理坐标系的快速变化，即使位置偏差很小，地理坐标系的误差角也会很大，特别是在极点处，所有的经线集于一点，通过该点经线的切线方向有无数条，地理坐标系就变成一个不确定的坐标系，所以只要是在地理坐标系中给出导航参数转的解算方法在极点处均没有意义。

所以我们需要一个新的水平坐标系作为极区的导航坐标系使用。如果将地球表面重新划分，将原来地球表面的极点转换为新的划分方式下的地球表面的非极点即可解决上述问题，我们提出了横向地球坐标系和横向地理坐标系，在原来地球表面极点处，横向地理坐标系是确定的一个坐标系，所以在极区的的航行可以采用横向地理坐标系作为导航坐标系，由此解决了惯性导航在极区存在的没有有效导航坐标系的问题。

发明内容

发明目的：本发明针对在地理坐标系在极点处无法使用问题和在极点附近区域使用时存在误差放大问题，提出一种基于横向地理坐标系的极区惯性导航方法，所述方法是以水平坐标系横向地理坐标系作为导航坐标系，以此来解决地理坐标系在极区不适用带来的导航问题。

本发明所述的基于横向地理坐标系的极区惯性导航方法的技术方案为：在地球赤道处重新选择两点作为横向极点，这样当载体运行在原有极点处时就变成了在横向赤道处运行，那么也就解决了原有在极点处地理坐标系不确定带来的导航问题。具体步骤如下：

一种基于横向地理坐标系的极区惯性导航方法，地球模型取为圆球型且圆球半径为R，包括以下步骤：

步骤1：建立横向地球坐标系s：

所述的横向地球坐标系s的原点位于地心，x_s轴穿过北极点，y_s轴穿过本初子午线与赤道的交点，z_s轴穿过东经90°子午线与赤道的交点且将该交点定义为横向北极点；

步骤2：建立横向地理坐标系t：

在步骤1的基础上定义横向地理坐标系t，所述的横向地理坐标系t的原点位于运载体质心，y_t轴沿横向球坐标系中对应横向经线的切线方向指向横向北极点，z_t轴垂直于当地水平面指向天向，x_t轴与y_t轴、z_t轴构成右手坐标系，

步骤3：在横向地理坐标系t下实现惯性系统力学编排：

把在步骤2中定义的横向地理坐标系t作为导航坐标系进行力学编排，捷联惯导系统的姿态方向余弦矩阵、速度和位置微分方程分别为：