[发明专利]基于横向地理坐标系的虚拟极区方法

摘要

本发明公开了一种基于横向地理坐标系的虚拟极区方法，用于解决现有虚拟极区方法适用性差的技术问题。技术方案是保持横向地理系下的姿态矩阵、速度和高度信息不变，通过对补偿椭球校正系数后的横向速度积分重构极区位置轨迹；将非极区试验获得的陀螺和加速度计数据在横向地理坐标系下扣除当地地球自转角速率和重力加速度，并叠加虚拟极区的地球自转角速率和重力矢量，完成惯性传感器数据的极区重构。本发明在横向地理坐标系下重构极区轨迹数据和惯性传感器数据，使载体相对于当地水平面的运动特征保持不变，扩大了适用区域，能够适用于地球表面除横向极点外的任意位置；通过椭球校正系数避免了圆球近似，提高了建模精度。

主权项

1.一种基于横向地理坐标系的虚拟极区方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤一、极区轨迹数据重构；在非极区，将地理坐标系下惯性/卫星组合导航的结果作为参考信息，包含姿态矩阵速度v^g和位置p^g；将姿态矩阵和速度信息转换至横向地理坐标系：/n /n /n式中，和为横向地理坐标系下的姿态矩阵和速度，为横向方位角转换矩阵；转换过程中保证横向地理坐标系下的姿态和速度信息不变，即将和直接作为虚拟极区轨迹的姿态矩阵和速度；将地理坐标系高度h作为重构轨迹的高度/n /n符号“*”表示重构的极区轨迹相关参数；考虑地球曲率的影响，位置方向余弦矩阵通过求解微分方程获得/n /n将式中矩阵的积分初值记作其计算方法为/n /n其中表示人为指定的极区轨迹起点处的横向经纬度；/n公式(4)中位置牵连运动角速率计算方法如下：/n /n式中，和表示补偿椭球校正系数后的极区横向地理坐标系速度/n /n其中，为重构轨迹处的子午圈和卯酉圈半径；和为横向地理系速度的东、北向分量；α^*为重构轨迹处的横向方位角；/n步骤二、惯性传感器数据重构；在横向地理坐标系内扣除当地地球自转角速率和重力加速度，并叠加虚拟极区的地球自转角速率和重力矢量，完成陀螺和加速度计数据的重构：/n /n /n式中，和为实际试验中得到的陀螺和加速度计输出，和为极区重构的陀螺和加速度计数据；姿态矩阵为虚拟极区横向地理坐标系下的地球自转角速率；为虚拟极区横向地理坐标系下的重力加速度；和为当地横向地理坐标系下的地球自转和牵连运动角速率；为当地横向地理坐标系下的重力加速度。/n