《基於橢球逆坐標參考框架的潛艇極區捷聯慣性導航方法》是依託哈爾濱工業大學，由李倩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於橢球逆坐標參考框架的潛艇極區捷聯慣性導航方法
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李倩
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現有逆坐標參考框架用於極區捷聯慣性導航存在下述問題：航向基準和位置矢量數學描述以及坐標參考框架間導航參量轉換都忽略了地球橢球扁率及偏心率的影響，同時缺少相應極區捷聯慣性導航解算原理和誤差校正算法研究。為了解決上述問題，本項目以潛艇為研究對象，引入參考橢球模型構建橢球逆坐標參考框架，在此框架下建立逆地理坐標系作為比力投影基準，基於矢量相對微商定理推導速度微分方程，進一步提出適於極區的捷聯慣性導航解算原理。針對地球參考橢球模型，開展橢球逆坐標參考框架和常規坐標參考框架間導航參量轉換模型研究，實現系統機械編排在不同坐標參考框架間精確切換。在橢球逆坐標參考框架下，構建位置誤差、陀螺漂移和航向誤差間矢量映射關係，完成極區系統綜合校正算法研究進而實現極區捷聯慣性導航誤差校正。本項目的研究將解決現有逆坐標參考框架用於極區捷聯慣性導航時存在的問題，為潛艇極區慣性導航研究提供新的科學依據與技術途徑。
結題摘要
為解決現有潛艇極區航行無北向基準以及導航定位誤差快速發散等問題，本項目引入CGCS2000 參考橢球模型作為地球幾何模型構建橢球逆坐標參考框架。考慮參考橢球模型幾何參數，建立逆地理坐標係為加速度計測量比力提供投影基準；建立以逆經線圈、逆緯線圈表示的導航格線，並對逆經度、逆緯度以及其它導航參量進行數學描述。同時，在橢球逆坐標參考框架中開展逆子午圈曲率半徑與逆卯酉圈曲率半徑求取。為保證潛艇慣性導航系統在進入或駛離極區進行機械編排切換時不發生超調現象，本項目利用中間變數法藉助地心緯度與逆地心緯度作為中間變數，構建逆經緯度與經緯度的轉換模型。基於Bessel大地投影原理，推導地理坐標系與逆地理坐標系在參考橢球模型上的轉換關係，進而在此基礎上建立速度、姿態以及航向信息的轉換模型，實現捷聯慣性機械編排在不同坐標參考框架間的平穩切換。進一步，本項目在橢球逆坐標參考框架中，選取逆地理坐標系作為導航坐標系，推導導航坐標系相關旋轉角速度模型。同時，根據矢量相對微商定理建立逆地理坐標系下的速度微分方程，在此基礎上完成基於橢球逆坐標參考框架的潛艇捷聯慣性極區機械編排設計。進一步建立系統誤差模型，分別在時域與頻域分析其誤差傳播特性，獲得慣性器件誤差、初始誤差與系統導航性能之間的數學描述，進而完成系統誤差特性分析。為了抑制橢球逆坐標參考框架捷聯慣性導航系統誤差累積，本項目引入慣性凝固坐標系作為輔助坐標系，在慣性凝固坐標繫上建立中間計算矢量——平台漂移角的微分方程，進而建立位置誤差、陀螺漂移和航向誤差之間關係，從而實現捷聯慣導系統的極區綜合校正。本項目的研究解決了現有逆坐標參考框架用於極區捷聯慣性導航時存在的問題，為潛艇極區慣性導航研究提供了新的科學依據與技術途徑。
