舰艇航向标校基线方位角的精确测量方法研究总第185期2009年第ll期舰船电子工程ShipElectronicEngineering76舰艇航向标校基线方位角的精确测量方法研究肖骞朱涛傅军(海军工程大学导航工程系武汉430033)摘要导航装备的航向参数直接关系到舰艇航行的安全和舰载作战武器系统的精确打击能力,标校该参数首先要建立高精度的测量基线.文章研究了利用天文测量技术实现舰艇航向标校基线方位角精确测量的方法,包括时角法,高度法,解析法,任意单星法等,每一种方法均满足舰艇航向标校基线方位角测量的精度要求,综合应用这些方法,可以在任意纬度,有无天文年历情况下实现标校基线方位角的高精度测量.关键词天文方法;时角法;高度法;解析法;任意单星定向中图分类号U666HighAccuracyDeterminationofAzimuthofBaselineUsedtoCalibrateShip'SHeadingBasedonAstronomicalMethodXiaoQianZhuTaoFuJun(Dept.ofNavigationEngineering,NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033)AbstractItisimportanttocalibratetheheadingparameterofnavigationequipmentandithasgreatinfluenceonthe—baseline'Sazimuth.Integratingthesefivemethods,wecanaccomplishthehighaccuracydeterminationatanylatitudeandwithorwithoutephemeris.Keywordsastronomicalmethod,timemethod,heightmethod,analyticmethod,randomsinglestardeterminationClassNumber1J6661引言航向是舰艇航行的最基本参数,其精度与舰艇航行的安全和作战武器系统的精确打击能力息息相关.天文测量技术以其自主式测量,抗干扰能力强,精度较高等特点为其应用于舰艇航向标校提供了前提条件.特别在战时,复杂的电磁环境和国际政治关系使得以GPS为代表的卫星技术的可用性和可靠性受到严峻的挑战,因此天文测量技术的地位变得更加突出.2标校模型B图1两点测角测距航向标校模型两点测角测距l_1]航向标校模型(如图1),在A,B两点使用两台全站仪,分别观测在舰艏艉线上的两个点C,D,通过全站仪测量出的距离,方位角,高度角等参数,解算的测量精度直接影响到航向角K的解算精度,因*收稿日期:2009年7月20日,修回日期:2009年8月30日作者简介:肖骞,男,硕士研究生,研究方向:惯性导航技术及其应用.2009年第11期舰船电子工程此航向的标校首先要建立高精度的测量基线,本文就测量基线真方位的高精度测量重点研究了天文定向的五种方法.3天文定向方法目标方位角与星体方位角之间的关系,如图2所示.a一AN—Q(1)其中,a为目标的方位角,AN为星体的方位角,Q为目标到星体的角,从北天极顺时针为正,逆时针为负.Q可用经纬仪等测角工具测得,利用天文定向方法将A求出,代入式(1)即可求出a.测星体目标目标东)图2方位角关系图图3天文导航各角示意图y(北)常用的时角法有北极星任意时角法和太阳时3,将当地东北天坐标系与天球坐标系结合在一起,S为观测的星体,以测站0为球心,测站到星体距离.R为半径画球,与X轴,y轴,Z轴,北天极轴分别交于D,B,A,P,SP为过S,P两点大圆的一段弧.星体S的赤经,赤纬分别为a,,由天文相关知识可知弧长为90.一,弧长为(Ne_4i~v3c纬度),AN为星体的方位角,t为时角,g为星体的星位角,h为星体的高度角,为星体的天顶距,且z+h一90..在天文三角形SPA中利用球面三角形边和角的函数关系,可得:AN=arctansin()c.s(￡s)i—n(tta))(2)计算AN时遵循以下原则【2]:fAN分子d0且分母d0AN===AN+360分子>O且分母dO(3)lAN+180分母>O将式(2)两边同时微分得:dAN--南(A×￡+B×+c×)(4)其中:△:Q!2sin(p)cos(t)一tan(a)cos(p).sin()sin().(sin(p)cos(t)一tan(a)cos(p))R一.--sin(t)(cos(9)cos(t)+tan(a)sin(F))(sin(p)cos(t)一tan(a)cos(p))sin(t)cos(p)(1+tan()).(sin(p)cos(t)一tan(a)cos(p))D一si=n(t)由误差传播定律有:砥:().+()+(确).㈤其中mA为方位角中误差,,mm分别为时角,纬度,赤纬的中误差.通过仿真:1)取赤纬为89.3126.,纬度范围为5～65.,时角范围为0~24h,m一0.,m.===0.,m一0.,图4显示了观测北极星时,方位角误差随时角和纬度变化的变化趋势,可以看出m^l~fO.4.图4方位角误差随图5方位角误差随时角和纬度变化时角和赤纬变化(e=3o.)2)取纬度为3O.,赤纬范围为一23～23.,时角范围为0~24h,m一0.5,m.===O.2,m3—0.,...