一種火箭橇試驗(yàn)等高程軌道設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種火箭橇試驗(yàn)等高程軌道設(shè)計(jì)方法，該方法在大地坐標(biāo)系中，確定設(shè)計(jì)思路為等高程軌道，軌道隨著地球曲率變化，其次，建立空間直線方程，通過坐標(biāo)變換，將直線轉(zhuǎn)化到發(fā)射點(diǎn)大地直角坐標(biāo)系，最后通過迭代計(jì)算公式，得到WGS-84坐標(biāo)系下的軌道坐標(biāo)，變換到發(fā)射點(diǎn)地理坐標(biāo)下的弧線軌道，為軌道建設(shè)提供連續(xù)的地理信息數(shù)據(jù)。該方法可以為國內(nèi)火箭橇軌道建設(shè)提供一種長距離軌道的建設(shè)思路，建成的軌道高程相等，保持與地球表面曲率一致，最大限度的節(jié)約軌道建設(shè)成本和人力物力投入，為火箭橇試驗(yàn)軌道的建設(shè)提供準(zhǔn)確可靠的理論依據(jù)和應(yīng)用基礎(chǔ)。
【專利說明】一種火箭橇試驗(yàn)等高程軌道設(shè)計(jì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種火箭橇試驗(yàn)等高程軌道設(shè)計(jì)方法，尤其涉及一種不限距離、高直 線度和等高程的火箭橇試驗(yàn)軌道的設(shè)計(jì)方法，可用于火箭橇試驗(yàn)軌道的建設(shè)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 在慣性測量系統(tǒng)開展火箭橇試驗(yàn)前，需要了解沿軌道運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)。試驗(yàn)軌道 直接鋪設(shè)在地球表面上，因此，無論是慣性導(dǎo)航，還是GPS，定位模型方程的建立與解算等問 題，都直接或間接地用到地球幾何形狀及其重力場參數(shù)。
[0003] 地球表面起伏不平、很不規(guī)則，并不是一個(gè)理想的旋轉(zhuǎn)橢球體（ellipsoid)。地球 的形狀，通常是指地球的物理表面和數(shù)學(xué)表面。地球的物理表面是客觀存在的，是地球與其 外層大氣間的分界面；而它的數(shù)學(xué)表面則是大地水準(zhǔn)面，這是一個(gè)重力等位面，由大地測量 確定。在大地測量領(lǐng)域，大地水準(zhǔn)面定義為平均海水面及其在大陸的延伸所形成的閉合曲 面，它是測量成果的基準(zhǔn)面，它所包圍的大地體最能代表地球。
[0004] 地球內(nèi)部的物質(zhì)分布很不均勻，因而地球重力場的變化也不規(guī)則，大地水準(zhǔn)面無 法用一個(gè)簡單的數(shù)學(xué)方程來描述它。實(shí)際工作中，采用一個(gè)旋轉(zhuǎn)橢球來近似地球的幾何形 狀，稱之為參考橢球面。按照大地測量術(shù)語，參考橢球面不僅其大小和形狀接近地球本體， 而且經(jīng)過了橢球定位定向使其與大地水準(zhǔn)面最為吻合。
[0005] -個(gè)參考橢球體的大小和形狀，可以用兩個(gè)幾何參數(shù)來描述：長半軸a、短半軸b 和扁率f，這兩個(gè)參數(shù)的具體數(shù)值由大地測量方法求定。旋轉(zhuǎn)橢球體的數(shù)學(xué)模型為
[0006]

【權(quán)利要求】
1. 一種火箭橇試驗(yàn)等高程軌道設(shè)計(jì)方法，其特征在于步驟如下： (1) 在WGS-84坐標(biāo)系中，確定一點(diǎn)P作為火箭橇試驗(yàn)等高程軌道起始點(diǎn)； (2) 在地球直角坐標(biāo)系中，經(jīng)過P點(diǎn)選取擬建設(shè)軌道的方向，單位方向矢量記為 (m，n，p)，利用方向矢量，確定軌道相對WGS-84坐標(biāo)系的偏航角γ ; (3) 按照軌道長度的設(shè)計(jì)要求，得到空間直角坐標(biāo)系中的一條直線，并利用上述偏航角 Y對軌道方程進(jìn)行變換； (4) 利用P點(diǎn)的經(jīng)度、緯度、高度信息將步驟（3)處理后的軌道方程變換到WGS-84坐標(biāo) 系下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火箭橇試驗(yàn)等高程軌道設(shè)計(jì)方法，其特征在于：所述步 驟（4)中的變換采用迭代的方式進(jìn)行，迭代公式如下：
其中，hp為P點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系下的高度；
時(shí)利用步驟（3)處理后的軌道方程計(jì)算的坐標(biāo)點(diǎn)相 對起始點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系下的東向位移；
時(shí)利用步驟（3)處理后的軌道方程計(jì)算的坐標(biāo)點(diǎn) 相對起始點(diǎn)在WGS-84坐標(biāo)系下的北向位移；
為對應(yīng)％點(diǎn)處的卯酉圈和子午圈半徑，為迭代過程中第η個(gè)離散點(diǎn) 對應(yīng)的緯度；
為tn時(shí)對應(yīng)的經(jīng)度、緯度，為迭代計(jì)算的下一時(shí)間點(diǎn)t n+1 對應(yīng)的經(jīng)度、緯度。
【文檔編號】G01C25/00GK104215260SQ201410419015
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】魏宗康, 段宇鵬, 劉墦 申請人:北京航天控制儀器研究所