1.一種基于扁率角補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)變換方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)獲取飛行器在當(dāng)前大地直角坐標(biāo)系的位置r(i)=[r1(i) r2(i) r3(i)]T與速度信息,通過迭代算法獲得飛行器當(dāng)前位置的地理經(jīng)度L(i)、緯度B’(i)、高度H(i),;根據(jù)r1(i),r2(i),r3(i),vr1(i),vr2(i),vr3(i)計(jì)算獲得地球扁率角C(i);
(2)根據(jù)當(dāng)前所處緯度區(qū),設(shè)置扁率角補(bǔ)償策略,使得扁率角在不同緯度范圍中C(i)具有相應(yīng)的補(bǔ)償方向;所述當(dāng)前所處緯度區(qū)通過地球固連坐標(biāo)系z軸分量zdg(i)描述;地球固連坐標(biāo)系定義為:原點(diǎn)為地球質(zhì)心,基本平面為當(dāng)前時刻地球真赤道,X軸指向格林尼治子午圈,Z軸指向北極的國際慣用原點(diǎn)CIO,X,Y,Z成右手系;
(3)對B’(i)與C(i)的情況進(jìn)行聯(lián)合判斷,設(shè)置閾值|σ|與分類決策并最終確定C(i),保證在緯度趨近于兩極與赤道附近時,C(i)不斷趨近于零;
(4)根據(jù)地球固連坐標(biāo)系z軸與當(dāng)前地心矢量Rdx(i)計(jì)算補(bǔ)償旋轉(zhuǎn)矢量n(i);利用四元數(shù)法實(shí)現(xiàn)地心矢量Rdx(i)繞旋轉(zhuǎn)矢量n(i)補(bǔ)償C(i)后的鉛垂矢量Rqc(i),進(jìn)而利用Rqc(i)完成從地球固連坐標(biāo)系向當(dāng)?shù)睾桔E坐標(biāo)系的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換;所述當(dāng)?shù)睾桔E坐標(biāo)系定義為:坐標(biāo)原點(diǎn)位于飛行器的質(zhì)心O處,OXk沿飛行器速度方向,OYk軸在包含OXk軸的鉛垂平面內(nèi)且垂直于OXk軸指向上方,OZk軸的指向按右手法則確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于扁率角補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)變換方法,其特征在于:所述步驟(1)中計(jì)算獲得地球扁率角C(i)的具體通過以下方式實(shí)現(xiàn):
(11)規(guī)定北半球?yàn)檎习肭驗(yàn)樨?fù),地心緯度始終為正;根據(jù)平面化地球橢球模型計(jì)算出當(dāng)前與地理緯度隨動的扁率角C(i);
C(i)=||B'(i)|-A(i)|;
式中A(i)與B’(i)分別為飛行器當(dāng)前所處位置對應(yīng)的地心緯度與地理緯度,A(i)=arccos(OM(i)/|r(i)|),
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種基于扁率角補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)變換方法,其特征在于:所述步驟(2)具體通過以下方式實(shí)現(xiàn):
(21)計(jì)算當(dāng)前地球固連坐標(biāo)系z軸坐標(biāo)zdg(i)與當(dāng)前地心矢量Rdx(i)所確定的平面的法向量n(i),即單位補(bǔ)償矢量
式中為地球固連坐標(biāo)系z軸單位矢量;
(22)獲取當(dāng)前所處緯度區(qū)分類,判斷當(dāng)前緯度區(qū)極性;若zdg(i)≥0且zdg(i)B’(i)≥0,則為反向補(bǔ)償設(shè)置,補(bǔ)償方向標(biāo)志cf(i)=0;若zdg(i)<0且zdg(i)B’(i)<0,則為正向補(bǔ)償設(shè)置,補(bǔ)償方向標(biāo)志cf(i)=1;若zdg(i)與B’(i)極性相反,以zdg(i)為判斷依據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于扁率角補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)變換方法,其特征在于:所述步驟(3)具體通過以下方式實(shí)現(xiàn):
(31)獲取當(dāng)前地球固連坐標(biāo)系z軸坐標(biāo)zdg(i)與地理緯度B’(i);
(32)C(i)為0時分為兩種情況處理;
在緯度區(qū)處于赤道附近時,如果滿足-|σ|≤B’(i)≤|σ|,判斷zdg(i)與B’(i)是否同向;若zdg(i)與B’(i)同向,則C(i)不變,若zdg(i)與B’(i)不同向,則C(i)=ε;如果不滿足-|σ|≤B’(i)≤|σ|,判斷C(i)C(i-1)是否大于等于0,若C(i)C(i-1)大于等于0,則C(i)不變,若C(i)C(i-1)小于0,則C(i)=ε;
在緯度區(qū)處于南北兩極附近時,如果滿足-|σ|≤|B’(i)±90°|≤|σ|,判斷zdg(i)與B’(i)是否同向;若zdg(i)與B’(i)同向,則C(i)不變,若zdg(i)與B’(i)不同向,則C(i)=ε;如果不滿足-|σ|≤|B’(i)±90°|≤|σ|,判斷C(i)C(i-1)是否大于等于0,若C(i)C(i-1)大于等于0,則C(i)不變,若C(i)C(i-1)小于0,則C(i)=ε。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于扁率角補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)變換方法,其特征在于:|σ|≤0.3°,ε=1e-6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于扁率角補(bǔ)償?shù)淖鴺?biāo)變換方法,其特征在于:所述步驟(4)具體通過以下方式實(shí)現(xiàn):
(41)根據(jù)步驟(3)計(jì)算得到的C(i),對縱剖面法向量n(i)與補(bǔ)償方向標(biāo)志cf(i)判斷;地心矢量rdx的補(bǔ)償關(guān)系為:若cf(i)=0,ΔC(i)=-C(i);若cf(i)=1,ΔC(i)=C(i);ΔC(i)為地心矢量rdx繞法向量n(i)旋轉(zhuǎn)至鉛垂矢量rqc的轉(zhuǎn)角;
(42)設(shè)置規(guī)范歸一化四元數(shù)為
式中四元數(shù)形式為q=q0+q,q=q1i+q2j+q3k;各分量分別為
根據(jù)該四元數(shù)可直接構(gòu)造出當(dāng)前rdx(i)到rqc(i)的轉(zhuǎn)換矩陣A(i),即rqc(i)=A(i)·rdx(i);簡化省去時標(biāo)i后的轉(zhuǎn)換矩陣具體如下: