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基于当地地理坐标系(NED)的导航方程

    基于当地地理坐标系进行惯性导航计算时,地心地固坐标系(ECEF)系被作为参考系,当地地理坐标系(NED)构成投影坐标系。利用载体系到导航系的方向余弦阵;表示姿态,速度则表示

       基于当地地理坐标系进行惯性导航计算时, 地心地固坐标系(ECEF)系被作为参考系,当地地理坐标系(NED)构成投影坐标系。利用载体系到导航系的方向余弦阵《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》;表示姿态速度则表示为载体相对于地心地固坐标系(ECEF)的速度在导航系中的投影《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》位置以曲线位置的形式表示(大地纬度《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》 、经度 《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》以及大地高度《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》。上述位置结果通常利用速度积分直接获取,而不是从笛卡儿直角坐标系转换得到。基于当地地理坐标系导航方程的优势是导航计算结果用户可以直接使用,但相较于ECI和ECEF系中进行导航计算增加了复杂度,投影坐标系和参考坐标系之间的姿态关系取决于载体位置。

 

姿态更新

                                  《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

                                        《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

其中:《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》为地球自转角速率在导航系上的投影,《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》为载体运动导致的导航系对地球系旋转角速度在导航系上的投影。

                                               《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

                                                     《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

                                                   《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

比力坐标转换

                                                           《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》               

速度更新

当地地理坐标系计算速度更新时,速度的投影坐标系和参考坐标系不一致。当地地理坐标系速度如下:

                                                             《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

微分得到:

                                                      《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

                                                          《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

                                                          《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》 《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

                                                          《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

得到:

                                                          《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

得到:

                                                   《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

                                                         《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

载体的加速度《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》是测量的比例和引力加速度之和,重力加速度是引力加速度和向心加速度之和,于是有:

                                                   《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

位置更新

        沿曲线的速度除以曲线的曲率半径等于曲线所对应角度的时间导数,曲线位置的时间微分是载体相对地球坐标系的速度在当地地理坐标系上投影的线性函数:

                                                                       《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

                                                                  《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

                                                                               《基于当地地理坐标系(NED)的导航方程》

算法设计时,注意应先计算高度,再计算纬度,最后计算经度,顺序不能颠倒。


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