基于虚拟圆球模型的格网SINS/GNSS极区组合导航方法

葛浩冉，徐 祥，黄 玲，赵鹤鸣

(苏州大学电子信息学院，苏州 215006)

0 引言

近年来，北极的战略价值不断提高，受到国际社会的普遍关注。可以预见，越来越多的极地考察任务将实施，极区精确导航将成为支撑极地考察的核心技术之一。惯性导航系统可以全自主地完成导航工作，是极区导航的主要设备。现代导航均以经线作为航向参考基准，使用经纬度来表示位置，而北极附近经线迅速收敛于极点，造成建立相对经线的航向参考基准越来越困难，使得传统的惯性导航系统在极区无法定向。

目前，极区惯性导航的主流解决方案有横向坐标系[1]和格网坐标系[2]导航算法。地球作为导航解算的参照体，其模型的选择是惯性导航系统的重要参数，常采用传统圆球模型和旋转椭球模型对地球作近似描述。在文献[3]中提出了圆球模型下的惯性导航力学编排，计算简单但不可避免地产生原理性误差。在文献[4]中提出了椭球模型下的惯性导航力学编排，可以避免圆球模型带来的原理性误差，但是引入曲率半径的计算，使得导航解算过程复杂化。在文献[5]中提出了虚拟圆球的概念，利用虚拟圆球模型简化导航力学编排，其精度与椭球模型一致。分析惯性导航系统的误差特性是抑制导航误差、提高导航精度的重要步骤，在文献[6-7]中为了简化误差方程推导，均将地球视作圆球模型，以及在文献[8-9]中阻尼技术和文献[10-11]中组合导航系统设计均采用地球圆球模型。……