基于地球椭球模型的极区航海逆向导航理论研究

Now inverse longitude-latitude coordinate，the traditional great circle sailing in the framework of sphere model, conventional polar projection and great circle control theory are used to realize polar navigation，which will cause the principle errors which are difficult to overcome. According to the problem, inverse longitude-latitude coordinate based on ellipsoid mode is built as mathematical reference basis for polar navigation，conformal cylindrical projection method consistent with the ellipsoid inverse longitude-latitude coordinate is put forward through researching on characteristic of inverse longitude-latitude coordinate. Then rhumb line which is straight line on projection is researched， the polar rhumb line designing and plotting method are given. Finally, control method of rhumb line is designed and reached based on inverse navigation information with no change of system hardware. Research results can form a set of new complete navigation theoretical system similar to the low latitude, realize unification of the coordinate reference benchmark, polar projection, navigation method and the method of control , achieve the goal of high precision navigation operation in polar regions.

当前极区航行采用的逆向经纬坐标、大圆航法、常规极区投影以及大圆航迹控制理论均是在地球球体模型框架下，这样处理会造成难以克服的原理性误差。针对此问题，首先构建一种基于椭球模型的逆向经纬坐标表示方法作为极区航海导航的数学参考系统，通过研究逆向经纬坐标的特性，提出与椭球逆向经纬坐标一致的等角椭圆柱投影方法；然后对该投影图上表现为直线的等角航线进行研究，系统给出极区等角航线的设计和绘算方法；最后依据导航设备输出的逆向导航信息，在不改变现有系统硬件的基础上对该等角航法的航行控制方法进行设计与研究。通过研究可以形成一套类似于中低纬度地区航海导航理论的极区航海逆向导航理论体系，实现极区坐标参考基准、投影理论、航行方法和航行控制方法的统一，达到极区高精度航海作业的目的。

针对当前极区航行采用的横向经纬坐标、大圆航法、极区投影以及大圆航迹控制方法均是在地球球体模型框架下会造成难以克服的原理性误差的问题，研究了一套基于椭球横向坐标系的极区航海导航理论体系，以实现载体极区安全航行和高精度航海作业。首先构建一种基于椭球模型的横向经纬坐标表示方法，以为极区航海导航提供数学参考系统；其次在研究横向经纬坐标系特性的基础上提出了一种基于椭球模型的横向墨卡托投影，并从航向基准和横向位置两个层面分析了与极区椭球横向坐标系匹配应用的合理性；然后基于设计的极区坐标系和投影方法，提出了一种在极区投影图上表现为直线的极区等角航线，系统给出极区等角航线的设计和绘算方法；最后，依据研究的极区惯性导航方法，对该等角航法的航行控制方法进行分析与研究。通过研究形成了一套基于地球椭球模型的极区航海导航方法，实现了极区坐标参考基准、投影方法、航行方法和航行控制的统一，可达到极区高精度航海作业的目的。