一种单天体天文定位快速、直接计算法制造技术

本发明专利技术公开了一种单天体天文定位快速、直接计算法：步骤1，建立天文定位坐标；步骤2，基于天文三角形，导出球面天文定位公式；步骤3，由矢量变换导出单天体天文定位数学模型；步骤4，牛顿迭代求解单天体天文定位数学模型，获得船舶在观测时刻的经纬度。本发明专利技术通过同一时刻观测单天体的方位角和高度角来进行天文定位，通过数值计算方法直接求得船位，可避免船位线的繁琐作业和画船位线以直线代替曲线引入的误差，可快速、准确地确定船舶位置。

【技术实现步骤摘要】
一种单天体天文定位快速、直接计算法
本专利技术涉及天文导航
，特别涉及一种单天体天文定位快速、直接计算法。
技术介绍
船舶在海上航行时，实时、准确地确定船舶位置对保证其安全、制定经济航行路线、为测量船提供船舶数据等具有重要意义。船舶定位，传统的方法主要是基于六分仪等测量工具的天文定位，常根据同一时刻观测两个天体的高度角，然后基于高度差法做出船位线交点获取。然而，在白天，可观测的天体只有太阳。针对单天体天文定位，传统方法采用太阳移线法，即在两个不同时刻观测太阳的高度角，然后根据船舶的航向、航速等信息将两个高度角修正到同一时刻，得到两条船位线相交点来获得船位。由于白天单天体天文定位采用太阳移线法，在不同时刻观测太阳高度角，不具有即时性，并且基于高度差法作船位线，本身是以直线代替曲线会引入定位误差。
技术实现思路
针对传统船舶天文定位中，白天观测单天体(太阳)采用移线定位法，需要观测两个不同时刻的同一天体的高度角，不具有实时定位性，并且还需要基于高度差法作出船位线，以直线代替曲线会引入船舶定位误差，本专利技术提出了一种单天体天文定位快速、直接计算法。同一时刻将观测获取的单天体的高度角和方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单天体天文定位快速、直接计算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立天文定位坐标；步骤2，基于天文三角形，导出球面天文定位公式，如公式(5)、(6)所示：

【技术特征摘要】
1.一种单天体天文定位快速、直接计算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立天文定位坐标；步骤2，基于天文三角形，导出球面天文定位公式，如公式(5)、(6)所示：其中，θ代表观测天体的天顶距，h为天体的高度角，且θ＝90°-h；A代表观测天体的方位角，将船舶在地球面上的位置p点在地平坐标系对应的天顶定义为ZP，观测时刻天体在天球上的坐标点定义为S，天球北天极定义为PN，A即为ZP点与S点所在大圆弧和ZP点与PN点所在大圆弧的夹角；t为PN点与ZP点所在大圆弧和PN点与S点所在大圆弧的夹角，GHA为观测时刻天体的格林威治时角，λ为观测时刻船舶的地理经度，当船舶位于西经W时，t的表示式取“－”号，当船舶位于东经E时，t的表示式取“+”号；步骤3，由矢量变换导出单天体天文定位数学模型，如公式(12)所示：其中，(x,y,z)分别代表船舶在笛卡尔直角坐标系的坐标；(a,b,c)分别代表天体在笛卡尔直角坐标系的坐标；对于公式(12)中方程f2(x,y,z)中的号，当船舶位于西经W时取“+”号，当船舶位于东经E时，取“－”号；步骤4，牛顿迭代求解单天体天文定位数学模型，获得船舶在观测时刻的经纬度。2.根据权利要求1所述的一种单天体天文定位快速、直接计算法，其特征在于，步骤1具体包括：将地心定义为O，地球北极定义为pn，格林威治子午线与赤道的交点定义为M，以O点为坐标原点，以O点指向pn的方向为Z轴，以O点指向M点的方向为X轴，建立天球笛卡尔右手直角坐标系；船舶在地球面上的位置定义为p，天体在地球面上的位置定义为s；设地球面为单位球面，船舶和天体在单位地球面上的球面坐标分别为s(GHA,δ)；s(GHA,δ)对应在笛卡尔直角坐标系的坐标分别为p(x,y,z),s(a,b,c)，其中λ,分别为观测时刻船舶的地理经纬度；GHA,δ分别为观测时刻天体的格林威治时角和赤纬；根据单位球面坐标与笛卡尔直角坐标的变换关系可得：λ＝arctan(y/x)(3)3.根据权利要求1所述的一种单天体天文定位快速、直接计算法，其特征在于，步骤2具体包括：所述的天文三角形是在天球球面上，由测者子午圈、天体时圈和天体方位圈所构...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋菲菲，翟京生，张亮，王星，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12