航迹仪误差分析和控制.pdf

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1、文章编号：1006-7043（2001）04-0012-03航迹仪误差分析和控制刘鹰，赵琳，钱华明（哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001）摘要：详细分析了船用综合导航系统的重要配套设备———航迹仪的误差产生原因和数学描述方法，采用误差理论的有关方法进行研究，并根据误差性质计算出了该设备的精度值，由误差产生的原因和量值对误差进行控制，并结合工程实际对传动结构、软件、人机界面、标绘精度和绘笔速度等方面进行了设计改进，控制了误差的产生，降低了误差的幅值，提高了设备整体的定位精度.!关键词：航迹仪；误差；精度中图分类号：U666.11文献标识码：A航迹仪是军舰

2、、海洋测绘船必备的导航设备，纬度差和经度差分别为主要用来实时记录和显示本船经纬度，可在不同{=2-1=ScosH/RM比例尺的海图上连续完成航迹和航海标志的自动=）（1）2-1=SsinH（/RNcosI标绘，特别是在恶劣的海况条件下和战时尤其有式（1）中为中分纬度；RM为子午曲率半径；I应用价值，是现代导航系统的重要配套组成部分.RN为卯酉曲率半径.当舰船航行距离较短，航行其标绘精度是航海人员非常重视的一个技术指地区纬度较低时，可以使用平均纬度来代替m标，因为标绘精度直接关系到航海的安全和武器中分纬度进行计算，因此在航迹仪的解算程序I的发射命中率.中，计算海图坐标

3、增量的公式为x=MSsinH1设备原理和数学模型y=MScosH（2）航迹仪工作原理［2，4］如图1所示.式（2）中M为（，2）点的海图局部比例尺.2（1-e21/2M=M赤sin）/cos（3）式中，M（1-e2）〕为赤道比赤=cos2〔/MZsinZ例尺；MZ为主纬度比例尺分母；Z为主纬度.将式（3）代入式（2）得x=MRNcosm{（4）y=MRM将（1-e22）1/2sin2M=M赤cos22）图1航迹仪原理框图（1-eRM=（1-e22）3/2Fig.1Theprincipleoftrackplottersin2RN=（1-e22）1/2可以知道，当舰船从

4、A（，1）点以航向Hsin21横向航行一段距离S后到达B（，2）点时，则其代入式（4）并化简得2收稿日期：2001-04-26；修订日期：2001-06-18作者简介：刘鹰（1968-），男，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨工程大学自动化学院硕士研究生，主要研究方向：导航制导与控制.第4期刘鹰，等：航迹仪误差分析和控制·l3·可见y与l及2均有关，从A（l，l）点到Bcosm（-）（2，2）点和从B（l，l）点到A（l，l）点坐标x=M赤cosz2l{增量的绝对值相等.当利用式（4）求y时，取的2ly=M赤（l-e）（l-e2sin22）cos（2-l）M是终点（l，2）的局

5、部比例尺M，而忽略了22（5）起点的局部比例尺Ml.如果>0，则M2>式中，m=（l+2）/2为平均纬度；e=0.006Ml，用M2计算出的y将偏大，而且随着69342l6为地球椭球体偏心率；=637824500的增大而增大.由于墨卡托投影海图上纬度渐长，为地球椭球体长半轴.在高纬度地区这样计算产生的误差将会增大，计算机仿真结果也验证了这一点.此外由于从A!2航迹仪的误差分析B计算y时使用的B点的局部比例尺M，而由2B!A时使用的是A点的局部比例尺M，所以随着现代航海技术和军事技术的发展，各l其绝对值是不相等的.为了降低模型计算误差，在类潜艇和扫雷、布雷艇需要更高精

6、度的海上定位程序中对进行了限制，当时即将其分和航迹标绘；同时随着GTP和劳兰C的使用，定>l'段计算，使每段的纬差都不大于l'，然后累加各位精度已大幅度地提高，对标绘精度提出了更高段计算结果，使误差明显减小.的要求.2.2传动链的设计控制及传动间隙补偿通过航迹仪工作原理的分析可以找出影响误计算机送出的x和y向脉冲序列，经相应的差的各个因素，以消除或减小误差.功率放大后，送给两个步进电机，经蜗轮蜗杆传动2.l计算模型误差分析及其修正及齿轮变速，带动笔架做x，y方向运动，形成3墨卡托海图是采用等角正轴圆柱投影，等角对齿轮、两对蜗轮、蜗杆传动链，传动链的标准差投影可以保持

7、微小图像与实地相似，而海图坐标为增量公式（4）正是依据这一相似性得出的.因此有l.l5〔（F）2）2l（X2其局限性，即必须是东西距、南北距均为小量时方T=mZil+（Fi2+2l+n2cos可成立.由于东西距与当地纬度相关，因此式（4）lX2+X2+X2+X2+X2）〕2=计算出的横坐标增量并不与经差成比例，这与墨23456卡托投影是不相符的，所以有其工程近似性.l.l5〔322+282+l（202+0.8>24cos220由方程（3）可知l（l-e22）l/2l52+82+l02+72+72）〕2=3.l76'M=M赤sin/cos=2l/2l-e2M赤(2