[发明专利]一种基于分区平流层大气折射模型的星光定位方法

说明书

本发明涉及一种基于分区平流层大气折射模型的星光定位方法，属于导航技术领域。折射模型的建立基础为大气密度模型，而参与折射建模的大气密度值越接近星光路径上的大气密度，折射模型的精度越高。基于该原理，发明中对三维大气密度水平分区并忽略小区域内的大气密度变化；再结合星光路径的估计，可以得到星光路径上的大气密度，最后以此为基础建立精度更高的折射模型。本发明中给出了三维大气密度水平分区的依据以及估计星光传播路径的方法。基于分区平流层大气建立的折射模型更接近星光的真实折射过程，减小了折射模型误差，为高精度的星光折射导航提供了良好的模型基础。

技术领域

本发明涉及一种基于分区平流层大气折射模型的星光定位方法，属于导航技术领域。

背景技术

基于星光折射间接敏感地平的自主天文导航方法研究最早开始于上世纪60年代，美国Draper实验室(Charles Stark Draper Laboratory，CSDL)在Apollo计划实施之前，就对利用天体掩星、星光在大气中的折射、星光穿越大气时的衰减等实现自主导航的方案进行了研究。间接敏感地平的定位方法利用星敏感器敏感经过地球大气层发生折射的恒星星光，测量星光发生折射后的方位角变化，即折射角，再结合大气折射模型，计算折射光线的视高度，从而根据几何关系，计算载体当前的位置，避免了直接敏感地平方法中星敏感器和地平仪精度不匹配的问题，具有更高的定位精度。

在星光折射间接敏感地平的自主天文导航方法中，精确的大气折射模型是基础，而大气中星光的折射率由大气密度确定，但是大气密度的变化十分复杂，很难用数学方程解析精确表示，所以当前应用的大气折射模型，一方面都进行了球形大气假设、等温假设等诸多假设，另一方面采用了近似积分的数学手段，因此，引入了较大的折射模型误差。例如，传统的折射模型和经验折射模型^[2-6]，都是基于球形大气假设近似得到的，即认为在同一海拔高度，不同经纬度处的大气密度是相同的。但是，实际的大气密度不仅随海拔高度变化，也随经纬度波动，而且还随昼夜和季节等时间变化。在同一海拔高度，不同纬度处大气密度甚至能相差30％，由忽略大气密度的水平变化带来的导航误差也在千米量级。

参考文献：

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