(中國(guó)衛(wèi)星海上測(cè)控部，江蘇 江陰 214431)

1 引 言

航天測(cè)量船參加重大航天發(fā)射任務(wù)前都要進(jìn)行多次實(shí)戰(zhàn)任務(wù)的模擬演練。在某測(cè)量船模擬演練過程中，準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)評(píng)估發(fā)現(xiàn)測(cè)量船實(shí)時(shí)軟件計(jì)算的USB瞬時(shí)站址數(shù)據(jù)比對(duì)殘差曲線異常，所有圈次殘差曲線均出現(xiàn)明顯傾斜，部分圈次在由小變大的趨勢(shì)上還出現(xiàn)明顯的凸包。同時(shí)，各圈次距離系統(tǒng)差也不一致，有的圈次僅有0.3 m，而有的圈次系統(tǒng)差超過了10 m，有的圈次甚至達(dá)到了23.3 m，數(shù)據(jù)出現(xiàn)如此明顯的起伏，這種現(xiàn)象難以解釋。航天測(cè)量船的測(cè)控覆蓋率在整個(gè)航天測(cè)控網(wǎng)中占有較高的比例，它提供的測(cè)控?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確與否對(duì)測(cè)控精度的影響很大。因此，必須在任務(wù)實(shí)施前分析排查出引起殘差曲線異常的原因，確保測(cè)量船實(shí)時(shí)送往中心數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。經(jīng)過分析，決定采用比對(duì)分析方法[1]和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的分析排查方法來(lái)分析USB殘差曲線異常情況。

2 異?，F(xiàn)象分析

將USB數(shù)據(jù)的比對(duì)殘差繪圖，發(fā)現(xiàn)所有圈次殘差曲線均出現(xiàn)明顯的傾斜，與典型的“剪刀差現(xiàn)象”非常相似，殘差或者由小變大(第9、10、25、29、40、41圈)，或者由大變小(第14、24、30、45圈)，只有第25、29圈的變化趨勢(shì)稍有差異，在由小變大的趨勢(shì)上出現(xiàn)了一個(gè)明顯的凸包。我們知道，“剪刀差現(xiàn)象”是由時(shí)間錯(cuò)位引起的[2]，如果兩組數(shù)據(jù)比對(duì)時(shí)間未對(duì)齊，由于數(shù)據(jù)的變化率不一致，將導(dǎo)致比對(duì)殘差在航捷處符號(hào)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致殘差數(shù)據(jù)出現(xiàn)傾斜。模擬演練的快速評(píng)估結(jié)果顯示，USB瞬時(shí)站址殘差數(shù)據(jù)有的圈次變大，有的圈次變小，假如數(shù)據(jù)存在時(shí)間問題，據(jù)此可以判定時(shí)間錯(cuò)位的現(xiàn)象不是簡(jiǎn)單的超前或者滯后，而是兩者都存在。任務(wù)中測(cè)量船每秒發(fā)出一幀瞬時(shí)站址數(shù)據(jù)，線程啟動(dòng)時(shí)刻開始積累數(shù)據(jù)，20秒?yún)^(qū)間平滑得到秒節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。此環(huán)節(jié)如果出錯(cuò)，得到的數(shù)據(jù)將不在秒節(jié)點(diǎn)上，而數(shù)據(jù)評(píng)估時(shí)與之比對(duì)的數(shù)據(jù)是秒節(jié)點(diǎn)上的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，比對(duì)結(jié)果必然出現(xiàn)“剪刀差現(xiàn)象”。但進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)，幾艘測(cè)量船的比對(duì)結(jié)果并不一致，有的測(cè)量船快速評(píng)估結(jié)果中殘差曲線并未出現(xiàn)異常，不同圈次距離R的系統(tǒng)差一致性很好。在實(shí)戰(zhàn)軟件中該模塊的實(shí)現(xiàn)模式所有測(cè)量船都是一樣的，如果是這個(gè)原因引起的，應(yīng)該所有測(cè)量船的比對(duì)殘差都會(huì)出現(xiàn)異常，但實(shí)際情況并非如此。因此，雖有剪刀差現(xiàn)象但可排除時(shí)間錯(cuò)位的可能性。

分析第25、29圈殘差的變化趨勢(shì)，在由小變大的趨勢(shì)上還出現(xiàn)了一個(gè)明顯的凸包。在新測(cè)量船精度校飛時(shí)，由于測(cè)站位置參數(shù)使用錯(cuò)誤，曾出現(xiàn)過類似的殘差曲線，難道這次的異?，F(xiàn)象也是視差修正錯(cuò)誤引起的？為了分析問題，我們先了解一下航天測(cè)量船動(dòng)基座設(shè)備姿態(tài)系統(tǒng)中有哪些因素在視差修正中發(fā)揮著作用。

3 航天測(cè)量船動(dòng)基座設(shè)備的船姿系統(tǒng)

海上測(cè)量與陸上測(cè)控站不同，測(cè)量船是在動(dòng)態(tài)條件下進(jìn)行測(cè)量的，有不同于陸上測(cè)站的特點(diǎn)。船的位置隨時(shí)在變化，船體受到搖擺、風(fēng)浪、海流等內(nèi)外力的沖擊和影響，船體各部分會(huì)產(chǎn)生彈性變形，船的姿態(tài)也隨時(shí)在變化。必須在測(cè)量設(shè)備跟蹤被測(cè)目標(biāo)的同時(shí)，對(duì)船的位置和姿態(tài)進(jìn)行同步測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)船位和船姿修正，變成地平系內(nèi)的數(shù)據(jù)，才能與整個(gè)試驗(yàn)航區(qū)建立起聯(lián)系?？梢哉f，船姿船位修正是航天測(cè)量船數(shù)據(jù)處理所特有的、必不可少的重要環(huán)節(jié)。

3.1 航天測(cè)量船船姿系統(tǒng)

航天測(cè)量船船舶姿態(tài)測(cè)量可分為航向測(cè)量和水平基準(zhǔn)測(cè)量，平臺(tái)羅經(jīng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)圓滿地解決了運(yùn)動(dòng)載體姿態(tài)測(cè)量的問題。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是目前航天測(cè)量船精度最高的動(dòng)態(tài)姿態(tài)測(cè)量設(shè)備，測(cè)量船上眾多的精密測(cè)量設(shè)備都是由慣導(dǎo)提供水平基準(zhǔn)和方位基準(zhǔn)。在一個(gè)載體上，當(dāng)有兩個(gè)以上的高精度局部姿態(tài)測(cè)量需求時(shí)，就有變形測(cè)量的需要，可以說，船體變形測(cè)量是姿態(tài)測(cè)量的擴(kuò)展，這是我國(guó)海上測(cè)控的特有技術(shù)。海上測(cè)控是利用安裝在測(cè)量船甲板上的測(cè)控設(shè)備實(shí)施的，而測(cè)量船上的這些測(cè)控設(shè)備跟蹤目標(biāo)的方位基準(zhǔn)是船的艏艉線，俯仰基準(zhǔn)是甲板平面，站址基準(zhǔn)是浮動(dòng)的慣導(dǎo)三軸中心。由于測(cè)量船上有不同的測(cè)量設(shè)備，為了便于海上測(cè)量參數(shù)的使用和描述，航天測(cè)量船定義了自己專用的坐標(biāo)系，各種設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)必須經(jīng)過坐標(biāo)變換，統(tǒng)一轉(zhuǎn)到慣導(dǎo)地平系，才能與整個(gè)測(cè)控網(wǎng)建立起聯(lián)系，接收并發(fā)送數(shù)據(jù)到測(cè)控中心。

3.2 航天測(cè)量船專用坐標(biāo)系之間的關(guān)系

慣導(dǎo)地平坐標(biāo)系、慣導(dǎo)甲板坐標(biāo)系、測(cè)量坐標(biāo)系就是為航天測(cè)量船測(cè)控需要專門定義的3個(gè)坐標(biāo)系。慣導(dǎo)地平坐標(biāo)系和慣導(dǎo)甲板坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)均在慣導(dǎo)平臺(tái)的三軸交點(diǎn)，慣導(dǎo)地平坐標(biāo)系的水平基準(zhǔn)面平行當(dāng)?shù)氐乃矫妫装迤矫媾c船體固聯(lián)，當(dāng)船浮在水面上時(shí)，由于船有搖擺，兩平面就不重合了；慣導(dǎo)地平坐標(biāo)系的X軸指向正北，而慣導(dǎo)甲板坐標(biāo)系的X軸與船艏艉線平行，所以，這兩個(gè)坐標(biāo)系之間相差船搖修正量。

測(cè)量坐標(biāo)系與慣導(dǎo)甲板系的差別有3點(diǎn)：一是坐標(biāo)原點(diǎn)不一致，測(cè)量坐標(biāo)系原點(diǎn)在測(cè)量設(shè)備的三軸中心；二是在塢內(nèi)標(biāo)校船坐墩條件下，測(cè)量設(shè)備方位轉(zhuǎn)盤平面與甲板平面相差一個(gè)設(shè)備的大盤不水平；三是船浮在水面上時(shí)，由于測(cè)量設(shè)備和慣導(dǎo)平臺(tái)之間有一段距離，因船體變形，所以這兩個(gè)坐標(biāo)系之間又多了一個(gè)船體變形量[3]。

從上述坐標(biāo)系的差異描述中可以看出，從測(cè)量坐標(biāo)系向慣導(dǎo)地平坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換時(shí)，首先修正測(cè)量設(shè)備的大盤不水平，然后修正船體變形量，將測(cè)量系的坐標(biāo)原點(diǎn)平移到慣導(dǎo)甲板坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)后，再修正船搖量。它們之間的關(guān)系如圖1所示。

4 船姿系統(tǒng)各參數(shù)對(duì)觀測(cè)資料的影響試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

測(cè)量設(shè)備在測(cè)量船上是沿船艏艉線分散布局的，各設(shè)備之間的距離有10 m以上，由于船體并不是一個(gè)鋼體，各設(shè)備基座間存在船體變形。而船搖數(shù)據(jù)是由慣性導(dǎo)航系統(tǒng)測(cè)量的，慣導(dǎo)測(cè)量的船體搖擺角，實(shí)際上只是慣導(dǎo)基座的搖擺角，不是其它部位的，其它部位與慣導(dǎo)基座之間的差值即為船體變形量。因此，需要在它們之間建立精密的光學(xué)聯(lián)系，以測(cè)量出因船體變形引起的三自由度變化角: 艏撓角κb、縱撓角ψb、橫扭角θb。變形測(cè)量得到的是兩個(gè)設(shè)備基座間的船體變形量(Kbi,ψbi,θbi)，而我們要得到的是兩個(gè)直角坐標(biāo)間的相對(duì)角旋轉(zhuǎn)量(Kb′i,ψb′i,θb′i)，即歐拉角。公式(1)～(3)建立了變形實(shí)測(cè)參數(shù)(Kbi,ψbi,θbi)與歐拉角(Kb′i,ψb′i,θb′i)之間的關(guān)系[4]：

(1)

φb′i=φbi

(2)

利用3個(gè)實(shí)測(cè)變形角(Kbi,ψbi,θbi)即可唯一地確定變形修正所需的旋轉(zhuǎn)矩陣Bb′。

為便于分析問題，將測(cè)量船的坐標(biāo)變換公式簡(jiǎn)化描述如下[4]：

(4)

從式(4)可以看出，船舶搖擺(Kc,ψc,θc)、船體變形(Kb,ψb,θb)及設(shè)備原點(diǎn)的位置參數(shù)(x0,y0,z0)在視差修正中對(duì)外測(cè)數(shù)據(jù)均有影響。

4.1 船舶搖擺對(duì)觀測(cè)資料的影響試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

測(cè)量船船搖數(shù)據(jù)反映了船體運(yùn)動(dòng)的三維姿態(tài)，測(cè)量船的運(yùn)動(dòng)規(guī)律除了與船體性能有關(guān)，還與其所處的海況和航行工況有關(guān)。艏搖角是船艏艉線在水平面上的投影與正北的夾角，測(cè)量船對(duì)目標(biāo)實(shí)施測(cè)量時(shí)，是按預(yù)先設(shè)計(jì)的航向作勻速直線航行的，測(cè)量船航向會(huì)左右擺動(dòng)，其擺動(dòng)的幅度與當(dāng)時(shí)的海況有關(guān)?？v搖角是指船體縱軸與水平面的夾角，就是船艏抬高或降低的角度，以船艏抬高為正。橫搖角是指船體橫截面相對(duì)水平面的夾角，就是船體橫截面向左右傾斜的角度，以右舷下降為正[5]。

為了考察航向修正對(duì)觀測(cè)資料的影響，我們分兩種情況進(jìn)行了試驗(yàn)：一種是用正常的實(shí)測(cè)船姿數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，一種是不做航向修正(縱、橫搖仍使用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù))。處理結(jié)束后，比對(duì)兩組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)航向修正對(duì)R、E基本沒有影響，對(duì)方位角的影響則是1∶1。

以同樣的手段對(duì)縱搖和橫搖數(shù)據(jù)也進(jìn)行了試驗(yàn)，較之航向參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)的影響就比較復(fù)雜。我們知道，當(dāng)船體產(chǎn)生縱、橫搖傾斜時(shí)，雷達(dá)天線的旋轉(zhuǎn)面也隨之傾斜，如同雷達(dá)大盤傾斜的情況一樣，方位和俯仰角均會(huì)產(chǎn)生誤差。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，縱搖數(shù)據(jù)對(duì)俯仰角的影響相對(duì)較大，E殘差變化規(guī)律與縱搖角的變化規(guī)律基本一致，殘差數(shù)據(jù)的量級(jí)與縱搖成一定的比例關(guān)系，其系數(shù)是方位角的余弦函數(shù)?？v搖數(shù)據(jù)對(duì)方位的影響與當(dāng)前的跟蹤性能有關(guān)，航捷附近殘差變化幅值小于其余時(shí)段。縱搖數(shù)據(jù)對(duì)距離R的影響不大，主要體現(xiàn)在隨機(jī)分量上，其殘差在航捷附近的變化幅值也明顯小于兩端。

橫搖對(duì)R、E的影響使其殘差數(shù)據(jù)在航捷前后符號(hào)發(fā)生變化，對(duì)俯仰角E的影響還與當(dāng)前方位A有關(guān)，且有正弦效應(yīng)，其殘差曲線在航捷前后出現(xiàn)臺(tái)階，幅值和橫搖角量級(jí)相當(dāng)，如果此項(xiàng)誤差較大，橫搖的影響會(huì)非常明顯。橫搖對(duì)方位A的影響在航捷附近較明顯，導(dǎo)致其殘差曲線振蕩，變化周期與橫搖周期一致。

3個(gè)船搖量均不修正，距離R的殘差曲線與不修橫搖時(shí)R的殘差曲線變化趨勢(shì)完全一致，橫搖角對(duì)距離R的影響比另外兩個(gè)參數(shù)大，但總的影響也只有2 m左右；俯仰數(shù)據(jù)則同時(shí)受縱搖和橫搖的影響，且橫搖角能改變其殘差的變化趨勢(shì)；影響方位數(shù)據(jù)的主要是航向。

4.2變形對(duì)外測(cè)數(shù)據(jù)的影響試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

用比對(duì)分析方法對(duì)USB數(shù)據(jù)進(jìn)行變形修正試驗(yàn)，變形對(duì)仰角的影響在-24.9～13.58角秒之間，對(duì)方位角的影響在31.0～53.0角秒之間，對(duì)距離的影響在-0.07～0.04 m之間。結(jié)果表明，變形修正與否對(duì)角度的影響較明顯，但對(duì)斜距基本沒有影響。

4.3 測(cè)量設(shè)備原點(diǎn)坐標(biāo)位置參數(shù)的影響試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

從轉(zhuǎn)換公式(4)可以看出，設(shè)備原點(diǎn)的坐標(biāo)位置參數(shù)(x0,y0,z0)也是影響處理結(jié)果的一個(gè)可變因素。為了考察它的影響，將3個(gè)坐標(biāo)參數(shù)置零，不進(jìn)行平移修正，處理后與正常修正結(jié)果比對(duì)?？梢钥闯觯鴺?biāo)位置參數(shù)對(duì)角度的影響并不明顯，但對(duì)距離影響非常大，達(dá)到10 m以上。

5 問題排查

從上述試驗(yàn)結(jié)果的分析已經(jīng)知道，變形數(shù)據(jù)對(duì)距離R的影響基本可以忽略不計(jì)，因變形數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常導(dǎo)致測(cè)距系統(tǒng)差不一致的可能性可以排除。

在船舶搖擺的3個(gè)姿態(tài)角中，艏搖和縱搖對(duì)距離R的影響非常小，橫搖的影響較大，尤其對(duì)殘差曲線變化趨勢(shì)的影響比較明顯，在航捷前后符號(hào)會(huì)發(fā)生變化，勢(shì)必導(dǎo)致殘差曲線出現(xiàn)上升或者下降的現(xiàn)象。橫搖數(shù)據(jù)修正異常，是否就是導(dǎo)致距離殘差曲線異常的原因？還需要進(jìn)一步分析。從表1可以看出，10個(gè)圈次的比對(duì)結(jié)果中，距離R的系統(tǒng)差最大的是第25圈，達(dá)到23.3 m，而第25圈橫搖數(shù)據(jù)對(duì)R的影響總誤差才2.22 m，雖然不能排除它的影響，但可以肯定橫搖數(shù)據(jù)不是導(dǎo)致距離R殘差異常的主要因素。

表1 USB瞬時(shí)站址比對(duì)殘差統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 Results of USB instant site compared with residual statistics

設(shè)備原點(diǎn)的坐標(biāo)位置參數(shù)對(duì)距離R的影響明顯，達(dá)到10 m，在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換涉及的三類數(shù)據(jù)中，它的影響最大，而且其殘差曲線也出現(xiàn)了凸包，分析后決定把問題的排查思路定位在坐標(biāo)位置參數(shù)的使用上。在USB設(shè)備原點(diǎn)的3個(gè)坐標(biāo)位置參數(shù)(x0,y0,z0)中，z0基本為零，y0為7 m左右，x0值最大，達(dá)到20 m，我們嘗試著將設(shè)備位置參數(shù)X坐標(biāo)值符號(hào)取反后參與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)差達(dá)24.4 m，證明設(shè)備的坐標(biāo)位置參數(shù)對(duì)距離R的影響是非常顯著的。但作為一個(gè)固定不變的常值，它的影響應(yīng)該是固定的，而實(shí)際情況是不同圈次距離R殘差的系統(tǒng)差是不一樣的。并且，經(jīng)過仔細(xì)核查，該項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置、使用完全正確，完全可以排除坐標(biāo)參數(shù)設(shè)置、使用錯(cuò)誤的可能性。

不同圈次系統(tǒng)差不一致，這樣的錯(cuò)誤應(yīng)該是一些隨時(shí)在變化的因素造成的。我們從分析各圈次的不同點(diǎn)入手進(jìn)行排查。在模擬演練時(shí)，測(cè)量船實(shí)施工作段模式和單弧段模式，工作段指測(cè)量船有連續(xù)多個(gè)可跟蹤弧段的時(shí)段。單弧段模式是指在工作段中測(cè)量船對(duì)飛行器實(shí)施單個(gè)跟蹤弧段的基本工作模式。在同一個(gè)工作段中的每一個(gè)單弧段，除測(cè)量船工況設(shè)計(jì)不同外，海況在較短時(shí)期內(nèi)變化不大，參數(shù)的使用及設(shè)備參試狀態(tài)的設(shè)置基本是一致的。從表1可以看出，即使是在同一工作段中的不同單弧段，距離系統(tǒng)差也相差甚遠(yuǎn)(如24、25圈，差值達(dá)15 m之多)。而同一工作段中不同單弧段工況設(shè)計(jì)的主要區(qū)別是航向，分析比較各弧段的航向與系統(tǒng)誤差后，發(fā)現(xiàn)距離系統(tǒng)差不一致現(xiàn)象與測(cè)量船的航向有關(guān)聯(lián)，當(dāng)測(cè)量船的航向接近正北方向時(shí)，距離的系統(tǒng)差就小(如第14圈，航向345°，殘差系統(tǒng)差僅0.3 m) (見圖2)；當(dāng)遠(yuǎn)離正北方向時(shí)，系統(tǒng)差就偏大(如第25圈，航向213°，殘差系統(tǒng)差達(dá)到23.3 m)。難道是航向的差異導(dǎo)致系統(tǒng)差的不一致？

圖2 USB測(cè)距R殘差系統(tǒng)差與測(cè)量船航向的關(guān)系圖Fig.2 Relationship between USB range residual system difference and course of a space tracking ship

但從前面的分析我們知道，單一的航向因素對(duì)測(cè)距的影響非常小，三類參數(shù)中只有坐標(biāo)位置參數(shù)的影響比較明顯，如果把這兩項(xiàng)因素(航向、設(shè)備原點(diǎn)的坐標(biāo)位置參數(shù))的影響疊加在一起，又會(huì)帶來(lái)怎樣的變化呢？

分析式(4)可以看出，正常情況下，在修正船體變形量后，將測(cè)量系的坐標(biāo)原點(diǎn)平移到慣導(dǎo)甲板坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)后，再進(jìn)行船搖修正。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換是先平移后旋轉(zhuǎn)，也就是說設(shè)備原點(diǎn)的坐標(biāo)位置參數(shù)(x0,y0,z0)也參與了船搖修正，即測(cè)量船設(shè)備原點(diǎn)的坐標(biāo)位置參數(shù)(x0,y0,z0)是要進(jìn)行航向修正的，如果設(shè)備原點(diǎn)的坐標(biāo)位置參數(shù)的航向修正出了問題，結(jié)果會(huì)怎樣呢？如果對(duì)坐標(biāo)位置參數(shù)不進(jìn)行航向修正，又會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？

6 進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)上述假設(shè)，我們對(duì)坐標(biāo)位置參數(shù)(x0,y0,z0)不進(jìn)行船搖修正，即按式(5)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，發(fā)現(xiàn)第25圈距離殘差系統(tǒng)差達(dá)到22.7 m，距離R的殘差曲線在由小變大的趨勢(shì)上也出現(xiàn)了一個(gè)明顯的凸包，與模擬演練中出現(xiàn)的殘差曲線非常相似。

(5)

根據(jù)測(cè)量船專用坐標(biāo)系的定義知道，慣導(dǎo)甲坐標(biāo)系X軸指向船艏，慣導(dǎo)地平系的X軸指向正北，兩個(gè)坐標(biāo)系X軸的指向相差航向修正如圖3所示。

圖3 甲板系和地平系之間的關(guān)系Fig. 3 Relationship between INS deck coordinate system and INS horizontal coordinate system

如果上述錯(cuò)誤存在，當(dāng)航向接近正北方向時(shí)，慣導(dǎo)甲板系X軸的指向也接近正北方向(如圖4所示第14圈)，與慣導(dǎo)地平系X軸的指向相近，未進(jìn)行航向修正的坐標(biāo)位置參數(shù)其平移方向與實(shí)際方向相近，測(cè)距系統(tǒng)差就??；當(dāng)航向遠(yuǎn)離正北方向時(shí)(如圖4所示第25圈)，慣導(dǎo)甲板系X軸的指向也遠(yuǎn)離正北方向，與慣導(dǎo)地平系X軸的指向不一致，未修航向的坐標(biāo)位置參數(shù)平移方向與實(shí)際方向相差較大，測(cè)距系統(tǒng)差必然變大，所以隨著航向的改變，設(shè)備原點(diǎn)坐標(biāo)位置參數(shù)對(duì)距離R的影響也發(fā)生了變化。在模擬演練過程中，由于不同圈次航向不同，也就出現(xiàn)了不同圈次距離R系統(tǒng)差不一致的現(xiàn)象。

圖4 慣導(dǎo)甲板系X軸與慣導(dǎo)地平系X軸的關(guān)系Fig. 4 Relationship between axis X of INS deck coordinate system and axis X of INS horizontal coordinate system

為了驗(yàn)證上述分析是否正確，我們將程序按上述假設(shè)修改后再與演練過程中實(shí)時(shí)計(jì)算的數(shù)據(jù)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)兩套數(shù)據(jù)吻合得很好，說明各圈次系統(tǒng)差不一致是由于實(shí)時(shí)軟件使用的視差修正模型對(duì)設(shè)備原點(diǎn)的坐標(biāo)位置參數(shù)未進(jìn)行船搖修正造成的。發(fā)現(xiàn)問題后，及時(shí)改進(jìn)了視差修正模型，對(duì)坐標(biāo)位置參數(shù)增加了船搖修正，同時(shí)進(jìn)行了軟件維護(hù)，確保了實(shí)戰(zhàn)軟件的正確性。

7 結(jié)束語(yǔ)

在影響測(cè)量船外測(cè)數(shù)據(jù)的誤差源中，除測(cè)控設(shè)備的測(cè)量誤差、大氣折射修正剩余誤差(低仰角跟蹤時(shí))、動(dòng)態(tài)滯后誤差外，還有船位誤差、船搖誤差和船體變形等誤差，后面兩項(xiàng)是海上測(cè)量所特有的，這兩項(xiàng)誤差的修正工作均在視差修正環(huán)節(jié)完成，其對(duì)測(cè)量船測(cè)量結(jié)果精度的影響所占比例能達(dá)到20%～30%。測(cè)量船采用的是單站定位體制的測(cè)控模式，對(duì)觀測(cè)資料的精度要求高，只有保證數(shù)據(jù)處理方法的準(zhǔn)確性，才能確保處理結(jié)果的精度滿足任務(wù)要求。測(cè)量船利用改進(jìn)的視差修正方法修改后的新版軟件參與實(shí)戰(zhàn)任務(wù)，準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)評(píng)估提供的結(jié)果顯示，所有測(cè)控弧段USB瞬時(shí)站址數(shù)據(jù)殘差曲線恢復(fù)正常，各圈次距離系統(tǒng)差均降至1 m以內(nèi)。

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