PRaV.aR1+oX(2~23)drd:d.将式(2-21)代人式(2-23),得CRI-Ve!+× (V+×R)dded+x.dt(2-24)+ie X (bie × R)dVep,时,由于。要在平台坐标系上取投影在求上式中的ds(邸地速的各分量是在平台坐标系上给出的),因此这次取绝对变率时应取平台坐标系为动系,则有:dVeelaVe!(2-25)+ap ×Ve.didt1而上式中(2-26)Dtmi+be式中为平台坐标系相对地球坐标系的角速率,它取决于平台坐标系的取法。将式(2-25)、(2~26)代入式(2-24),可得&RI-aVl+(2ae + p) × Vep4dr(2-27)+X(XR)由于平台惯导方程的实现与加速度计有著密切的联系,我们就来研究加速度计与式(2-27)的关系。设在平台上或机体上装有加速度计,其示意图如图2-9所示。设加速度计中的质量块的质量为梯,根据牛顿第二定律,有&RF(2-28)at?24
式中为作用于加速度计质盘块上的外力。进一步可得FF.+m(2-29)式中产。表示作用在质量块上的弹象拉力,它与弹簧的变形成正比;而m为作用在质块上的万有引力。将式(2-29)代人式(2-28)可得RF+m爱m(2-30)dt2.图2-9加滤度计示意图进而由上式可得dRI+(2-31)dr?m上式中为加速度计的质激块所承受的绝对加速度,也即de飞行器或平台坐标系原点的绝对加速度:为万有引力加速度;为非引力加速度。设7一,它表示单位质量块质量m所承受的弹簧拉力,将它定义为比力。因为比力的大小与弹簧变形成正比,而加速度计的输出正是与弹簧变形成正比。因此加速度计实质上测量的并非是机体加速度,而是比力,这是惯导理论中的最重要的基本概念之一。将式(2-31)代人式(2-27),得aVo++(20e+0)×d+ De X (ie X R)(2-32)设o do(2-33)4它表示在平台坐标系上难测的地速向量的导数,它也正是惯导中所要求的量。考虑到式(2-33),式(2-32)可写成.25
=乎--(20ie + p) × Vep-X(XR)(2-34)设g=m一西X(oeXR)(2-35)上式中为重力加速度。下面我们简要地来讨论一下重力加速度的物理赢义。图2-10示出了地球表面上的一个质点M,其质量为m。它可以放在另一个物体上,这时它受到了物体的约束反力T;它也可以悬挂在一根细线上,这时它受到的是线的拉力亍。质点M还受到有引力mm。在这两个力的作用下质点随地球以向心加速度0e×(贝×尺)运动,即T+mimm;eX(oi×R)由上式可得TBX(eXR)-mmT,则有再取盈mITmBiex(uiexR)92-10重力加速度的物理邀义
=#一DX(eXR)即得到式(2-35)。由图2-10可以看出,重力加速度沿着地球上的质点所受到的约束反力或拉力的方向,并与其反向,它:又可着成地球引力加速度m与向摄一×(i×R)的合向量。地垂线的方向正是沿着的方向;而水平面则与至垂直。与gm之间有个很小的夹角。A与地理纬度中有关。当甲林45°时,A810角分。我们再回到惯导基本方程的推导上。将式(2-35)代入式(2-34)可得ej-(20+op)×V+(2-36)式(2-36)就是向量形式的惯导基本方程。惯导基本方程中各项的物理意义可简述如下:立,为进行导航计算需要获得的载体(也即平台系)相对地球的加速度向量子为加速度计所测量的比力向量:一(25:+须)×V。,是由地球自转和载体相对地球运动而产生的加速度,它没有明显的物理意义,而又被加速度表所感受,为计算立,需要把它从中消除掉,因此称之为有害加速度;8为重力加速度向激。惯导基本方程也可写成沿乎台坐标系的投影形式。平台系的取法不同,惯导基本方程沿平台坐标系的具体投影形式也不同。三、商量乘积的矩阵衰示法对幅导基本方程式(2-36)进行分析可以看出,在方程中出现了向量叉积项。为了便于应用矩阵这一数学工具进行分析与计算,需要将向量的乘积(包括点积与叉积)用矩阵形式表示出来。设两个向量与多,将其表示成在同一坐标系0中的投影形式(坐标系的基为1、),为·27·
[b.](2-37)万btb.下面来求向最。与的乘积。1.a与的点积.b因为a.b平oh+ab,+4b又因为b.oXJbr[a.b.3口arbr+abx+abr因此有[b.]a.b[axby.4.b.ax(2-38)[bxb.hyQ.2.与的叉积×5设i-axb(2-39)且有ar ae,+a+ae(2-40)b brer +byer +tbresi-ce+c+c将式(2-40)代人式(2-39)可得.28