迪玉茹，黄海，阮卫

(中国船舶集团有限公司 第七〇五研究所，陕西 西安 710077)

0 引言

极区是地球球体的两端，临近地理极的区域，是地理纬度最高的区域。随着世界各大国间经济互通、航运交往的频繁，跨越极区的航路越来越受到重视，极区的军事、经济、自然资源等战略意义及重要性越发凸显。目前，各国在极区的科研活动都在加强。

极区内水下对准及导航技术的研究，可使水下航行器具备全球导航能力，为实现极区内经济和军事战略提供理论支撑和技术储备。因此有必要开展水下航行器在极区内的导航及对准技术研究与关键技术探索，深入研究适应极区环境的对准和导航策略。

水下航行器主要采用惯性导航。针对水下航行器惯性导航系统在极地的使用，存在的问题主要有以下几点[1–6]：

1）航向角定义失效

在水下航行器导航计算中，通常采用的是地理坐标系实现在地球表面的导航。根据航向角定义，航行器纵轴水平面投影与北向的夹角为航向角，而在极地附近，原本是一条指向线的“北向”变成一个点，航向角失去定义。

2）经典惯性导航力学编排失效问题

在经典惯性导航力学编排中，存在对地球自转角速率的跟踪指令。在高纬度地区，天向指令将趋于无效。这与传统的指北方位平台惯导力学编排在高纬度地区存在计算溢出和方位陀螺施矩困难的问题是一致的。

3）航向角无法提取

在极地附近，当航行器穿过极地附近（例如经度由0°直线驶向180°，10°驶向190°等），航向角速度未发生变换，而航向角却将发生180°跳变，惯导解算无法提取。……