舰船自主天文定位新方法：高精度星光折射角测天体高度

本文主要探讨了舰船航海中提升高精度天体高度获取的方法，这是一个关键的技术挑战，直接影响到舰船自主天文定位的精度。传统的天文定位依赖于直接测量天体的位置，但受大气折射影响，这种测量存在误差。作者提出的创新策略是利用星光折射角和大气折射模型来间接测量天体高度。 首先，该方法使用两个星敏感器，分别捕捉天体在直射和折射条件下的星图。通过先进的星图匹配与识别技术，可以从这些图像中精确计算出星光折射角，这是天体高度间接测量的关键步骤。星光折射角的变化与大气密度、温度等因素密切相关，因此，通过测量折射角，可以推算出天体在地平线上的实际位置。 其次，文章利用已知的大气折射模型，将测量到的折射角转换成天体的真实高度。这个模型考虑了地球大气层的复杂特性，如折射率随高度、温度和湿度的变化，从而确保高度计算的准确性。 通过仿真研究，当折射角测量精度达到1秒（1'），即0.017°，且观测的天体高度约为6°时，该方法能实现天体高度的获取精度高达37秒（0.617°），这显著提高了舰船定位的精度，平均定位误差降低到约23米。作者还深入分析了折射角测量精度、观测天体高度以及大气折射模型精度等参数对定位精度的影响，为实际应用提供了优化建议。 这篇论文提供了一种有效的方法，它革新了舰船天文定位技术，通过间接测量减少了大气影响，有望显著提高舰船在航海中的定位准确性，对于保障舰船航行安全和效率具有重要意义。未来的研究可能进一步改进模型的精确度，以适应更复杂的环境和更高的精度需求。