[科普中国]-伪纬度

定义

伪纬度是指从常规地球纬度系移动任意距离后的坐标系中的纬度，这样可使子午线收敛区（极区）离开导航系统预期的工作位置。1

常规纬度纬度线投射在图上看似水平的平行线，但实际上是不同半径的圆。有相同特定纬度的所有位置都在同一个纬线上。

纬线是一个圆圈，而经线是一个半圆，纬线用来表示南北方向，经线用来表示东西方向。

赤道的纬度为0°，将行星平分为南半球和北半球。

纬度是指某点与地球球心的连线和地球赤道面所成的线面角，其数值在0至90度之间。位于赤道以北的点的纬度叫北纬，记为N，位于赤道以南的点的纬度称南纬，记为S。

纬度数值在0至30度之间的地区称为低纬地区，纬度数值在30至60度之间的地区称为中纬地区，纬度数值在60至90度之间的地区称为高纬地区。

形成原因现代导航均以经线作为航向参考基准，位置用经纬度坐标来表示，而北极地区位于地球的最北端，经线迅速收敛于极点。这就造成了建立相对经线的航向参考基准越来越困难，并且在北极点，所有的方向都是南，这就为极区导航带来了困难，这也就是导致传统惯性导航系统在极区无法定向的原因。此外，随着极区经线的快速收敛，极区经纬度误差也越来越大，因此，在极区还存在定位难的问题。

当船舶航行接近北磁极，磁罗经的稳定性降低到一个临界值，而无法实现精确指向。此时船舶可以由陀螺导航设备进行导航，但其真航向的持续指示依赖于陀螺仪指向的修正，其中包括对地球速率的补偿，由于陀螺仪趋向于保持子午线的方向，因此必须对船舶相对大地平面的运动进行修正，在中低纬度，陀螺的修正能够达到足够的精度，但是在高纬度地区速率修正极大，无法实现；此外，天文真航向的计算是有误差的，任何经度上的推算定位误差会直接对地方时角产生影响并因此影响测者方位的计算。GPS 系统由于覆盖角度的关系对极区定位存在缺陷。由此可见极区船舶航行缺乏精确的方位信息保障，因此对高纬度惯性导航方法的研究是必要的。2

坐标系与伪经纬网的构建游动方位惯性导航方法是解决极区导航问题的一种方法，但在近极点区域使用时，存在难以区分游动方位角和经度值等缺陷。这是由经纬度描述载体位置的局限性造成的。为解决极区定向定位难的问题，海军大连舰艇学院研究生管理大队张汉武等建立了横向地球坐标系，构建了伪经纬网，推导出横向坐标系与常规坐标系、及定向定位参数间的变换关系。

1）惯性 坐 标 系（i系），坐 标 原 点 设 在 地 球 中心，x轴指向春分点，z轴与地轴重合，y与x构成右手直角坐标系。

2）地球坐标系（e系），以 地 球 中 心 为 坐 标 原点，坐标轴相对于地球静止，x轴在赤道平面内与格林威治子午线相交，z轴与地轴重合，y通过右手法则确定。

3）地理坐标系（t系），原点位于载体的质心P点，坐标轴指向东、北和当地垂线方向（向上）。

4）载体坐标系（b系），为正交坐标系，与运载体直接固联，随运载体的运动而运动。

5）横向地球坐标系（E系）。将地球坐标系先绕轴旋转－90°得到，再将绕轴旋转－90°得到图所示的横向地球坐标系。旋转后得到的横向地球坐标系的轴与的轴重合，轴与的轴重合，轴与的轴重合。

6）构建伪经纬网。极点处子午线汇聚成一点是引起定向与定位难题的根本原因，为适应极区导航的需要，张汉武等基于横向地球坐标系构建图所示的伪经纬网、建立横向地球坐标（伪经纬度）。其中，90°E与赤道的交点定义为伪北极点，90°W与赤道的交点定义为伪南极点，0°与180°经线为伪赤道，北半球的90°W与90°E经线构成伪本初子午线。3