现代化的天文定位——计算机代替天文定位中的查表

　　 摘 要：利用计算机完成天文定位中的太阳赤经、赤纬、太阳格林时角、春分点格林时角、测者地方时角的计算。

关键词：天文定位 太阳赤经 太阳赤纬 太阳格林时角

　　近年来，电子导航系统不断发展，特别是GPS导航仪的普及，使得船舶驾驶人员不重视天文定位。但是，天文导航有其独特的优越性:设备简单、可靠，观测的目标是自然天体而不受人为控制，不发射任何声、光和电波而具有隐蔽性等。因此，船舶驾驶员适任证书评估考试中仍然考核天文定位和天测罗经差，这些内容包含在天文导航中。但是，天文计算内容繁琐、劳动量大、容易出现错误。为了解决这些问题，用计算机实现天文定位就成为必然。以前的天文定位是用六分仪观测数据，然后查表、计算得出船位，这样费时费力。而现在我们可以通过射电六分仪准确快速的观测天体高度，然后通过计算机计算得出船位。整个过程在一分钟之内完成，可以说是实现了时时定位。

射电六分仪它工作在微波波段，自动跟踪太阳、月球或人造卫星，把天体（或人造卫星）地平坐标数据连同时间信息输入电子计算机，处理后给出船只或飞机所在地的地理位置。射电六分仪观测不受云雾甚至暴风雪的影响，因此可以全天候工作。假如在战争期间为了不发射信号，我们可以把射电六分仪换成普通六分仪，虽然操作需要人工，但也并不复杂。例如：应用太阳中天高度求纬度，在太阳中天时间，前后只需一分钟就可以测得太阳的高度，把数值输入计算机后马上得出测者的纬度，前后所需时间最多两分钟。

传统天文定位费时费力的关键是查表和计算。计算可以轻松的通过计算机来实现，天文定位要实现计算机化，查表求天文数据就成为关键。下面主要介绍如何利用计算机求取天文数据来代替查表。

一、时间计算

1.求出儒略日JD

即JD=367*YEAR-INT（7*（YEAR+INT（（MONTH+9）/12））/4）+INT（275*MONTH/9）+DATE+1721013.5+GMT/24

其中：YEAR——年数（如2006）；

MONTH——月数（如10）；

　　 DATE——日期（如16）；

　　 GMT——世界时（如21）；

　　 INT——取整数。

2.从J2000.0起算的儒略世纪数T

T=（JD-2451545.0）/36525

二、太阳平均轨道根数

1.太阳赤道偏心率

es=0.016708617-0.00004204*T-0.0000001236*T2

2.太阳平均平近点角

MS0=357°31＇39?.804+（99r + 359°03＇01?.224）*T-0?.577*T2-0?.012 *T3

3.平黄赤交角ε0

ε0=23°26＇21?.448-46?.815*T-0?.00059* T2 +0?.001813 *T3

4.白道升交点的平黄经Ωn

Ωn=125°02＇40?.28-(5r+134°08＇10?.539)*T+7?.455*T2+0?.008*T3

5.对于当天平春分点的太阳几何平黄经Ls0

L s0= 280°27＇57?.85+（100 r+0°46＇11?.27）*T+ 1?.089*T2

其中1r=360°=1296000 ?

三、其他所需的天体轨道根数

1.日月距角D

D=277°51＇01?.307+（1236 r +307°06＇41?.328）*T- 6?.891* T2 +0?.011* T3

2.金星的平近点角Mv

Mv= 50°24＇57?.937+(162 r +197°48＇38?.915)*T+ 4?.98* T2 +0?.019* T3

3.火星的平近点角Mm

Mm = 19°22＇22?.947+(53 r +59°51＇19?.55)*T+ 0?.6331* T2 +0?.0009* T3


四、太阳轨道根数的改正

1.太阳平近点角的摄动改正ΔMs

ΔMs= 6?.4*sin(251°.4+20°.2*T)+1?.9*sin(207°.5+150°.3*T)

2.黄赤交角章动改正Δε

Δε=9?.2*cosΩn

3.太阳黄经章动改正ΔΦ

ΔΦ=-17?.2*sinΩn

4.中心差v

v=(2es -(es)3/4)sinMS+(5(es)2/4-11(es)4/24) sin2MS+13(es)3sin (3MS)/12+103(es)4sin (4MS)/96

5.太阳平黄经的主要摄动项

（1）长周期项

ΔLL =6?.4*sin（251°.4+20°.2T）+1?.9*sin（207°.5+150°.3T）　　

（2）月亮摄动项

ΔLN =6?.6*sin D

（3）大行星主要摄动项

ΔLP =5?.5*cos（148°.3+2Mv -2MS ）+ 4?.8cos(299.1+ Mv - MS )+2?.0cos(343°.9-2Mv +2MS )

6.太阳黄经光行差的改正

ΔLg=-20?.4955/rs

其中太阳向径rs =1.00000101778*(1- (es)2)/(1+ es *cos f )

太阳真近点角f= MSs+v

五、太阳轨道参数

1.太阳平近点角

MSs = MS0+ΔMS

2.黄赤交角

ε=ε0 +Δε

3.太阳视黄经

λs= Ls0+ΔΦ+v+ΔLL +ΔLN +ΔLP +ΔLg

六、太阳赤道视坐标

由于太阳的黄纬很小，几乎为零，因此可以采用球面直角三角形公式直接将太阳视黄经转换为视赤经和视赤纬。

1.太阳赤经 RA=arctan(cosεtanλs)

2.太阳赤纬 Dec= arcsin(sinεsinλs)

其中：当cosλs<0时，太阳向径rs =-1.00000101778*(1- (es)2)/(1+ es *cosf)

七、春分点格林时角GHAγ

GHAγ=100.075+0.985647348*（JD-2400000.5 -GMT/24-33282）+15.04107GMT

八、太阳格林时角GHA⊙

GHA⊙=GHAγ-RA

九、太阳地方时角LHA

LHA= GHA⊙+λ（E）或LHA= GHA⊙-λ（W）

这样太阳赤经、赤纬、太阳格林时角、春分点格林时角、测者地方时角都已经求出。把以上过程编写成计算机程序的话，只需输入年、月、日、世界时，我们马上可以求得天文定位中所需的各项数据，前后不用一分钟。本人经过以上数据编程,得出的软件(本软件为山东省交通厅科研项目),经检验和天文历数据相差为秒级,由此可见计算机计算完全可以代替天文历.另外这些数据再加上天文定位的公式,经过计算机的编程处理,可以快速的得出船位。