|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Нахождение вероятнейших координат места судна. Очень часто в практике судовождения возникает ситуации, когда в районе плавания в достаточно короткий промежуток времени имеется возможность определить
Очень часто в практике судовождения возникает ситуации, когда в районе плавания в достаточно короткий промежуток времени имеется возможность определить обсервованные координаты места судна не одним, а несколькими способами. Это позволяет определить вероятнейшее место судна с большей точностью, чем точность каждой отдельной обсервации. Обсервованные места на карту и сначала приводятся к одному моменту. Дня этого от каждой точки по направлению пути откладывается расстояние, проходимое судном за время между моментом обсервации и тем моментом, к которому она приводится. В дальнейшем определение вероятнейшего места судна выполняется так, как будто все они выполнены одновременно. Такое определение координат вероятнейшего места судна практике судовождения получил название метода осреднения мест. Осреднение мест и расчет координат вероятнейшего места можно произвести аналитически и графически. В обоих случаях сначала необходимо рассчитать, веса всех обсерваций. Вес обсервации Роi принимается обратным квадрату среднеквадратической погрешности обсервации Моi: Счислимое место судна также несет в себе определенную навигационную информации, поэтому пренебрегать такой информацией не следует. Если при анализе полученных при обсервациях невязок Сi выполняется условие: , то промахов в навигационной прокладке нет, и счислимые координаты места судно рекомендуется принять в совместную обработку с координатами обсервованными. Тогда вес счислимых координат Рcчi принимается обратным квадрату среднеквадратической погрешности счислимого места Мсч: . Основой аналитического метода отыскания координат вероятнейшего места судна является метод наименьших квадратов, сущность которого заключается в отыскании таких значений вероятнейших поправок к счислимым координатам Djв и Dlв, при которых сумма квадратов невязок для каждой из обсерваций являлась бы величиной минимальной. Аналитическое решение сводится к вычислению координат вероятнейшего (осредненного) места jв и lв по формулам весового среднего: ; ; где n – количество точек, принятых к осреднению; ji, li - координаты точек, принятых к осреднению; Рi - веса точек, принятых к осреднению. Центрографический способ (рис. 9.1) более прост и удобен. Он заключается в следующем: - вычисляются веса точек, принятых к осреднению; - обсервованные точки попарно соединяется прямыми линиями. На каждом из отрезков находится точка, делящая его в отношении, обратно пропорциональном весам осредняемых точек. Этой такой точке приписывается вес, равный сумме весов двух осредняемых точек. - полученные точки в свою очередь осредняются до теx пор, пока не будет найдена точка, вес которой равен сумме весов всех осредняемых точек. Эта точка и принимается за вероятнейшее место судна. Рис. 9.1. Определение вероятнейшего места судна центрографическим способом
Среднеквадратическая погрешность полученного вероятнейшего места судна вычисляется формуле: . Требования ИМО к точности места судна, оборудованного приемной аппаратурой глобальной навигационной спутниковой системы, регламентируются Резолюцией ИМО А.953 от 05.12.2003 г. Минимальные общие требования данной Резолюции в зависимости от района плавания по обеспечению навигационной безопасности судовождения приведены в Приложении 1. Детализация требований данной Резолюции применительно к конкретным районам и морским операциям приведены в Приложении 2.
10. Оценка точности счислимых координат места судна Точность счисления пути судна зависит от точности учитываемых элементов счисления. Для расчета среднеквадратической погрешности счисления Мс(t) используется величина Кс - коэффициент счисления, зависящий от района плавания, степени изученности течений и точности их учета, от гидрометеорологических условий плавания, от типа судна, состава его технических средств навигации и точности учета элементов счисления. Среднеквадратическая погрешность счисления изменяется: - при интервалах счисления при t ≤ 2 часов по линейному закону: ; - при интервалах счисления при t ≤ 2 часов по параболическому закону: , где Mc(t) - cреднеквадратическая погрешность счисления в милях; t - интервал счисления в часах; Среднеквадратическая погрешность счислимого места судна рассчитывается с учетом точности исходной обсервации по формуле: ; где Мо - среднеквадратическая погрешность исходной обсервации. Счислимо-обсервованным местом судна называется обсервованное место, полученной по результатам обработки двух навигационных параметров, измеренных в разные моменты времени. Особенностьюсчислимо-обсервованного места является то, что в погрешность определения координат, помимо погрешностей измерения и обработки навигационных параметров, входит и погрешность счисления, то есть при прочих равных условиях точность счислимо-обсервованного места всегда ниже точности обсервованного. Примерами получения счислимо-обсервованного места судна являются такие способы определения координат, как способ крюс-пеленга и астрономический способ определения по разновременно измеренным высотам Солнца. Радиальная среднеквадратическая погрешность счислимо-обсервованного места судна Мсо для неравноточных и взаимозависимых навигационных параметров рассчитывается по формуле: , где Θ - угол пересечения линий положения; mЛП1 и mЛП2 - среднеквадратическиея погрешности линий положении; Мс(t) - среднеквадратическая погрешность счисления. Для неравноточных и независимых навигационных параметров данная формула выглядит как: . Величина коэффициента счисления Кс может быть рассчитана как априорно, так и апостериорно. Для априорного (по известным статистическим погрешностям основных элементов счисления) расчета используется формула: , где - погрешность определения угла дрейфа; - погрешность определения скорости судна; - погрешность определения курса течения; - погрешность определения скорости течения; V - скорость судна; VТ - скорость течения. Апостериорно (опытным путем - по совокупности невязок) величина коэффициента счисления Кс рассчитывается следующим образом: а. Из всей совокупности невязок выбираются те, для которых t≤2 часов и для них рассчитывается значение коэффициента счисления Кс1 по формуле: ; , где n1 – общее количество невязок Сi для t≤2 часов; б. Из всей совокупности невязок выбираются те, для которых t>2 часов и для них рассчитывается значение коэффициента счисления Кс2 по формуле: ; , где n2 – общее количество невязок Сj для t>2 часов; в. Рассчитываются среднеквадратические погрешности mКс1 и mКс2 коэффициента счисления Кс1 и Кс2: ; ; ; ; г. Рассчитывается значение коэффициента счисления Кс для всей совокупности невязок по формуле: , д. Рассчитывается среднеквадратическая погрешность коэффициента точности счисления mКс всей совокупности невязок по формуле: ; Если использовались равноточные измерения навигационных параметров, производимых через примерно равные интервалы времени, то: - t≤2 часов, - t>2 часов, Необходимое количество невязок n для определения коэффициента точности счисления Кс с его заданной среднеквадратической погрешностью mКс определяется по формуле: . Для определения коэффициента точности счисления Кс со среднеквадратической погрешностью mКс не более 0,1 требуется обработать не менее 50 невязок. Обсервационное счисление - это метод определения координат и элементов движения судна, основанный на комплексированном использовании информации, непрерывно поступающей от автономных судовых технических средств судовождения, и информации, получаемой в результате практически непрерывного измерения навигационных параметров относительно навигационных ориентиров. B каждом цикле обсервационного счисления измеряется одна (или несколько) навигационная изолиния. Если измеряется одна изолиния, обработка информации производится в реальном масштабе времени. В противном случае производится накопление информации и приведение ее к одному моменту. При приближенно линейном характере связи измеренных навигационных параметров с искомыми величинами математической основой обработки навигационной информации в процессе обсервационного счисления является оптимальный фильтр Калмана. При последовательном уточнении нескольких навигационных величии (например, двух координат и вектора скорости сноса) рекуррентная формула линейной оптимальной фильтрации имеет следующий вид X=Xс+SHT(HSHT+R)-1(Z-Zс) где X - вектор (матрица-столбец) искомых величин; Xс - вектор (матрица-столбец) счислимых навигационных величин, найденных по результатам всего комплекса предыдущих измерений; S - корреляционная матрица счислимых навигационных величин; H - матрица коэффициентов исходных уравнений, связывающих измеренные и искомые навигационные величины; HT- транспонированная матрица коэффициентов; R - корреляционная матрица погрешностей измеренных навигационных величин; Z- вектор (матрица-столбец) результатов измерения; Zс- вектор (матрица-столбец) счислимых величин, соответствующих измеренным. Точность полученного вектора X оценивается корреляционной матрицей: P= SHT(HSHT+R)-1(HT)-1R Если, например, при обсервационном счислении по каждому последовательно измеренному навигационному параметру определяются вероятнейшие координаты и элементы сноса, то матрицы рекуррентной формулы (без учета корреляции) имеют следующий вид: ; ; ; ; ; ;
, где φв, ωв - вероятнейшие широта и отшествие; , - составляющие вероятнейшего вектора сноса по меридиану и параллели; a, b - коэффициенты уравнения линии положения; t - интервал счисления между двумя последовательными измерениями навигационного параметра; , - среднеквадратические погрешности счислимой широты и отшествия; , - среднеквадратические погрешности составляющих скорости судна по меридиану и параллели; - среднеквадратическая погрешность скорости судна; , - среднеквадратические погрешности поправок широты и отшествия; ∆φc, ∆ωc - счислимые поправки, т. е. поправки к счислимой точке на линии истинного курса, рассчитанные по данным сноса, определенного в предыдущем цикле (по предшествующему навигационному параметру): ; ; ∆φизм , ∆ωизм - измеренные поправки, равные: ∆φизм = ∆φс + ∆φо; ∆ωизм = ∆ωс + ∆ωо, здесь ∆φо, ∆ωо - поправки для перехода от счислимого места судна к вероятнейшему месту, определенному по последней измеренной линии положения; U и Uс - измеренный и счислимый навигационные параметры.
B данном случае измеренные навигационные параметры считаются корреляционно независимыми (корреляционные матрицы диагональные). Элементы сноса судна (направление и скорость) рассчитываются по формулам: ; . Величина SHT(HSHT+R)-1 = K называется коэффициентом усиления. Этот коэффициент характеризует степень уточнения счислимых навигационных элементов по данным измеренных навигационных параметров. Требования ИМО к точности места судна, оборудованного приемной аппаратурой глобальной навигационной спутниковой системы, регламентируются Резолюцией ИМО А.953 от 05.12.2003 г. Минимальные общие требования данной Резолюции в зависимости от района плавания по обеспечению навигационной безопасности судовождения приведены в Приложении 1. Детализация требований данной Резолюции применительно к конкретным районам и морским операциям приведены в Приложении 2.
Приложение 1 Минимальные общие требования к глобальной навигационной спутниковой системе по обеспечению навигационной безопасности судовождения (Резолюция ИМО А.953 от 05.12.2003 г.)
à - Для судов с эксплуатационной скоростью свыше 30 узлов могут быть более жесткие требования.
Приложение 2 Детализация минимальных требований к глобальной навигационной спутниковой системе по обеспечению навигационной безопасности судовождения. (Дополнения 2,3 Резолюции ИМО А.953 от 05.12.2003 г.)
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.016 сек.) |