Основы определения места судна и оценка точности

Для обеспечения навигационной безопасности необходимы определения места судна, которые показывают его положение относительно опасностей и намеченного пути.

Определение места судна (обсервация) состоит в получении его координат или точки на карте по наблюдениям ориентиров.

Ориентирами называют объекты с отличительными признаками и известным положением. Ориентирами служат специально создаваемые для этого маяки, знаки, радиостанции, навигационные спутники, приметные с моря башни, церкви, заводские трубы, обелиски и др., а также естественные объекты: мысы, горы, острова, небесные светила.

Навигационным параметром называют величину, зависящую известным образом от положения точки относительно ориентиров и измеряемую для определения места судна. Примеры таких параметров: расстояние до ориентира D, высота светила h, пеленг ориентира П, разность расстояний DD и т.п.

Навигационной функцией называют известную зависимость навигационного параметра от координат любой точки и ориентиров .

Для каждого из параметров такая функция имеет свое конкретное выражение.

Если параметром служит расстояние на сфере D до ориентира А с координатами Ф и Λ, а М – произвольная точка с координатами j и l (рис. 1.26), то из сферического треугольника АМР_N навигационная функция расстояния (длина ортодромии)

.

Для малых расстояний небольшой участок Земли можно считать плоским и (см. 1.2.5.)

Если навигационным параметром служит пеленг П, то из того же сферического треугольника АМР_N (рис. 1.26.) навигационная функция пеленга (азимута)

Рис. 1.26.

Для малых расстояний

Аналогично этому получают навигационные функции других параметров.

Навигационной изолинией называют геометрическое место точек равных значений навигационного параметра. Иначе говоря, для всех точек навигационной изолинии значение ее параметра одинаково (U = const).

Большинство навигационных изолиний имеют свои названия.

Изостадия – линия равных расстояний, малый круг с центром А и сферическим радиусом D_o.

Аналогично изостадии получают уравнение круга равных высот

,

центром которого служит полюс освещения светила с координатами Ф = d и

Л = t_ГР и сферическим радиусом Z_o = 90° - h_o.

Изопеленга или изоазимута – линия равных пеленгов П ориентира, кривая, проходящая через ориентир и ближайший полюс.

На малых расстояниях, в пределах визуальных и радиолокационных пеленгов, участок Земли можно считать плоским, изопеленги принимают вид прямой, проходящей через ориентир под углом П к меридиану.

Гипербола – линия равной разности расстояний DD, измеряемой при использовании радионавигационных систем.

Изогона – линия равных значений горизонтального угла между направлениями на два ориентира. На плоскости – окружность, проходящая через эти ориентиры.

Изобата – линия равных глубин.

Линия положения (ЛП) – прямая, заменяющая участок навигационной изолинии вблизи счислимого места судна. Линией положения может быть касательная или хорда навигационной изолинии.

Определяющей точкой называют общую точку изолинии и линии положения. Касательная линия положения имеет одну такую точку, а хорда – две. Практически обе названные линии положения сливаются в одну, хотя их построение выполняется по-разному.

Если измерен только один навигационный параметр U, то его обсервованное значение позволяет составить только одно уравнение навигационной изолинии U_o = U (j, l). Но, как известно, по одному уравнению нельзя определить два неизвестных j и l. Поэтому по измерению одного навигационного параметра определение места судна невозможно.

Для определения места судна необходимо и достаточно измерение двух навигационных параметров, изолинии которых в районе возможного нахождения судна пересекаются только в одной точке под не слишком острым углом. По соображениям о точности желательно чтобы этот угол был не менее 30°.

Два – минимально необходимое число измеряемых параметров для определения места. Однако, если позволяют условия, то всегда надо выполнять дополнительные (избыточные) измерения, которые служат для контроля на промахи и для повышения точности результатов.

Положим U и V – измеряемые навигационные параметры с обсервованными значениями U_о и V_о, этому соответствует система двух уравнений навигационных изолиний:

,

которые могут быть изображены на карте (рис. 1.27.).

Аналитическое или графическое решение системы уравнений дает обсервованное место М_о, имеющее обсервованные координаты j_о и l_о.

Способы определения места различают в зависимости от наблюдаемых ориентиров и используемых технических средств.

Например: визуальные, радиолокационные, астрономические, по спутникам.

Рис. 1.27.

Методы определения места подразделяют в зависимости от того, как решают систему уравнений навигационных изолиний. Таких методов три: графические, аналитические и графоаналитические.