Обобщённый метод линий положения. Навигационный параметр, поверхность и линия положения.
Навигационный параметр. Место самолета можно определить с помощью различных технических, в том числе радионавигационных средств и разными методами. Но как показал профессор В.В.Каврайский, практически все эти способы можно рассматривать как частные случаи обобщенного метода линий положения. Это не какой-то конкретный способ определения МС, а абстрактный теоретический подход, некая схема, выражающая то общее, что содержится в любом способе местоопределения.
Основными понятиями, на которых основан этот метод, являются понятия навигационного параметра и линии положения.
В полете с помощью приборов можно измерить самые разные величины: пеленги, дальности, путевую скорость, угол сноса, температуру воздуха и т.д. В широком смысле слова их можно назвать навигационными параметрами, потому что эти величины используются для навигации.
Но в узком смысле, с точки зрения обобщенного метода линий положения, под навигационными параметрами понимаются не любые величины, применяемые в навигации, а только те, значения которых жестко связаны с точкой в пространстве, в которой производится их измерение.
Навигационный параметр - это физическая или геометрическая величина, значение которой функционально связано с данной точкой пространства.
В приведенном определении навигационного параметра говорится, что его значение является функцией не величины (числа), а точки в пространстве. Это означает, что за каждой точкой «закреплено» определенное значение этой величины (навигационного параметра). Следовательно, для того, чтобы решить, является ли какая-либо измеренная величина навигационным параметром (в узком смысле, с точки зрения обобщенного метода линий положения), необходимо только выяснить, является ли ее значение вполне определенным в данной точке, либо может быть в этой точке различным, то есть с данной точкой жестко не связано.
Приведем примеры некоторых величин, и рассмотрим, являются ли они навигационными параметрами.
Наклонная дальность до радиостанции. Наклонная дальность – это расстояние от какой-то конкретной радиостанции до данной точки (например, до ВС) по прямой. Если ВС в данный момент времени находится в какой-то точке пространства, то конечно, его расстояние до радиостанции (наклонная дальность) является вполне определенной величиной, например, 137 км, а не 100 км, не 64 км и т.п. Следовательно, наклонная дальность – это навигационный параметр, являющийся в данном случае геометрической величиной.
Атмосферное давление. В любой момент времени в каждой точке околоземного пространства имеется вполне определенное значение атмосферного давления, например, 756 мм рт.ст или любое другое. Следовательно, атмосферное давление тоже является навигационным параметром, это физическая величина.
Не имеет значения, что атмосферное давление непрерывно меняется во времени и уже через минуту его значение в этой же точке, может быть, будет уже другим. Здесь важно, что в любой данный момент оно имеет вполне определенное значение.
Путевая скорость, то есть скорость перемещения ВС относительно Земли. Конечно, эта величина широко используется в навигации, но ее можно назвать навигационным параметром только в широком смысле слова, но не с точки зрения метода линий положения, поскольку она не попадает под приведенное определение. Действительно, разве можно сказать, что за данной точкой пространства закреплено какое-то определенное значение путевой скорости? Конечно, нет. Во-первых. если в данной точке сейчас не находится ВС, то путевой скорости в этой точке вообще не существует. Во- вторых, даже если через точку пролетает ВС, то очевидно, что его путевая скорость может быть различной и будет зависеть от истинной воздушной скорости ВС, от курса ВС, от скорости и направления ветра в данной точке. Следовательно, за самой точкой не закреплено никакое конкретное значение путевой скорости, поэтому она не является навигационным параметром.
Магнитное склонение. Магнитное склонение – это угол между северными направлениями истинного и магнитного меридианов. В любой точке однозначно определено направление на северный географический полюс (северное направление истинного меридиана) и однозначно определено направление горизонтальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Земли (северное направление магнитного меридиана). Следовательно, в каждой точке имеется вполне определенный угол между этими направлениями ( магнитное склонение). Поэтому ΔМ – это навигационный параметр.
Разумеется, можно привести множество примеров величин, которые в соответствии с приведенным определением являются навигационными параметрами. Но в навигации используются только те из них, которые реально могут быть измерены в полете, то есть те, для измерения которых на борту действительно имеются соответствующие приборы.
Поверхность и линия положения.
Если в какой-то точке пространства навигационный параметр имеет какое-то определенное значение, то это не вовсе не значит, что в других точках его значения должны быть обязательно другие. Наверняка точно такое же значение параметр имеет и во многих других точках. Например, точки, в которых наклонная дальность равна 100 км находятся и к северу, и к востоку от радиостанции, и кверху от нее, вообще в любом направлении. Таких точек бесконечно многого. Но, как правило, точки с одинаковым численным значением навигационного параметра выстраиваются в пространстве, образуя некоторую поверхность.
Поверхность положения – геометрическое место точек в пространстве с одинаковым значением навигационного параметра (рис. 2.10).
Рис. 2.10. Поверхность и линия положения
Обычно для каждого вида навигационного параметра поверхность положения имеет свою определенную форму. Для параметра наклонная дальность поверхность положения имеет форму сферы с центром в точке расположения радиостанции (рис. 2.11).
Рис. 2.11. Поверхность положения для навигационного параметра наклонная дальность
Ведь сфера и есть геометрическое место точек, одинаково удаленных от некоторой точки, называемой центром сферы. Поэтому, если в полете измерено, что наклонная дальность до радиомаяка составляет 237 км, то это означает, что ВС сейчас расположено в одной из точек сферы радиусом 237 км с центром в точке расположения радиомаяка. Поэтому поверхность и называется поверхностью положения. ВС не может находиться ни внутри, ни снаружи этой сферы, потому что тогда значение параметра (дальности) было бы другим.
Каждому численному значению навигационного параметра соответствует своя поверхность положения, поэтому для каждого вида навигационного параметра существует целое семейство поверхностей положения, отличающихся значением параметра. Так, для параметра наклонная дальность это семейство представляет собой бесконечное множество сфер разного радиуса с общим центром в точке расположения радиомаяка. И когда в полете при измерении наклонной дальности бортовыми приборами определяется численное значение этой дальности, то и становится ясным, на какой именно из этого множества сфер (поверхностей положения) в данный момент находится ВС.
Поверхность положения может пересекаться с земной поверхностью. При пересечении этих поверхностей образуется линия, в каждой точке которой, конечно, такое же значение параметра, как и на всей поверхности положения. Эта линия называется линией положения.
Линия положения – геометрическое место точек на земной поверхности с одинаковым значением навигационного параметра.
Если навигационный параметр является геометрической величиной, то обычно каждому его виду соответствует своя геометрическая форма линии положения (окружность, ортодромия, гипербола и т.д.). Изменяя значение навигационного параметра можно получить целое семейство линий положения, каждая из которых соответствует своему значению параметра.