1.1.2 Классификация средств и методов навигации

Все измерения навигационных параметров и других величин, не обходимые для решения задач судовождения, производятся на суд­не с помощью различных приборов, инструментов и устройств, на­зываемых в совокупности судовыми средствами навигации. Они ус­тановлены непосредственно на судне и обслуживаются судовыми специалистами - штурманами, радистами, электронавигаторами, гидроакустиками.

Специальная внесудовая система естественных и искусственных средств (маяки, буи, знаки, радиостанции, отражатели, туманные станции, искусственные спутники Земли, небесные светила и др.) используемая для определения места судна и его ориентировки, называется средствами навигационного оборудования. Средства судовождения, объединенные в систему взаимодействующих между собой судовых и внесудовых устройств, носят название навигаци­онных систем.

Сочетание судовых и внесудовых средств навигации, электрон­но-вычислительных устройств и индикаторов, дающих на выходе координаты места судна или другие необходимые величины, назы­вается навигационным комплексом. С помощью навигационных ком­плексов автоматически одновременно решается сразу несколько задач судовождения - счисление пути, определение места судна, автоматическая выдача координат места, курса,, скорости судна и других навигацион

ных параметров, предназначенных для реше­ния задач безопасного маневрирования и промысла.

Для оценки качества и эффективности навигационных систем используются различные критерии и характеристики. Рассмотрим их кратко.

1. Степень навигационного обеспечения определяет полноту измерения необходимого количества навигационных параметров, необходимых для навигации.

Если а - необходимое число параметров, а в- число измеряемых параметров, то степень навигационного обеспечения определяется коэффициентом к=в:а. Полное обеспечение соответствует коэффициенту к=1. При к<1 возникает информационная недостаточность, при к>1 – избыточность.

2. Диапазон измерений навигационных устройств должен соответствовать предельным (максимальным и минимальным) измерени­ям навигационных параметров, взятым с некоторым запасом (5-10%).

3. Погрешность навигационного устройства, определяемая как разность между показаниями измерительного прибора и истинным значением измеряемой величины, является важнейшей его характеристикой. Классификация погрешностей основана на следующих признаках:

а) в зависимости от причин появления погрешностей их разделяют на методические и инструментальные. Методические возникают от несовершенства метода измерений, инструментальные от недостатков конструкции устройства ;

б) в зависимости от свойств погрешностей при многократных измерениях их разделяют на систематические и случайные

в) при учете изменения погрешностей во времени их разделяют на статические, не зависящие от времени, и динамические, являющиеся функциями времени.

4. Точность средства измерения является его статистической характеристикой. Для определения точности необходимо знать закон распределения погрешностей. Для нормального закона распределения погрешности, наиболее часто встречающегося в практике измерений, точность характеризуется вероятностью того, что погрешность навигационного устройства не выйдет за пределы области допустимых величин.

5. Чувствительность характеризует реакцию измерительного прибора на входную величину. Количественно чувствительность характеризуется числом К = х/у где х и у - приращения входного и выходного сигналов соответственно. Чувствительности является статистической характеристикой.

6. Динамическая характеристика средства измерения определяет реакцию навигационного устройства на помеху или на измеряемую величину, меняющуюся во времени.

6. Приспособленность к внешним условиям работы определяется так. Вначале устанавливается закон распределения случайных событий, характеризующих внешние условия, затем вероятность того что точность навигационного устройства не выйдет за пределы допуска при рассматриваемых условиях.

6. Приспособленность к условиям эксплуатации характеризует средние затраты времени t1 на настройку, регулировку и обслуживание измерительного устройства по сравнению со временем его нормальной работы t2 . Чем больше t1 по сравнению с t2 , тем хуже приспособлено средство измерения к условиям эксплуатации.

7. Надежность - это свойство навигационного устройства безотказно выполнять свои функции при сохранении основных характеристик. Надежность бывает инструментальная и методическая. Инструментальная надежность зависит от безотказной работы всех элементов устройства, а методическая - от безотказности метода измерения.

10. Живучесть определяет способность навигационного устройства выполнять свои функции и безотказно продолжать работу при наличии повреждений или отказов составных элементов данного устройства. Количественно живучесть определяется вероятностью безотказной работы устройства при появлении отказов в отдельных его элементах.

11. Экономичность включает ряд таких характеристик, как сто­имость изготовления и эксплуатации, вес и объем устройства, расход электроэнергии и т.п.

11. Степень технического совершенства средств измерений навигационного параметра определяется качеством используемых материалов, деталей, элементов радиотехники, радиоэлектроники, компенсирующими и стабилизирующими элементами, уровнем техноло­гии изготовления и контроля качества конструкции и т.п. Чем выше и качественнее эти критерии, тем более технически совершен­но навигационное устройство.

11. Эффективность - это самая обобщенная характеристика навигационного устройства. Она определяется степенью приспособ­ленности средства измерения к выполнению навигационных задач с требуемой точностью и надежностью в течение заданного време­ни и в определенных условиях применения.

Так как любое из возможных измерений навигационного пара­метра в той или иной степени осуществляется с помощью соответ­ствующих технических средств, не следует искусственно разобщать методы и средства измерений, методы и средства судовожде­ния. Поэтому вопросы развития методов измерений будем рассмат­ривать в непосредственной связи с развитием соответствующих технических средств.