Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Болдырев, В. С. Методы математической статистики в гидрографии и кораблевождении учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
6.33 Mб
Скачать

C~‘+(I)<P)KE(D(p)T

-Э ф К Е

•(2.50)

( - э ф х £ ) т

Ранее іш доказали, что элементы корреляционной матри­ цы оценок неизвестных, найденных по способу наименьших квадратов, определяется с помощью коэффициентов нормаль­ ных уравнений

К 2 = 6 г С~' .

(2.37)

В формуле (2.50) блок, представляющий характеристику точности неизвестных, включает дополнительные элементы, и поэтому дисперсия неизвестных здесь не будет минималь­

ной из возможных.

Лучшую точность мы получим, действуя

в соответствии с

(2 .48).

§ 20. Вероятнейшее место корабля на галсе

Вычисление вероятнейшего места корабля на галсе на любой момент времени является задачей, решение кетерей представляет не только теоретический, не и практический интерес при навигационно-гидрографическом обеспечении траления, минных постановок, при обработке материалов промера и при решении ряда других задач. Рассмотрим метод вычисления координат на галсе, не связанный с какими-либо априорными предположениями о поведении вектора сноса, при этом будем считать, что поправки основных навигационных приборов надлежащим образом учитываются, а остающиеся погрешности являются случай­ ными. TQ7

Непосредственно измеренными ъ даинои задаче будут: наблюденные значения н&внгаииоіных параметров, пройден­ ное кораблем расстояние и направление движения. Для нрестоты записей будем пользоваться прямоугольной сис­

темой координат

Х О У -

 

Пусть на некоторые моменты времени известны прибли­

женные координаты точек

 

И

Л

,7

Л

X

*;

у./ у

Х 2

У 2

 

и в эти же моменты произведены измерения навигационных

параметров

7

і = 1 , 2 , 3 , А/ *

Поставим уравнения погрешностей навигационных пара­

метров

 

 

.

 

 

 

 

аі $ xj f

$ f y

' <• =

і

(2‘ 51)

 

 

£

=

•••> т

 

 

каждое из

которых

имеет

вес

 

 

 

 

 

Р г

 

 

 

г -

 

 

1 в 1

 

 

Со■- стандарт ошибки измерения параметра.

Для каждого

направления 7^ z с

точки ^

на соседнюю

точку галса г

можно написать

 

 

Я

h

 

 

 

 

(2.52)

 

 

 

 

 

с весом

7

138

£

^ 1 2

j • - • f /77 t

'z i j Z 7 '- - 7 / 7 7 у

% t

* \

 

St,* =SinT<},2 ’

cf , - r cosTt} ^ ,

расстояния от

% до 7 ;

<o^z - стандарт

ошибки измерения

направления

Аналогично

для

каждого измерения

расстояний

между точками

^

и г можно записать

Xx + s

(2.53)

ѵ Ѵ ѵ Ѵ ѵ 1*’

 

с весом

Из приведенных уравнений складывается система, под-

лехаоая решению по способу наименьших квадратов.Матри­ ца коэффициентов этой системы имеет следующий вид:

139

*,

о

0 . . .

. . . 0

0

а2 é2 0

0 . . .

. ■ ■ 0 0

0 0 а3 €3 . . . .

. . 0

0

0 0

ач

 

. . 0

0

(2.54)

О О О 0 . . . .

S,2-°12 **Л С2І. . . .

<** :

1

1

1

1

 

 

~S2f \ * * . 0 о _

Здесь д 1 -

матрица коэффициентов уравнений

погреш­

ностей навигационных параметров. Она имеет

N

строк и

п столбцов,

причем п = 2т ( т - число

определяе­

мых точек). Отметим, что среди столбцов /)' мояет быть обязательно четное число столбцов, состоящих из одних о. Номер такой пары столбцов будет соответствовать номеру точки, для которой не известно ни одного значе­ ния навигационного параметра;

А 1 - матрица коэффициентов уравнений погрешностей направлений и расстояний. Число ее строк равно удвоен­ ному числу*промеиутков между точками, длина и направле­ ние которых известны. Для одного галса число строк А

равно 2 { т - і ) . Итак, общее число строк в А равно

N+2 п-2 .

Результаты измерений навигационных параметров не за­ висят от ошибок в длинах и направлениях отрезков галса, определяемых по счисление. Поэтому весовая матрица будет квазидиагональной,

140

II

о

(2.55)

ор "

где р - весовая матрица ошибок измерений навигацион­ ных параметров размерностью N x N ,

Р- весовая матрица направлений и длин отрезков

галса размерность* ( п - 2 ) х ( п - 2 ) '7

р ' и р " - симметрические, но не «Іязательна диагональ­ ные.

Лектор свободных членов будет содержать N t гг- 2 компонентов. Если координаты точек вычисляются одна за Другой с использованием приближенных координат первой точки, то последние п - 2 свободных члена будут равны нулю:

4

г

I =

V

о

о

о

о

Напишем матрицу коэффициентов нормальных уравнений:

с М * ,

Р

О

(2.56)

О р"

 

 

MI

- P p 'l '.

(?.57)

Теперь вектор неизвестных поправок к координата«

может быть вычислен с помощью следующего выражения:

x =c 'atp l =(a 'tp 'a '+а "тр а "г А iTp 'l ' .

Тйким образом, задача решена.

Решение получается сравнительно простым в том случае когда все измерения и ошибки счисления на смежных участ пах галса вэаимонезависимы,*.при наличии же корреляцион­ ной связи матрица весов Р перестанет быть диагональ­ ной, что ведет к значительному увеличению объема вы­ числений.

Определение вероятнаИиего места корабля приведением пазнозрсмсиныт линий полояе-

аия к одному иоиенту

Пусть в некоторый момент времени t, выполнено из­

мерение навигационного параметра и получено уравнение линии положения

Если немедленное использование этой ЛП не

предпо­

лагается, то необходимо произвести ее параллельное

смещение на величину пройденного расстояния за

время

t(2 = t g ~ t,

• После такого смещения точностьJW нельзя

считать прежней, так как величина смещения известна с погреиностями.

Пусть точность вектора смещения /7 (точность счисле­ ния за время ^ ) характеризуется корреляционной матри­ цей

б"" к

ия ; 2

^ах

Составим

вектор, заданный значениями двух его на-

. авляющих

косинусов:

Так как модуль этой» вектора равен единице, скаляр­ ное произведение вектора П ,

/7=

(2.5R)

7

143

на вектор Г ,

 

 

ТП=Дх cos'Z + Д у sin. Т у

 

представляет

собой

проекцию вектора П

на направление

вектора

Т .

Дисперсия этой проекции и есть дисперсия

вектора

/7

в данной направлении:

 

D^=TКПТ T=cos2rc

t s i n Z i - s i n

2 Z К,

 

 

 

 

АХ,

Учитывая независимость ошибок измерений и ошибок смещения, дисперсию смещеннойЛП определим из выраже­ ния

= ф т к п тг

(2.50)

Если считать компоненты корреляционной матрицы оши­ бок счисления пропорциональными времени, то вид корреля­ ционной матрицы может быть указан более конкретно:

Кп ІігК - І і2

К, К*

.

 

^21 ^22 _

 

Если кроме этого считать ошибку счисления круговой,

то

 

 

' б 2

О

 

К= о

& г

 

идля последнего случая

ФФ*фт тг=ф t /2e 2 .

ІЬЬ

При вычислениях, связанных с определением координат на море, иногда использупгся ненормированные ЛП вида

а Дх + ЁДу -■ £=0 .

Очевидно, что

S in 'с =

Поэтом;

7

где

А - [о é'] •

Отеаиа

Т К „ Г r- - p f p - A К „ЛТ .

Так как

то

і* )< з яг .

Умножив (2,59) на ( а г + € г) , получим

^- стандарт ожибкн в свободном члене уравнения

ссмеженной ЛП .

Всовместную обработку с другими ЛП смеженная линия должна приниматься с весом, вычисленным по последней Формуле,

10

145

В том случае, когда совместно уравниваются несколько линий положения, полученных в разные моменты времени, необходимо учитывать еще и возникающие при смещении корреляционные моменты. Очевидно, что при смещении сами свободные члены не меняются, однако их корреляцион­ ные моменты претерпят изменения. Рассмотрим вектор свободных членов

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

" <

 

!<ш

 

 

 

и

И

 

■ ис

Н

С

 

 

2 С

 

2 С

=

 

 

 

•>

1 = Uс-* /с

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

Л '

 

С

 

 

 

Nc

 

Nc

 

 

 

 

 

а * - приведенное

к одному моменту наблюденное

значение

навигационного параметра;

ис - приведенное к одному моменту счислимое зна­

чение

навигационного параметра.

Вычитаемое в правой части свободно от ошибок измере­

ний и приведения.

Все эти

ошибки входят в вектор сво­

бодных членов за счет уменьшаемого. Поэтому

 

 

К,

 

 

 

можно записать,

что

 

 

 

 

 

и

н

иИ+ А П

(2. 60)

 

 

 

 

С '

 

 

 

 

где

Т46

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ