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:
12
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
6.33 Mб
Скачать

д и, дх

диг

дх

0

0

0

л' =

ди

ди ди2

ди

о

0

0

а,

аг

0

С

0

0

ди3

дх

да^

дх

 

0

 

€,

0

0

0

0

о

*3

0

аи СЧ

0

0

0

0

да±

0

 

Эа^

0

 

0

 

даы

д а .

 

д х

ду _

 

 

 

. . .

0~

 

.

.

0

 

*

. . .

0

 

 

.

0

•>

 

 

 

0 0 0 0 . . ■ аы éN

Л x t

¥<г ¥'

_

п =

Д х N

*

Л.>5

1

U 7

счислимые координаты на момент наВладпий;

x i tin

-координаты точна на тот момент, к которо­ му приводятся результаты измерение.

 

На основании

(2.60) имеем

 

 

 

К.

=/С

- К ^ А \ л ' Т

 

 

 

£е

*

где

Кд

-

корреляционная матрица измерений)

 

К

-

корреляционная матрица вектора /7 .

 

л

 

 

 

 

Переход к вектору П от вектора X ,

Г

*

X =

•>

х ы

н

выполняется еледуищм лмиейным преобразованием:

Л=ГХ ,

где

 

 

 

 

 

 

 

 

_ J

0

с

. . .

0

/

0

 

4

 

0

- і

0 .

. .

0

0

/

/" =

0 0 -1 . . . о 1 0

 

0

0

0 .

. .

і

0

1

1^8

По общим правилам

Kn - F K XF T-

Поэтому

 

 

 

 

Kt ~ K^ y . * A 'FI<^

A ' ^

T

Ö - 6 I)

Однако часто Кх неизвестна.

По указанной причине

рассмотрим зависимости,

по которым можно непосредствен­

но построить матрицу Кп

. Пусть

> t N

(приведение

к последующему моменту).

Тогда

 

 

 

* f x r (х %~х н У ( х м~х ы - ^ + * *

 

9

аналогично

 

 

 

 

*2 -* ы -Г (x f xN) + (*«- х н- і )

и вообще

Ха - Х* шХч Г ХЫ

Такую хе систему тождеств можно записать и для орди­ нат. Итак,

_____________rI 1

 

1

*N'XN-t

 

 

 

У%У»

U

«

Ум-!

• •

«

•f

9

« •

Ун~У*>і

>*1l~XN о

У* о

1 J*

|

* 2 - Xt

1

 

 

У з 'У 2

¥ г - ¥ ,

Х3~ Х2

О

 

Уз~Уг 0

О0

0

0 0

П = П н+ П ыч +

* n , .

В силу независимости слагаемых напмим

К —Кп * Кп т

* к,

П Пі

П о

п н

пі

" г

 

Сделаем предположеяме о круговом характере распре­ деления оиибок счисления и о том, что их величина про­ порциональна времени. Тогда

 

о О .

. 0

 

К

0

< £ о . . . о ]

 

О

о .

. 0

;

о е ‘

о б ’ . . . о

"/

О о о .

. 0

V < & 0 < £ о . . . о

 

о

о .

. 0

 

0

б г„ 0 е ‘ . . . о

 

 

0 0 0 0 . . . о _

 

 

 

 

 

<

0

<

*

 

 

 

а

0

з »

к'пн

Ч

 

 

 

 

%

0

 

. о

- б к

Складывая /С • , получим

150

4

0

d 2

0 .

. d N

 

 

d ,

0

d g • * . 0

d N

<

0

d 2

о .

. d N 0

ö

d 2

0

0(2 *

* . 0

d N

 

 

0

d N 0

 

d N

0

где

L 0 d N

0

d N . . . 0 d N _

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_, 2

 

 

 

 

 

 

+ ^(N-!)N +

Г

 

 

 

 

 

 

 

Например, яри переносе четырех разновременных линий

положения

 

 

 

 

 

 

 

 

а ,

t t

О О О

О О

О

 

О

О а2 ё2

О

О О О

А

I

 

 

 

 

 

 

О О О О а3 о3 О О

 

О

О

о

О

О о

 

 

~(а,+ é?)d,

*■

'

О, f €, ) d 4

а 'к па ,т=

{ala2-tit t2 )cl2 . .

.

(a2a iit é 2 éii)d^

 

 

 

 

 

(■а 1аз * ^ з ') с(з

• •

(<Vу

 

 

. .

. ( а І + б * ) сІ 4

Г51

Аналогичные формулы можно получить для приведения результатов ж первому моменту или к любому из промежу­ точное.

Дальневине ввчислѳния для получения вероятнейшее координат следует выполнить обнчкмм порядком с примене­ нием расинрениого принципа найменьиих квадратов, так как весовая матрица в общем случае не будет диагональ­ ной:

р - к£ - ( кл +а ,к яа , тГ 1 '>

x ~c~'a ,tpl ;

С= АТРА

152

Глава Ш. ОШНКА ТОЧНОСТИ ГТРКДЛИЛИ ЯМРШНТ ид

МО Й П0ВЕРХЯ0СТ1

§21. Характеристики точиести полежим точки, корреляционная матрипа.

эллипс ошибок

Точность всякого

вектора Х “1^ , # ]

может‘быть

охарактеризована его

корреляционной патрицей

к,*

 

V

кп

где

 

 

 

 

КXX • & J у

7

г .в . дисперсии

компонентов вектора |

/Г „ * К,.„

- корреляционные моменты.

Естественно, что с помощью корреляционной матрицы ыокно оценивать и точность вектора перемещения или ко­ ординат, т .е . точность места. Корреляционная матрица Двумерного вектора содержит 3 различных элементаікорреляциенная матрица трехмерного вектора содержит б раз­ личных элементов, 3 дисперсии и 3 корреляционных момен­ та попарно. С помощью корреляционных моментов можно решать различные практические задачи, причем при решеЛНИ этих задач на Э8Н матрица Кх оказывается очень

удобной характеристикой.

153

Пусть например, требуется найти точность места, по­ рученного в результате еломеняя двух векторов. Для того ѵг.бы решит эту задачу, нужно сложить две корре­ ляционные матрицы. Такая операция выполняется элемен­ тарно Однако в ряде случаев бывает необходимо пред­

ставить характер распределения ошибок координат на плос­ кости в наглядно! форме. Данную задачу можно решить, используя такую характеристику, как эллипсы. Известно, что плотность распределения системы двух нормальных случайных величин выражается следующей зависимостью:

где

, <j

-

стандарты случайных величин дт

%

 

*

 

соответственно|

 

 

 

 

 

-

коэффициент

корреляции.

 

 

Если случайные

величины х

и ^ независимы, то

 

и тогда

 

 

і

{ ( x - m x f

(у.-т я ) г

2 згвх е %езср

->

о

2

 

Таким образом, двумерная плотность распределения распадается иа произведение плотностей двух нормальных

распределений с параметрами т х

, (5Х и т

,

(Зѵ .

Приравнивая

показатель степени

(3 .1 )

 

<r

некоторой постоян­

ной величине

С 2 , получим уравнение

эллипса

равной

плотности распределения вероятностей

 

 

 

154

с г_ Г- тх)г

2гЯгУр - т х)(х}-т £

(>~^у)

1

<з*2

"

вгх &

f

в *

_

 

 

 

 

 

 

^ 3.2)

Главны^ полудиаметры этого эллипса можно вычислить

по формулам:

 

 

 

 

 

*=J _ _ _ _ _ _ _ _2 У

£

 

 

 

C^ v

/ - j

/

А*г* ,2 &£ в 1 '

( 3. 3)

 

 

 

 

 

 

? S

 

 

,

 

1

 

о

а их ориенткроБку сс и 90+cL по отношению к осям

* 4

пс формуле

 

 

t(^ 2 c k —

 

 

или,

умножая числитель и знаменатель

на

знаменатель

2

» а

затем числитель и знаменатель 2

на

знамена­

тель

f

и приведя подобные числа, получим

 

155

' S x - s i

(3.4)

Здесь

K* 4 Zx>$(^ x G '$ ’

\ig 2 d . —

Как видим, для вычисления всех трех параметров эл­ липса достаточно знать элементы корреляционной матрицы.

Если случайные

величины

х , ^

взаимонезависимы,то

" 0 и

»

2 s<5jL

! Л ' ° ’ т *в * главные

полудиаметры эллипса в данном случае расположены вдоль координатных осей. При ? эллипс вырождается

в линию, представляющую собой диагональ прямоугольника

со сторонами 2&

х и

2<jy_ .

В промежуточных случаях

больная полуось

будет

находиться в I и Шквадрантах,

если кх ^ > О

I во П и ІУ,

если

Кх

О .

Очевидно, что

чем больше

ъ

тем

более вытянутым

 

 

 

*>}(

 

будет эллипс. Вероятность попадания случайной точки в

пределы области

£

,

ограниченной эллипсом рассеива­

ния (3 .2 ), легко

вычислить, переходя К

обобщенным

полярным координатам ß

, jP с полюсом в

центре рас­

сеивания и с полярной осью, направленной по оси сим­ метрии эллипса:

156

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ