
книги из ГПНТБ / Болдырев, В. С. Методы математической статистики в гидрографии и кораблевождении учеб. пособие
.pdfд 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 |
$г |
0 |
0 |
о |
*3 |
$з |
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,*
|
/С |
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 |
(Г |
некоторой постоян |
|||||
ной величине |
С 2 , получим уравнение |
эллипса |
равной |
||
плотности распределения вероятностей |
|
|
|
154
с г_ Г(х - 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