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

книги из ГПНТБ / Скворцов, М. И. Теория и практика решения задач кораблевождения с учетом влияния систематических ошибок учебник

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
6.54 Mб
Скачать

Если при обработке наблюдений способом наименьших квадратов продольная проекция скорости течения аппро­ ксимируется функцией

vTl = апх, + апх2 + . . .

хт,

( 3 . 9 5 )

то коэффициенты при неизвестных принимаются равными:

при

 

аппроксимации

триго-

при аппроксимации

степен-

нометрической

суммой

 

 

ной функцией

времени'

 

 

 

а п

=

+1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ап=+\;

 

 

 

а.п

=

sin 9,-;

 

 

 

 

 

 

а п

=

ш,;

 

 

 

 

 

я / а

=

cos 9,;

 

 

 

 

 

 

а

=

 

 

 

 

 

 

а и

=

sin 29( ;

 

 

 

 

 

 

. . . .

 

 

Если выражать угол 9,- в градусах, а время Г, во вре­

менных

минутах,

то' для полусуточного

приливо-отливного

течения

у1

—- Tt\ для суточного 9, =

~

Th

При аппрок­

симации

степенной

функцией

времени

удобно

считать

'l>, =

-^Q Th

за начало отсчета моментов времени принять

любой момент, близкий к середине наблюдений.

 

Уравнение

поправок для i-ro

пробега:

 

 

 

 

 

 

 

 

Ьпху

+ Ь12х2

+ . . . + Ьшхт

— /, = v„

 

( 3 . 9 6 )

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценивая

поправки

ДУ,- и AAJ (первое

приближение),

мы

полагали,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при трех пробегах на режиме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< i = Т " ( « т 1 + 2vT2

+ г>т 3 ) -

- i - (vra

-

« T 1 ) ; ( 3 . 9 7 )

 

 

 

 

 

 

<2

=

4-(^i

+

2 ^ 2 +

^ 3 ) ;

 

'

 

( 3 . 9 8 )

 

 

 

Кз

= "Г («л + 2vi*

+ О

+ -5- (ф « -

vT l );

( 3 . 9 9 )

 

при

двух

пробегах

на

режиме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< 1 =

=

< 2 = =

- т ( ^ + ^ ) .

 

 

 

( 3 , 1 0 0 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 8 1

Индексами 1, 2, 3 обозначены порядковые номера про­ бегов на режиме. Следовательно, в уравнениях поправок (3.96) коэффициенты при неизвестных следует принять равными:

— для режима, предшествовавшего режиму самого ма­ лого хода (индексами 11, 12, 21, 32, 33 обозначены номера пробегов согласно нумерации, принятой в примере);

 

=

4 " [ 4 ~

+ 2 а ' 2 / + Я 2 1 / ) ~ 4~ ^ ) ~ Я » Р +

 

 

 

 

+

4 - ^ / +

^

) ] ;

 

(З.Ю1)

ЬЩ =

4 ~ [ 4 " (a"J

+

+ ^ 2 i y )

+

4 " (я н/ + < W ] ;

(З.Ю2)

для единственного

пробега режима самого малого

хода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ьщ = 4 " [ 4 *

 

+ 2 й 1 Ь +

a*1

Р + 4~

1 ~ й п Р +

 

+

4 " fey

+

2 а 3 2 /

+ a s 8 / ) -

4~ ( а 0 3 У

« 2 1 ; ) ]

(3.103)

— для режима, последовавшего за

режимом

самого

малого

хода:

 

 

 

 

 

 

 

 

£ 3 2 ; =

4 " [ 4 "

+

2 а 3 2 у + я И / ) +

4 ~ 3 2У

+ л и ; ) ] ;

(3.104)

6 3 3 ; = 4 " [ 4 ~ ( Й 2 1 / +

2 а з 2 7 +

 

+ 4 "

~ а 2 ' Р

+

— для остальных режимов, на которых выполнено по два пробега (индексами 1, 2 обозначены порядковые номе­ ра пробегов на режиме):

^ • = s = 4 - K - + a 2 / ) -

 

 

с 3 - 1 0 6 )

Составив и решив, как обычно,

систему

нормальных

уравнений, следует найти оценки хи

х2,

х,„

искомых

величин. Подставив их в выражение

(3.95), получим уточ­

ненные оценки скорости течения для

каждого

пробега.

В нашем примере при аппроксимации

продольной

проек­

ции скорости течения полиномом третьей степени

( т = 4),

182

приняв за начало счета моментов времени средний момент 32-го пробега, получим следующие значения аргументовф;, коэффициентов ац и Ьц и свободных членов U уравнений поправок:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 3.28

 

 

Вычисление коэффициентов

и свободных членов

 

 

 

 

 

нормальных

уравнений

 

 

i

 

Ь

 

Я/2

я/з

я,ч

 

 

1>!з

 

11

- 1 , 1 8

+ 1

- 1 , 1 8

+ 1.39 — 1,64

+ 1

- 1 , 0 8 2

+ 1,165 —1.270 —0,42

12

—0,80

+ 1 —0,80 +0,64 —0,51

+ 1

—0.897

+0,865 - 0 , 8 8 0 —0.40

21

—0,44

+ 1 —0,44 +0,19 —0,08

+ 1

—0.440 +0,102

+0,005 —0.38

32

 

0

+ 1

0

0

0

+ 1

+0,117 +0,102

+0,028 --0.25

33

+0,46

+ 1

+0,46

+0,21

+0,10

+ 1

+0,342

+0,108

+0.073 - 0 , 2 2

41

+

1,00

+ 1

+ 1.00 + 1,00 + 1,00

+ 1

+ 1,180 + 1.425 + 1,760 +0,03

42

+

1,36

+ 1

+ 1.36 + 1,85 +2,52

+ 1

+ 1,180 + 1,425 + 1,760 +0.04

Составив и решив систему нормальных уравнений, по­ лучим

 

= - 0,292;

х2 = +0,201;

х5

= + 0 , 0 7 1 ;

л:4 = - 0 , 0 0 7 ;

 

 

 

+0,39

+0,05

- 0 , 3 4

0

 

 

 

0 =

+0,0 5

+3,26

+0,40

- 2 , 5 5

 

 

-0,34

+0,40

+0,55

- 0 , 4 1

 

 

 

 

0

 

- 2 , 5 5

- 0 , 4 1

+2,13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. Т а б л и ц а 3.29

Уточненные оценки

продольной

проекции скорости

течения

i

11

 

12

~ 21

 

32

'

33

41

42

V-tl

—0,42

—0,40

—0,37

—0,29 - 0 , 1 8

—0,03

+0,10

К сожалению, эти вычисления трудоемки. При обра­ ботке наблюдений по сокращенной схеме можно ограничи­ ваться графическим уравниванием ошибок наблюдений

183

, (рис. 3.3). Если разброс точек на графике невелик, то при некотором навыке это приводит к оценкам оТг-, практи­ чески не отличающимся от доставляемых способом наи­ меньших квадратов. Но матрицу Q при этом оценить не удается.

- 0 , 5 |

Рис. 3.3. Графическое уравнивание ошибок в оценках продольной проекции скорости течения

Второе приближение и апостериорное оценивание точности наблюдений

 

 

 

^ ' % Г

= ^ -

( З Л 0 7 )

где Ei — см. формулу (3.66);'

 

 

 

',оо = v i ~ ^ ( D -

Тлю W

-

ЛУ

- dKm

+ (~ 1У^>

( 3 - 1 0 8 )

 

/;(ю = ^

-

^

+

( - 1 ) г

^ .

(3.109)

При одном

пробеге

на

режиме

 

 

A

^ = y W

 

^ , = V v

( З Л 1 ° )

184

• При двух или трех

пробегах на режиме

 

^ - T 2 W

 

( З Л 1 1 )

v, = &2v} -

// 1 К ) ; = а\&лт - г т

(з . 11 з)

(отклонения v, и v\ вычисляются только для тех режи­ мов, на которых выполнено по два или по три пробега);

 

 

 

 

,2

" г ( « i + " г — т) '

 

 

 

(3.114)

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

/ij—число

использованных дополнительных

соотно­

 

 

 

шений; .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п2 — сумма

чисел

отклонений

и,- и

v[;

 

 

 

т — общее

число

неизвестных.

 

 

 

 

В

нашем примере:

 

 

 

 

 

 

 

 

n i = i

 

(нами использовано

найденное из предыдущих на­

блюдений

отношение

V{._1)c:

У,;^) с ) ;

 

 

 

 

« 2 = 1 3

(число

уравнений

поправок,

из которых

вычис­

ляются

отклонения vh

v'^j;

 

 

 

 

 

 

 

т = 7

 

(в этих

уравнениях

поправок

содержатся

четыре

искомые

 

поправки AVj и три искомые

поправки

лага Ал,).

,

 

(I + 13) ( 5 . 8 + 25.0) _

, 1 0 . , ,

O

_ 2 2 . 1 0 - 2 v 3

°v—

 

13(13 +

1 - 7 )

 

и

'

 

 

ш

у з <

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 3.11. В С П О М О Г А Т Е Л Ь Н Ы Е

ТАБЛИЦЫ Д Л Я ОТЫСКАНИЯ

V О Б С Е Р В О В А Н Н О Г О

МЕСТА ПО Т Р Е М

Р А В Н О В Е С Н Ы М

ЛИ Н И Я М ПОЛОЖЕНИЯ, О Т Я Г О Щ Е Н Н Ы М

!ПОСТОЯННОЙ ( П О В Т О Р Я Ю Щ Е Й С Я ) СИСТЕМАТИЧЕСКОЙ

ОШИБКОЙ.

Рассматривается случай, когда модули градиентов на­ вигационных параметров одинаковы: g i = g 2 = g a = g - 06 - сервованное место корабля может отыскиваться следую­ щими способами (рис, 3.4):

185

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

3.30

 

Уточнение оценок скорости хода при штиле и оценивание точности

результатов

 

 

1

*0о>

V

 

1/2

•Qi (к)

d l

(к)

 

( - 1 )/+Ч,-

li

(К)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

)

0,0965

—0,106

65

+ 137

+

17,0

+0.117

—0,418

- 0 , 0 2 3

—0,010

- 1 . 3

1,7

12

8,04

+0,096

65

—572

—71.2

—0,492

+0,403

+0,003

[8,03]

+ 1,3

1,7

 

 

21

5.08

0.1016

+0,102

26

+ 162

+31,9

+0.220

—0,366

—0,016 —0,008

—0,8 0.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[5,07]

 

 

32

1

 

+0,184

151

—671

—54,6

—0,377

+0,292

—0.029

—0,020

—0,9

0,8

 

12,29

0,0921

 

 

+ 158

+

12,8

 

 

—0,010

112.27]

+ 1.0

1.0

33

1

 

—0,083

151

+0,088

—0,185

41

)

0.0887

+0,177

280

+219

+

13,1

+0.090

—0,026

+0,049

[+0,051]

—0,2

0

 

16,74

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

42

1

 

+0,089

280

—890

—53,1

—0,366

—0,096

+0,053

|16,791

+0, 2

 

 

/ .

.

10'\v v = 5,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 3.31

 

 

Уточнение оценок поправки лага и оценивание точности результатов

 

 

г

Л1

(-1)/ + Ч/

•Я/ + ( - 1 ) , + , » т /

li (к)

S

h (к)

2 > i

 

 

102щ('-

ю* (*;)""

11

7,78

—0,418

7,362

+0,248

+0,425

+0.153

+ 2 . 8 о / 0

+0,217

+3,1

9,6

 

 

 

 

 

 

 

 

12

7,47

+0,403

7,873

+0,177

I

 

 

 

+0,208

—3,1

9.6

 

 

 

 

 

 

 

21

5,18

—0,366

4,814

+0,206

+0,206

+0,052

+ 4 . 0 о / 0

" 32

11.87

+0,292

• 12,162

+0,198

1

 

+0.239

 

+0,215

—1.7

2,9

33

12.05

 

 

 

+0,433

+ 1 . 8%

 

 

 

—0,185

11,865

+0,235

1

 

 

 

+0,218

+ 1,7

2,9

41

16,96

—0,026

' 16,934

+0,096

+0,182

+0,334

 

+0,092

+0, 4

0

42

16.43

—0,096

16,334

+0,086

+ 0 , 5 %

+0,090

- 0 , 4

0

I

• '

 

 

10"\v' v'\ = 2 5 , 0

А— в точке пересечения противомеДиан треугольника погрешностей;

В— в точке пересечения биссектрис треугольника по­ грешностей;

D—на

прямой АВ, в расстоянии

от точки А,

рав­

ном

Ы,

где

X — коэффициент,

выбираемый

из

табд. 3.33,

d

длина отрезка АВ.

 

Л

Рис. 3.4. Отыскание обсервованного места по тре угольнику погрешностей способами А, В, D

Способы В и D позволяют оценить величину дополни­ тельной поправки А^и, которая должна вводиться в ре­ зультаты измерений навигационных параметров для ком­ пенсации постоянной (повторяющейся) систематической ошибки дополнительно к той поправке, которой измерения исправлялись ранее. Если обсервованноё место отыски ­

вается способом В,

эта

поправка

 

 

 

(3.115)

где g—модуль

градиента

навигационного параметра;

b — отстояние

точки

В от первоначально проведен­

ных

линий

положения

188

i

Как следует из выражения (1.130), значение дополни­ тельной поправки A2U,{D), к которой приводит способ D,

может быть найдено по формуле

 

 

 

 

 

 

A2U{D)

 

= XA2U{B).

 

 

 

 

(3.116)

 

В

приведенных

ниже

таблицах

 

приняты

обозначения:

 

 

°сЛ

средняя

квадратическая

величина

случайных

 

 

 

ошибок

линий

положения;

 

 

 

 

 

 

 

о г : средняя

квадратическая

величина

постоянной

 

 

 

остаточной

систематической

ошибки линий по-'

 

 

 

ложения;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

^2 — углы

между

направлениями

градиентов линий

 

 

 

положения;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мсл

—средняя

квадратическая

ошибка

обсервован-

 

 

 

ного места (оценивается влияние случайных

 

 

 

ошибок

измерений);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т — векториальная

ошибка

 

обсервованного

места

 

 

 

(оценивается

влияние

постоянной

системати­

 

 

 

ческой

ошибки

измерений);

 

 

 

 

 

 

М0

— средняя

квадратическая

ошибка

обсервован­

 

 

 

ного места (оценивается совместное влияние

 

 

 

случайных

и постоянной

систематической

оши­

 

 

 

бок

измерений);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

02 —средняя

квадратическая

величина

ошибки в

 

 

 

оценке

поправки AU, к которой

приводит

при­

 

 

 

менение

рассматриваемого

способа

отыскания

 

 

 

обсервованного

места.

 

 

 

 

 

 

А,

 

Если

обсерво-ванная

точка

отыскивается

способом

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мо^УМ^

+ т*.

 

 

(3.117)

 

 

Пример 3.3.

Место

корабля определяется по высотам трех

све­

тил;

преобладает

постоянная систематическая ошибка

измерений

 

(сум­

ма

ошибок определения поправки индекса секстана и наклонения види­

мого

горизонта);

о>=0,5';

средняя квадратическая величина случай­

ных

ошибоклиний

положения оС л=0,3';

углы

между .направлениями

на

светила

61=62=60°.

Какой

из способов

 

отыскания

обсервованного

места

или В)

предпочтительнее?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Способ А: М0

= УМ\л

+ т? =

0,7

мили; .о

=

оТ = 0,5'.

 

Способ

В:

 

Af„ = 0,8

мили;

о^==0,53'. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

 

 

189

сс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 3.32

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные характеристики ошибок в оценках искомых величин, доставляемых при определении

 

 

 

места

по трем равновесным

линиям положения способами А и В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Ь,

град

 

 

 

 

 

 

 

Отношение

0

 

 

30

 

60

 

90

 

120

 

150

 

180

град

ошибок

 

 

 

 

Способ отыскания

обсервованного

места

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

В

*

в

А

в

 

в

 

в

 

в

 

в

 

 

 

д

А

А

А

А

 

•Мел •" °сл

2.45

 

1,55

9.25

1,22

• 4,93

1,22

3,62

1,55

3,06

2,45

2,83

2,45

2,83

30

т

: G,

1.04

 

1,09

0

1,24

0

1,53

0

2,04

0

2.00

0

2,00

0

 

 

 

 

 

8,37

 

3,87

 

2,23

 

1,29

 

 

 

 

 

AZ

: с с л

 

 

 

 

 

 

 

0,71

 

0,71

 

°Z :

°г

1.00

 

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

 

Мсл

: с с л

1,41

 

1.22

4,93

1,15

2,58

1,22

1,90

.1.41

1,63

1,55

1.56

1.41

1.63

60

: о>

1,15

 

1,24

0

1.33

0

1,40

0

1,15

0

0,29

0

1,15

0

 

 

 

 

 

3,87

 

1,73

 

1.03

 

0.71

 

 

 

 

 

5 Z • ^сл

 

меннм

 

 

 

 

 

0,60

 

0,71

 

 

 

1.00

1.00

1.00

1,00

1.00

1,00

1,00

 

 

 

 

Мсл

: с с д

1,22

т:

°>

1,41

90

 

 

с ~

а с л

 

c z

°>

1,00

Способ непри

1,22

3.62

1,22

1,90

1,22

1,41

1.22

1,25

1,22

1,25

1.22

1.41

1,53

0

1,40

0

1,00

0

0,41

0

0,41

0

1,00

0

 

2.23

 

1,03

 

0.71

 

0,60

 

0,60

 

0.71

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

 

1,00

'

^ с л

: с г с л

1,41

1,55

3.06

1,41

1,63

1,22

1.25

1,15

1.15

1,22

1.26

1,41

1,63

т

°>

2,00

2,04

0

1,15

0

0.41

0

0

0

0,41

0

1.15

0

120

 

-

-

1,29

0,71

 

0,60

0,58

0,60

 

0,71

C Z

°"сл

 

 

C Z

<v

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

 

! , 00

 

 

 

 

^ с л

: с с л

2,45

2.45

2.83

1,22

1.56

1,22

1.25

1,22

1,26

1,55

1,56

2,45

2,83

т

"V

3,86

2,00

0

0,29

0

0,41

0

0,41

0

0,29

0

2,00

0

150

 

 

 

 

 

0,60

 

0,60

 

0,60

 

0,60

 

0,71

а с л

 

 

0,71

 

 

 

 

 

«г

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

 

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ