- •Практическое судовождение
- •Введение
- •Краткий исторический очерк
- •Навигация
- •1.1.1. Форма и размеры Земли
- •1.1.2. Географические координаты и их разности
- •1.1.4. Измерение глубины моря. Лоты
- •1.1.5. Дальность видимости огней на море
- •1.1.6. Системы деления горизонта
- •1.1.7. Направления на море
- •1.1.8. Магнитные меридиан и склонение
- •1.1.9. Компасы. Компасный меридиан. Девиация
- •1.1.10. Перевод и исправление румбов (направлений)
- •1.1.11. Определение поправки компаса
- •1.2. Счисление пути судна
- •1.2.1. Назначение и виды счисления. Основные задачи,
- •1.2.2. Учет ветра
- •1.2.3. Учет течения
- •1.2.4. Учет циркуляции
- •1.2.5. Аналитическое счисление
- •1.2.6. Точность счисления
- •1.3. Определение места судна
- •1.3.1. Основы определения места судна и оценка точности
- •1.3.2. Визуальные определения
- •1.3.3. Определение места по радионавигационным системам (рнс)
- •1.3.4. Радиолокационные определения места судна
- •2. Помехи от аэрозолей
- •1.3.5. Спутниковые навигационные системы (снс)
- •1.4. Плавание при особых условиях
- •1.4.1. Плавание в стесненных водах
- •1.4.2. Плавание в морях с приливами.
- •1.4.3. Плавание в условиях шторма
- •1.4.4. Плавание по Дуге Большого Круга.
- •2. Морская лоция
- •2.1. Навигационно-географическая терминология и сно
- •2.1.1. Подразделения Мирового океана
- •2.1.2. Рельеф морского дна
- •2.1.3. Берег. Порт
- •2.1.4. Средства навигационного оборудования (сно)
- •Система ограждения навигационных опасностей плавучими предостерегательными знаками мамс
- •2.2. Картографические проекции и морские карты
- •2.2.1. Картографические проекции. Масштабы
- •2.2.2. Локсодромия. Ортодромия
- •2.2.3. Классификация картографических проекций
- •2.2.4. Меркаторская проекция
- •2.2.5. Классификация морских карт
- •2.2.6. Чтение мнк
- •2.2.8. Подъем и корректура карт
- •2.2.9. Навигационные пособия
- •2.3. Навигационная проработка перехода
- •2.3.1. Подбор карт, руководств и пособий, их корректура
- •2.3.2. Гидрометеорологические условия
- •2.3.3. Навигационно-гидрографические условия
- •2.3.4. Сведения о портах
- •2.3.5. Выбор пути судна
- •2.3.6. Предварительная прокладка
- •2.3.7. Естественная освещенность
- •2.3.8. Приливные явления
- •2.3.9. Составление табличного плана перехода
- •3. Мореходная астрономия
- •3.1. Небесная сфера
- •3.2. Видимое суточное движение светил
- •Азимут истинного восхода и захода светил
- •3.3. Видимое годовое движение Солнца
- •3.4. Видимое движение Луны и Планет
- •3.5. Измерение времени
- •3.6. Морские астрономические ежегодники
- •3.7. Звездное небо и звездный глобус. Основные созвездия и навигационные звезды
- •3.8. Измерение и исправление высот светил
- •3.9. Определение полправки компаса
- •3.10. Определение места судна методом высотных линий положения
- •3.11. Определение места судна по разновременным наблюдениям Солнца
- •3.12. Частные и аварийные способы определения координат
- •4. Навигационная гидрометеорология
- •4.1. Метеорология
- •4.1.1. Атмосфера
- •4.1.2. Метеорологические элементы
- •Осадки, образующиеся на поверхности Земли и земных предметов
- •4.1.3. Циклоны умеренных широт
- •4.1.4. Тропические циклоны
- •4.1.5. Факсимильные карты и метеобюллетени
- •4.2. Океанография
- •4.2.1. Морская вода
- •4.2.2. Ветровое волнение
- •Наблюдения над волнением с судна
- •4.2.3. Течения
- •Балтийское море
- •Северное море и проливы
- •Средиземное море и Гибралтарский пролив
- •Черное море, проливы и другие моря
- •Понятие о статической теории приливов
- •Суточные неравенства
- •Полумесячное фазовое неравенство
- •Параллактическое неравенство
- •Явление прилива на реках и в устьях рек
- •4.2.5. Некоторые природные явления
- •Большие волны в бухте
- •Падающие ветры
- •Заключение
1.3.5. Спутниковые навигационные системы (снс)
Возможности СНС рассмотрим на примере GPSNAVSTAR(GlobalPositioningSystem-NavigationSystemusingTimeandRange), которая предназначена "для всепогодного пассивного непрерывного в реальном масштабе времени надежного помехоустойчивого высокоточного навигационно-временного обеспечения" в любой точке Земли и околоземного пространства.
Система реализует дальномерный метод определения трех координат - ,, Н (высота); для этого измеряется дальность до спутника по времени прохождения сигнала от спутника до приемоиндикатора (ПИ). Для измерения трех координат необходимо принимать сигналы от четырех спутников (для исключения неизвестной разности фаз опорных генераторов ПИ и спутника). При определении координат на поверхности эллипсоида можно принимать сигналы от трех спутников, ПИ становится проще, но точность ухудшается.
В СНС выделяют три сегмента.
Наземный сегмент включает станции слежения за спутниками, управляющий центр и станция ввода параметров орбит в бортовую ЭВМ спутника. Наземный комплекс обеспечивает знание в любой момент положения спутника на орбите с точностью 3 м. на эллипсоидеWGS-84 при использованииUTC(всемирное координированное время).
Космический сегмент составляют 24 спутника (с высотой около 20000 км и периодом обращения 12 часов) на шести орбитах с наклоном к экватору55и разнесенных по долготе через 60с равномерным распределением спутников на каждой орбите. Это обеспечило в любой точке Земли прием не менее четырех сигналов от спутников. На каждом спутнике установлен атомный генератор частоты (атомные часы) с нестабильностью10-14за сутки, что позволило реализовать пассивный дальномерный метод. Каждый спутник излучает сигналы времени и своего места на двух частотах (1227 мГц и1575 мНz) для исключения влияния ионосферы на лучи (степень искривления). Для точного измерения дальности применен многошкальный измеритель. Каждый спутник излучает два индивидуальные сигналы – код С/А (CoarseandAquisition) для опознания и грубого измерения и код Р (precise) – для точного измерения.
Судовые ПИ независимо от фирменного названия разделяются на две группы в зависимости от возможности приема кодов.
а) ПИ принимает сигналы от спутника на двухчастотных каналах и оба кода Р и С/А – наиболее полная реализация возможностей системы. При этом дополнительно измеряется доплеровский сдвиг частоты, по которому рассчитывается путевая скорость судна (т.е. ПИ является абсолютным лагом, с учетом течения), Точность измерения координат mк10 мхК, где К = 115, непрогнозируемый случайный фактор, чем больше К, тем меньше его вероятность Р; например К = 1; Р = 95%; К = 3; Р = 4,9% и т.д. Наличие этого коэффициента делает невозможным безопасное плавание в стесненных водах. Точность измерения скоростиmv 0,1 узла; точность измерения времени
mт10 нс. Темп обновления координатТ0,1 с.
б) ПИ принимает сигналы только на одной частоте и только код С/А – упрощенный вариант; абсолютная скорость рассчитывается по формуле V=S/T. Точностные характеристики примерно на порядок хуже:mк 100 мх К;
mv 0,6 узл,mт100 нс;Т10 с50 с. Фактор К усложняет применение системы в прибрежных водах.
Судоводители предупреждены, что использование системы возможно только на их риск; требуется не реже одного раза за вахту определить место судна другим способом.
В настоящее время выпускаются приборы на основе ПИ GPS, позволяющие измерять курс, крен, дифферент с точностью0,1. К 2005 году планируется завершить модернизацию системы – что обеспечить улучшение всех параметров, в первую очередь точность, надежность, устойчивость к возмущениям.
Для увеличения точности и надежности GPSво многих районах Мира реализован дифференциальный вариант системы –DGPS. В точках с высокоточными координатамик,к(обычно это радиомаяки или станции Лоран-С) создаются контрольные пункты (КП): В них находятся ПИ и, как и на судне, определяются обсервованные координатыо,о. Затем рассчитываются,(или разность расстояний до каждого спутника) и примерно раз в минуты поправки передаются в эфир: на судне ПИ их принимает и исправляет обсервованные координаты. В результате при многих нарушениях в системе К = 1,mк610 м;mv0,1 узл;mт1mc,Т1 мин. В настоящее время это самый точный и надежный способ определения места судна, пригодный для плавания в стесненных и портовых водах.
В заключение отметим следующее: в конечном счете штурмана на мостике интересует оценка точности расстояния до реальной опасности на море (которая отображена на карте с погрешностью Rопас)
;
даже если точность обсерваций Roпорядка метров, возможны случаи когдаRопаспорядка нескольких (до 20) миль, что приводило к тяжелым авариям. В таких районах плавания на первое место выходит точность и достоверность морских навигационных карт.