Файл: Шифрин Л.С. Использование картосличительной приставки Пальма в судовождении [практическое пособие].pdf

одновременно с появлением радиолокации, а до этого его не суще­

ствовало.

Однако при использовании картосличительных устройств место

определяется по бесчисленному числу практически одновременно

измеренных пеленгов и дистанций. Эти количественные измене­ ния в способе определения по вееру пеленгов и дистанций при­ вели к коренным качественным изменениям и, по сути дела, полу­ чается совершенно новый способ определения места.

Если первый способ служит для ориентировки, то способ со­

вмещения является точным и надежным способом определения

места.

Несмотря на то, что радиолокационное изображение стабилизи­ руется на блоке «Пальма» с помощью гирокомпаса, это еще не зна­ чит, что определение места зависит от точности работы гироком­

паса. Наоборот, одним из замечательных свойств определения места

•с помощью картосличительного устройства является независимость от поправки компаса.

Именно, исходя из этого положения, как мы уже выяснили,

можно с помощью картосличительных устройств определить истин­ ный курс судна и поправки компаса.

ТОЧНОСТЬ КОНТУРНЫХ ТОЧЕК КАРТЫ

Известно, что при совмещении радиолокационной картины с кар­ той используется в основном береговая черта, а не береговые нави­ гационные ориентиры, поэтому важно знать, как точно на картах

изображается урез воды и все детали прибрежного рельефа. Про­ цесс составления карты очень сложен, и для определения ошибки в

положении контурной точки на карте нужен учет влияния тех дей­

ствий, в результате которых получена карта, начиная с полевых

съемок и кончая печатью. На основании такой комплексной оценки

можно составить представление об общей ошибке положения контур­ ной точки, которая выражается величиной средней квадратической

ошибки.

Не вдаваясь в подробности метода оценки точности карты, от­ метим, что в лучшем случае за величину средней квадратиче­

ской ошибки определения положения контурных точек береговой черты относительно опорных пунктов можно принять величину,

равную ±0,8 мм на всем диапазоне масштабов карт, используе­ мых в блоке «Пальма», если в данной местности не наблюдаются

приливо-отливные явления \ При наличии отмелых берегов и при-

.ливо-отливных явлений точность положения уреза воды значи­

тельно ниже.

1 См. П. М. Волков. Принципы и методы картометрии, Изд. АН СССР,

М. — Л., 1950.

44

Прежде всего следует отметить, что при наличии приливов на карту наносится урез воды, соответствующий наибольшему сизигий­ ному отливу. Таким образом, только в исключительных случаях пла­ вания, когда судно проходит вблизи этого берега, именно, в момент сизигийного отлива, видимый радиолокацией урез воды будет соот­ ветствовать линии уреза воды на карте.

Таким образом, ориентироваться по осушке очень опасно, так как ее положение следует считать неточным.

Поэтому может случиться, что в некоторых случаях изображе­

ние береговой черты на экране блока «Пальма» будет значительно точнее соответствовать реальной действительности, чем изображение

береговой черты на карте. Следовательно, судоводитель, прежде чем

начать радиолокационную проводку с помощью блока «Пальма», должен оценить возможности использования карты.

Очевидно, что в случае отмелых берегов и наличия приливо-от­

ливных явлений проводку судна, по данным радиолокации, можно осуществлять только при наличии в этом районе достаточного ко­ личества отдельных точечных объектов или пассивных и активных радиолокационных отражателей.

ВЛИЯНИЕ СИСТЕМАТИЧЕСКИХ И СЛУЧАЙНЫХ ОШИБОК НА ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА

Из главы 2 нам известно, что любая точка радиолокационного изображения, в том числе и «блестящая», может быть сме­

щена на величину суммарного смещения ;. Это суммарное сме­

щение носит систематический характер и исключить его влияние не­ посредственным вводом каких-либо поправок не представляется воз­ можным. Кроме того, систематический характер имеет ошибка в

выборе «блестящей» точки. Выбрав «блестящую» точку, например,

выдающийся в море мыс, и, опознав этот мыс на экране, судоводи­ тель совмещает кромки радиолокационного изображения мыса с контурами мыса на карте. На самом же деле отражение радиоволн может произойти не от кромок мыса, а от каких-либо деталей на этом мысу. В результате возникает ошибка, имеющая также систе­ матический характер. Эта ошибка может достигать большой ве­ личины.

Увеличение числа обсерваций в этом случае не может умень­ шить влияния систематических ошибок на точность определения ме­ ста. ибо каждая обсервация будет включать одну и ту же ошибку.

Рассмотрим влияние систематических ошибок на конкретных примерах.

Предположим, что место определяется путем совмещения по двум равноудаленным точечным объектам (рис. 24), и все объекты сме­ щены по радиусу на одну и ту же величину С, равную алгебраиче­ ской сумме всех систематических ошибок. Строго говоря, мы не можем в этом случае добиться совмещения, так как расстояния между объектами на радиолокационном изображении и на карте будут различными.

45

Допустим, что из-за растянутости изображений нам удалось про­ извести совмещение. Тогда место судна будет определено с ошиб­ кой

e = Csec-g-,

где f — угол между пеленгами с судна на объекты.

Из формулы видно, что в самом благоприятном случае, когда 7 =0°, ошибка в определении места может быть минимальной и рав­ ной величине систематической ошибки.

Допустим теперь, что при той же суммарной систематической ошибке место определяется по трем равноудаленным точечным

объектам, как показано на рис. 25. В этом случае следует произвести усреднение

возникающей ошибки, и карту нужно ус­

тановить таким образом, чтобы расхо­

ждения между радиолокационными кон­

турами и картой были бы по возмож­

Рис. 24 Рис. 25

ности одинаковыми (насколько позволяет глаз) во всех точках

совмещения. Из рис. 25 видно, что в этом случае влияние систе­

матической ошибки исключается, и остается влияние только слу­

чайных ошибок. Таким образом, при плавании в закрытом районе,

когда берега видны хотя бы с двух сторон судна, можно исклю­

чить влияние систематических ошибок.

Однако нами был рассмотрены случаи точечных и равноудален­ ных объектов, т. е. когда все объекты смещены на одну и ту же величину.

В практике судовождения такие случаи сравнительно редки, и, даже если судоводитель равномерно усредняет систематические

ошибки, то он допускает некоторое их остаточное влияние.

Рассмотрим влияние случайных ошибок на точность обсерваций с помощью блока «Пальма».

46

На точность определения места будут влиять следующие случай­ ные ошибки.

1.Средняя квадратическая ошибка контурной точки на карте тк. Уже отмечалось, что она может быть равна ±0,8 мм и выше.

2.Средняя квадратическая ошибка согласования масштаба тм.

3.Средняя квадратическая ошибка совмещения тс.

4.Средняя квадратическая ошибка отметки центра изображе­

ния Шц .

Последние три случайные ошибки определяются физиологиче­ скими особенностями глаза наблюдателя. Человеческий глаз имеет разрешающую способность порядка Г. Следовательно, на расстоянии

30—40 см это составит 0,1 мм.

Можно было бы ожидать именно такой точности согласования

радиолокационного изображения с картой при определении места и при установке масштаба. Однако, как показывает опыт, такой точ­ ности совмещения получить не удается, так как, во-первых, радио­ локационные контуры сравнительно расплывчаты, во-вторых, по усло­ виям работы карта слабо освещена, в-третьих, что в основном отно­ сится к совмещению радиолокационного изображения с картой, а не к согласованию масштабов, согласование все время приходится производить в динамике, когда вследствие движения судна радио­ локационная картина хотя и медленно, но непрерывно изменяется.

Поэтому данные случайные ошибки больше величины разрешающей

способности глаза и больше предельной точности графической ра­ боты на карте, т. е. больше 0,2 мм. Априорно их можно принять рав­ ными:

тм— ± 0,4 мм; тс= + 0,8 мм; тц= + 0,4 мм.

Так как все эти ошибки случайные, то складываются они квадратически по формуле

М = ±]Л/п2 + тп^ + /п; + ^= ± /0,82 + 0,42 + 0,82 + 0,42=± 1,3 мм.

Таким образом, место судна в благоприятных условиях, в слу­

чае наличия трех и более надежных «блестящих» точек, располо­

Как видно, место судна определяется с высокой точностью, при­

чем, чем крупнее масштаб используемой карты, тем точность об­ серваций выше. Приведенные теоретические расчеты полностью

подтверждаются практикой. Так, например, для нахождения сред­

ней квадратической ошибки определения места с помощью блока

«Пальма» под руководством доц. Е. П. Чурова был проделан сле­ дующий эксперимент.

47

На открытом рейде с судна, идущего переменными галсами, сбра­ сывались укрепленные на якорях доски. Эти доски не давали ра­ диолокационного отражения. В момент сбрасывания доски опера­

тор, работая на блоке «Пальма», отмечал на карте точку сбрасы­

вания. После этого судно уводилось с рейда и заходилось снова на

рейд. Судно направлялось оператором, который работал на блоке

«Пальма» в штурманской рубке с задраенными иллюминаторами. В момент прохождения судна, по данным оператора, над доской он

давал команду, и выставленные по бортам наблюдатели замеряли

фактическое расстояние до досок.

Рис. 26

Из 120 наблюдений была выведена средняя квадратическая

ошибка, которая была равна 15—20 м.

На блоке «Пальма» место можно определять непрерывно. Пред­ положим, что мы наносили место на карту через 15—20 сек и полу­

чили ряд обсерваций, которые в результате действия случайных оши­ бок расположились каким-то образом вдоль линии курса.

Опишем из каждой обсервации окружность радиусом, равным

средней квадратической ошибки определения места М и проведем вероятнейший путь (рис. 26).

В результате проведения вероятнейшего пути местоположение

судна уточняется, вероятная ошибка каждого определения умень­ шится за счет предыдущих и последующих обсерваций.

Вероятнейшим будет путь, проведенный на рис. 26 сплошной прямой.

Если соединить все места, полученные из обсерваций, измене­ ние курса в каждом отдельном случае должно было достигать от точки к точке до 30—60°, что, конечно, невероятно.

Как известно из теории вероятностей, линию вероятнейшего пути, нужно проводить, пользуясь способом наименьших квадратов, т. е. так, чтобы сумма квадратов длин перпендикуляров, опущенных из точек обсерваций на эту прямую была бы минимальной величиной. Очевидно, что применить этот способ во время прокладки невозмож­ но и мы проводим осредняющую прямую на глаз, допуская при этом некоторую ошибку осреднения. Величина этой ошибки зависит от субъективных качеств судоводителя и его навыка. Для оценки этой

ошибки осреднения нужны специальные исследования, однако без­ условным фактом является то обстоятельство, что чем больше будет обсерваций, тем точнее судоводитель получит вероятнейший путь.

48