Файл: Скворцов, М. И. Теория и практика решения задач кораблевождения с учетом влияния систематических ошибок учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 84
Скачиваний: 0
угол между плоскостью истинного меридиана и направле
нием |
перемещения корабля относительно |
водной |
среды |
|
при |
штиле, сумма |
компасного курса и учитываемой по |
||
правки компаса. |
Впредь будем применять |
этот |
термин |
только |
в первом из перечисленных значений, термин «ис |
|
тинный |
пеленг» — только в значении,, указанном в начале |
|
параграфа. Величины КК+АК |
и КП + АП удобнее на |
|
зывать |
оценками истинных курса |
и пеленга. |
Термин «поправка компаса» в современном кораблево ждении применяется для обозначения как учитываемой по правки компаса, так и. величины, противоположной истин ной ошибке измерения курса пли пеленга (например, в выражениях «штурман должен следить за постоянством поправки компаса», «обнаружив изменение поправки ком паса, надо ее определить» и т. д . ) . Если условиться для обозначения первого понятия применять только термин «учитываемая поправка компаса», то применение слово сочетания «поправка компаса» во втором его значении можно считать допустимым.
Поскольку истинная ошибка курсоуказания испыты вает непрерывные случайные отклонения относительно среднего значения, рекомендуется исправлять показания гирокомпаса средним значением его поправки. Оно. опре деляется, как правило, в базе. В те-ченне 1,5—3 часов через равные промежутки времени (обычно через 10 или 15 мин) определяются мгновенные значения поправки компаса.
Каждое |
из них вычисляется как среднее арифметическое |
||
из серии |
(обычно пяти) разностей |
эталонного |
(принимае |
мого за |
истинный) н измеренного |
пеленгов |
отдаленного |
предмета или небесного светила. Среднее значение по
правки компаса |
вычисляется как |
среднее |
арифметиче |
||
ское из оцененных таким образом |
мгновенных |
ее |
зна |
||
чений. |
|
|
|
|
|
Обозначим символами: т—число |
измерений |
в серии; |
|||
п — число серий |
измерений; т — промежуток |
времени |
ме |
жду средними моментами двух следующих одна за другой серий измерении.
Если курс корабля и пеленг на ориентир за время на блюдений существенно не изменяются, то ошибка за экс центриситет пеленгатора во всех измерениях будет прак тически одинаковой. Постоянными останутся также ошиб ка эталонного пеленга и ошибка, возникающая вследст вие непараллельности оси 0—180° репитера и диаметраль ной плоскости корабля.
55
Обозначим С И М В О Л О М |
О 2 дисперсию суммы |
этих по |
стоянных систематических |
ошибок, символом о2 |
— диспер |
сию суммы случайных ошибок однократного измерения пе ленга, значения которых в двух любых измерениях взаим
но |
независимы |
(к ним относятся ошибки наведения пе |
|
ленгатора, отсчета по шкале репитера |
и т. д . ), символом |
||
о' |
—дисперсию |
ошибкиопределения |
среднего значения |
поправки компаса, происходящей вследствие отклонений мгновенных значений истинной ошибки курсоуказания от среднего. Тогда дисперсия ошибки в оценке среднего зна
чения |
поправки гирокомпаса |
равна |
|
||||||
|
о2 |
= |
а2 + |
— а 2 |
+ |
а2 . |
(2.8) |
||
|
О.П |
|
П |
1 |
/ц/1 |
с |
1 |
м* |
\"'^J |
Оценивая величину |
о2 , |
|
будем |
|
считать, что |
истинная |
|||
ошибка |
курсоуказания |
в |
течение |
|
промежутка |
времени, |
пока выполняются измерения одной серии, остается прак тически постоянной. При этом условии ошибку определе ния среднего значения поправки компаса, происходящую вследствие' отклонений мгновенных значений истинной
ошибки курсоуказания от среднего, можно |
считать |
рав |
ной |
|
|
п |
|
|
соответственно |
|
|
+ 2 / ? , [ ( я - 1 ) т ] } , |
(2.10) |
|
или |
|
|
где ki(n, т)—коэффициент, зависящий от |
числа п |
серий |
измерений, от промежутка времени х между средними мо
ментами соседних серии и от параметров |
корреляционной |
||||
функции (2.5). Величины |
k\{n, т) и |
У kx |
(п., t) |
при т = |
|
= 10 мин, а = 0,75 ч - 1 , |
Р = |
5 1 3 ч _ ) |
приведены в табл. 2.1. |
||
Заметим, что основными |
источниками |
ошибок |
в опре |
делении среднего значения поправки компаса являются остаточные погрешности выверки пелорусов, эксцентриси тет пеленгатора, отклонения мгновенных значений ошибки
56
Т а б л и ц а 2.1
Значения коэффициентов |
А, (/г, |
т) и |
j |
/ ^ (,г, |
т ) |
п р и , |
- ю мин; |
|||||
|
|
|
в = |
0.75 |
ч - 1 ; |
р = |
5,3 |
ч - 1 |
|
|
|
|
п |
1 |
2 |
3 |
.4 |
5 |
6 |
|
8 |
10 |
13 |
16 |
19 |
|
1,00 |
0,78 |
0,55 |
0.35 |
0,20 |
0,12 |
0,07 |
0,06 |
0,04 |
0,03 |
0,03 |
|
|
1,00 |
0,88 |
0,7-1 |
0,59 |
0,45 |
0,34 |
0,27 |
0,25 |
0,20 |
0,17 |
0,16 |
курсоуказания от среднего. Следовательно, если случай ные ошибки пеленгования не преобладают значительно по
величине |
над этими ошибками и приняты должные меры |
|
к предупреждению промахов в наблюдениях, |
то увеличе |
|
ние числа |
т измерений в каждой серии сверх |
одного-двух |
не имеет смысла: точности определения среднего значения поправки компаса оно практически не повысит.
Слагаемыми истинной остаточной ошибки результата однократного измерения курса (пеленга), исправленного средним значением поправки компаса, являются ошибка
определения |
этой поправки, происшедшее |
затем |
измене |
||
ние среднего значения |
истинной |
ошибки |
курсоуказания, |
||
отклонение |
мгновенного |
значения |
этой ошибки |
от сред |
него и (при измерении пеленга) ошибки эксцентриситета, наведения пеленгатора, отсчета по шкале. Их можно счи тать взаимно независимыми случайными величинами. Если
после |
определения |
поправки компаса |
прошло |
более 1 — |
||
1,5 ч, |
то |
взаимно |
независимы и |
отклонения |
мгновенных |
|
значений |
ошибки |
курсоуказания |
от |
среднего |
во время |
определения поправки компаса и в момент измерения, ис правляемого этой поправкой. При этом условии диспер- "сия истинной остаточной ошибки результата однократного измерения курса (пеленга), исправленного средней по
правкой компаса, |
равна |
|
|
|
^ = |
+ S « о ( 9 + < ^ > + ( < « + <#. |
С 2 - 1 2 ) |
где |
t — промежуток времени, прошедший после |
опре |
|
|
деления |
поправки компаса: |
|
а2 п —дисперсия ошибки за эксцентриситет пеленга тора.
57
При оценивании ошибок измерения курса два |
послед |
них члена (в скобках) формулы (2.12) учитываться |
не дол |
жны. |
|
Исправляя результаты измерений средним значением поправки компаса, надо следить за ее постоянством, для чего сличать с результатами контрольных определений. Пусть Д/0—-учитываемое среднее значение поправки ком
паса, |
— результат ее |
контрольного |
определения, вы |
|||
полненного |
через промежуток |
времени |
t |
после первого |
||
определения. |
Обозначим |
ДЛ*2— А /С i = /. |
|
|||
Перед |
нами возникают два |
вопроса: |
|
|||
1. Не |
свидетельствует |
ли величина |
•/ о |
существенном |
изменении среднего значения истинной ошибки курсоука зания? Если да, то определенной ранее средней поправке компаса доверять нельзя. При первой же возможности сле дует определить ее заново. В простейшем случае, когда ошибки величин АК\ и Д/Сг можно считать практически независимыми, а их распределения нормальными, для от вета на этот вопрос следует, пользуясь формулой (2.8), ап
риорно оценить дисперсии |
о| п j и п 2 |
ошибок опреде |
ления поправок АК\, ДЯа |
и дисперсию |
их разности: |
а также сравнить величину / с величиной 2ad или 3od (в зависимости от того, какая доверительная вероятность по ложена в основу критерия аномально большого отклоне ния).
Если отклонение не будет сочтено аномально большим, то должна быть откорректирована оценка среднего зна чения поправки гирокомпаса:
+ |
( 2 Л 4 ) |
|
где
|
ffo.nl |
+ ^ко (О |
c |
iо. п2 |
|
|
Дисперсия |
остаточной |
ошибки |
этой |
оценки' |
|
|
|
0 2 |
= |
С ( » • |
|
|
(2.16). |
|
к |
- с |
Р\ + Рг |
|
|
|
|
|
|
|
|||
2. Какова |
эффективная |
оценка |
мгновенного |
значения |
||
поправки компаса в момент времени t + x? Будем |
считать, |
58
что в момент времени t выполнены единичное определение поправки компаса или серия измерений, общая длитель
ность |
которой |
невелика, так что мгновенное значение ис |
|||||||
тинной |
ошибки |
курсоуказания за время измерений замет |
|||||||
но измениться |
не |
могло. |
|
|
|
|
|||
Воспользуемся выражением линейной регрессии двух |
|||||||||
случайных величин [И, § 14.8]. Пусть Мх, Му— |
математи |
||||||||
ческие |
ожидания |
случайных величин |
X и У; а 2 Д ) а\ — и х |
||||||
дисперсии; |
RXY |
— корреляционный момент; |
ГХУ~^ХУ'- |
||||||
(ал-ау) — коэффициент корреляции. |
Если известно зна |
||||||||
чение |
у, |
которое |
в некотором |
опыте |
приняла |
случайная |
|||
величина |
Y, |
то |
эффективная априорная |
оценка |
соответст |
||||
вующего |
значения |
случайной |
величины |
А' равна |
|
||||
х = Мх |
+ |
|
(у - Му) =МХ |
+ ^- |
rXY |
(у - My), (2.17) |
|||
|
|
|
G~y |
|
°у |
|
|
|
еедисперсия
|
a i = |
М [ [ х - |
xf\ |
= |
(1 - |
r\Y) 4 . |
(2.1-8) |
|||
Примем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x = |
AK(t |
+ 'J; |
у = |
АК2; |
МХ |
= |
МУ=ЬК» |
(2.19) |
||
^ |
= |
«y = W |
^ |
y = |
^ i W ; |
|
г* = |
' (2.20) |
||
Это приведет |
к |
оценке |
|
|
|
|
|
|
||
|
\К (t + х) = (1 - |
,;) Д/<с + |
гАКъ |
(2.21) |
дисперсию ошибки которой можно приближенно считать
равной |
- |
^ = ° к . с + ( 1 - 0 ^ < » г - - |
; (2-22) |
Подобным образом могут решаться и вопросы опреде ления, учета и-корректировки поправки гироазимута. Од
нако следует |
иметь в виду, /что изменение его поправки |
по времени |
не является стационарной случайной функ |
цией. Но отклонение скорости ухода гироазимута от сред ней можно описывать как стационарный случайный про цесс.
59