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: 97

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Заметим, что суммарный расход топлива за большой промежуток времени (например, от одного пополнения за­ пасов топлива до другого) может определяться со срав­ нительно небольшими относительными погрешностями. Нас обычно интересуют удельные расходы топлива как - на милю пройденного расстояния (при длительных плава­ ниях на постоянном режиме работы энергетической уста­

новки),

так и за

единицу времени

(при плавании

малыми

ходами,

на стоянке

корабля

и т. д . ) . Обозначим

симво­

лом

а

значение

параметра

(пройденного

кораблем рас­

стояния

или времени), на единицу

которого определяется

расход

топлива,

символом

— удельный

расход

топлива

(на

единицу этого параметра)

на /-м режиме. Оценки иско­

мых

величин будем

отыскивать

в виде

 

 

 

 

 

 

lj = tjc +

Xj,

 

 

(2.101)

где

SyC —оценка

искомой величины

по результатам пре­

 

 

дыдущих

испытаний;

 

 

 

 

 

Xj

— искомая

поправка.

 

 

 

 

Тогда зависимость между наблюденным за достаточно большой период времени (от одного пополнения запасов топлива до другого) расходом топлива и оценками иско­ мых величин может быть выражена в виде уравнения по­ правок

апхх + ... + auXj + . . .

+ aimxm -1. = vp (2.102)

где

(2.103)

UJ. — суммарное время, в течение которого энергетическая установка эксплуатиро­ валась в /-м режиме (если £j выражает удельный расход топлива на единицу времени), или пройденное на /-м режиме расстояние (если |у — удельный расход топлива на милю пути);

—фактический общий расход топлива по результатам (-го наблюдения;

а?


т

счнслимый расход топлива на т режи­

мах,

для которых оценки Xj включены в

-число

искомых

величин (вычисляется ис­

ходя из найденных на предыдущих ис­

пытаниях оценок удельных расходов то­

плива на этих

режимах);

Rir — счислимый или

непосредственно изме­

ренный расход топлива на всех осталь­

ных

режимах.

 

Составление и решение системы нормальных уравне­ ний, а также апостериорное оценивание точностей оценок искомых величин могут вестись в соответствии с общими основами способа последовательного уточнения оценок ис­ комых величин: Если вычисления ведутся вручную, то, чтобы избежать излишней их трудоемкости, приходится ограничивать число искомых величин тремя-четырьмя. Это понижает точность их оценок. Поэтому, как и при испыта­ ниях на мерной линии, целесообразна организация цен­ трализованной обработки результатов наблюдений в учре­ ждениях, располагающих современной вычислительной тех­ никой.

§ 2.4. О Ц Е Н И В А Н И Е ТОЧНОСТИ СЧИСЛЕНИЯ

Пусть в течение промежутка времени t велось непре­ рывное счисление пути корабля без корректировки обсер­ вациями. Будем рассматривать вектор r(t) истинной ошиб­ ки счислимого места как случайную функцию времени. Истинной ошибкой счисления, накопившейся за время /, назовем вектор

 

с(0 = г ( 0 - г ( 0 ) ,

 

(2.104)

где /'(0)—истинная ошибка счислимого

места в началь­

ный момент

времени.

 

 

Если счисление ведется по показаниям компаса

и от­

носительного

лага, то ошибки счисления

являются

след­

ствием ошибок измерения направления и скорости пере­ мещения корабля относительно водной среды, а также ошибок учета течения. Эти ошибки не остаются постоян­ ными. Изменение каждой из них по времени может-быть описано как случайный процесс, который в течение сравни­ тельно короткого промежутка времени, пока длится счисле-

88


нне, не прерываемое обсервациями, можно считать прак­

тически стационарным

[7], [69], [57, § 25], [39, § 13].

 

В

§ 2.1 уже упоминалось, что истинная ошибка

изме­

рения

курса корабля

в любой момент времени

может

быть

представлена как. сумма трех составляющих: ошибки

определения поправки компаса, изменения среднего зна­ чения истинной ошибки курсоуказания за промежуток вре­ мени, прошедший после определения поправки компаса, и случайного отклонения мгновенного значения ошибки кур­ соуказания от ее среднего значения. Первые две ошибки в течение всего времени плавания по счислению остаются постоянными и проявляют свойства систематических оши­ бок. Подобным образом и ошибка поправки лага может быть представлена как сумма трех составляющих: ошибки (Определения поправки лага, изменения среднего значения поправки лага, происшедшего после определения, и слу­ чайного отклонения поправки лага в рассматриваемый мо­ мент времени от ее среднего значения.

Рассмотрим влияние постоянных' составляющих этих ошибок. Пусть поправка компаса известна с постоянной систематической ошибкой Дк ь поправка лага — с постоян­ ной ошибкой ДлЬ

Пусть

Ур (0—истинное значение вектора скорости относитель­ ного перемещения корабля в момент времени г;

V (t)—счислимое

значение вектора относительной ско­

рости;

 

у — единичный вектор, направление которого полу­ чено вращением вектора V (t) на 90° по ча­ совой стрелке.

Если отвлечься от остальных ошибок измерений, то

Fp c (0 = vp (0 + т ^ - й р с ( 0 + ^ v(C (о/ (2.Ю5)

Истинная ошибка счисления, накопившаяся за время г, будет равна

СЛ0

=

l[v^t)~v9{t)]dt^

 

 

о

 

 

=

H

^ + W 5 P c ? c . •

(2.106)

89



где S — счислпмый вектор относительного (относитель­ но водной среды) перемещения корабля за время плавания по счислению;

ус —единичный вектор, направление которого по­

 

лучено

вращением вектора S

на 90° по ча­

Пусть

совой

стрелке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а п , к — с р е д н я я

квадратическая

величина

постоянной

 

ошибки

в

поправке компаса,

град;

 

 

°п . л —средняя

квадратическая

величина

постоянной

 

ошибки в поправке лага, %.

 

 

 

Тогда

векториальные

ошибки

счисления,

обусловлен­

ные влиянием

постоянных

ошибок

в показаниях

компаса

и лага,

будут

равны

соответственно

 

 

 

 

 

« c I W = ± W V « J

 

 

< 2 Л 0 7 )

Как и следовало ожидать, эти формулы оказались ча­

стными случаями общего выражения

(1.20). Они

наглядно

иллюстрируют своеобразие систематических ошибок счис­ ления.

Ошибка счисления после плавания корабля несколь­ кими частными курсами является суммой ошибок счисле­ ния, накопившихся на частных курсах. Если ошибки счис­ ления на двух разных частных курсах взаимно независи­ мы, будем называть их случайными, если коэффициент корреляции между их величинами равен единице,— си­ стематическими.

Рассмотрим пример. Пусть скалярная случайная величи­ на 2 представляет собой результат сложения случайных

величин X и Y. Тогда ее

дисперсия

выражается

форму­

лой

 

 

 

Dz = 4 +

°\ + 2 г х у а Л ,

(2.109)

где ау, ау — средние квадратические

отклонения

слагае­

мых величин от их математических ожида­

ний;

 

 

 

гху—коэффициент

корреляции.

 

. 90