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: 102

Скачиваний: 0

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

Учитывая влияние как случайных, так и систематиче­ ских ошибок измерении, среднюю квадратическую ошибку обсервованного места следует оценивать формулой

/s

где s — число систематических ошибок.

Во многих пособиях по навигации рекомендуется оце­ нивать точность обсервованного места, исходя из предпо­ ложения, что влияние остаточных систематических ошибок измерений существенно не отличается от влияния случай­

ных ошибок, т. е. пользуясь

формулой (2.125) и

подстав­

ляя в нее вместо величин

<з\,

02 средние квадратическне

величины сумм случайных

и

систематических

ошибок.

Представление о погрешностях, которые возникают при таком оценивании, дает следующий пример. Как известно,

при определении

места корабля по визуальным

пеленгам

1 ориентиров преобладают постоянные

систематические

ошибки (ошибка

определения поправки

компаса,

измене­

ние среднего значения ошибки курсоуказания за время, прошедшее после ее определения, случайное отклонение мгновенного значения ошибки курсоуказания от средне­ го). Примем среднюю квадратическую величину их суммы

равной

<Jr = 0,6°, среднюю квадратическую

величину

суммы

случайных ошибок измерения и прокладки

пеленгов

о с л =

= 0,3°

(преобладание по величине систематических ошибок

измерений над случайными нередко бывает еще более зна­

чительным).

Оценим

среднюю квадратическую

 

ошибку

определения места корабля при расстояниях до

 

ориенти­

ров Д 1 = Д 2 = Ю0

каб

сначала

 

формулой

(2.125),

полагая

а\ — <z1 =

1

+ о 2

л = 0,67°,

а

затем

формулами

(2.125),

(2.127) и

(2.129),

полагая а г

= 0,6°;

о С л = 0,3°.

Результат

приведен

в табл.

2.3.

 

 

 

 

 

 

 

Приступим

к

рассмотрению

общего

случая

определе­

ния места корабля, когда число линий положения более двух. Применяемые при этом способы отыскания обсер­ вованного места по линиям положения, образующим фи­ гуру погрешностей, будем обозначать так же, как рассмо­ тренные в § 1.3 аналитические способы обработки резуль­ татов измерений, которым они эквивалентны.

Способ А. Обсервованное место отыскивается в пред­ положении, что причиной образования фигуры погрешно-

100


Т а б л и ц а 2.3

Оценки средней квадратической ошибки обсервации по двум

пеленгам

в кабельтовых при

= Д.г 100 каб; аг 0,6°;

 

 

 

я с л

- 0,3°

 

 

 

 

 

 

 

 

Угол (] между направлениями на ориентиры,

град

Формула

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

60

 

90

120

 

150

(2.125)

 

 

3,3

1.9

 

1,7 •

1,9

 

3,3

(2.125),

(2.127),

1.8

1.5

 

1.7

2.3

 

4,3

(2.129)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стей могут быть только случайные

ошибки

(систематиче­

ские ошибки

пренебрежимо

малы).

Графоаналитические

приемы

отыскания

обсервованного

места,

соответствую­

щие этому предположению

(центриграфнческий,

построе­

нием полигонов весов и переносов,

лроведением

противо-

медиан треугольника погрешностей), и оценивания

влия­

ния случайных ошибок измерений

на его точность

описаны

в любом современном учебнике навигации и мореходной

астрономии,

поэтому

останавливаться

на этих

приемах

нет необходимости.

Аналитическое оценивание координат

обсервованного места и корреляционной матрицы

вектора

их ошибок,

обусловленных влиянием

случайных

ошибок

измерений, осуществляется в соответствии с общими пред­ писаниями способа наименьших квадратов (§ 3: 4). Влияние систематических ошибок измерений на точность обсерво­

ванного - места

может быть

оценено

формулами (1.19),

(1.20),

(1.94)

(пример — в §

3.6).

Но

значительноt более

удобны

таблицы готовых ответов

(§ 3.11).

Иногда может оказаться полезной следующая интер­ претация формулы (1.20). Пусть каким-либо графическим или графоаналитическим способом по нескольким линиям положения найдена' обсервованная точка А, причем по­ правки, введенные в результаты. измерений для компенса­

ции r-й систематической

ошибки, отыскивались

в

виде

AUir = ZrCjr , Р ( .... );

амплитуда ZrC известна

со

сред­

ней квадратической ошибкой аг с . Изменим каждую из этих

поправок на величину о,с ] г (а.,

£)..'. .), проложим линии

положения, • соответствующие

полученным значениям на-

101


вигационных параметров, и применим к ним тот же алго­ ритм, каким из первоначальных линий положения отыски­

валась точка А. Отстояние найденной

таким образом

точ­

ки от точки

А будет равно (в избранном для прокладки

масштабе)

векториальной ошибке тг

обсервованного

ме­

ста, выражающей влияние рассматриваемой r-п система­

тической

ошибки

измерений.

 

В некоторых частных случаях этот прием приводит к

простым

и удобным

выражениям. Так, если место

кораб­

ля определяется

по

радиомаякам, расположенным

на од­

ной прямой линии, линия курса корабля ей параллельна (близкие ситуации часты в практике кораблевождения) и рассматривается влияние ошибки коэффициента D радио­

девиации, величина тг в милях

 

 

 

 

 

 

 

( 2 - 1 3 0 )

где d—расстояние

от

корабля до прямой, на которой

расположены

радиомаяки,

мили;

 

aD—средняя

квадратическая

величина

ошибки в

коэффициенте

D

радиодевиации, град.

 

 

<-->

 

 

Векториальная

ошибка

тг

перпендикулярна

линии кур­

са корабля. Все обсервованные точки располагаются мо­ ристее фактической линии пути корабля при положитель­ ной ошибке в коэффициенте D и ближе к берегу при от­ рицательной ошибке.

При рассмотрении способов отыскания обсервованного места корабля нас будет интересовать точность не только

самой

обсервации

непосредственно,

но и доставляемых

этим

способом

оценок амплитуд

поправок, которыми

впредь должны исправляться результаты измерений для компенсации систематических ошибок. Когда применяется способ А, эти амплитуды в число искомых величин не включаются. Следовательно, и после его применения мы будем исправлять результаты измерений поправками, имеющими прежние счислимые амплитуды, средняя ква­ дратическая величина амплитуды остаточной систематиче­

ской

ошибки

не изменится:

 

 

 

zr(A) =

0>

Z r W — ZrZ

+ z r ( A ) =

гС;

о г ( А ) = з,с . (2.131)

Способ

В — способ исключения

систематических оши­

бок.

Обсервованное место

отыскивается

в предположении,

102


что поправки, вводимые в результаты измерении для ком­ пенсации некоторых систематических ошибок, известны с ничтожно малой точностью, и что той информацией, ко­ торая в них содержится, можно пренебречь.

В практике кораблевождения "нередко бывает, что одна или несколько систематических ошибок заметно преобла­ дают по величине над случайными. Если к тому же каж­

дый

навигационный

параметр измеряется

по

нескольку

раз

и к прокладке

принимается

среднее

арифметическое

из результатов измерений, то это преобладание

становится

еще

более заметным. Признаком,

его подтверждающим,

является сохранение конфигурации и размеров фигуры погрешностей в нескольких выполненных одна за другой обсервациях при полной уверенности в правильности опо­

знания ориентиров. В таких ситуациях

применение спосо­

ба В может оказаться оправданным.

Кроме того, он

имеет и вспомогательное значение как промежуточная сту­ пень к отысканию оценок искомых величин способом D.

Если исключению подвергается только одна система­ тическая ошибка, то практическое применение способа В сводится к очень простым геометрическим построениям, вследствие чего он часто применяется на практике. Та­

ковы,

например, прием отыскания

обсервованного места

в точке пересечения

биссектрис треугольника

• погрешно­

стей,

образованного

равновесными

линиями

положения

(при определении места по высотам светил исключается постоянная систематическая ошибка измерения высот), и аналогичный прием отыскания обсервованного места по визуальным пеленгам трех ориентиров (исключается по­ стоянная ошибка поправки компаса). Ряд других частных случаев рассмотрен Н. Н. Матусевичем [55] и М. М. Леско­ вым [47].

В любом частном случае может быть применен общий прием исключения систематических ошибок, являющийся

геометрической

интерпретацией

решения

уравнений

(1.95) — (1.104)

. Пусть надо исключить

некоторую систе­

матическую

ошибку

Cr /r (а, р . . . ) .

Для

этого следует сна­

чала исправить результаты измерений поправкой

&Ujr =

— Zrfr(a.,

р /

. . . ) ,

задавшись

произвольным

(например,

счислимым) значением амплитуды Zr исключаемой систе­ матической ошибки, и проложить линии положения /, //,

/// и т. д., соответствующие полученным значениям нави­ гационных параметров (рис. 2.4), затем исправить резуль-

103


таты измерении поправкой A'Ulr = (Zr+Ar) /, (а,, Р( ....). где А,-— произвольное число, и проложить смещенные линии

положения /',

//',

III' и т. д., соответствующие

изменив­

шимся значениям

навигационных параметров.

 

 

Прямые, соединяющие одноименные точки

(13

и 13', 23

и 23', 24 и 24')

пересечения первоначальных и

смещенных

линий положения, соответствуют навигационным параме­ трам вида U.i,=frl,Ui—jnUi,. Поэтому будем назы-

 

 

Рнс. 2.4. Графическим прием исключения система

 

 

тической ошибки из фигуры погрешностей

вать

их

изоразностными линиями положения. Очевидно,

что

они

свободны от влияния исключаемой систематиче­

ской ошибки (лишь исключаемой, но могут быть отягоще­ ны другими систематическими ошибками, иным образом зависящими от параметров, характеризующих условия из­ мерений).

При отыскании обсервованной точки В внутри фигуры погрешностей, образованной изоразностными линиями по­ ложения, следует считать, что они отягощены только слу­ чайными ошибками. Амплитуда поправки, соответствую­ щая условию полной компенсации исключаемой система­

тической ошибки, может быть

найдена по

формулам

^ S - 2

" ^ - "

( 2 Л 3 2 )

2 л

/ = i

 

 

i=I

 

 

 

^ < * , =

^

( 2 .

1 3 3 ) .

104