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
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 = |
Yа1 |
+ 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 (а , 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 ) = |
2ГгС; |
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