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: 100

Скачиваний: 0

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

где

Pi =

UI (B) = ^i\xB> Ув)

— значение

1-го навигационного пара­

 

метра, вычисленное исходя из ко­

 

ординат

точки

5 ;

 

 

 

п.—число

линий

 

положения;

 

 

U, — измеренное-значение

/-го

навига­

 

ционного

параметра,

исправленное

 

поправками

со

счислимыми

значе­

а2(1)

ниями

амплитуд;

 

 

 

— дисперсия

ошибки

измерения,

вес

 

которого

принят равным единице; -

g[

— градиент

i-.ro

навигационного пара­

 

метра;

 

 

 

 

 

 

 

о] — дисперсия

случайной

ошибки

1-го

измерения.

Способ В далеко не всегда приводит к меньшим дис­ персиям оценок искомых величин, нежели способ А. В слу­ чаях когда приходится делать выбор между этими спосо­ бами, следует основываться на сравнении точностей до­ ставляемых ими результатов. При этом можно руковод­ ствоваться общими выражениями (1.19), (1.20), (1.14). Если пользоваться только логарифмической и арифмети­ ческой линейками, то вычисления окажутся трудоемкими. Па помощь могут прийти таблицы готовых ответов. Такая таблица, составленная для частых в практике корабле­ вождения обсерваций по трем равновесным линиям поло­ жения (по высотам трех светил, по визуальным пеленгам трех равноудаленных от корабля ориентиров и т.. д . ), и пример пользования ею приведены в § 3.11.

Косвенными признаками, позволяющими судить о до­ пустимости .применения способа В, являются углы пере­ сечения изоразностных линий положения и величина об­ разованной ими фигуры погрешностей. Если углы пере­ сечения изоразностных линий положения малы, то от при­ менения способа В лучше воздержаться. Большая величи­ на образованной изоразностными линиями положения фи­ гуры погрешностей свидетельствует о том, что предполо­ жение о пренебрежимой малости случайных ошибок изме­ рений и всех других систематических ошибок,' кроме ис-

105


ключаемой, лежащее в основе способа, не подтвердилось, следовательно, применение способа В нельзя считать оправданным.

Заметим, что если п — число исходных линий положе­ ния, то число взаимно независимых изоразностных линий положения будет равно п—1. В частности, если число ис­ ходных линий положения равно трем, то изоразностные линии положения всегда пересекутся в одной точке; воз­ можность контроля правильности измерений и геометри­

ческих построений

по величине фигуры погрешностей бу­

дет отсутствовать.

Поэтому результаты, полученные из

трех исходных линий положения способом В, следует под­ вергать особо тщательной проверке (лучше всего — по­ вторными обсервациями по другим комбинациям ориен­ тиров, применяя для вычисления поправок только что найденное значение амплитуды Zr В ) ) .

Как отмечалось в § 1.3, включение амплитуды Zr в число искомых величин может приводить к неопределен­

ности, к тому, что система нормальных

уравнений не

бу­

дет иметь единственного конечного

решения (типичный

пример — случай неопределенности

при

определении

ме­

ста по пеленгам нескольких ориентиров, когда все ориен­

тиры и корабль находятся на одной окружности

и делает­

ся

попытка исключить

постоянную систематическую ошиб­

ку

пеленгования). Если

точка В отыскивается

описанным

выше графическим приемом (рис. 2.4), признаком, указы­

вающим

на ситуацию

неопределенности,

является

взаим­

ная параллельность или приблизительная

параллельность

изоразностных

линий

положения.

 

 

В § 1.3 было показано также, что если в ситуации не­

определенности

амплитуда

Z r це будет включена

в число

искомых

величин, то

эта'

систематическая

ошибка

не мо­

жет приводить ко взаимному несогласию результатов из­ мерений (в графической интерпретации — к образованию фигуры погрешностей исходными линиями положения). В случаях когда измерения отягощены несколькими си­ стематическими ошибками, зависимости которых от пара­ метров, характеризующих условия измерений, различны, этим обстоятельством можно пользоваться для последо­ вательного уточнения оценок амплитуд поправок, служа­ щих для компенсации этих систематических ошибок. На­ пример, из систематических ошибок измерений пеленгов корабельным радиопеленгатором часто преобладают по ве­ личине ошибки коэффициентов А и D радиодевиации [22], 106


[72], [73]. Когда ошибка в коэффициенте А не может вызы­ вать несогласия измерений, можно способом В уточнить

оценку коэффициента D радиодевиации, а когда

возник­

нет ситуация неопределенности для исключения

коэффи­

циента D, уточнить оценку коэффициента А.

 

Способ D — способ последовательного уточнения ам­ плитуд поправок, предназначенных для компенсации систе­ матических ошибок. Если измерения отягощены и случай­

ными, и систематическими ошибками,

способ D всегда

при­

водит к оценкам искомых величин,

обладающим меньши­

ми дисперсиями, чем оценки, доставляемые

способом А

или В. Случая неопределённости при его применении

воз­

никнуть не может. Следует помнить,

что, когда применяет­

ся способ D, результаты измерений

должны

исправляться

всеми учитываемыми поправками с наибольшей тщатель­ ностью. Пользоваться произвольными приближенными зна­ чениями амплитуд, как в способе В, недопустимо.

В часто встречающихся случаях, когда одна из систе­ матических ошибок заметно преобладает по величине над остальными, а также в ситуациях, когда другие система­ тические ошибки не могут приводить к внутреннему несо­ гласию результатов измерений (образованию фигуры по­ грешностей), можно пользоваться простым приемом оты­ скания обсервованного места, идея которого была пред­ ложена профессором В. В. Каврайским, а обоснование выражено формулой (1.130). Практическое применение этого приема сводится к следующим действиям: найти об-

сервованные точки способами А и В,

измерить

расстоя­

ние d между ними, от точки А отложить по

прямой АВ

отрезок

Ы.

 

 

 

Как

видно из выражений (1.130),

(2.131)

и

(2.133),

амплитуда поправки, предназначенной

для

компенсации

г-й систематической ошибки, которая в способе В исклю­ чалась бы, может быть найдена по формуле

 

Я( 0 )

= ^ с + ^ ( Л (

В ) - ^ с ) ,

(2.134)

где

^-г{В) — оценка

r-й амплитуды,

найденная

 

ZrC

способом

В

по формуле

(2.133);

 

— счислимое

значение амплитуды.

Введем

обозначения:

 

 

 

107


A^gj

='Cr -\- Zr^

—истинная

ошибка

оценки амплиту­

 

 

 

 

 

ды г-н поправки, доставляемой спо­

ДгС = l r +

 

 

собом

В;

 

 

 

 

 

 

 

Z*rlг С

 

истинная

ошибка

счислимого зна­

 

 

 

 

 

чения амплитуды

этой поправки.

 

Рассмотрим

корреляционную

матрицу

 

вектора

 

 

 

 

 

 

 

д

=

r(D)

 

 

 

 

(2.135)

 

 

 

 

 

 

Д.п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обратим

внимание

 

на то,

что

формула

 

(2.134) может

быть представлена

в

 

виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z r(D)

 

(l-X)ZrC

 

 

+

XZr(B).

 

(2.136)

Следовательно,

если

учесть,

что

ошибки

амплитуд ZrC

и

Z r l B )

являются

взаимно

независимыми

 

случайными

ве­

личинами, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A* [A rU>Aej =

( l - * R .

 

 

С 2 ' 1 3 7 )

Кроме

того,

можно

 

показать,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.138)

Таким

образом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КЛ = М(ДДТ )

=

(!-*)<£

 

 

(1-Х)

 

of

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.139)

При

неоднократном

применении способа

D следует учи­

тывать,

что

амплитуда

практически

любой

систематиче­

ской ошибки подвержена случайным изменениям и являет­

ся

случайной функцией времени. Введем

обозначения:

 

_ С,-(О мгновенное

значение амплитуды

 

Сг в момент

времени

 

 

С,0 — математическое

ожидание

сред­

 

него значения

случайной

функ­

 

ции С,- ( 0 ;

 

 

 

о2

= М { [Сг ( 0 — С,0 ]2 j дисперсия

случайной функции

 

М О ;

 

 

 

108


Zru = — C^o— амплитуда поправки, которой мы компенсируем r-ю систематиче­ скую ошибку, если не распола­ гаем оценкой ее мгновенного зна­ чения (взятая с обратным знаком оценка величины do, полученная из результатов предыдущих на­ блюдений, например среднее зна­ чение поправки гирокомпаса, оп­ ределенное из длительных наблю­ дений, табличные значения по­ правок высоты светила за накло­ нение горизонта и астрономиче­ скую рефракцию и т. д . ) ;

a2r0 = М [(с-\- ZrQJ ] —дисперсия оценки Zr n- Поставим себе такую задачу. Пусть нам известны пе­

речисленные

характеристики стационарной

случайной

функции £г(/)

и

ее структурная функция S.(-c);

кроме

того, в некоторый момент времени t способом

D опреде­

лена амплитуда

Zr(D) = ? г ( 0 — в з я т а я с

обратным

знаком оценка мгновенного значения амплитуды /--Доста­ точной систематической ошибки. Какова оценка Zr^ ам­ плитуды поправки, которой должна компенсироваться эта систематическая ошибка в момент времени t + x, чтобы ди­ сперсии остаточных систематических ошибок были мини­ мальны? Если изменение по времени амплитуды t.r(t) мо­ жет быть описано как стационарный случайный процесс, то решение окажется подобным изложенному в § 2.1 для поправки компаса. Поэтому рассмотрим случай, когда

—нестационарная случайная функция.

Для простоты будем считать, что при первом приме­ нении способа D за счислимое значение амплитуды по­ правки, включенной в число искомых величин, принята

оценка ZTQ\

Zrz = Zr0.

.. (2.140)

109 .