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
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^о -\- 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 .