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航海上陆标方位定位精度分析毕业论文
航海上陆标方位定位精度分析
1绪论
船舶立位方法和精度以及与电子海图能否有效结合是判断航海技术水平的方法之一。
全球泄位系统(简称GPS)可在全球范用内全天候地为海陆空三方的用户提供连续的髙精度的定位,GPS也已然成为了航海上主要的怎位导航系统。
但是,GPS毕竟是美国以军事目的发展的产物,对于我国的使用者来讲,时时被人控制或是监控下,实属不利。
而我国的“北斗”宦位卫星,技术尚未成熟,覆盖区域也不是很广,所以,如何在特殊情况下保持综合导航系统的有效性是急需解决的问题。
方位定位是最简单,最直接方便的左位方法,但在实际操作过程中仍然存有较大的误差,这给船舶的航行到来了一左的安全隐患。
所以我们有必要了解方位误差的来源和实际操作中应采取的应对措施,从而提髙船舶左位精度,保障远洋船舶的航行安全。
2方位定位概述
利用罗经同时观测两个或两个以上陆标的方位来确左船位的方法和过程称为方位左位。
方位左位具有观测与作图简单、迅速、直观等优点,是最基本和最常用的左位方法之一。
理论上讲,船上测者P观测某已知坐标的固泄物标M的方位时,这种“船测岸”方位位宜线是通过测者P、物标M和近极点Pn(Ps)的恒位线上任何一点,对所测物标M都具有相同的大圆方位。
当测者和物标同位于北半球或南半球时,恒位线在墨卡托海图上表现为一条凸向赤道的曲线。
但由于所测物标都位于测者视界之内,两者之间的距离一般小于30nmile,因此除了在极区航行外,我们可以用图上两点间的直线(恒向线)来代替恒位线进行方位左位。
同时观测两个或两个以上的陆标方位,可以获得同一时刻的两个或两个以上的方位位巻线,其交点即是观测时刻的观测船位。
海图作业时,在交点上绘画一小圆圈O作为陆标定位的船位符号。
2.1两方位定位
2.1.1定位的步骤
(1)选择、辨认物标:
选择易于观察、明显孤立、海图上位置准确的物标。
(2)观测:
观测物标一的陀螺罗经方位或磁方位(GB1/CB1):
物标二的陀螺罗经
方位或磁方位(GB2/CB2)
(3)求取物标真方位:
TB=GB+AG=CB+AC(TB:
真方位:
GB:
陀螺方位;CB:
罗方位:
AG:
陀螺差:
△(?
:
罗差)
(4)自所测物标反方向绘画方位位苣线:
TB1±18O°:
TB2±180°(因为TB是物标相对我船的方位,所以当画船与物标之间的方位位宜线时应反方向绘画)
(5)标注:
将观测的时间写在立位点旁,格式为XX(小时)XX(分钟)例如:
0850
舅d殳
212观测船位精度
企■产
£久=巧=SB
5=£;d/57・3°sin&
5=巾=%
M~57.3*sin+°2
图1观测船位
式中£和。
分別是方位位置线的观测方位系统误差和随机误差,M为船位均方差
2.2三方位定位
两方位陆标定位简单、直观,但一般情况下两条方位位置线总会相交于一点,难以判断观测船位的准确性。
如条件允许,应使用三方位左位法,即同时观测三个物标的方位来测左船位。
三方位泄位时,三条方位位置线通常并不相交于一点,而形成一个三角形,在大比例尺海图上尤为明显。
如果有误差,会形成较大的三角形以提醒观测者。
列外,通过对误差三角形的正确处理,还可以减小船位误差。
3方位定位误差产生的原因
实施立位主要有认、选、测、绘、填5个基本步骤,而误差源都是从这5个基本步骤上来的。
在船上观测几个物标方位不能同时进行,当船舶在运动时,不同时观测造成左位误差。
由于换算貞•方位用的罗经差不准确,使在海图上的物标方位线产生相同读数的误差。
由于读错、看错、记错或画错物标方位而导致的错误船位是错误、粗差。
在一般情况下,观测或绘画物标方位的误差不得超过±0.5°,对准确左位的影响比较小。
4提高方位船位精度的方法
4.1两方位
4.1.1选择物标
要选择易于观察、明显孤立、海图上位置准确物标。
一般选择物标观测点的有:
海图上标有符号的孤立岛屿或山稣,以三角点、埋石点、测站点为观测点:
设有灯塔、灯桩的岛屿或沿海陆地,以灯塔、灯桩为观测点;而积较小的明礎,以明碓中部为观测点;多山峰的岛屿以伸向海的岬角为观测点;沿岸如有显著的建筑物,且海图上有记载,则以该建筑物为观测点。
要选择交角合适的物标应按以下方法:
1、用两标方位左位时,两标方位线的交角应大于30°小于150°,以接近90°为最好。
2、用三标方位定位时,相邻两标方位线的交角应大于90°,以120。
为最好。
因为在这种交角下,如仪器有误差,其准确船位将在误差三角形内,容易求得准确的船位:
当物标分布范囤小于180。
时,如仪器有误差,其准确船位将在误差三角形外,就不好判别,因此如有可能,应选择分布范用大于180°的物标。
当只能选择分布在180。
范用内三个物标时,应选择夹角接近60°的物标;避免岀现四点共圆,因为当四点共圆时三条方位线交于一点,并和实际船位在同一圆周上,很可能存在误差很大船位误差。
所以,三标方位泄位时,不论三个物标分布在360°范用内还是分布在180°范闹内,两物标之间的船位线不宜小于30°。
要选择近距离的物标,为了防止四点共圆,中间物标应比左、右两侧物标近。
每个人观测测物标时产生的误差与正确值的大小各不相同。
4.1.2观测顺序
实际工作中,一个驾驶员往往是不可能同时用罗经观测两个物标的方位的,而是在短时间内先后观测所选物标方位,并以观测第二个物标的时间作为立位时间,这就必将因船舶的航行而产生船位误差。
除了尽疑缩短观测两物标方位的时间间隔外,还应掌握正确的观测顺序,以减小上述误差。
如图2所示,在船首尾线附近和正横附近各有一物标Ml和M2,而A.B为TLT2前后两个观测时刻的实际船位。
假设先观测正横附近物标M2,得T1时刻的方位位豊线P1.在测船首尾线附近物标Ml,得T2时刻的方位位巻线P2,两条位置线的交点F1即为T2时刻的观测船位,F1B即为郑重观测顺序所产生的误差。
若改换观测顺序,先观测Ml,再观测M2,则相应的观测船位和误差分别为F2和F2B。
显然,误差F2B比误差F1B小得多。
可以证明,为了减小由于不同时观测所产生的观测船位误差,白天应先观测首尾附近的、方位变化慢的物标,后观测正横附近的、方位变化快的物标。
如果以第一次观测的时刻T1作为泄位时间,则观测顺序刚好相反,即应先观测正横附近的方位变化快的物标,后观测首尾附近的方位变化慢的物标。
夜间观测灯标时,应本着先难后易的原则,尽量缩短前后两次观测的时间间隔,即先测闪光灯,后测左光灯;先测灯光周期长的灯标,后测灯光周期短的灯标;先测灯光弱的,后测灯光强的灯标。
尽可能减小观测中的系统误差和概率误差
在实习期间利用雷达两方位左位测得以下数据,如表1、2所示。
数据是两物标方位肚位
时方位线夹角不同,观测顺序不同这几种情况,得出不同情况下的方位误差,从而进行分析。
表1航行中利用宙达6海里档所测宙达两方位定位实测数据(方位线夹角不同)
序号
两物标方位线夹角(大概)
与物标一方位
与物标二方位
观测船位
实际船位(GPS读得)
距离差
1
110°
10°
120°
30°321・420N
30“32’・419N
0.16*
122°02’・101E
122°02’・084E
2
120°
15°
135°
30°32分・422N
30n32’・420N
0.17r
122°02r・114E
122°02’・110E
3
90c
30°
300°
30°32’・450N
30a32’・445N
0.01f
122°02’・121E
122°02’・120E
4
60c
6(T
120°
30°32’・480N
30a32’.483N
0.12r
122°02’・128E
122°02’・120E
5
90c
60c
330°
30°321・475N
30°32’・170
0.03’
122°02’・128E
122°02’・130E
6
120°
60c
180°
30°32’・479N
30°32’・470N
0.llf
122°02’・124E
122°021・120E
7
70°
65c
355°
30°321・485H
30“32’・480N
0.15r
122°02’・122E
122°02r・120E
8
30。
65c
95°
30°321・468N
30“32’・470N
0.18r
122°02’・120E
122°02r.124E
9
130°
70c
200°
30°32’・488N
30°32’・480N
0.16*
122°02f.124E
122°02’・127E
表1是比较两物标之间夹角的不同对定位精度的影响,由上表可见最小的距离差是
0.01',此值是夹角为90°是所测。
相对比较,两物标之间夹角与90°相差越大,距离差就越大。
由此可见,两方位左位物标之间夹角越近90°越精准。
表2航行中利用雷达6海里档所测雷达两方位定位实测数据(物标观测顺序不同)
序号
船舶航向
第一次观测物标的
真方位
第二次观测物标的
真方位
观测船位
实际船位(GPS读得)
距离差
1
135°
半山
17#灯浮
30°341・520N
30334’・518N
0.07r
45°
330°
122°0,・101E
122°・104E
173灯浮
半山
30n3-r・518N
30°3-r.517N
0.03*
330°
45°
122°04’・107E
122°04’・HOE
2
90°
下礁
22#灯浮
31°44’・228N
31°44.228N
0.06*
10°
220°
118°26r・969E
118°26r.961E
22口灯浮
下確
31°44’・228N
31°44’.228N
o.or
220°
10°
118°26r・973E
118°26’・969E
3
220°
西马鞍山岛
7#灯浮
24°41;.091N
24°41?
・093N
0.02r
240°
300°
188°49’・344E
188°49’・342E
7#灯浮
西马鞍山岛
24°411・089N
24°.094N
0.06*
300
240°
188°49’・31IE
188°49’.338E
表2是针对观测顺序的不同来比较两者的精度,船舶上的习惯一般以第二次观测的时刻作为宦位时间,所以每一组的两个值相比,很明显先观测首尾后观测正横的物标误差更小,更精准。
因为是方位左位,正横处的物标方位变化较快,要做到尽可能同时观测,则应尽量使观测间隔时间内,物标的方位变化较小,所以要后观测正横方向的物标。
4.2三方位
图3误差三角形实图
4.2.1船位谋差三角形
三方位泄位中
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