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文檔簡(jiǎn)介
1、航海學(xué)(2.3:陸標(biāo)定位),大連海事大學(xué) 航海學(xué)院 航海教研室,航海學(xué)(1)課程目錄,第一篇 基礎(chǔ)知識(shí) 第一章 坐標(biāo)、方向和距離 第二章 海圖 第二篇 船舶定位 第一章 航跡推算 第二章 陸標(biāo)定位 第三章 電子定位(END),第二章 陸標(biāo)定位,第一節(jié) 位置線與船位線 第二節(jié) 陸標(biāo)識(shí)別與方位、距離的測(cè)定 第三節(jié) 方位定位(一、兩方位定位;二、三方位定位) 第四節(jié) 距離定位 第五節(jié) 方位距離定位 第六節(jié) 移線定位(END),第一節(jié) 位置線與船位線,一、位置線與船位線的定義 1.等值線 2.位置線 3.船位線 二、位置線的種類 1.方位位置線 2.距離位置線 3.方位差位置線 4.距離差位置線 三、
2、球面位置線(將地球看成是圓球體),1.等值線,觀測(cè)值函數(shù)為常數(shù)的點(diǎn)的幾何軌跡,在數(shù)學(xué)上稱為等值線。 如等磁差曲線、等深線及等高線等。,2.位置線,(1)定義 (2)位置線的特性,(1)定義,在航海定位中,測(cè)者對(duì)物標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)時(shí),其觀測(cè)值為常數(shù)的點(diǎn)的幾何軌跡,稱為觀測(cè)者的位置線(line of Position,LOP)。,(2)位置線的特性,時(shí)間性 只有在觀測(cè)時(shí)刻,船位位于位置線上的某一點(diǎn)上。 絕對(duì)性 不符合觀測(cè)值的點(diǎn)不在該位置線上。,3.船位線,由于位置線形狀復(fù)雜,在實(shí)際應(yīng)用中,經(jīng)常取推算船位附近的一小段曲線或其切線去代替位置線,這樣的一段曲線或切線稱作船位線。,1.方位位置線,根據(jù)測(cè)者所在位
3、置不同又可分為: (1)船測(cè)岸方位位置線 (2)岸測(cè)船方位位置線,(1)船測(cè)岸方位位置線,船測(cè)岸方位位置線是由物標(biāo)M畫(huà)出的與M點(diǎn)的子午線相交成TB180的方位線MP 。,(2)岸測(cè)船方位位置線,岸測(cè)船方位位置線,是由物標(biāo)M畫(huà)出的與M點(diǎn)的子午線相交成TB的方位線MP。,2.距離位置線,距離位置線,是以物標(biāo)M為圓心,所測(cè)距離D為半徑的圓。,3.方位差位置線,又稱水平角位置線。 方位差位置線是船與兩物標(biāo)所連的三角形的外接圓圓弧的一部分。,4.距離差位置線,距離差位置線是以兩物標(biāo)(臺(tái)站)為焦點(diǎn)的雙曲線。 在該雙曲線上任一點(diǎn)至兩焦點(diǎn)的距離差值均為觀測(cè)所得的常數(shù)。,三、球面位置線,根據(jù)測(cè)者所在位置不同又可
4、分為: 1.球面方位位置線 2.球面距離位置線 3.球面方位差位置線 4.球面距離差位置線,1.球面方位位置線,(1)岸測(cè)船 (2)船測(cè)岸,(1)岸測(cè)船大圓弧,在球面上,岸測(cè)船方位位置線是由測(cè)者M(jìn)畫(huà)出,且與測(cè)者子午線(QMPNQ )相交成所測(cè)方位角為的大圓弧MPP1P2 。,(2)船測(cè)岸恒位線,在球面上,船測(cè)岸方位位置線是通過(guò)近極點(diǎn)PN、船位P和物標(biāo)M所連接的恒位線。 在恒位線上的每一點(diǎn),對(duì)同一物標(biāo)M都有相同的大圓方位。,2.球面距離位置線球面小圓,球面距離位置線是以物標(biāo)M為極,以所測(cè)球面距離MP為極距的球面小圓。 小圓在墨卡托海圖上的投影是一條復(fù)雜的周變曲線。 如天文位置線。,3.球面方位差
5、位置線,船上測(cè)者測(cè)量岸上兩個(gè)固定物標(biāo)之間的球面夾角,即球面角為常數(shù)的點(diǎn)的軌跡為近似球面方位差位置線。 目前這種位置線在航海上還沒(méi)有應(yīng)用。,4.球面距離差位置線,在空間與兩個(gè)定點(diǎn)的距離差為常數(shù)的點(diǎn)的軌跡,是一個(gè)以兩個(gè)定點(diǎn)(主臺(tái)與副臺(tái))為焦點(diǎn)的雙曲面。 該雙曲面與地球面的交痕為近似球面雙曲線。,第二節(jié) 陸標(biāo)識(shí)別與方位、距離的測(cè)定,一、陸標(biāo)識(shí)別 二、方位測(cè)定 三、距離測(cè)定,一、陸標(biāo)識(shí)別,1.孤立、顯著物標(biāo): 利用物標(biāo)形狀、顏色、燈質(zhì)、相對(duì)位置關(guān)系等識(shí)別。 2.利用對(duì)景圖識(shí)別 3.利用等高線識(shí)別 4.利用船位識(shí)別 5.利用雷達(dá)回波識(shí)別(END),利用等高線識(shí)別,利用船位識(shí)別,利用雷達(dá)回波識(shí)別,根據(jù)雷達(dá)
6、在熒光屏上的回波的形狀特征和物標(biāo)在海圖上圖像的特征來(lái)加以識(shí)別。 根據(jù)未知物標(biāo)和已知物標(biāo)間的相對(duì)位置關(guān)系識(shí)別物標(biāo)。,二、方位測(cè)定,1.利用羅經(jīng)觀測(cè)物標(biāo)方位 (1)方位圈 (2)羅方位向真向位的轉(zhuǎn)換 2.利用雷達(dá)觀測(cè)方位 利用機(jī)械方位標(biāo)尺或電子方位線測(cè)量 (1)孤立的燈塔、燈樁、明礁和小島等點(diǎn)狀物標(biāo)測(cè)中心 (2)范圍較大的物標(biāo)應(yīng)測(cè)量岸角,使機(jī)械方位標(biāo)尺或電子方位線與回波的同測(cè)外緣相切,三、距離測(cè)定,1.利用六分儀測(cè)定物標(biāo)的垂直角求距離 2.利用雷達(dá)觀測(cè)物標(biāo)的距離,1.利用六分儀測(cè)物標(biāo)的垂直角求距離,(1)原理 距離公式 D=H/(1852tg) D=1.856 H/ (n mile),(2)注意事
7、項(xiàng),1) 標(biāo)高誤差與測(cè)角誤差的影響 D=ctg H 應(yīng)選擇垂直角大的物標(biāo); D=-Dcsc 應(yīng)選擇距離近的物標(biāo)。 D:距離誤差;H:標(biāo)高誤差;:測(cè)角誤差。 2) 眼高和岸距的影響 DD d e/(D-d)H) 應(yīng)選擇岸距小(陡直)、物標(biāo)高、距離近的物標(biāo)。 當(dāng)DHe且Hd時(shí),D3e。(另外在潮高大的海區(qū),物標(biāo)高度H應(yīng)是經(jīng)潮高改正的)(END),2.利用雷達(dá)觀測(cè)物標(biāo)的距離,(1) 選擇回波圖像穩(wěn)定、亮而清晰、回波位置與海圖位置精確對(duì)應(yīng)的物標(biāo)(孤立的小島、岬角、突堤),避免使用形狀可能?chē)?yán)重變形或難以在海圖上確定其準(zhǔn)確位置的物標(biāo)(平坦的海岸線、未經(jīng)核實(shí)的浮標(biāo)等); (2)選擇包括被測(cè)物標(biāo)的最小量程,回
8、波最好位于2/3屏半徑附近; (3)孤立的燈塔、燈樁、明礁和小島等點(diǎn)狀物標(biāo),應(yīng)測(cè)中心; (4)Racon應(yīng)測(cè)前沿(靠近熒光屏中心一端); (5)岸線在雷達(dá)地平之內(nèi),活距圈前沿與回波內(nèi)沿相切;岸線在雷達(dá)地平之下,活距圈外沿與回波外沿相切。,兩方位定位,概念 定位方法 兩方位觀測(cè)船位精度 提高兩方位觀測(cè)船位精度方法(END),兩方位定位方法,選擇、辨認(rèn)物標(biāo) 觀測(cè):GB1/CB1;GB2/CB2 求取物標(biāo)真方位: TB=GB+G=CB+C 自所測(cè)物標(biāo)反方向繪畫(huà)方位位置線:TB1180;TB2180 標(biāo)注:觀測(cè)時(shí)間(END),兩方位觀測(cè)船位精度,提高兩方位精度方法,1. 物標(biāo)選擇 孤立、顯著、準(zhǔn)確的近
9、標(biāo); -90,一般應(yīng)滿足:30 150 2. 觀測(cè)順序 “先慢后快”先首尾后正橫 “先難后易”先閃后定、先長(zhǎng)后短、先弱后強(qiáng) “測(cè)錨位” :先正橫后首尾 3. 盡可能減小觀測(cè)中的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差(END),三方位定位,三方位定位特點(diǎn): 簡(jiǎn)單直觀 可以判斷OP的準(zhǔn)確性 誤差三角形成因 三方位定位步驟(同兩方位定位) 誤差三角形處理(小誤差三角形、大三角形) 等精度情況下誤差三角形處理 提高三方位精度方法(END),船位誤差三角形成因,異時(shí)觀測(cè); 方位觀測(cè)誤差; 羅經(jīng)差本身誤差; 作圖誤差; 物標(biāo)的海圖位置不準(zhǔn)所引起的誤差。(END),船位誤差三角形處理(小誤差三角形),在大C海圖上邊長(zhǎng)5mm(合
10、理的隨機(jī)誤差) 近似直角:近直角處; 近似等邊:中心; 近似等腰:近短邊中心; 狹長(zhǎng)等腰:短邊中點(diǎn); 若附近有危險(xiǎn)物:對(duì)航行最危險(xiǎn)的一點(diǎn)。(END),船位誤差三角形處理(大三角形的處理),短時(shí)間內(nèi)重復(fù)觀測(cè): 1.基本消除或明顯縮小 原因:可認(rèn)為是消除粗差后由于合理的隨機(jī)誤差所至。 處理:同小處理; 2.的大小與方向無(wú)顯著變化 3.的大小與方向變化無(wú)規(guī)律(由較大隨機(jī)誤差引起;或采用其他方法加以核對(duì)或認(rèn)為船位在最不利的位置處)(END),誤差三角形無(wú)顯著變化,成因:存在較大的系統(tǒng)誤差。 措施1:改變羅經(jīng)差法 措施2:差值法(三方位定位-三標(biāo)兩水平角定位) 措施3:三方位定位-雷達(dá)方位、距離定位等(
11、END),措施1:改變羅經(jīng)差法,方法:將三條方位線同樣作 35的變動(dòng)。 現(xiàn)象: 新變大了:變動(dòng)方向增加了系統(tǒng)誤差; 新變小了:變動(dòng)方向減小了系統(tǒng)誤差; 新消失了:變動(dòng)方向、大小剛好抵銷(xiāo)了原三角形; 新倒置了:變動(dòng)方向減小誤差,數(shù)量過(guò)頭了。 處理: (END),措施1處理方法,處理:用直線連接兩三角形相應(yīng)頂點(diǎn) 相交于一點(diǎn):消除后的觀測(cè)船位; 相交成小 :消除后由概率誤差引起(同小處理) (END),提高三方位定位精度方法,1. 物標(biāo)選擇 孤立、顯著、準(zhǔn)確的近標(biāo); -60/120,一般:30 150 2. 觀測(cè)順序 “先慢后快”先首尾后正橫 “先難后易”先閃后定、先長(zhǎng)后短、先弱后強(qiáng) 3. 盡可能減
12、小觀測(cè)中的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差(END),方位定位觀測(cè)順序,先測(cè)M2: OP:F1 誤差:F1B 先測(cè)M1: OP:F2 誤差:F2B F1BF2B 先慢后快(END),等精度情況下誤差三角形處理,隨機(jī)誤差三角形 反中線交點(diǎn) 系統(tǒng)誤差三角形 分布范圍180:內(nèi)心 分布范圍180:旁心(中標(biāo)外側(cè))(END),等精度隨機(jī)誤差三角形處理,等精度系統(tǒng)誤差三角形處理1,等精度系統(tǒng)誤差三角形處理2,第四節(jié) 距離定位,概念 同時(shí)測(cè)兩物標(biāo)與船之間的距離,進(jìn)而得到距離位置線的交點(diǎn)之一(靠近EP)為觀測(cè)船位的方法和過(guò)程。 測(cè)距方法 利用雷達(dá)、六分儀(介紹)。 距離定位 (END),距離定位,定位方法 定位精度及提高
13、精度的方法,提高定位精度的方法,系統(tǒng)誤差: 船位誤差圓半徑: (1)物標(biāo)的選擇 孤立、顯著、海圖位置準(zhǔn)確且離船較近的物標(biāo); 位置線的交角盡可能地接近90,至少滿足:30150。 (2)觀測(cè)順序 “先慢后快”原則,即先測(cè)正橫附近距離變化慢的物標(biāo),后測(cè)首尾線附近距離變化快的物標(biāo)。 (END),第六節(jié) 方位距離定位,原理 視界內(nèi)僅有一個(gè)可觀測(cè)物標(biāo),且同時(shí)僅能測(cè)其方位和距離,則方位位置線和距離位置線的交點(diǎn)為OP,這一方法和過(guò)程稱為 方法 雷達(dá)觀測(cè)方位和距離;觀測(cè)燈塔初顯(隱)方位和距離;六分儀和羅經(jīng)測(cè)物標(biāo)垂直角和方位等。 精度 90。消除觀測(cè)和繪畫(huà)方位距離誤差;選擇近距離物標(biāo)。,第七節(jié) 移線定位,一、
14、原理 二、位置線轉(zhuǎn)移方法(直線位置線轉(zhuǎn)移方法、圓弧位置線轉(zhuǎn)移方法、多航向位置線轉(zhuǎn)移方法) 三、單標(biāo)方位移線定位 移線定位方法 未估計(jì)水流引起的移線船位誤差 四、有準(zhǔn)確船位后的單標(biāo)方位移線定位 五、特殊移線定位(倍角法、四點(diǎn)方位法、特殊角法) 六、提高移線定位精度的方法(END),一、原理,1.原理:航行中,同一時(shí)刻僅能測(cè)得一條位置線,因而不能確定船位。應(yīng)用位置線轉(zhuǎn)移理論,將不同時(shí)刻測(cè)得的位置線轉(zhuǎn)移到同一時(shí)刻進(jìn)而確定船位,這一方法和過(guò)程稱為。 2.船位:移線船位。 3.關(guān)鍵:如何轉(zhuǎn)移位置線。,二、位置線轉(zhuǎn)移方法,1.轉(zhuǎn)移位置線定義:位置線的轉(zhuǎn)移是指根據(jù)前后兩個(gè)時(shí)刻之間的推算航跡向和推算航程,將某
15、一時(shí)刻觀測(cè)所得的位置線轉(zhuǎn)移到另一時(shí)刻上去的方法和過(guò)程,這轉(zhuǎn)移后的位置線稱為。 2.轉(zhuǎn)移三要素:起點(diǎn)、方向和距離。 3.轉(zhuǎn)移方法 (1)直線位置線轉(zhuǎn)移 (2)圓弧位置線轉(zhuǎn)移 (3)多航向情況下位置線轉(zhuǎn)移,(1)直線位置線的轉(zhuǎn)移,直線位置線:方位位置線和天文位置線。 方法: 在位置線P上任取一點(diǎn)A(通常為P與CA或CG線的交點(diǎn)); 自A畫(huà)CA或CG線的平行線,并按AAS得截點(diǎn)A ; 過(guò)A作P的平行線P,則P為轉(zhuǎn)移位置線。(END),(2)圓弧位置線的轉(zhuǎn)移,圓弧位置線:以物標(biāo)M為圓心、D為半徑的位置線。 方法: 自物標(biāo)M起,畫(huà)CA或CG線的平行線,并按MMS得截點(diǎn)M ; 以M為圓心、D為半徑畫(huà)圓弧轉(zhuǎn)
16、移位置線。,(3)多航向情況下位置線轉(zhuǎn)移,直航線:多航向航行中連接轉(zhuǎn)移前后二時(shí)刻的EP的直線。 直航程:二 EP間的直線距離。 方法: 推算轉(zhuǎn)移前后的二EP; 連接EP的直線與轉(zhuǎn)移前位置線P交于點(diǎn)A; 在直航線上沿前進(jìn)方向并按AAS(直航程)得截點(diǎn)A ; 過(guò)A作P的平行線P,則P為轉(zhuǎn)移位置線。,多航向情況下位置線轉(zhuǎn)移(示意圖),多航向情況下位置線的轉(zhuǎn)移,三、單標(biāo)(兩)方位移線定位方法,移線定位方法: 將T1時(shí)刻的位置線P1轉(zhuǎn)移到T2時(shí)刻P1, P1和T2時(shí)刻的位置線P2的交點(diǎn)為T(mén)2時(shí)刻的移線船位。 代號(hào):RF(END),未估計(jì)水流引起的移線船位誤差,水流對(duì)RF的影響: 流向與P1平行:誤差最小
17、; 流向與P1垂直:誤差最大。 減小水流影響方法: 當(dāng)物標(biāo)方位與流向平行時(shí)觀測(cè)P1。(END),四、有準(zhǔn)確船位后的單標(biāo)兩方位移線定位,1.條件 有準(zhǔn)確船位且定向定速,風(fēng)力較小可忽略時(shí),則可求: RF;CG和Sc(平均流向和流速) 2.方法 利用單標(biāo)三方位求航跡向的方法求出受水流影響后比較可靠的RF、CG和Sc。 3.作圖法 過(guò)F做任意直線交P1于A; 在直線上截點(diǎn)B使FA:AB T1:T2; 過(guò)B作P1平行線與P2交于F2可求 T2移線船位; 連FF2與P1交F1,F(xiàn)1為T(mén)1的移線船位,F(xiàn) F1 F2直線為實(shí)際航跡線。 aF1 bF2 為水流矢量(END),五、特殊(方位)移線定位,1.條件
18、無(wú)風(fēng)流、定向和定速。 2.方法 (1)倍角法 (2)四點(diǎn)方位法 (3)特殊角法,(1)特殊方位移線定位(倍角法),已知:Q1 Q2 ;Q2 2 Q1;SL 則:D=MB sin Q2 = SL sin Q2 方法:自物標(biāo)處繪畫(huà)NO.2觀測(cè)的方位線和物標(biāo)正橫方位線并在其上分別截取D和 SL ,則截點(diǎn)B和C為NO.2觀測(cè)時(shí)刻和物標(biāo)正橫時(shí)刻的船位點(diǎn)。,(2)特殊方位移線定位(四點(diǎn)方位法),已知:Q1 =45 則:Q2 90 ; D=SL 方法:先找AB與船首向夾角為45,待物標(biāo)正橫時(shí)再測(cè)。 倍角法的特例,并不一定借助羅經(jīng)觀測(cè)方位。,(3)特殊方位移線定位(特殊角法),已知:Q1 =26.5;Q2 45 ; SL(兩次觀測(cè)間); tan26.50.5;tan 45=1 則:D=SL 優(yōu)點(diǎn):不僅可在正橫前預(yù)知D且可預(yù)測(cè)到正橫間的航程SL ,也提供了二次測(cè)物標(biāo)正橫的時(shí)機(jī)。(END),六、提高移線船位精度的方法,(1)盡可能地減少觀測(cè)方位的標(biāo)準(zhǔn)差和航跡推算中航向上的標(biāo)準(zhǔn)差和航程的標(biāo)準(zhǔn)差; 1)選近標(biāo)且盡可能縮短轉(zhuǎn)移位置線的時(shí)間間隔; 2)盡量使二條位置線的交角接近90; 一般不應(yīng)小于30。 (2) 1)和2)互相制約,故: 選擇正橫附近進(jìn)行移線定位,可滿足離船近且方位變化快的要求。實(shí)際合適的方位
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