Все для работы на судах.

Навигация. Морская астрономия.

 

 

8.2. Оценка точности измерений.

8.2. Оценка точности измерений.

 

 Междуна­родная морская организации (ИМО) создала стандарт точности судовождения, принятому в 1983 г. на 13-й Ассамблее ИМО в резолюции А.529 (табл. 8.1).
Цель принятого стандарта — обеспечение руководства различного рода администраций стандартами точности судовождения, которые должны применяться при оценке эффективности работы систем, пред­назначенных для определения места судна, в том числе радионавига­ционных систем, включая спутниковые. От судоводителя требуется знать свое место на любой момент времени. Для этого необходимы точные обсерваций или счисление пути для вычисления координат места в про­межутках между ними, если обсервации нельзя получать непрерывно. В стан­дарте указаны факторы, влияющие на требования к точности судовождения. К ним относятся: скорость судна; рас­стояние до ближайшей навигационной опасности, которой считается всякий признанный или нанесенный на карту элемент; граница района плавания.
Рейс судна подразделяется на две стадии:
1) плавание на входе в гавань и подходах к ней, а также в водах, в        которых ограничена свобода маневра;
2) плавание в других водах.
В районах первой стадии рейса место судна контролируют с по­мощью визуальных методов, с использованием радиолокатора и ра­дионавигационных систем. Требования к точности судовождения за­висят от местных обстоятельств.
При плавании в других водах со скоростью до 30 уз текущее место судна должно быть известно с погрешностью не более 4% расстояния до ближайшей опасности. При этом точность места должна оценивать­ся фигурой погрешностей с учетом случайных и систематических ошибок с вероятностью 95%. В стандарт ИМО включена таблица, которая содержит требования к точности места, а также допустимое время плавания по счислению при условии, что гирокомпас и лаг соответствуют требованиям ИМО, счисление не корректировалось, погрешности имеют нормальное распределение, а течение и дрейф учитываются с возможной точностью. Например, если до ближай­шей опасности 20 миль, то допустимая погрешность определения места (4% этого расстояния) равна 0,8 мили. Обеспечение такой точности по счислению от последней обсервации возможно в тече­ние 27 мин, если погрешность обсервации не более 0,25 мили. Бели погрешности обсервации превышают допустимую (в примере — бо­лее 0,8 миль), то даже непрерывные обсервации не будут удовле­творять требованиям стандарта точности ИМО (в табл. 8.1 простав­лены прочерки). Следует иметь в виду, что таблица и построенные по ней графики имеют ориентировочный характер, так как основа­ны на усредненных оценках точности счисления.
 
   Рассматривая вопрос о смещении линии положения, мы не придавали значения характеру ошибки, допущен­ной при наблюдении. Действительно, для одной линии положения это вполне справедливо, так как ее смещение в направлении градиента зависит от величины результирующей ошибки U.
При оценке точности обсерваций, полученных по линиям поло­жения, характер ошибок часто имеет существенное значение.
Рас­смотрим кратко характеристику ошибок наблюдений.
Все ошибки, возникающие при наблюдениях (включая и их обра­ботку), подразделяются на случайные, промахи (грубые ошибки) и систематические ошибки.
Случайные ошибки образуются от совместного действия многочис­ленных причин, прямо или косвенно влияющих на результаты изме­рений. Эти ошибки принимают в отдельных измерениях значения, предсказать или предвычислить которые принципиально невозможно.
Точность измерения навигационного параметра оценивают:
-статистической обработкой серии измерений;
-расчетом средних статистических значений ошибок измерений на основе обобщения опыта плавания (априорно);
-принятием значений ожидаемых ошибок в измерении навигаци­онных параметров по данным технических условий на приборы или системы.
Например, если провести серию измерений пеленга по ги­рокомпасу, то обработка серии даст ошибку в пределах ± 0,3...0,8°. Такую же ошибку штурман может принять исходя из опыта плава­ния (при тихой воде ± 0,3°, при качке ± 0,6...0,8°). И, наконец тех­нические возможности гирокомпаса предполагают получение пелен­га (при нормальных условиях эксплуатации) с суммарной средней квадратичной ошибкой ± 0,6...1,0°. Случайные погрешности измере­ний обычно подчиняются закону нормального распределения веро­ятностей, это означает, что погрешность не выходит за пределы ±т с вероятностью 68,3%.
Наиболее простым способом расчета m — средней квадратичной ошибки измерения при равноточных наблюдениях — является спо­соб с использованием коэффициента размаха k. Значения коэффици­ента приведены ниже
Для вычисления m необходимо найти разность между макси­мальным и минимальным значениями навигационного параметра и умножить ее на коэффициент k:
Вероятность того, что погрешность не превышает по абсолютной величине ± 2m, составляет 95,4%. В стандарте судовождения для ха­рактеристики точности обсервации требуется использовать 95% уровня вероятности, что соответствует 1,96m, или приближенно 2m. Вероятность погрешностей, не выходящих из интервала ± Зm, равна 99,7%. Такую погрешность принимают за предельную.
Все погрешности, выходящие за пределы Зm, относят к грубым по­грешностям, или промахам. Лучший способ избежать промахов — ре­гулярно повторять измерения и тщательно контролировать отсчеты.
Систематические ошибки — это ошибки, величина и направле­ния которых постоянны или изменяются по определенному закону.
Систематические ошибки, как правило, должны исключаться введени­ем поправок или специальной организацией наблюдений и их обра­боткой. Однако действие по определению поправки сопровождается появлением случайных ошибок, которые за­тем проявляются как остаточные системати­ческие. Кроме того, эти ошибки могут быть следствием влияния переменчивых факторов, действие которых оценивается статистически. Поэтому следует различать воздействие сис­тематической ошибки, если она не исключена, и ее проявление, как остаточной ошибки, по­сле исключения. В этом случае она алгебраи­чески складывается со случайной, и такая итоговая ошибка будет называться полной или суммарной.
Если на измерения двух навигационных параметров влияют какие-то общие факторы, то ошибки таких изме­рений оказываются взаимозависимыми. Эта зависимость характеризу­ется коэффициентом корреляции г. Для независимых наблюдений г = О, при функциональной линейной зависимости г = 1. Оценки точ­ности измерений, полученные по результатам тех измерений, для ха­рактеристики точности которых они служат, называются апостериор­ными. Для вывода такой оценки необходима серия из 9... 11 измере­ний. В практике судовождения такие наблюдения практически невоз­можны, поэтому здесь широко применяются априорные оценки, полу­ченные на основе обобщения ранее накопленного опыта. Числовые значения априорных оценок точности навигационных приборов при­водятся в Рекомендациях по организации штурманской службы (РШС-89). Так, например, ожидаемая средняя квадратичная ошибка в поправке гирокомпаса равна ± 0,3.. .0,4°.