Tải bản đầy đủ - 92 (trang)
Khi xác định vị trí bằng hai đường cao. Khi xác định vị trí tàu bằng 3 đường cao.

Khi xác định vị trí bằng hai đường cao. Khi xác định vị trí tàu bằng 3 đường cao.

Tải bản đầy đủ - 92trang

Hình 7.9 trong giới hạn của một khu vực gọi là “dải vị trí”.
Thơng thường độ rộng của dải vị trí được thừa nhận bằng 2ε
n
với đường vị trí I I là trục đối xứng. Xác suất của một đường cao vị trí thực trong một dải như vậy bằng 68,3. Nếu tăng
gấp đơi dải vị trí thì xác suất đó là 95, nếu tăng gấp 3 thì xác suất là 99,7. Nếu trong độ cao quan trắc còn có sai số hệ thống thì đường vị trí thực sẽ bị dịch chuyển
đi dọc theo đường phương vị một khoảng dịch chuyển là +Δn hay -Δn. Do vậy, để tính đến tác động đồng thời của cả sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên thì
tồn bộ dải vị trí phải được dịch chuyển cả về hai phía một khoảng bằng Δn
Chương VIII: Lý thuyết của phương pháp tìm vị trí. 1. Tìm điểm vị trí khi chỉ có sai số hệ thống tác động.
Như ta đã biết phương trình đường cao vị trí có dạng như sau: Δφ. CosA + Δλ.SinA.Cosφ = Δh
Đây là trường hợp khơng có sai số, nhưng trong thực tế, điều này không thể xảy ra, vì vậy đường cao vị trí mắc sai số có dạng như sau:
Δφ. CosA + Δλ.SinA.Cosφ = Δh + Δn + ε
n
Trong đó: Δn: sai số hệ thống
ε
n
: sai số ngẫu nhiên Ngồi ra, theo tính chất của đường cao vị trí, ta có gradient = 1, nên khi có sai số
trong đường cao vị trí thì đường cao vị trí sẽ dịch chuyển tịnh tiến theo hướng phương vị một khoảng chính bằng sai số đó.

1.1 Khi xác định vị trí bằng hai đường cao.


Do sử dụng 2 đường cao vị trí, nên ta có hệ phương trình sau: Δφ. CosA
1
+ Δλ.SinA
1
.Cosφ = Δh
1
+ Δn
1
+ ε
n1
Δφ. CosA
2
+ Δλ.SinA
2
.Cosφ = Δh
2
+ Δn
2
+ ε
n2
Ta giải phương trình trên bằng phương pháp đồ giải sau đó đưa vào sai số để đánh giá độ chính xác của vị trí xác định.
Do việc quan sát được thực hiện bởi một người, một dụng cụ và trong cùng một điều kiện, nên Δn
1
= Δn
2
= Δ. Ngoài ra, do ở đây chỉ xét ảnh hưởng của sai số hệ thống, nên ε
n1
= ε
n2
= 0, lúc này hệ phương trình trên sẽ có dạng:
Page 68
Δφ. CosA
1
+ Δλ.SinA
1
.Cosφ = Δh
1
+ Δ Δφ. CosA
2
+ Δλ.SinA
2
.Cosφ = Δh
2
+ Δ
A
C1
M
C
M M
1
M
2
Đường phân giác Thiên văn
A
C2
+Δ +Δ
-Δ -Δ
Giả thiết rằng Δ = 0, lúc đó vị trí tàu sẽ là giao điểm của hai đường cao vị trí hay là nghiệm của
hệ phương trình trên. Δφ =
Δh
1
.SinA
2
− Δh
2
.SinA
1
sinA
2
− A
1
ΔW = Δλ.Cosφ = Δh
2
.CosA
1
- Δh
1
.CosA
2
M : vị trí xác định của tàu có tọa độ
φ = φ
C
+ Δφ λ
= λ
C
+ Δλ Δλ = ΔW. Secφ
C
Giả thiết Δ 0: đường vị trí dịch chuyển 1 lượng Δ theo chiều + ta được M
1
Giả thiết Δ 0: đường vị trí dịch chuyển một lượng Δ theo chiều - ta được M
2
. Người ta nhận thấy rằng: đường thẳng qua 3 điểm
M, M
1
, M
2
chính là đường phân giác của góc giữa những đường vị trí và song song với đường phương
vị trung bình cộng các phương vị Hình 8.1
của thiên thể và được gọi là đường phân giác Thiên văn. Đường phân giác thiên văn có thể coi như là một đường cao vị trí mới khơng có sai số hệ thống.
Kết luận: Khi trong đường cao vị trí có sai số hệ thống, thì vị trí tàu chỉ di chuyển
trên đường phân giác Thiên văn mà thôi.

1.2 Khi xác định vị trí tàu bằng 3 đường cao.


Phân tích tương tự như khi xác định vị trí tàu bằng hai đường cao vị trí, ta có một hệ phương trình gồm ba phương trình như sau:
Δφ. CosA
1
+ Δλ.SinA
1
.Cosφ = Δh
1
+ Δ Δφ. CosA
2
+ Δλ.SinA
2
.Cosφ = Δh
2
+ Δ Δφ. CosA
3
+ Δλ.SinA
3
.Cosφ = Δh
3
+ Δ
-
Khi Δ = 0: ba đường cao vị trí giao nhau tại một điểm, cho ta vị trí tàu.
-
Khi Δ ≠ 0: ba đường cao vị trí cắt nhau tạo thành một tam giác sai số. Theo giả thiết, bài tốn khơng tồn tại sai số ngẫu nhiên nên ta sẽ khử tam giác sai số. Để loại trừ,
người ta phân thành từng cặp. Lấy cặp 1,2 khi có sai số hệ thống, vị trí tàu sẽ dịch
Page 69
chuyển trên đường phân giác thiên văn của góc đó. Tương tự ta cho cặp 1,3 và 2,3. Ba đường phân giác thiên văn này sẽ giao nhau tại một điểm, cho ta vị trí tàu đã loại trừ
hết sai số hệ thống.
Ta có 3 phương pháp vẽ các đường phân giác thiên văn như sau:
-
Phương pháp dùng mũi tên: Tại điểm giao nhau của mỗi cặp đường, dùng mũi tên chỉ hướng tăng của đường cao vị trí. Vẽ đường phân giác góc nhọn hợp bởi hai mũi tên.
-
Phương pháp dùng dấu: Dùng dấu + hay -, chỉ hướng tăng và giảm của đường cao vị trí. Vẽ phân giác góc ở đỉnh cùng dấu.
-
Phương pháp dịch chuyển đường cao vị trí một đại lượng Δh, tạo ra một tam giác mới, nối các đỉnh của hai tam giác lại với nhau, giao của chúng cho ta vị trí tàu.
Giao điểm của ba đường phân giác thiên văn có thể nằm trong hay ngồi tam giác sai số.
-
Nếu các thiên thể quan sát nằm khắp phía chân trời, tức là ΔA 90 , giao của 3 đường
phân giác thiên văn nằm trong tam giác sai số. Đây là điều kiện tốt nhất để xác định vị trí tàu. Nếu ΔA = 120
, thì tam giác sai số là đều, vị trí tàu M nằm ngay tâm của tam
giác sai số. Đây là điều kiện tối ưu.
M
O
Hình 8.2 - Nếu thiên thể nằm về một phía đường chân trời ΔA 90
thì giao của 3 đường phân giác thiên văn nằm ngoài tam giác sai số và ngược hướng với thiên thể đã
chọn.
1.3 Sử dụng bốn đường cao vị trí. Để loại trừ sai số hệ thống khi xác định vị trí tàu bằng 4 đường cao vị trí, ta phải vẽ đường
phân giác thiên văn của từng cặp đường cao vị trí, giao của chúng sẽ cho ta vị trí tàu đã loại bỏ được ảnh hưởng của sai số hệ thống.
Trong thực tế, người ta tiến hành như sau: Gọi a,b,c,d là điểm giữa của các cạnh tứ giác sai số. Nối các điểm đối diện lại với
nhau. Giao của chúng cho ta vị trí tàu đã loại bỏ hết ảnh hưởng của sai số hệ thống.
M a
Page 70
b c
d
Hình 8.3 Nếu hiệu phương vị ΔA 90
thì phương pháp này khá chính xác. Còn nếu ΔA 90 thì
độ chính xác kém.
2. Tìm vị trí tàu khi có sai số ngẫu nhiên tác dụng 2.1. Khi xác định vị trí tàu bằng hai đường cao vị trí
Giả thiết sai số hệ thống bằng  = 0 . Trong đuờng cao vị trí chỉ có sai số ngẫu
nhiên tác động . Gọi ε
h
1
, ε
h
2
là các sai số ngẫu nhiên tác động trong h1, h2 .Khi đó phương trình đường cao vị trí sẽ có dạng:
 ϕ
.cosA
1
+  λ
.sinA
1
.cos ϕ
= h
1
± ε
h
1
 ϕ
.cosA
2
+  λ
.sinA
2
.cos ϕ
= h
2
± ε
h
2
Để đơn giản ta coi ε
h
1
= ε
h
2
= ε
h . Thì hệ phương trình trên sẽ là: 
ϕ .cosA1 + 
λ .sinA
1
.cos ϕ
= h
1
± ε
h 
ϕ .cosA
2
+  λ
.sinA
2
.cos ϕ
= h
2
± ε
h Bằng phương pháp đại số khơng thể giải được phương trình trên vì có ba ẩn số 
ϕ ,
 w,
ε h mà chỉ có hai phương trình nên trong hàng hải người ta giải bằng phương pháp đồ
giải sau đó căn cứ vào sai số để đánh giá vị trí tàu xác định Trong thiên văn hàng hải vị trí tàu xác định khi có sai số ngẫu nhiên tác động được
đánh giá bằng elíp sai số - Hướng bán trục lớn của elíp sai số là hướng của đường phân giác của góc nhọn tạo bởi hai đường cao vị trí , còn hướng của bán trục nhỏ sẽ vng góc
với bán trục lớn tại giao điểm của hai đường cao vị trí .
Trị số của các bán trục được tính theo công thức .
Nt M
C
I I
II II
θ M
O
A
C
2
Page 71
A
C1
- Bán trục lớn a = = 0.7
ε h.cosec
θ 2
- Bán trục nhỏ b = = 0.7
ε h.
sec 2
Trong đó θ
là góc nhỏ hợp bởi hai đường vị trí
θ =
∆ A khi
∆ A 90
° ,
θ = 180
° -
∆ A nếu
∆ A
90 °
. Để dựng Ellip sai số trước hết kẻ phân giác của góc
θ , dựng đường vng góc với
đường phân giác vừa kẻ, sau đó tính trị số y= 0.7 ε
h rồi dịch chuyển đường I-I và II-II về hai phía một khoảng cách y= 0.7
ε h các đường này cắt nhau hình thành hình thoi sai số, tiến
hành vẽ bằng tay ellip ngoại tiếp hình thoi. Ellip này có diện tích chứa 39.3 xác suất.
a b
O M
O
I I
II II
II’ II’
y=0.7
ε h
°
Hình 8.4 Việc dựng elíp sai số khá phức tạp vì vậy trong trực tế hàng hải người ta hay dựng
vòng tròn sai số để thay cho elíp sai số . Tâm của vòng tròn là giao điểm của hai đường cao vị trí MO, bán kính
ε M =
± .
ε h.cosec
∆ A
Page 72
2 sin
2
θ ε
h
2 cos
2
θ ε
h
2
2. 2. Khi xác định vị trí tàu bằng ba đường cao vị trí . Về mặt tồn học vị trí tàu thu được khi quan trắc đồng thời độ cao của ba thiên thể là
giả hệ ba phương trình : 
ϕ .cosA
1
+ w.sinA
1
= h
1
± ε
h
 ϕ
.cosA
2
+ w.sinA
2
= h
2
± ε
h
 ϕ
.cosA
3
+ w.sinA
3
= h
3
± ε
h
Ở đây coi sai số hệ thống  = 0 và sai số ngẫu nhiên ε
h
1
= ε
h
2
= ε
h
3
= ε
h . Hệ ba phương trình có thể giải được bằng phương pháp đại số song khá phức tạp
nên trong hàng hải thông thường người ta giả bằng phương pháp đồ giải : khi có sai số ngẫu nhên tác động nên ba đường cao vị trí sẽ hình thành một tam giác sai số - xác suất vị trí tàu
sẽ được đánh giá bằng diện tích của tam giác sai số, còn vị trí xác suất lớn nhất sẽ là giao điểm của các đường đối trung tuyến hay còn được gọi là đường phản trung tuyến
đối tuyến O
M
O
trung tuyến
Đường trung tuyến chia hai cạnh làm hai góc khác nhau , từ góc lớn đuợc chia bởi
đường trung tuyến ta kẻ với cạnh còn lại một góc bằng góc hợp bởi cạnh kia với
đường trung tuyến thì đường vừa kẻ là đường đối trung tuyến
Hình 8.5 2. 3. Khi xác định ví trí tàu bằng bốn đường cao vị trí .
Khi xác định ví trí tàu bằng bốn đường cao vị trí nếu mắc phải sai số ngẫu nhiên thì các đường cao vị trí sẽ hình thành tứ giác sai số xác suất vị trí táu sẽ được đánh giá bằng
diện tích của tứ giác đó. Điểm có xác suất cao nhất sẽ là giao điểm của hai đường thẳng nối điểm giữa các cạnh đối diện của tứ giác sai số .
Chương IX: Xác định vị trí tàu bằng phương pháp thiên văn 1. Đặc điểm của phương pháp xác định vị trí tàu bằng thiên văn.
Xác định vị trí tàu bằng quan trắc đồng thời các thiên thể Đây là phương pháp đồng thời, nghĩa là tại một thời điểm, cùng một thiên đỉnh,
quan sát đồng thời 2 ngôi sao trở lên. Nhưng trong thực tế, tại một thời điểm không thể đo
Page 73
đồng thời 2 ngôi sao mà phải đo riêng rẽ làm hai lượt trong khoảng thời gian vài phút. Vì vậy, sau khi đo đạc, tính tốn phải quy 2 độ cao đo về cùng thời điểm, cùng thiên đỉnh.
Việc xác định vị trí tàu bằng các định tinh được tiến hành ở hai khoảng thời gian trong ngày: bình minh và hồng hơn hàng hải, khi ta nhìn thấy sao mà đường chân trời còn sáng.
Thời gian này rất ngắn, khoảng 10 - 15 phút. Do đó cần phải chuẩn bị từ trước các dụng cụ, tài liệu, và số sao chọn để quan sát phải lớn hơn dự định.
NHỮNG CHÚ Ý CHUNG.
-
Để thực hiện thành công các quan trắc vào lúc trời nhá nhem lúc bình minh hay hồng hơn, nhất thiết phải lựa chọn trước từ 6 đến 8 ngơi sao sáng bằng các dụng
cụ tìm sao quả cầu sao hay đĩa tìm sao. Lập sơ đồ sự phân bố của chúng so với mặt phẳng trục dọc tàu. Việc thực hiện yêu cầu này cho phép ta tùy lựa chọn và sử dụng
2, 3 hoặc 4 ngôi sao thích hợp ngay cả khi bầu trời bị che phủ một phần bởi mây.
-
Khi chọn sao phải chọn những ngơi sao có độ cao nằm trong khoảng 10 - 70
và nếu có thể được thì nên chọn các ngơi sao có độ cao gần giống nhau.
-
Khơng nên bỏ qua việc lựa chọn các hành tinh, đặc biệt là Venus và Jupiter, vì độ sáng của chúng ln lớn hơn các định tinh.
-
Chỉ cần thiết tiến hành lại toàn bộ các công việc chọn sao và hành tinh trong trường hợp khơng tiến hành quan trắc ở vĩ độ đó trong khoảng thời gian dài. Sau khi tiến
hành chọn sao một lần thì vào những ngày kế tiếp, cũng vào khoảng thời gian đó, có thể cùng quan sát thấy các vì sao đó với độ cao và phương vị gần với giá trị của
ngày hơm trước. Vì vậy, nếu khơng đủ thời gian thì ta có thể sử dụng bầu trời sao đã lập trong vài ngày trước đó, chỉ cần đặt lại LHA
γ
cho phù hợp.
-
Thời gian thích hợp nhất để quan trắc sao và hành tinh là vào thời điểm xảy ra bình minh hồng hơn hàng hải mà chúng ta phải tính trước để làm bài tốn chọn sao
lập bầu trời sao. Quan trắc lúc hồng hôn nên thực hiện ngay sau khi Mặt trời lặn, bằng cách cố gắng phát hiện những ngôi sao sáng nhất qua ống kính Sextant, trước
khi chúng có thể nhìn thấy được bằng mắt thường. Nhằm mục đích đó, ta nên sử dụng các tọa độ chân trời gần đúng mà ta đã xác định được từ các dụng cụ tìm sao.
Tương tự, nếu quan trắc lúc bình minh, thì các ngôi sao sáng sẽ được đo và lúc gần kết thúc bình minh hàng hải. Các độ cao của thiên thể sáng được đo trong những điều
kiện như vậy rất đáng tin cậy vì lúc đó đường chân trời còn sáng sủa.
-
Nói chung cả buổi sáng lẫn buổi chiều nên bắt đầu đo độ cao của các thiên thể nằm về phía Đơng của bầu trời vì: vào buổi sáng các ngơi sao ở phía đó sẽ mất trước, còn
về buổi chiều thì đường chân trời phía đó sẽ bị mờ trước. Ngoài ra ta cũng cần tuân thủ qui tắc sau đây: về buổi chiều, nên đo các ngơi sao sáng nhất trước, còn về buổi
sáng thì đo sau vì trong cả hai trường hợp ta sẽ nhìn thấy đường chân trời dưới các ngơi sao đó rõ nhất.
-
Nếu có thể được thì trong khi quan trắc nên có một người giúp đỡ. QUY ĐỘ CAO VỀ CÙNG MỘT THIÊN ĐỈNH
Quan sát định tinh để xác định vị trí ta phải đo độ cao của ít nhất là 2 hay 3 sao. Thời gian để đo xong độ cao của thiên thể thứ hai và thứ ba… so với thời gian đo thiên thể
thứ nhất nhanh nhất ta cũng phải mất vài phút. Trong vài phút đó, tàu đã chạy được một quãng đường nhất định. Đối với loại tàu có tốc độ thấp, tính ra trong khoảng thời gian ngắn
Page 74
đó, tàu chạy cũng khơng xa lắm và khơng ảnh hưởng nhiều đến đường vị trí, nên ta có thể bỏ qua mà khơng cần phải qui về cùng một thời điểm. Nhưng đối với loại tàu có tốc độ
cao, thì khơng thể khơng xem xét đến ảnh hưởng của việc đo không đồng thời này.
Có hai phương pháp để qui các độ cao đo về cùng một thiên đỉnh: phương pháp đồ họa và phương pháp giải tích.
A. PHƯƠNG PHÁP ĐỒ HỌA.
M ’
A
C1
A
C2
HT S
M
C2
M P
I I
I’ I’
II II
N Δh
Z
x M
C1
Trong phương pháp này, vị trí dự đốn của tàu trong lần quan trắc sau thường được thừa nhận là điểm tính tốn chung. Trong thao tác ta tiến hành như sau:
Trong hình vẽ bên, nếu không qui độ cao về cùng một thiên đỉnh thì vị trí tàu là M
’. Giao của hai đường vị trí I I và II II.
Từ M kẻ MX song song với HT. Trên MX đặt MP = S - quãng đường tàu chạy
được giữa hai lần quan trắc. Từ P dựng đường cao vị trí I’ I’ vng góc
với A
C
tại N. Giao của I’ I’ và II II là M
- vị trí xác định của tàu tại thời điểm quan trắc thứ 2.
MN = Δh
Z
- số hiệu chỉnh độ cao của độ cao quan trắc lần 1 khi qui về thiên đỉnh thứ 2 và sẽ
được tính trong phương pháp giải tích Hình 9.1
B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH. Trong phương pháp này Δh
Z
được tính bằng cơng thức sau: Δh
Z
= S. Cos A - HT = 160.V.ΔT. Cos A - HT Trong đó:
Δh
Z
: số hiệu chỉnh độ cao. S: quãng đường tàu chạy được giữa hai lần quan trắc.
Page 75
ΔT: thời gian giữa hai lần quan trắc. A: phương vị thiên thể.
HT: hướng tàu chạy.
Độ cao h
1
sau khi đã áp dụng số hiệu chỉnh Δh
Z
là coi như đã được qui về cùng một thiên đỉnh thứ hai. Sau đó ta tiến hành tính tốn thao tác như thơng thường.
C. CHÚ Ý: Các phương pháp qui độ cao đo về cùng một thiên đỉnh trong trường hợp này chỉ áp
dụng được khi khoảng thời gian giữa hai lần quan trắc từ 15 phút trở xuống. Nếu thời gian quan trắc dài hơn, thì ngồi sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống, đường cao vị trí I’ I’ còn mắc
phải sai số dự đoán khi dịch chuyển đường vị trí.

2. Thứ tự các bước xác định vị trí tàu bằng quan sát sao.


Khi xác định vị trí tàu bằng đo độ cao của các thiên thể đồng thời có thể tuân theo một loạt các nguyên tắc và các cơng việc theo trình tự sau đây, khơng phân biệt thiên thể
quan sát là sao, hành tinh, Mặt trăng…Về nguyên tắc, trình tự này cũng được áp dụng khi xác định vị trí tàu bằng những quan trắc đồng thời vào ban ngày của Mặt trời và Mặt trăng,
sao Kim… 2.1 Bước chuẩn bị.
-
Chuẩn bị Sextant, tiến hành xác định số hiệu chỉnh vạch chuẩn “i”.
-
Tính số hiệu chỉnh thời kế vào thời điểm dự định quan trắc.
-
Tiến hành lựa chọn các ngơi sao quan trắc bằng dụng cụ tìm sao. Nếu như đã có kinh nghiệm nhìn sao thì có thể lựa chọn trực tiếp trên bầu trời vào lúc trời nhá nhem.
-
Chuẩn bị các tài liệu, các bảng tính, đồng hồ bấm giây…

2.2 Tiến hành quan trắc.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Khi xác định vị trí bằng hai đường cao. Khi xác định vị trí tàu bằng 3 đường cao.

Tải bản đầy đủ ngay(92 tr)

×