004-陸標(biāo)定位.ppt

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 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)識別與方位、距離的測定 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，測者對物標(biāo)進(jìn)行觀測時(shí)，其觀測值為常數(shù)的點(diǎn)的幾何軌跡，稱為觀測者的位置線(line of Position，LOP)。,(2)位置線的特性,時(shí)間性 只有在觀測時(shí)刻，船位位于位置線上的某一點(diǎn)上。 絕對性 不符合觀測值的點(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)測者所在位

3、置不同又可分為： （1）船測岸方位位置線 （2）岸測船方位位置線,（1）船測岸方位位置線,船測岸方位位置線是由物標(biāo)M畫出的與M點(diǎn)的子午線相交成TB180的方位線MP 。,（2）岸測船方位位置線,岸測船方位位置線，是由物標(biāo)M畫出的與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所得的常數(shù)。,三、球面位置線,根據(jù)測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）岸測船 （2）船測岸,（1）岸測船大圓弧,在球面上，岸測船方位位置線是由測者M(jìn)畫出，且與測者子午線(QMPNQ )相交成所測方位角為的大圓弧MPP1P2 。,（2）船測岸恒位線,在球面上，船測岸方位位置線是通過近極點(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,船上測者測量岸上兩個(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)(主臺與副臺)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)識別與方位、距離的測定,一、陸標(biāo)識別 二、方位測定 三、距離測定,一、陸標(biāo)識別,1.孤立、顯著物標(biāo)： 利用物標(biāo)形狀、顏色、燈質(zhì)、相對位置關(guān)系等識別。 2.利用對景圖識別 3.利用等高線識別 4.利用船位識別 5.利用雷達(dá)回波識別（END）,利用等高線識別,利用船位識別,利用雷達(dá)回波識別,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加以識別。 根據(jù)未知物標(biāo)和已知物標(biāo)間的相對位置關(guān)系識別物標(biāo)。,二、方位測定,1.利用羅經(jīng)觀測物標(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)觀測方位 利用機(jī)械方位標(biāo)尺或電子方位線測量 (1)孤立的燈塔、燈樁、明礁和小島等點(diǎn)狀物標(biāo)測中心 (2)范圍較大的物標(biāo)應(yīng)測量岸角，使機(jī)械方位標(biāo)尺或電子方位線與回波的同測外緣相切,三、距離測定,1.利用六分儀測定物標(biāo)的垂直角求距離 2.利用雷達(dá)觀測物標(biāo)的距離,1.利用六分儀測物標(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應(yīng)的物標(biāo)（孤立的小島、岬角、突堤），避免使用形狀可能嚴(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)測中心； (4)Racon應(yīng)測前沿（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 兩方位觀測船位精度 提高兩方位觀測船位精度方法（END）,兩方位定位方法,選擇、辨認(rèn)物標(biāo) 觀測：GB1/CB1；GB2/CB2 求取物標(biāo)真方位： TB=GB+G=CB+C 自所測物標(biāo)反方向繪畫方位位置線：TB1180；TB2180 標(biāo)注：觀測時(shí)間（END）,兩方位觀測船位精度,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. 觀測順序 “先慢后快”先首尾后正橫 “先難后易”先閃后定、先長后短、先弱后強(qiáng) “測錨位” ：先正橫后首尾 3. 盡可能減小觀測中的系統(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； 方位觀測誤差； 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； 狹長等腰：短邊中點(diǎn)； 若附近有危險(xiǎn)物：對航行最危險(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： 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.的大小與方向無顯著變化 3.的大小與方向變化無規(guī)律(由較大隨機(jī)誤差引起;或采用其他方法加以核對或認(rèn)為船位在最不利的位置處)（END）,誤差三角形無顯著變化,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、大小剛好抵銷了原三角形； 新倒置了：變動(dòng)方向減小誤差，數(shù)量過頭了。 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. 觀測順序 “先慢后快”先首尾后正橫 “先難后易”先閃后定、先長后短、先弱后強(qiáng) 3. 盡可能減

12、小觀測中的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差（END）,方位定位觀測順序,先測M2： OP：F1 誤差：F1B 先測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）為觀測船位的方法和過程。 測距方法 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）觀測順序 “先慢后快”原則，即先測正橫附近距離變化慢的物標(biāo)，后測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)可觀測物標(biāo)，且同時(shí)僅能測其方位和距離，則方位位置線和距離位置線的交點(diǎn)為OP，這一方法和過程稱為 方法 雷達(dá)觀測方位和距離；觀測燈塔初顯（隱）方位和距離；六分儀和羅經(jīng)測物標(biāo)垂直角和方位等。 精度 90。消除觀測和繪畫方位距離誤差；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)刻觀測所得的位置線轉(zhuǎn)移到另一時(shí)刻上去的方法和過程，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CA或CG線的平行線，并按AAS得截點(diǎn)A ； 過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T2時(shí)刻的移線船位。 代號：RF（END）,未估計(jì)水流引起的移線船位誤差,水流對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F做任意直線交P1于A； 在直線上截點(diǎn)B使FA：AB T1：T2； 過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T1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NO.2觀測的方位線和物標(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。 倍角法的特例，并不一定借助羅經(jīng)觀測方位。,(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)測到正橫間的航程SL ，也提供了二次測物標(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