Счисление

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Мертвая расплата»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( март 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Навигатор определяет их положение в 9 утра, обозначенное треугольником, и, используя их курс и скорость, оценивает их собственное местоположение в 9:30 и 10 утра.

В навигации , счислению это процесс вычисления текущего положения некоторого движущегося объекта с использованием предварительно определенной позиции, или исправление , а затем включения оценки скорости, направляясь направление, и курс относительно прошедшего времени. Соответствующий термин в биологии, используемый для описания процессов, с помощью которых животные обновляют свои оценки местоположения или направления, - это интеграция путей .

Дрифт - это угол между курсом самолета и желаемой траекторией. A - это последнее известное положение (фикс, обычно отображается кружком). B - воздушная позиция (обычно обозначается знаком плюс). C - позиция DR (обычно показана треугольником). ^{[ требуется дальнейшее объяснение ]}

Точный расчет подвержен совокупным ошибкам. Достижения в навигационных средствах, которые дают точную информацию о местоположении, в частности спутниковой навигации с использованием Глобальной системы определения местоположения , сделали простой расчет человеческим путем для большинства целей устаревшим. Однако инерциальные навигационные системы , которые предоставляют очень точную информацию о направлении, используют систему счисления и очень широко применяются.

Этимология [ править ]

Термин «мертвый счет» изначально не использовался для сокращения «дедуктивного счета» и не является неправильным написанием термина «дед-счет». Использование «дед» или «дедуктивный расчет», как известно, появилось не ранее 1931 года, гораздо позже в истории, чем «мертвый расчет», появившийся уже в 1613 году в Оксфордском словаре английского языка. Однако первоначальное намерение слова «мертвый» в этом термине неясно. Неизвестно, используется ли оно для передачи «абсолютного», например, «прямо впереди», для исчисления с использованием других объектов, которые «мертвы в воде», или для правильного исчисления «ты мертв, если не считаешь правильным». . ^[1]

По аналогии с их навигационным использованием слова « мертвый счет» также используются для обозначения процесса оценки значения любой переменной величины с использованием более раннего значения и добавления любых изменений, произошедших за это время. Часто такое использование подразумевает, что изменения неизвестны точно. Более раннее значение и изменения могут быть измеренными или рассчитанными величинами.

Ошибки [ править ]

Хотя точный расчет может дать наилучшую доступную информацию о текущем положении с небольшими математическими расчетами или анализом, он подвержен значительным ошибкам приближения. Для получения точной информации о местоположении необходимо всегда точно знать скорость и направление движения. В частности, точный расчет не учитывает дрейф направления во время движения в текучей среде. Эти ошибки, как правило, усугубляются на больших расстояниях, делая точный расчет трудным методом навигации для более длительных путешествий.

Например, если смещение измеряется числом оборотов колеса, любое расхождение между фактическим и предполагаемым пройденным расстоянием за один оборот, возможно, из-за проскальзывания или неровностей поверхности, будет источником ошибки. Поскольку каждая оценка положения относительно предыдущей, ошибки накапливаются или складываются со временем.

Точность исчисления мертвых счислений можно значительно повысить, используя другие, более надежные методы, чтобы получить новое исправление на полпути. Например, если кто-то двигался по суше в условиях плохой видимости, то можно было бы использовать точный счет, чтобы приблизиться к известному положению ориентира, чтобы его можно было увидеть, прежде чем идти к самому ориентиру, - давая точно известную начальную точку - а затем снова отправился в путь.

Локализация мобильных сенсорных узлов [ править ]

Локализация статического сенсорного узла - не сложная задача, поскольку для определения местоположения достаточно присоединить устройство GPS . Но мобильный сенсорный узел , который со временем постоянно меняет свое географическое положение, трудно локализовать. В основном для сбора данных могут использоваться мобильные сенсорные узлы в пределах определенного домена, т. Е., сенсорный узел, прикрепленный к животному на пастбище или к солдату на поле боя. В этих сценариях невозможно предоставить устройство GPS для каждого узла датчика. Некоторые из причин этого включают стоимость, размер и разряд батареи ограниченных узлов датчиков. Для решения этой проблемы используется ограниченное количество опорных узлов (с GPS) в поле. Эти узлы непрерывно транслируют свое местоположение, а другие узлы, находящиеся поблизости, получают эти местоположения и вычисляют их положение, используя некоторые математические методы, такие как трилатерация . Для локализации необходимо как минимум три известных справочных местоположения. В литературе было предложено несколько алгоритмов локализации, основанных на методе последовательного Монте-Карло (SMC). ^{[2] [3]}Иногда узел в некоторых местах получает только два известных местоположения, и поэтому его невозможно локализовать. Чтобы преодолеть эту проблему, используется метод счисления. С помощью этого метода сенсорный узел использует свое предыдущее вычисленное местоположение для локализации в более поздние интервалы времени. ^[4] Например, в момент времени 1, если узел A вычисляет свое положение как loca_1 с помощью трех известных опорных местоположений; затем в момент времени 2 он использует loca_1 вместе с двумя другими опорными местоположениями, полученными от других двух опорных узлов. Это не только локализует узел за меньшее время, но и локализует позиции, где трудно получить три опорных точки. ^[5]

Навигация по животным [ править ]

В исследованиях навигации на животных мертвая расплата чаще (хотя и не исключительно) известна как интеграция путей . Животные используют его для оценки своего текущего местоположения на основе их перемещений из последнего известного местоположения. Было показано, что такие животные, как муравьи, грызуны и гуси, непрерывно отслеживают свое местоположение относительно отправной точки и возвращаются к ней, что является важным навыком для собирателей с постоянным домом. ^{[6] [7]}

Морская навигация [ править ]

В морском судоходстве «мертвый» расчетный график обычно не учитывает влияние течений или ветра . На борту корабля точный расчет считается важным при оценке информации о местоположении и планировании движения судна. ^[8]

Точный расчет начинается с известной позиции или фиксированной точки , которая затем математически или непосредственно отображается на карте с помощью записанного курса, скорости и времени. Скорость можно определить многими методами. До появления современных приборов это определялось на борту корабля с помощью чип-журнала . Более современные методы включают привязку каротажа к скорости двигателя ( например, в об / мин ) по таблице полного водоизмещения (для кораблей) или привязку указанной воздушной скорости, получаемой за счет давления из трубки Пито . Это измерение преобразуется в эквивалентную воздушную скорость.на основе известных атмосферных условий и ошибок измерения в системе индикации воздушной скорости. Военно-морское судно использует устройство, называемое ямным мечом (стержнеметр), которое использует два датчика на металлическом стержне для измерения электромагнитной дисперсии, вызванной движением корабля в воде. Затем это изменение преобразуется в скорость корабля. Расстояние определяется путем умножения скорости на время. Затем это начальное положение может быть скорректировано, в результате чего будет получено оценочное положение с учетом течения (известного как установка и дрейф в морской навигации). Если информация о местоположении недоступна, новый график точного счисления может начинаться с предполагаемого местоположения. В этом случае при последующих точках счисления будут учитываться расчетная установка и дрейф.

Позиции счисления мертвых точек вычисляются через заранее определенные интервалы и поддерживаются между исправлениями. Продолжительность интервала варьируется. Когда рассчитываются точные позиции, такие факторы, как установленная скорость, характер изменения курса и другие изменения курса, а также суждение штурмана определяют.

До развития 18-го века в морской хронометр по Джона Харрисона и лунного метода расстояния , счисление был основным методом определения долготы доступной для мореплавателей , таких как Христофор Колумб и Джон Кабот на своих трансатлантических рейсах. Такие инструменты, как траверсы, были разработаны для того, чтобы даже неграмотные члены экипажа могли собирать данные, необходимые для точного расчета. Полинезийской навигации , однако, использует различные Таблички техники.

Аэронавигация [ править ]

21 мая 1927 года Чарльз Линдберг приземлился в Париже, Франция, после успешного беспосадочного перелета из США на одномоторном самолете Spirit of St. Louis . Поскольку самолет был оснащен очень простыми приборами, Линдберг использовал точный счет для навигации.

Мертвая расплата в воздухе похожа на мертвую расписку на море, но немного сложнее. Плотность воздуха, в котором движется самолет, влияет на его характеристики, а также на параметры ветра, веса и мощности.

Основная формула для DR: Расстояние = Скорость x Время. Самолет, летевший со скоростью 250 узлов в течение 2 часов, пролетел по воздуху 500 морских миль. Ветра треугольник используется для расчета влияния ветров на заголовок и скорость полета , чтобы получить магнитный курс на бычок и скорость над землей (путевой). Печатные таблицы, формулы или бортовой компьютер E6B используются для расчета влияния плотности воздуха на скорость набора высоты, скорость сжигания топлива и скорость полета. ^[9]

Линия курса проводится на аэронавигационной карте вместе с предполагаемым местоположением через фиксированные интервалы (скажем, каждые полчаса). Для получения исправлений используются визуальные наблюдения за наземными объектами. Путем сравнения фиксированной и расчетной позиции вносятся поправки в курс и скорость самолета.

Мертвая расплата входит в учебную программу пилотов VFR (правил визуального полета - или базового уровня) во всем мире. ^[10] Его обучают независимо от того, есть ли у самолета средства навигации, такие как GPS, ADF и VOR, и это требование ИКАО . Многие летные учебные заведения запрещают студентам пользоваться электронными средствами до тех пор, пока они не овладеют точным расчетом.

Инерциальные навигационные системы (ИНС), которые практически универсальны на более совершенных самолетах, внутренне используют точный расчет. INS обеспечивает надежную навигацию практически в любых условиях, без необходимости использования внешних навигационных ссылок, хотя она по-прежнему подвержена небольшим ошибкам.

Автомобильная навигация [ править ]

Мертвая расплата сегодня реализована в некоторых высокопроизводительных автомобильных навигационных системах , чтобы преодолеть ограничения только технологии GPS / GNSS . Спутниковые микроволновые сигналы недоступны в гаражах и туннелях и часто сильно ухудшаются в городских каньонах и возле деревьев из-за заблокированных линий обзора спутников или многолучевого распространения . В системе навигации с точным счислением автомобиль оснащен датчиками, которые определяют длину окружности колеса и записывают их вращение и направление поворота. Эти датчики часто уже используются в автомобилях для других целей ( антиблокировочная тормозная система , электронный контроль устойчивости.) и могут быть прочитаны навигационной системой по шине сети контроллера . Затем навигационная система использует фильтр Калмана для интеграции всегда доступных данных датчиков с точной, но иногда недоступной информацией о местоположении из спутниковых данных в комбинированное определение местоположения.

Автономная навигация в робототехнике [ править ]

Мертвый счет используется в некоторых роботизированных приложениях. ^[11] Обычно он используется для уменьшения потребности в сенсорных технологиях, таких как ультразвуковые датчики , GPS, или для размещения некоторых линейных и поворотных энкодеров в автономном роботе , что значительно снижает стоимость и сложность за счет производительности и повторяемости. Правильное использование точного счисления в этом смысле будет заключаться в подаче известного процента электроэнергии или гидравлического давления на приводные двигатели робота в течение заданного промежутка времени от общей начальной точки. Расчет мертвых значений не является полностью точным, что может привести к ошибкам в оценке расстояния в пределах нескольких миллиметров (при обработке с ЧПУ) до километров (в БПЛА ) в зависимости от продолжительности пробега, скорости робота, продолжительности пробега и ряда других факторов. ^{[ необходима цитата ]}

Расчет мертвых пешеходов (PDR) [ править ]

Благодаря расширенному ассортименту датчиков в смартфонах встроенные акселерометры можно использовать в качестве шагомера, а встроенный магнитометр - в качестве поставщика направления компаса. Счетчик мертвых пешеходов ( PDR ) может использоваться для дополнения других методов навигации аналогично автомобильной навигации или для расширения навигации в области, где другие навигационные системы недоступны. ^[12]

В простой реализации пользователь держит свой телефон перед собой, и каждый шаг заставляет позицию перемещаться вперед на фиксированное расстояние в направлении, измеряемом компасом. Точность ограничена точностью датчика, магнитными возмущениями внутри конструкций и неизвестными переменными, такими как положение переноски и длина шага. Еще одна проблема - отличить ходьбу от бега и распознавать такие движения, как езда на велосипеде, подъем по лестнице или езда на лифте.

До того, как появились телефонные системы, существовало множество специализированных PDR-систем. В то время как шагомер можно использовать только для измерения линейного пройденного расстояния, системы PDR имеют встроенный магнитометр для измерения курса. Индивидуальные системы PDR могут принимать различные формы, включая специальные ботинки, ремни и часы, в которых изменчивость положения для переноски сведена к минимуму, чтобы лучше использовать направление магнитометра. Истинный мёртвый счёт довольно сложен, так как важно не только минимизировать базовое смещение, но и учитывать различные сценарии переноски и движения, а также различия в оборудовании разных моделей телефонов. ^{[ необходима цитата ]}

Направленный мертвый счет [ править ]

Колесница, указывающая на юг, была древним китайским устройством, состоящим из двухколесной повозки, запряженной лошадьми, с указателем, предназначенным всегда для направления на юг, независимо от того, как колесница поворачивается. Колесница предшествовала навигационному использованию магнитного компаса и не могла определить направление на юг. Вместо этого он использовал своего рода метод точного счисления по направлению : в начале путешествия указатель вручную наводился на юг с использованием местных знаний или астрономических наблюдений, например, Полярной звезды . Затем, когда он путешествовал, механизм, возможно, содержащий дифференциалшестерни использовали разные скорости вращения двух колес, чтобы повернуть указатель относительно корпуса колесницы на угол поворота (в зависимости от доступной механической точности), удерживая указатель в исходном направлении на юг. Ошибки, как всегда в случае с мертвым счетом, накапливались по мере увеличения пройденного расстояния.

Для сетевых игр [ править ]

Сетевые игры и инструменты моделирования обычно используют точный расчет, чтобы предсказать, где актер должен быть прямо сейчас, используя его последнее известное кинематическое состояние (положение, скорость, ускорение, ориентацию и угловую скорость). ^[13] Это необходимо прежде всего потому, что нецелесообразно отправлять обновления сети с частотой 60 Гц, с которой работает большинство игр. Базовое решение начинается с проецирования в будущее с использованием линейной физики: ^[14]

$${\displaystyle P_{t}=P_{0}+V_{0}T+{\frac {1}{2}}A_{0}T^{2}}$$

Эта формула используется для перемещения объекта до получения нового обновления по сети. В этот момент проблема в том, что теперь есть два кинематических состояния: текущее оценочное положение и только что полученное фактическое положение. Правдоподобное разрешение этих двух состояний может быть довольно сложным. Один из подходов - создать кривую (например, кубические сплайны Безье , центростремительные сплайны Катмулла – Рома и кривые Эрмита ) ^[15] между двумя состояниями, все еще проецируя их в будущее. Другой метод заключается в использовании смешивания проективной скорости, которое представляет собой смешивание двух проекций (последней известной и текущей), где текущая проекция использует смешение между последней известной и текущей скоростью в течение заданного времени. ^[13]

• ${\displaystyle V_{b}=V_{0}+\left({\acute {V}}_{0}-V_{0}\right){\hat {T}}}$
• ${\displaystyle P_{t}=P_{0}+V_{b}T_{t}+{\frac {1}{2}}{\acute {A}}_{0}T_{t}^{2}}$
• ${\displaystyle {\acute {P}}_{t}={\acute {P}}_{0}+{\acute {V}}_{0}T_{t}+{\frac {1}{2}}{\acute {A}}_{0}T_{t}^{2}}$
• ${\displaystyle Pos=P_{t}+\left({\acute {P}}_{t}-P_{t}\right){\hat {T}}}$

Информатика [ править ]

В информатике «мертвая расплата» относится к навигации по структуре данных массива с использованием индексов. Поскольку каждый элемент массива имеет одинаковый размер, можно получить прямой доступ к одному элементу массива, зная любую позицию в массиве. ^[16]

Учитывая следующий массив:

зная адрес памяти, с которого начинается массив, легко вычислить адрес памяти D:

$${\displaystyle {\text{address}}_{\text{D}}={\text{address}}_{\text{start of array}}+({\text{size}}_{\text{array element}}*{\text{arrayIndex}}_{\text{D}})}$$

Точно так же, зная адрес памяти D, легко вычислить адрес памяти B:

$${\displaystyle {\text{address}}_{\text{B}}={\text{address}}_{\text{D}}-({\text{size}}_{\text{array element}}*({\text{arrayIndex}}_{\text{D}}-{\text{arrayIndex}}_{\text{B}}))}$$

Это свойство особенно важно для производительности при использовании в сочетании с массивами структур, поскольку к данным можно получить прямой доступ, без разыменования указателя .

См. Также [ править ]

• Ошибка Аббе
• Аэронавигация
• Арнистон (жители Восточной Индии) , кораблекрушение 1815 г.
• Системы определения отношения и заголовка
• Небесная навигация
• Прогноз на стороне клиента
• Измеритель дрейфа
• Экстраполяция
• Катастрофа Honda Point
• Инерциальная навигационная система
• Система позиционирования в помещении
• Роботизированное картографирование
• Одновременная локализация и отображение
• Сферическая тригонометрия
• Путешествие Джеймса Кэрда

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Поищите точный счет в Викисловаре, бесплатном словаре.

• Bowditch Online: "Мертвая расплата"
• «Навигационная спутниковая система»