Метод перехвата

В астрономической навигации , то метод перехвата , также известный как метод Marcq Санкт - Илер , является метод вычисления положения наблюдателя на земле ( геопозиционирование ). Первоначально он назывался методом пересечения азимута, потому что процесс включает в себя рисование линии, которая пересекает линию азимута . Это название было сокращено до пересечения метода и расстояние перехвата было сокращено до «перехвата».

Метод дает линию позиции (LOP), на которой находится наблюдатель. Пересечение двух или более таких линий будет определять положение наблюдателя, называемое «фиксацией». Виды могут производиться через короткие промежутки времени, обычно в сумерки, или их можно снимать с интервалом в час или более (как при наблюдении за Солнцем в течение дня). В любом случае, позиции, взятые в разное время, должны быть продвинуты или отклонены, чтобы скорректировать движение корабля во время интервала между наблюдениями. Если наблюдения производятся с короткими интервалами, самое большее несколько минут, исправленные линии положения по соглашению дают "исправление". Если позиции должны быть продвинуты или удалены на час или более, соглашение требует, чтобы результат упоминался как " исправление ".

Резюме [ править ]

Метод перехвата основан на следующем принципе. Фактическое расстояние от наблюдателя до географического положения ( ВП ) небесного тела (то есть точки, где оно находится прямо над головой) «измеряется» с помощью секстанта . Наблюдатель уже оценил свое положение методом счисления и вычислил расстояние от предполагаемого положения до ВОП тела; разница между «измеренным» и рассчитанным расстояниями называется точкой пересечения.

На диаграмме справа показано, почему зенитное расстояние небесного тела равно угловому расстоянию его ВП от позиции наблюдателя.

Предполагается, что лучи света от небесного тела параллельны (если только наблюдатель не смотрит на Луну, которая находится слишком близко для такого упрощения). Угол в центре Земли, который луч света, проходящий через ВП тела, образует с линией, идущей из зенита наблюдателя, равен зенитному расстоянию. Это потому, что это соответствующие углы . На практике нет необходимости использовать зенитные расстояния, которые составляют 90 ° минус высота, поскольку расчеты могут быть выполнены с использованием наблюдаемой и расчетной высоты.

Прицел с использованием метода перехвата состоит из следующего процесса:

Наблюдать за высотой над горизонтом Ho небесного тела и отмечать время наблюдения.
Предположим, что это определенное географическое положение (широта, долгота), не имеет значения, какое именно, если оно находится в пределах, скажем, 50 морских миль от фактического положения (или даже 100 морских миль не внесут слишком большую ошибку). Вычислите высоту Hc и азимут Zn, на которых наблюдатель, находящийся в этом предполагаемом положении, будет наблюдать за телом.
Если фактическая наблюдаемая высота Ho меньше вычисленной высоты Hc, это означает, что наблюдатель находится дальше от тела, чем наблюдатель в предполагаемом положении, и наоборот. Для каждой угловой минуты расстояние составляет одну морскую милю, а разница между Hc и Ho, выраженная в угловых минутах (что равняется морским милям), называется «пересечением». Теперь навигатор вычислил точку пересечения и азимут тела.
На карте он отмечает предполагаемую позицию AP и проводит линию в направлении азимута Zn. Затем он измеряет расстояние пересечения вдоль этой азимутальной линии по направлению к телу, если Ho> Hc, и от него, если Ho <Hc. В этой новой точке он рисует перпендикуляр к линии азимута, и это линия положения LOP в момент наблюдения.
Причина, по которой выбранная точка доступа не важна (в определенных пределах), заключается в том, что если выбрана позиция ближе к телу, то Hc будет больше, но расстояние будет измеряться от новой точки доступа, которая находится ближе к телу, и конечной точки будет LOP. будет то же самое.

Методология [ править ]

Схема, иллюстрирующая процесс уменьшения перехвата прицела

Подходящие тела для астрономических наблюдений выбираются, часто с помощью Rude Star Finder. С помощью секстанта определяется высота солнца, луны, звезды или планеты. Записывается название тела и точное время прицела в UTC . Затем считывается секстант и записывается высота ( Hs ) тела. После того, как все достопримечательности сняты и записаны, навигатор готов начать процесс уменьшения и построения графика.

Первым шагом к уменьшению прицела является корректировка высоты секстанта с учетом различных ошибок и исправлений. В приборе может быть ошибка, коррекция IC или индекса (см. Статью о настройке секстанта ). Рефракция атмосферой корректируется с помощью таблицы или расчетов, а высота глаза наблюдателя над уровнем моря приводит к поправке на «наклон» (поскольку глаз наблюдателя поднимается, горизонт опускается ниже горизонтали). Если наблюдались Солнце или Луна, также применяется поправка на полудиаметр, чтобы найти центр объекта. В результате получается «наблюдаемая высота» ( Ho ).

Затем, используя точные часы, географическое положение наблюдаемого небесного объекта ( GP ) ищется в альманахе. Это точка на поверхности Земли прямо под ней (где объект находится в зените ). Широта географического положения называется склонением, а долгота обычно называется часовым углом .

Затем вычисляются высота и азимут небесного тела для выбранной позиции (предполагаемой позиции или AP). Это включает решение сферического треугольника. Принимая во внимании три величины: локальный угол часа ( LHA ), склонение наблюдаемых тел ( декабрь ), и предполагается , широта ( латы ), высота Нс и азимут Zn , должны быть вычислены. Местный часовой угол LHA - это разница между долготой AP и часовым углом наблюдаемого объекта. Он всегда измеряется в западном направлении от предполагаемой позиции.

Соответствующие формулы (полученные с использованием сферических тригонометрических тождеств ):

{\ Displaystyle \ грех (Hc) = \ грех (лат) \ CDOT \ грех (десятичный) + \ соз (лат) \ CDOT \ соз (десятичный) \ CDOT \ соз (LHA)}

{\ displaystyle \ tan (Zn) = {\ frac {\ sin (LHA)} {\ sin (lat) \ cdot \ cos (LHA) - \ cos (lat) \ cdot \ tan (dec)}}}

или, альтернативно,

\cos(Zn)={\frac {\sin(dec)-\sin(lat)\cdot \sin(Hc)}{\cos(lat)\cdot \cos(Hc)}}

Где

Hc = Расчетная высота

Zn = вычисленный азимут

lat = Широта

dec = склонение

LHA = местный часовой угол

Эти вычисления можно легко выполнить с помощью электронных калькуляторов или компьютеров, но традиционно существовали методы, в которых использовались таблицы логарифма или гаверсинуса. Некоторыми из этих методов были НО 211 (Агетон), Дэвис, гаверсин и т. Д. Соответствующая формула гаверсина для Hc :

\operatorname {hav} ({\overline {Hc}})=\operatorname {hav} (LHA)\cdot cos(lat)\cdot cos(dec)+\operatorname {hav} (lat\pm dec)

Где Hc - зенитное расстояние или дополнение к Hc .

Hc = 90 ° - Hc .

Соответствующая формула для Zn:

\operatorname {hav} (Zn)={\frac {\cos(lat-Hc)-\sin(dec)}{2\cdot \cos(lat)\cdot \cos(Hc)}}

При использовании таких таблиц, компьютера или научного калькулятора навигационный треугольник решается напрямую, поэтому можно использовать любое предполагаемое положение. Часто используется позиция DR. Это упрощает построение графика, а также уменьшает любую небольшую ошибку, вызванную отображением сегмента круга в виде прямой линии.

С использованием астральной навигации для аэронавигации потребовалось разработать более быстрые методы и таблицы предварительно вычисленных треугольников. При использовании предварительно вычисленных таблиц уменьшения прицела выбор предполагаемой позиции - один из самых сложных шагов для начинающего штурмана. Таблицы уменьшения видимости предоставляют решения для навигационных треугольников с целыми градусами. При использовании предварительно вычисленных таблиц уменьшения видимости, таких как HO 229, предполагаемое положение должно быть выбрано для получения целочисленных значений градусов для LHA (местного часового угла) и широты. Западные долготы вычитаются, а восточные долготы добавляются к ГСГ, чтобы получить LHA., поэтому точки доступа должны быть выбраны соответствующим образом. При использовании предварительно вычисленных таблиц уменьшения зрения для каждого наблюдения и каждого тела потребуется другое предполагаемое положение.

Профессиональные навигаторы делятся между таблицами уменьшения зрения, с одной стороны, и портативными компьютерами или научными калькуляторами, с другой. Методы одинаково точны. Выбор метода зависит от личных предпочтений. Опытный штурман может уменьшить обзор от начала до конца примерно за 5 минут с помощью навигационных таблиц или научного калькулятора.

Точное местоположение предполагаемой позиции не оказывает большого влияния на результат, если оно достаточно близко к фактическому положению наблюдателя. Предполагаемое положение в пределах 1 градуса дуги от фактического положения наблюдателя обычно считается приемлемым.

Расчетная высота ( Hc ) сравнивается с наблюдаемой высотой ( Ho , высота секстанта ( Hs ) с поправкой на различные ошибки). Разница между Hc и Ho называется «пересечением» и представляет собой расстояние наблюдателя от предполагаемой позиции. Результирующая линия положения ( LOP ) представляет собой небольшой сегмент окружности равной высоты и представляет собой прямую линию, перпендикулярную азимуту небесного тела. При нанесении небольшого сегмента этого круга на график он изображается как прямая линия, в результате крошечные ошибки слишком малы, чтобы быть значительными.

Навигаторы используют средство запоминания «вычислено большее расстояние», чтобы определить, находится ли наблюдатель дальше от географического положения тела (измерьте точку пересечения от Hc на удалении от азимута). Если Hc меньше Ho , то наблюдатель находится ближе к географическому положению тела, и точка пересечения измеряется от AP в направлении азимута.

Последним шагом в этом процессе является построение линий положения LOP и определение местоположения судна. Каждая предполагаемая позиция отображается первой. Лучшая практика - затем продвигаться или отступать от предполагаемых позиций для корректировки движения судна во время интервала между прицелами. Затем каждая LOP строится на основе связанной с ней точки доступа путем отсечения азимута до тела, измерения точки пересечения по направлению к азимуту или от него и построения перпендикулярной линии положения.

Для получения фиксации (положения) этот LOP должен быть пересечен с другим LOP либо из другого прицела, либо из другого места, например, пеленг точки суши или пересечения контура глубины, такого как линия глубины 200 метров на карте.

Достопримечательности [ править ]

До эпохи спутниковой навигации корабли обычно видели на рассвете, в полдень, в полдень (прохождение Солнца по меридиану) и в сумерках. Утренние и вечерние снимки были сделаны в сумерках, когда был виден горизонт и были видны звезды, планеты и / или луна, по крайней мере, в телескоп секстанта . Для определения местоположения с точностью до мили при благоприятных условиях всегда требуются два наблюдения. Трех всегда достаточно.

Исправление [ править ]

Исправление называется текущим исправлением, если один или несколько LOP, используемых для его получения, являются расширенными LOP или извлекаются с течением времени. Для исправления LOP должен пересекаться под углом, чем ближе к 90 °, тем лучше. Это означает, что наблюдения должны иметь разные азимуты. В течение дня, если видно только Солнце, можно получить LOP из наблюдения, но не исправить, поскольку требуется другой LOP. Что можно сделать, это взять первое прицеливание, которое дает один LOP, и несколько часов спустя, когда азимут Солнца существенно изменится, взять второе прицеливание, которое дает второй LOP. Зная расстояние и курс, пройденный в интервале, первый LOP может быть продвинут в новое положение, а пересечение со вторым LOP дает текущую фиксацию .

Любой прицел можно расширять и использовать для исправления положения . Может случиться так, что штурман из-за погодных условий смог получить только один прицел на рассвете. Полученный в результате LOP может быть продвинут, когда позже утром станет возможным наблюдение Солнца. Точность беговой контрольной точки зависит от ошибки в расстоянии и курсе, поэтому, естественно, беговая контрольная точка имеет тенденцию быть менее точной, чем неквалифицированная контрольная точка, и штурман должен учитывать свою уверенность в точности расстояния и курса, чтобы оценить полученный результат. ошибка в работающем исправлении.

Определение исправления путем пересечения LOP и продвижения LOP для получения текущих исправлений не является специфическим для метода перехвата и может использоваться с любым методом уменьшения видимости или с LOP, полученным любым другим методом (пеленги и т. Д.).

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Краткое руководство Николлса, том 1 , Чарльз Х. Браун Экстра мастер FRSGS
Морские таблицы Нори под редакцией капитана А. Г. Бланса.
Морской альманах 2005 , изданный Управлением морского альманаха Ее Величества.
"Навигация для школы и колледжа" , AC Gardner и WG Creelman

Внешние ссылки [ править ]

Навигационные алгоритмы http://sites.google.com/site/navigationalalgorithms/
Программное обеспечение для уменьшения зрения WinAstro
Таблицы навигации: треугольники навигации