航海上陆标方位定位精度分析.docx

航海上陆标方位定位精度分析1绪论船舶定位方法和精度以及与电子海图能否有效结合是判断航海技术水平的方法之一全球定位系统（简称GPS）可在全球范围内全天候地为海陆空三方的用户提供连续的高精度的定位，GPS也已然成为了航海上主要的定位导航系统但是，GPS毕竟是美国以军事目的发展的产物，对于我国的使用者来讲，时时被人控制或是监控下，实属不利而我国的“北斗”定位卫星，技术尚未成熟，覆盖区域也不是很广，所以，如何在特殊情况下保持综合导航系统的有效性是急需解决的问题方位定位是最简单，最直接方便的定位方法，但在实际操作过程中仍然存有较大的误差，这给船舶的航行到来了一定的安全隐患所以我们有必要了解方位误差的来源和实际操作中应采取的应对措施，从而提高船舶定位精度，保障远洋船舶的航行安全2方位定位概述利用罗经同时观测两个或两个以上陆标的方位来确定船位的方法和过程称为方位定位方位定位具有观测与作图简单、迅速、直观等优点，是最基本和最常用的定位方法之一理论上讲，船上测者P观测某已知坐标的固定物标M的方位时，这种“船测岸”方位位置线是通过测者P、物标M和近极点Pn（Ps）的恒位线上任何一点，对所测物标M都具有相同的大圆方位。

当测者和物标同位于北半球或南半球时，恒位线在墨卡托海图上表现为一条凸向赤道的曲线但由于所测物标都位于测者视界之内，两者之间的距离一般小于30n mile，因此除了在极区航行外，我们可以用图上两点间的直线（恒向线）来代替恒位线进行方位定位同时观测两个或两个以上的陆标方位，可以获得同一时刻的两个或两个以上的方位位置线，其交点即是观测时刻的观测船位海图作业时，在交点上绘画一小圆圈○作为陆标定位的船位符号2.1 两方位定位2.1.1 定位的步骤 （1）选择、辨认物标：选择易于观察、明显孤立、海图上位置准确的物标 （2）观测：观测物标一的陀螺罗经方位或磁方位（GB1/CB1）；物标二的陀螺罗经方位或磁方位（GB2/CB2） （3）求取物标真方位： TB=GB+ΔG=CB+ΔC（TB：真方位；GB：陀螺方位；CB：罗方位；△G：陀螺差；△C：罗差） （4）自所测物标反方向绘画方位位置线：TB1±180°；TB2±180°（因为TB是物标相对我船的方位，所以当画船与物标之间的方位位置线时应反方向绘画） （5）标注：将观测的时间写在定位点旁，格式为XX（小时）XX（分钟）例如：08502.1.2 观测船位精度 ε1=ε2=εB δ=εB°d/57.3°sinθ σ1=σ2=σBM= σB°57.3°sinθD12+D22 图1 观测船位 式中ε和σ分别是方位位置线的观测方位系统误差和随机误差，M为船位均方差2.2 三方位定位两方位陆标定位简单、直观，但一般情况下两条方位位置线总会相交于一点，难以判断观测船位的准确性。

如条件允许，应使用三方位定位法，即同时观测三个物标的方位来测定船位三方位定位时，三条方位位置线通常并不相交于一点，而形成一个三角形，在大比例尺海图上尤为明显如果有误差，会形成较大的三角形以提醒观测者另外，通过对误差三角形的正确处理，还可以减小船位误差3方位定位误差产生的原因实施定位主要有认、选、测、绘、填5个基本步骤，而误差源都是从这5个基本步骤上来的在船上观测几个物标方位不能同时进行，当船舶在运动时，不同时观测造成定位误差由于换算真方位用的罗经差不准确，使在海图上的物标方位线产生相同读数的误差由于读错、看错、记错或画错物标方位而导致的错误船位是错误、粗差在一般情况下，观测或绘画物标方位的误差不得超过±0.5°，对准确定位的影响比较小4提高方位船位精度的方法4.1 两方位4.1.1选择物标要选择易于观察、明显孤立、海图上位置准确物标一般选择物标观测点的有：海图上标有符号的孤立岛屿或山峰，以三角点、埋石点、测站点为观测点；设有灯塔、灯桩的岛屿或沿海陆地，以灯塔、灯桩为观测点；面积较小的明礁，以明礁中部为观测点；多山峰的岛屿以伸向海的岬角为观测点；沿岸如有显著的建筑物，且海图上有记载，则以该建筑物为观测点。

要选择交角合适的物标应按以下方法：1、用两标方位定位时，两标方位线的交角应大于30°小于150°，以接近90°为最好2、用三标方位定位时，相邻两标方位线的交角应大于90°，以120°为最好因为在这种交角下，如仪器有误差，其准确船位将在误差三角形内，容易求得准确的船位；当物标分布范围小于180°时，如仪器有误差，其准确船位将在误差三角形外，就不好判别，因此如有可能，应选择分布范围大于180°的物标当只能选择分布在180°范围内三个物标时，应选择夹角接近60°的物标；避免出现四点共圆，因为当四点共圆时三条方位线交于一点，并和实际船位在同一圆周上，很可能存在误差很大船位误差所以，三标方位定位时，不论三个物标分布在360°范围内还是分布在180°范围内，两物标之间的船位线不宜小于30°要选择近距离的物标，为了防止四点共圆，中间物标应比左、右两侧物标近每个人观测测物标时产生的误差与正确值的大小各不相同4.1.2观测顺序实际工作中，一个驾驶员往往是不可能同时用罗经观测两个物标的方位的，而是在短时间内先后观测所选物标方位，并以观测第二个物标的时间作为定位时间，这就必将因船舶的航行而产生船位误差除了尽量缩短观测两物标方位的时间间隔外，还应掌握正确的观测顺序，以减小上述误差。

如图2所示，在船首尾线附近和正横附近各有一物标M1和M2，而A,B为T1,T2前后两个观测时刻的实际船位假设先观测正横附近物标M2，得T1时刻的方位位置线P1,在测船首尾线附近物标M1,得T2时刻的方位位置线P2,两条位置线的交点F1即为T2时刻的观测船位，F1B即为郑重观测顺序所产生的误差若改换观测顺序，先观测M1，再观测M2，则相应的观测船位和误差分别为F2和F2B显然，误差F2B比误差F1B小得多可以证明，为了减小由于不同时观测所产生的观测船位误差，白天应先观测首尾附近的、方位变化慢的物标，后观测正横附近的、方位变化快的物标如果以第一次观测的时刻T1作为定位时间，则观测顺序刚好相反，即应先观测正横附近的方位变化快的物标，后观测首尾附近的方位变化慢的物标夜间观测灯标时，应本着先难后易的原则，尽量缩短前后两次观测的时间间隔，即先测闪光灯，后测定光灯；先测灯光周期长的灯标，后测灯光周期短的灯标；先测灯光弱的，后测灯光强的灯标尽可能减小观测中的系统误差和概率误差图2 两方位定位图在实习期间利用雷达两方位定位测得以下数据，如表1、2所示数据是两物标方位定位时方位线夹角不同，观测顺序不同这几种情况，得出不同情况下的方位误差，从而进行分析。

表1 航行中利用雷达6海里档所测雷达两方位定位实测数据（方位线夹角不同）序号两物标方位线夹角（大概）与物标一方位与物标二方位观测船位实际船位（GPS读得）距离差1110°10°120°30°32′.420N122°02′.101E30°32′.419N122°02′.084E0.16′2120°15°135°30°32分.422N122°02′.114E30°32′.420N122°02′.110E0.17′390°30°300°30°32′.450N122°02′.121E30°32′.445N122°02′.120E0.01′460°60°120°30°32′.480N122°02′.128E30°32′.483N122°02′.120E0.12′590°60°330°30°32′.475N122°02′.128E30°32′.470122°02′.130E0.03′6120°60°180°30°32′.479N122°02′.124E30°32′.470N122°02′.120E0.11′770°65°355°30°32′.485N122°02′.122E30°32′.480N122°02′.120E0.15′830°65°95°30°32′.468N122°02′.120E30°32′.470N122°02′.124E0.18′9130°70°200°30°32′.488N122°02′.124E30°32′.480N122°02′.127E0.16′表1是比较两物标之间夹角的不同对定位精度的影响，由上表可见最小的距离差是0.01′，此值是夹角为90°是所测。

相对比较，两物标之间夹角与90°相差越大，距离差就越大由此可见，两方位定位物标之间夹角越近90°越精准表2 航行中利用雷达6海里档所测雷达两方位定位实测数据（物标观测顺序不同）序号船舶航向第一次观测物标的真方位第二次观测物标的真方位观测船位实际船位（GPS读得）距离差1135°半山45°17#灯浮330°30°34′.520N122°04′.101E30°34′.518N122°04′.104E0.07′17#灯浮330°半山45°30°34′.518N122°04′.107E30°34′.517N122°04′.110E0.03′290°下礁10°22#灯浮220°31°44′.228N118°26′.969E31°44′.228N118°26′.964E0.06′22#灯浮220°下礁10°31°44′.228N118°26′.973E31°44′.228N118°26′.969E0.04′3220°西马鞍山岛240°7#灯浮300°24°41′.091N188°49′.344E24°41′.093N188°49′.342E0.02′7#灯浮300西马鞍山岛240°24°41′.089N188°49′.341E24°41′.094N188°49′.338E0.06′表2是针对观测顺序的不同来比较两者的精度，船舶上的习惯一般以第二次观测的时刻作为定位时间，所以每一组的两个值相比，很明显先观测首尾后观测正横的物标误差更小，更精准。

因为是方位定位，正横处的物标方位变化较快，要做到尽可能同时观测，则应尽量使观测间隔时间内，物标的方位变化较小，所以要后观测正横方向的物标4.2三方位图3 误差三角形实图4.2.1船位误差三角形 三方位定位中，由合理的、不可避免的误差所引起的三角形称为船位误差三角形船位误差三角形主要由下列因素所致： (1)并不能真正做到同时观测三物标方位： (2)观测方位中，存在观测误差； (3)罗经差△C／△G本身存在误差； (4)作图误差； (5)所测物标的海图位置不准所引起的误差4.2.2误差三角形的处理⑴ 小误差三角形的处理 在大C海图上误差三角形每边长<5mm（合理的概率误差） 当误差三角形近似直角△时：观测船位取近直角处；如图4（1） 当误差三角形近似等边△：观测船位取三角形中心；如图4（2） 当误差三角形近似等腰△：观测船位取近三角。