单物标方位距离定位 航海

1、目 录 目录目 录11 绪论311 陆标定位的研究历史与现状31.2定位解算方法研究历史与现状32. 陆标定位的基础知识42.1位置线和船位线的概念42.1.1方位位置线42.1.2距离位置线52.2球面方位位置线53单物标方位距离定位原理及方法63.1单物标定位原理63.2单物标定位的方法73.2.1单物标方位的测定73.2.2单物标距离定位84单物标方位距离定位及数学模型的建立84.1单物标方位距离定位84.2单物标方位距离定位数学模型建立的前提84.2数学模型的建立95对单物标方位数学模型验证及误差处理分析95.1实测数据对数学模型结果分析95.2单物标方位距离定位中的误差105.2.1距离D对船位系统误差的影响105.2.2距离D对船位随机误差M的影响115.2.3结论125.3怎样减小单物标方位距离中的误差126.结束语13鸣 谢13参考文献13单物标方位距离定位专业：航海技术，学号：201411811104，姓名：高嘉明指导教师：马文耀摘要：单物标方位距离定位是是利用罗经或雷达测量出一个物标的方位，同时用雷达或观测灯塔的初显位置测出物标的距离，利用方位和距离来确定航行船舶船

2、位的过程和方法，由此建立了数学模型并对数学模型进行了实测数据验证，在理论上分析了距离D对系统误差和随机误差的影响、怎样减小误差并得出结论：为了提升单物标方位距离定位的精准度，不只要尽快减少观测和绘画方位距离时产生的误差，此外也需要降低绘画与观测方位距离时的随机误差，尽量挑选距离船近的物标，最终确立单物标方位距离定位的最佳定位方式。关键词：方位距离定位;位置线;数学模型;随机误差;系统误差;精度英文题目（Navigation Technology，Student ID，Name，五号中间以逗号分隔）Instructor：（教师姓名，五号）Abstract: （五号，Times New Roman；行距为固定值20磅）Key word: （五号，Times New Roman；行距为固定值20磅）前言目前大众社会经济得到良好的发展，大众开始进入信息化、数字化社会，现在计算机科技发展成就较大。导航的技术手段和方法也随着社会的发展而发展。发生着巨大变革。长期以来，当一艘船沿海岸航行时，海员往往通过手动绘制道路标志的位置来绘制和获取观测位置。由于人为计算和绘制线造成的巨大误差，地标观测和纸图绘制

3、过程中的误差本质上是不准确的，也增加了海员的负担。地标定位作为最基本的导航定位方法，离不开可靠的地标。行船舶定位，但在船舶沿岸航行时的一些水域具有自己独特的优势。在沿海航行中，为了维护船舶在航行时期的安全性，航行者需要全面关注船舶准确方位。促使船舶稳定航行在既定航线上。所以，各个国家的专家学者对地标定位的选择、定位统计方与误差开展众多深入的论述与分析。其主要目标是提升陆标定位精准度。1 绪论11 陆标定位的研究历史与现状在沿岸航行中，为确保船舶航行稳定，工作人员需要格外关注测定精准船位，促使船舶依照之前确定的线路运行。因此，各个国家专家学者对陆标定位的陆标选择，定位解算方式，定位误差等开展充分的分析与探究，主要目标是提升陆标定位的精准度。陆标定位是航海中重要的定位方式，在有陆标选择的时候此方式简单便利，是海洋航行中普遍使用的定位方式，此方式的分析一般是在定位误差与解算方式上开展。1.2定位解算方法研究历史与现状最早开始研究陆标定位问题的解算方法和运用航海误差理论、陆标定位理论并且对陆标定位问题解算进行探讨的人是海军大连舰艇学院的高善民教授。指出方位定位、距离定位与三标两水平角定位线性方

4、程组，且举例叙述船位解算的主要环节，为完成计算机自主解算奠定基础。但是该大连海军舰艇学院高山民教授很早就开始研究地标定位问题的计算方法。运用地标定位理论和导航误差理论，探讨了地标定位问题的解决方法。本文主要表明方位角、距离与三标两级角定位的线性方程组，且根据现实案例叙述船舶位置统计的方式与具体环节，为完成计算机自动统计提供相应的参考和借鉴。然而，此方式在计算时期需要把多项式的泰勒展开式包括的高次项省略，会出现一定的失误，特别是推算船位和实际船位差异较大的数值时。海军兵种指挥学校的李启华，姚永辉等专家在前人的研究前提下使用迭代法来提升精度，此方式仅设定1次迭代计算，开展迭代的基础是在公式计算船位和推算船位之间距离超过。对于较大误差的推算船位，公式统计出现较大出误差。海军工程大学杨斌从交点权法知识着手，表明原本手工定位的使用标准，指出在不符合要求时期的修正形式。对此方式开展仿真，得知此方式存在的舰位三点一线问题，且叙述此刻舰位均方差无法体现出所需要的精准性，在其撰写的论文中指出单物标方位移线船位数值的解法，以取代一般采用的传统方式，其能在电子海图上全面表现出移线船位经纬度，具有编写具备众多

5、功能的模型。但是潘琪祥专家在上述前提下指出使用推算船位的两方位定位和系统误差中的三方位定位和随机误差中的三方位定位数值的解法，相对全面处理了此类情况的解法问题。上海海事学校方腾雄在个人硕士论文中分析两方位定位的单纯定位数学模型，此模型无法使用在人工计算中，需要和电子海图系统等有关设施结合起来，提升两方位定位精准度，减少具体时间，特别是在沿岸航行定位陆标较多的时候能提升定位精准性。 海军大连舰艇学校的高级工程师袁群哲根据电子海图平台研究高精度陆测舰位自动标绘问题，使用最小二乘法提升算法最终的精准度，对我国航海相关工具开发与航海模拟器设计中的标会问题都具有较高的积极作用。在其他国家，日本对陆标定位的分析时间较长，具备典型性的就是店田宪他对陆标定位中仅包含随机误差的方位定位与随机、系统误差两者作用下的方位定位表达式进行推导，此外其对计算机自动化解算标绘具有较为深远的参考价值。英国专家R. G. Stansfiel Dogancay Zap, 相对全面的分析了三标方位定位现象，且推测出三标方位定位“误差三角形”的普通解决方式，依照其真实统计信息可知，定位稳定性无法全部依靠“误差三角形”大小，且

6、指出通过最概率船位的均方误差的倒数来评估一般测量定位的稳定性。陆标定位解算方式的分析一般是两个方式，首先，通过船舶推算船位与船位线梯度开展定位解算，此外将位置线当做等精度观测统计，统计得到的船位坐标存在相应误差。其次利用观测物标的方位或长度，使用物标已知的经纬度坐标来解算恒向线方程组，进而得到交点坐标也就是最概率船位，此方式对物标的精准地理坐标和预估的精度标准较为严苛，通常用于计算机解算。2. 陆标定位的基础知识2.1位置线和船位线的概念在具体定位中，观测者对物标开展查看时，观测值是常数点的几何轨迹就是位置线（Line of position,LOP）。此线在时间上表示在观测时刻，符合此观测值的船位肯定在此位置线上，而不在的所有船位观测值都不符合要求。所以，此线表现出时间性等诸多特点。现在，航海上一般使用方位、距离、方位差、距离差等位置线。因为此线形状不一，在现实使用中，一般推算船位周围一部分曲线或使用切线取代此线，上述就是船位线。2.1.1方位位置线依照测量员位置，可被划分成不同的部分。当测量师对岸上已知坐标的固定物体标记M进行方位测量(岸上测量)时，由物体标志M绘制并与点M的子午线

7、相交的方位线是海岸测量的对应位置线，如图1-1-A所示。在MP上任一点的测者测物标M的真方位均为，而在改线外任何一点观测物标M的真方位均不等于TB。从海岸上已知位置的物标M对船舶开展具体测量时，相应的岸测船方位位置线就是由物标M画出的与M点的子午线相交成TB的方位线MP，如图2-2-1(b)所示。测者在M点测量位于MP上任一点的船舶的真方位均为TB,而测量在该线外任何一点的船舶真方位均不等于TB。总之，在平面上船测岸与岸测船的方位位置线都是船舶和物标两点之间的直线。图1 (a)船测岸方位位置线 图2（b）岸测船方位位置线2.1.2距离位置线船上测者对已知坐标的固定物标M开展测量时，所得到的船和物标M之间距离位置线是将物标M当做圆心，测试距离D是半径的圆，参考图2-2-2可知。此时，在此圆内任何点到物标M之间的距离是D，所以圆之外的其他店到M的距离都不是D。 图3距离位置线2.2球面方位位置线依照测者所处方位差异还能将其划分成船测岸和岸测船方位位置线: (1)岸测船一一大圆弧 在球面上，根据图2.1内容，处于固定物标点M上的测者，观测航行船舶P的具体位置时，具体位置线主要由测者M绘画，此

8、外和测者子午线相交成所测方位角是a的大圆弧MPPP2。也就是无线电波和光波全部沿球面两点之间最短距离一一大圆弧运动。 (2)船测岸一一恒位线 在球面上，运动未知坐标的船中测者P，观测海岸已知固定物标M具体位置时，主要方位位置线是利用近极点PN、船位P和物标M所建立的恒位线。在此线内相同点，对相同物标M均有相同的大圆方位。在船与岸距离很近时，球面方位就可以直接简化成平面方位位置线，此刻大圆弧与恒位线重合成船岸之间直线。在陆标定位内，所查看到的物标全部在测者视界中，船到陆标两者距离通常低于30 n mile，在中高纬度等区域航行时，此时将恒位线当做恒向线来求解，也就会之后的求解方程主要在恒向线前提下统计。3单物标方位距离定位原理及方法3.1单物标定位原理陆标(landmark)表示海图上标有标准位置可进行目视或雷达观测，用来导航或定位的山头、岛屿、呷角、灯塔、立标和相关明显的固定物标的总称，根据位置线概念我们就可以知道，在船舶航行时，假如对某物标开展观测，此时观测船位肯定处于此位置线上某点，然而具体在什么点，只有位置线我们不能明确。假如在相同时间测试两条或更多位置线，此时交点就是观测时的船

9、位，也是陆标定位的主要理论，此理论在导航定位系统内都可以使用。为寻求观测时期的船位，需要满足下述标准:第一，需要观测两条或更多位置线;第二，上述位置线，需要在相同时间观测。参考图2.4内容，假设相同时刻测得两条方位位置线aM，与bM2，且相交于W点。假如上述位置线相对精准，此时观测时船位需要位于aM线上，也需要在bM2线上，只有两线交点W才可以全部满足标准，因此W点就是观测时刻的准确船位。根据最终结果所明确的船位，叫做观测船位。然而在现实工作中，一般只让单人开展观测，但是在查看物标时，需要按照顺序进行。为了全部达到相同时间测得两条位置线的标准，需要让观测者确保当时的动作精准与高效。通过多种位置线搭配开展定位，得出多种定位方式。普遍使用的方式是:两标、三标方位法、两标和单标方位距离法等。3.2单物标定位的方法3.2.1单物标方位的测定3.2.1.1利用罗经观测物标的方位在航海上测量物标的方位通常方位圈配合罗经使用。方位圈主要包含准线，照门，反射镜，棱镜，方位匣及其它附属零件构成。方位圈根据罗经的不同，大小也不尽相同，每一罗经都有与之配套使用的方位圈。按照方位圈观测方位时的角度的不同，可以将方位圈分为两套，并且是相互垂直的两套装置，其中一套相互对应装置是照门和准线，它们是用来测定底高度天体和物标方位的。使用时将配套方位圈在罗盆上，手持方位圈上的握扭进行转动方位圈，当测者通过照门观测到的物标与准线重合时，此时准线下方棱镜中的黑线所指的度数，即为该测量物标的罗方位。此套装置也可以用于测量底高度天体的方位，不过需要用到准线前方黑色的反射镜，测量时，转动方位圈，测者应时照门，准线和黑色的反射镜中天体反射的影像相互重合，成

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