Пути развития навигационного оборудования в прибрежных районах Текст научной статьи по специальности «Физика»

Вестник МГТУ, том 7, №1, 2004 г. стр.37-38

Пути развития навигационного оборудования в прибрежных районах

А.И. Санаев, М.А. Пасечников

Судоводительский факультет МГТУ, кафедра судовождения

Аннотация. Рассматривается возможность создания береговых средств навигационного оборудования (СНО) на базе лазерных технологий. Предлагаются схемы аналитического расчета координат судна при использовании новых СНО.

Abstract. The authors consider the possibility of producing of coastal navigation equipment based on the laser technology. The schemes of analytical calculation of ship position data using new navigation equipment have been proposed.

1. Введение

При более широком применении лазерных дальномеров в судовождении для определения места судна (ОМС) могут быть пересмотрены береговые средства навигационного оборудования (СНО) в прибрежных районах. Если штурманский состав будет при измерении расстояний пользоваться лазерными дальномерами так же просто, как и радиолокационными станциями (РЛС), то обычные береговые СНО могут существенно измениться. При установке лазерных отражателей на берегу до них можно будет измерять расстояние с высокой точностью и определять обсервованные координаты судна аналитически с помощью автоматизированных систем. Точность ОМС будет в таком случае не хуже, чем с помощью новейших навигационных спутниковых систем, непрерывная, и притом связана с геодезической сетью страны.

2. Аналитический расчет координат судна

Предлагаются две схемы аналитического расчета координат судна при использовании новых СНО.

Первая схема. Имеем на берегу два лазерных отражателя с точными координатами. Измерив расстояния до двух отражателей и зная расстояние между ними, можно аналитически решить элементарный треугольник на сфере, где известны три стороны, и определить углы при отражателях на базе. Зная координаты отражателей, по формулам сферической тригонометрии определим направление с первого отражателя на второй и обратно и расстояние между ними. Эти данные можно рассчитать заранее для каждой выбранной пары таких ориентиров. Зная эти направления и углы при базе у отражателей, определим ортодромические пеленги с отражателей на судно. Следовательно, от отражателей имеем ортодромические пеленги и измеренные расстояния, с помощью которых на сфере дважды рассчитываем обсервованные координаты судна. В этом случае угол пересечения изолиний от двух дистанций не играет никакой роли, т.к. в данном варианте изолиния пеленга и изолиния расстояния от одного и того же отражателя пересекаются под прямым углом. С помощью этой схемы можно определить место судна в любой точке на сфере в пределах измерения расстояний до отражателей, а также на базе и продолжении базы.

Представляет интерес и другая схема расчета. Имея измеренные расстояния до двух лазерных отражателей, можно найти их разность и сумму. Разность дает изолинию-гиперболу, а сумма дает софокусный эллипс. Эти изолинии пересекаются под прямым углом. Возьмем за начало сферических прямоугольных координат точку на середине базы. Ось "X" проведем вдоль базы, ось "У" -перпендикулярно ей. Решая совместно систему уравнений сферической гиперболы и сферического эллипса, найдем прямоугольные сферические координаты места судна, которые затем преобразуем в географические. Так как решение дается для прибрежного плавания, для высокой точности необходимо ограничить расстояние по оси "У" ±30 миль, а по оси "X" ±60 миль для широты 70°. С уменьшением широты диапазон по осям "X" и "У" будет увеличиваться.

Следует заметить, что точность получения изолиний гиперболы и эллипса будет чуть ниже, чем точность измерения расстояний, кроме того, по этой схеме нельзя определить место судна на базе и продолжении базы.

С помощью этих двух схем можно решать и другую задачу: иметь лазерные дальномеры на берегу (лазерные станции), а на судах установить закодированные лазерные отражатели, брать под проводку в прибрежных районах суда и непрерывно определять их координаты.

Санаев А.И., Пасечников М.А. Пути развития навигационного оборудования.

3. Заключение

Заменив устаревшие береговые СНО на лазерные отражатели или лазерные станции, можно будет определять место судна в прибрежных районах высокоточно, непрерывно, и точность будет не ниже, чем с помощью навигационных спутников Земли.

На первых порах можно использовать радиолокационные пассивные отражатели (РЛП), радиолокационные активные отражатели (РЛА) и современные РЛС, брать РЛП и РЛА на сопровождение, измерять до них расстояние и аналитически определять обсервованные координаты места судна.

Литература

Саиаев А.И., Меньшиков В.И., Пасечников М.А. Аналитическое определение места судна в прибрежной зоне. Вестник МГТУ, т.5, № 2, с.195-202, 2002.