天文船位的误差分析

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1、天文航海天文船位的误差分析一.天文定位基本概念在某一时刻，利用航海六分仪(专用测角仪器)观测某一天体的高度(天体与水天线之间的垂直夹角)，经过一系列的计算，可以求得——条天文船位线。如果同时观测了两个天体，则可得到两条天文船位线，该两条船位线的交点就是天文观测船位。根据所测天体高度和观测时的准确时间求天文船位线和船位的问题是天文航海要解决的主要问题之一。天体高度总改正天体高度逐项改正在水天线上测得天体六分仪高度读数，经指标差i和器差s改正得出天体观测高度h0后，还需经过眼高差d、蒙气差ρ、视差p和半径差SD的改正，最终得出

2、天体地心真高度。太阳、行星和恒星船位线求太阳和行星船位线可根据测、算、画三个步骤，最终画出所需的天文船位线。1．观测观测前先检查和校正六分仪，并测定其指标差。观测太阳高度，使太阳的下边缘与水天线相切。相切时，启动秒表。回到海图室，比对秒表和天文钟，记下秒表读数和天文钟时间。天文钟时间减去秒表读数就是太阳下边缘与水天线相切时的天文钟时间。记下六分仪读数、航向、计程仪读数和眼高，并从海图上量取观测时推算船位的经、纬度。2．计算根据观测时的世界时求太阳船位线的要素。1)根据天文钟时间和钟差求相切时的世界时。2)根据世界时利用《航

3、海天文历》求太阳的地方时角和赤纬。3)根据推算或选择船位求太阳的计算高度和方位。4)求太阳的真高度。5)求高度差。3．画图根据求得的高度差和计算方位从推算(或选择)船位画船位线。天文航海天文船位的误差分析天文定位与其它定位一样，由于受到观测仪器和测者个人条件的限制以及各种外界因素的影响，总是存在着一定的误差。作为一个驾驶员应该对天文船位所包含的误差有所了解，具有一定的分析能力，能够根据航行条件的具体情况，正确对待所求得的船位，做到心中有数。天文船位线的误差由两部分组成：高度差法原理上的误差——系统误差；测、算、画误差——系

4、统误差、随机误差。2）截点距离误差：截点K不在船位圆上；。高度差法引起的船位线误差由高度差法的缺陷引起的船位线误差表现为：3）船位线的方向误差：（1）用恒向线方位代替天体的大圆方位的误差：船位线产生方向误差。（2）用计算方位AC代替真方位的误差：计算点有限的任意性当选择(计算)点与真船位相差<30′可忽略1）船位线的曲率误差：用切线代替船位圆的误差：z越大(h越小)，误差越小h<70°时可忽略，应避免观测高度大于70º的天体；CBIIDh高度差法的误差系统误差IIII测、算、画引起的船位线误差天文船位线测、算、

5、画的误差，主要指观测高度中的观测和改正误差、计算高度和方位中的误差以及船位线作图中的误差。既有系统误差，又有随机误差。其中系统误差主要表现在观测高度的一系列改正中，而随机误差则包含在测、算、画的全过程中。高度差法求天文船位线的精度是由天体的计算方位和高度差的精度决定的，但计算方位的精度要求比高度差为低，一般计算方法求得的计算方位均可满足要求，所以对天文船位线误差的讨论就主要集中在高度差方面。一、高度差中的系统误差1.观测高度ht的系统误差1)六分仪指标差和器差i+s的剩余误差；2)眼高差d的误差：△d是引起天文船位线和天文

6、船位系统误差的主要原因之一。3)蒙气差的误差：实际蒙气差和表列蒙气差不一致所产生。天体高度大于30°时，它不超过±0.1，15～30°时可达±0.2。应观测天体高度大于15º，最好是大于30º的天体，以减小蒙气差误差的影响。4)个人误差2.计算高度hc的系统误差若利用函数计算器正确地进行计算，则可以认为计算高度没有系统误差。测天世界时不准引起的计算高度误差h：h=-0'.25cossinA△TGS综上所述，天文船位线的系统误差主要表现在高度差方面，而影响高度差系统误差的主要因素是观测高度中的误差，其中以眼高差和六

7、分仪误差的影响为最大。二．高度差中的随机误差高度差中的随机误差主要来自观测高度。观测高度中随机误差的大小主要取决于1、水天线的清晰程度、2、观测时的海况、3、观测处的避风情况以及测者的观测经验与水平。4、高度改正和六分仪最小读数的凑整也会产生小量误差。这些互不相关的因素的综合作用产生的误差，除凑整误差属于均匀分布外，都是服从随机误差的正态分布规律。高度差中的随机误差据统计资料分析，在中纬地区，对于一个有经验的驾驶员来说：白昼观测太阳的单一观测标准差mh约为±0.3～±1.0，平均为±0.7；晨昏观测星体的单一观测标准差

8、mh约为±0.5～±2.0，平均为±1.2。如果不按昼夜考虑，也可以笼统地认为天体单一观测的标准差约为±1.0。高度差中的随机误差因为高度差Dh=ht-hc，所以，高度差随机误差的标准差为：若用观测高度的平均值计算时，则：式中：Mh——单一观测高度的标准差；Mhc——计算高度的标准差；n