Вестник морского государственного (стр. 3 )

где v – значение абсолютной скорости.

Теснота статистической связи СКО и средней абсолютной скорости оценивалась коэффициентом корреляции r. Знаки полученных коэффициентов корреляции подтверждают факт уменьшения случайных погрешностей измеряемой GPS-приёмником абсолютной скорости с её увеличением. С увеличением интервала осреднения коэффициент корреляции увеличивается, хотя остаётся заметно меньше –0,5.

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы.

1. Результаты обработки собранного статистического материала подтверждают предположение об уменьшении погрешностей SOG, измеряемых GPS-приёмниками, при увеличении SOG, выдвинутое в [4]. Это, в свою очередь, входит в противоречие с результатами, полученными в ходе экспериментов с неподвижным приёмником. Следовательно, на уровне чувствительности приёмника существует грань, разделяющая механизмы формирования погрешностей измерения SOG на подвижном носителе и на неподвижном.

2. Полученные регрессионные выражения справедливы для SOG, изменяющихся от 7,4 узлов до 8,2 узлов. Диапазона изменения SOG в экспериментах на УНИПЛ “Галс” явно недостаточно, чтобы получить регрессионную зависимость случайных погрешностей от величины абсолютной скорости судна, изменяющейся в более широких пределах. Поэтому целесообразно продолжить наблюдения на других плавсредствах с иной динамикой. С точки зрения полезности таких экспериментов для создания систем безопасной швартовки наибольший интерес представляет диапазон скоростей от 0 до 2 узлов.

Литература

1. и др. Судовые измерители скорости. Справочник [Текст] / , ёв, , – Л.: Судостроение, 1978. – 286 с.

2. Комаровский предупреждения дрейфа судна на якоре [Текст] / // Материалы международной научно-практической конференции MARINE ECOLOGY-2002 (MOREC-2002). МГУ им. адм. , Владивосток, 2002. Том 2. – С. 7 – 14.

3. Комаровский измерений абсолютной скорости судна приёмоиндикатором СРНС Навстар GPS [Текст] / // Современные информационные технологии и проблемы экологии Дальневосточных морей: Материалы регионального научн.-практ. семинара. – Владивосток.: ДВГМА, 2000, С. 26 – 31.

4. Комаровский проблемы оценки точности измерения скорости судовым GPS-приёмником [Текст] / // Транспортное дело России. – Москва, 2005. Специальный выпуск № 3. С. 103 – 108.

5. Комаровский измерений ПИ Навстар GPS скорости неподвижного судна без режима избирательной доступности [Текст] / // Современные технологии судовождения на базе систем электронной картографии и спутниковой навигации. – Владивосток.: ДВГМА, 2001, C. 78 – 81.

6. Комаровский влияния времени суток на точность измерения SOG [Текст] // // Судовождение – 2002. Сб. науч. тр. Новосиб. гос. акад. водн. трансп. – Новосибирск, 2002, С. 58 – 66.

7. Комаровский измерения скорости неподвижным приёмником GP-37 [Текст] / // Материалы междунар. научн.-практ. конф. “Морская экология” (“MAREC–2005”). 5–7 окт. 2005 г. Том II. – Владивосток: МГУ им. адм. , 2006. С. 56 – 66.

8. Комаровский приёмника СРНС Навстар GPS для измерения перемещения дрейфующих буёв [Текст] / // Материалы междунар. научн.-практ. конф. “Морская экология” (“MAREC–2005”). 5–7 окт. 2005 г. Том II. – Владивосток: МГУ им. адм. , 2006. С. 30 – 38.

9. Комаровский влияния захода Солнца на точность определения абсолютной скорости перемещения пятна нефти [Текст] / // Вестник Морского государственного университета. Серия “Теория и практика защиты моря”. Владивосток: Мор. гос. ун-т, (3/2004) – 2004. С. 13 – 19.

10. Комаровский погрешностей измерения абсолютной скорости навигационным приёмником СРНС НАВСТАР GPS [Текст] / // Вестник Морского государственного университета. Серия “Судовождение”. Владивосток: Мор. гос. ун-т, (2/2004) – 2004. С. 3 – 10.

11. Комаровский оценка точности измерения абсолютной скорости судна приёмниками СРНС НАВСТАР GPS [Текст] / // Проблемы и методы разработки и эксплуатации вооружения и военной техники ВМФ: Сб. ст./ ТОВВМИ им. . – Вып. 39. – Владивосток, 2002. С. 149 –157.

12. Комаровский горизонтального геометрического фактора приёмников GPS дрейфующих буёв [Текст] / // Вестник Морского государственного университета. Серия “Теория и практика защиты моря”. Владивосток: Мор. гос. ун-т, (3/2004) – 2004. С. 19 – 30.

13. Комаровский восхода-захода Солнца на погрешности определения абсолютной скорости судна приёмником GP-37 [Текст] / // Владивосток: Дальнаука, 2007. С. 43 – 49. (Тр. УАФО; т. 10, вып. 10).

14. Комаровский анализ зависимости HDOP и погрешности измерения приёмником GP-37 абсолютной скорости [Текст] / // Вестник Морского государственного университета. Вып. 15. Серия: Судовождение. – Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2007. С. 3 – 9.

15. Комаровский декорреляции погрешностей измерения абсолютной скорости приёмником системы GPS [Текст] / // Транспортное дело России. – Москва, 2005. Специальный выпуск № 3. С. 37 – 40.

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБСЕРВОВАННЫХ КООРДИНАТ ПРИЁМНИКА SPR-1400

,

МГУ им. адм. , г. Владивосток

Как показали предыдущие исследования, характеристики точности определения координат приёмником спутниковой радионавигационной системы (СРНС) Навстар GPS GP-37 компании Furuno изменяются в зависимости от времени года [1]. В 2006 году в лабораторию радионавигационных приборов кафедры технических средств судовождения Морского государственного университета им. адм. поступили два приёмника СРНС Навстар GPS SPR-1400, изготовленные в Республике Корея компанией Samyung ENC Co., Ltd. С 7 ноября по 28 декабря 2006 года были выполнены наблюдения за работой одного из них. В течение этого периода времени выход приёмника был подключён к ноутбуку, на жёсткий диск которого каждую секунду записывались обсервованные координаты. Результаты обработки собранных данных опубликованы в работе [2]. В частности, было обнаружено явление суперпозиции двух распределений в общем распределении широт и долгот. Оно проявлялось в том, что помимо значений обсервованных координат, принимавших значения с разрядностью 0,0001´, наблюдались резко выделяющиеся частоты, соответствующие значениям обсервованных координат с разрядностью 0,001´ (см. рис. 1). Этот факт свидетельствовал об одновременном существовании двух различных распределений обсервованных широт и долгот.

В работе [2] распределению координат, принимавших значение с разрядностью 0,0001´ присвоено название основного распределения, а другому – дополнительного. Таким образом, погрешности координат приёмника SPR-1400 характеризовались тремя распределениями: основным, дополнительным и общим.

Рис. 1. Гистограмма общего распределения частот широты приёмника SPR-1400 в зимних наблюдениях 2006 года [2]

Летом 2007 года с 3 июля по 7 августа проводился повторный эксперимент с тем же приёмником с целью проверки влияния времени года на характеристики обнаруженных распределений. Обработка полученных данных проводилась по тем же алгоритмам, по которым обрабатывались зимние 2006 года наблюдения. Они изложены в работе [2]. Основные характеристики, полученные по результатам обработки зимних и летних наблюдений представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Основные характеристики зимних 2006 года и летних 2007 года распределений обсервованных координат приёмника SPR-1400

Вид распределения	Зимние наблюдения	Летние наблюдения
Число наблюдений	%	Число наблюдений	%
Общее распред. широты	2040120		2559744
Основное распред. широты	1207574	59,19	213104	8,32
Дополнительное распред. широты	832546	40,81	2559744	91,67
Общее распред. долготы	2040120		2559744
Основное распред. долготы	1254589	61,49	213189	8,33
Дополнительное распред. долготы	785531	38,51	2346555	91,67

Из табл. 1 следует, что летом дополнительное распределение превалирует над основным по сравнению с зимними наблюдениями. Если попытаться построить гистограммы общего распределения широты и долготы, аналогичные рис. 1, то частоты основного распределения не будут различимы из-за масштаба. Поэтому на рис. 2 и 3 изображены гистограммы основного и дополнительного распределений широт соответственно раздельно.

Сравнение рис. 2 и 3 позволяет сделать вывод о том, что выборочная плотность основного распределения широты обладает большей симметричностью, нежели дополнительного.

Рис. 2. Гистограмма летнего основного распределения широты SPR-1400

Рис. 3. Гистограмма летнего дополнительного распределения широты SPR-1400

Статистические характеристики распределения координат приёмника SPR-1400 в летних наблюдениях сведены в табл. 2 и 3.

Таблица 2.

Статистические характеристики распределения широты в летних 2007 года наблюдениях

Характеристика	Распределение широты
Общее	Основное	Дополнительное
Минимальная широта, мин	0,157	0,157	0,157
Максимальная широта, мин	0,1771	0,1771	0,177
Размах варьирования, мин	0,0201	0,0201	0,02
Размах варьирования, м	37,2168	37,2168	37,0316
Средняя широта, мин	0,16937	0,16978	0,16933
СКО, мин	0,00117	0,00114	0,00117
СКО, м	2,1720	2,1018	2,1651

Таблица 3.

Статистические характеристики распределения долготы в летних 2007 года наблюдениях

Характеристика	Распределение долготы
Общее	Основное	Дополнительное
Минимальная долгота, мин	0,0526	0,0526	0,053
Максимальная долгота, мин	0,0653	0,0653	0,065
Размах варьирования, мин	0,0127	0,0127	0,012
Размах варьирования, м	17,2269	17,2269	16,2774
Средняя долгота, мин	0,05915	0,05957	0,05912
СКО, мин	0,001	0,00096	0,001
СКО, м	1,3649	1,3039	1,3591

Сравнение результатов табл. 2 и 3 с аналогичными результатами зимних наблюдений позволяет сделать следующие выводы. Как и в зимних наблюдениях, летом основные распределения широты и долготы отличаются наибольшей точностью. Размахи варьирования общих распределений широты и долготы летом составили 37,2168 м и 17,2269 м. Зимой они были равны 22,0338 м и 11,1229 м соответственно. Таким образом, размах варьирования широты увеличился в 1,7 раз, а долготы – в 1,5 раза. Средние квадратические погрешности определения широты и долготы общих распределений летом равны 2,1720 м и 1,3649 м. Зимой они составили 1,6734 м и 1,1288 м соответственно. Увеличение средних квадратических погрешностей по широте в 1,3 раза, а по долготе – в 1,2 раза. Всё это говорит о явном ухудшении точности работы приёмника SPR-1400 летом.

Следующим показателем точности работы приёмника СРНС Навстар GPS является угол между меридианом и большей осью эллипса рассеивания обсервованных координат. Этот угол α определяется по следующей формуле:

где – корреляционный момент, с помощью которого оценивается теснота корреляционной связи между координатами, представленными в виде центрированных случайных величин в метрах, и – средние квадратические отклонения центрированных широт и долгот соответственно, выраженных в метрах.

В результате обработки летних 2007 года наблюдений оказалось, что угол α равен 15,25 градусов к востоку. В зимних наблюдениях он был равен 0,48 градуса. Это ещё раз подтверждает сделанный ранее автором факт изменения ориентации эллипса погрешностей обсервованных координат в зависимости от времени года. В зимнее время большая ось эллипса погрешностей почти совпадает с меридианом.

С помощью угла наклона α были рассчитаны размеры полуосей стандартного эллипса погрешности. Они получили следующие значения: a = 2,2513 м и b = 1,4148 м. Для зимних наблюдений они имели величины 1,6734 м и 1,1288 м соответственно. Таким образом, летом большая полуось эллипса погрешностей увеличилась в 1,35 раза, а малая ось – в 1,25 раза. Следовательно, летом эллипс погрешностей становится больше по площади, а также уже и вытянутее по сравнению с эллипсом погрешностей в зимних наблюдениях.

Отсюда радиальная средняя квадратическая погрешность определения обсервованных координат приёмником SPR-1400 для летних 2007 года наблюдений оказалась равной 2,5653 м, а удвоенная (с вероятностью 0,95) – 5,1305 м. Для зимы они равнялись 2,0185 м и 4,0371 м соответственно.

Сравнение результатов летних и зимних наблюдений позволяют сделать следующие выводы.

1. Точность ОМС при эксплуатации приёмника SPR-1400 в летних условиях почти в два раза выше установленной ИМО и вполне сравнима с гарантируемой точностью ОМС с использованием подсистем дифференциальной GPS.

2. В зимних условиях приёмник SPR-1400 работает точнее.

3. Среднее обсервованное место, полученное в ходе летних наблюдений, сместилось относительно среднего места в зимних наблюдений на 0,25 м к югу и на 0,678 м к западу.

4. В летних наблюдениях повторилась сложная структура распределения координат, которой ещё следует дать объяснение. Однако соотношение видов распределений координат претерпело существенное изменение.

Литература

1. Комаровский времени года на точность определения координат приёмником GP-37 // Судовождение – 2006. Сб. науч. тр./ Новосиб. гос. акад. вод. трансп. – Новосибирск, 2006. С. 56 – 71.

2. Комаровский точности определения координат приёмником СРНС Навстар GPS SPR-1400 // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. Сб. науч. тр./ Новосиб. гос. акад. вод. трансп. – Новосибирск, 2007. С. 61 – 68.

ЛИНЕЙНОЕ СМЕЩЕНИЕ ОТ ИЗМЕНИНИЯ ШИРОТЫ ПРИ ПЕРЕХОДЕ ОТ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПЗ-90

К ПЗ-90.02

,

МГУ им. адм. , Владивосток

С 20 сентября 2007 года между 16 и 21 часами Московского времени спутники системы Глонасс и её наземная инфраструктура переведены на работу в новой версии геодезической системы “Параметры Земли 90 года” (ПЗ-90.02). Изменения коснулись, во-первых, величины сжатия опорного эллипсоида, во-вторых, параметров перехода к геодезической системе ITRF-2000. Если до 20 сентября во всех расчётах знаменатель сжатия референц-эллипсоида ПЗ-90 принимался равным 298, [1], то в новой версии ПЗ-90.02 он стал уже 298,25784. Внесённые изменения не коснулись ориентации нового эллипсоида в пространстве. Установлены следующие параметры сдвига для перехода от ПЗ-90.02 к ITRF-2000: Δx = – 36 см, Δy = +8 см, Δz = +18 см.

Так как форма эллипсоида изменилась, а его ориентация в пространстве – нет, то точка на физической поверхности Земли не изменит своей долготы при переходе от ПЗ-90 к ПЗ-90.02, чего не скажешь о её широте. Поэтому цель данной работы заключается в расчётах изменения широты, а также линейного сдвига, вызванных изменением формы опорного эллипсоида. Для пояснения методов расчёта обратимся к рис.1.

Рис. 1. Пояснение изменения широты

На рис. 1 видно, как вследствие изменения сжатия эллипсоида при неизменности его большей оси a происходит неизбежное изменение широты точки M, принадлежащей физической поверхности Земли. О том, насколько изменится геодезическая широта точки M при переходе от ПЗ-90 к ПЗ-90.02, можно также судить по разности расстояний AA1 и AA2, где AA2 – расстояние по меридиану от экватора по поверхности референц-эллипсоида ПЗ-90, а AA1 – по поверхности референц-эллипсоида ПЗ-90.02. Пусть ΔS = AA2 – AA1. Тогда величина и знак разности ΔS укажет на величину и сторону линейного смещения от широты точки M в системе геодезических координат ПЗ-90.