大連海事大學(xué)航海學(xué)2課件——觀測天體定位

1、第四篇 天 文 航 海 大連海事大學(xué)航海學(xué)院航海教研室丁勇第七章第七章 觀測天體定位觀測天體定位 n白晝太陽移線定位。n晨昏測星定位。 第一節(jié) 觀測太陽移線定位 n一、太陽移線定位的條件一、太陽移線定位的條件 n兩次觀測間的時(shí)間間隔越短，推算誤差就越小。 n兩船位線的交角應(yīng)在3090范圍之內(nèi)，以趨近90為最佳，n 在一般情況下：n兩次觀測的時(shí)間間隔一般約為1h 2h ；n太陽方位變化約3050，以不小于30為宜。 二、太陽移線定位的有利時(shí)機(jī)二、太陽移線定位的有利時(shí)機(jī) n太陽在中天前后其方位變化較快，在較短的時(shí)間內(nèi)，太陽方位變化就可超過30。n太陽中天前后一段時(shí)間是觀測太陽移線定位的有利時(shí)機(jī)。

2、三、移線定位方法三、移線定位方法n1. 直接平移天文船位線法 n（1）兩次觀測間無轉(zhuǎn)向的移線定位方法 CAC1ZT1C2ZT2ssn（2）兩次觀測間有轉(zhuǎn)向的移線定位方法 C1ZT1C2ZT2ss2. 轉(zhuǎn)移作圖點(diǎn)（計(jì)算點(diǎn)）法 n如果需要直接畫出轉(zhuǎn)移船位線或者船位線與計(jì)劃航線CA接近平行時(shí)，均可采用轉(zhuǎn)移作圖點(diǎn)法來作轉(zhuǎn)移船位線。該法可分為作圖轉(zhuǎn)移法和計(jì)算轉(zhuǎn)移法。 n（1）作圖轉(zhuǎn)移法n（2）計(jì)算轉(zhuǎn)移法n 例471 1996年9月7日，ZT1050，c 3507.0N，c 12211.0E，計(jì)劃航向CA012，航速V12，測得太陽下邊沿六分儀高度hs 5742.9，CT02h 54m 10s，WT35

3、s，CE03 m22s (快)，(i+s)=+1.6，e 16.0m，求ZT1050的太陽船位線.船舶繼續(xù)航行，預(yù)求中天區(qū)時(shí)ZT，中天時(shí)向南測得太陽下邊沿六分儀高度Hs 6029.2，求中天觀測船位 nSMT10507/9nZD 08 _nGMT02507/9nnCT0254107/9 nWT 35nCE 0332_nGMT0250137/9nGHA21029.8Dec600.8 N d-0.9nms 1233.3d 0.8_nGHA22303.1Dec600.0 Nnc12211.0E_nLHA34514.1n 1445.9Enhcarcsin（sinc sinDec cos c cosDe

4、c cosLHA）nAcarcctg（cos tg Dec csc LHAsin ctg LHA） nhc5751.7 Ac 151.5nhs 5742.9ni+s 1.6nd 7.1nc 15.4_nht 5752.8nhc 5751.7_nDh 1.11200-1050=1h10m12kn1h.1666=14c3507.0N212211.0ECA012 A151.5105012001200 c3520.7N c12214.6Ec3507.0N c12211.0EAc151.5Dh+1.1510n經(jīng)過航跡推算，可知1200推算船位:nc3520.7Nnc12214.6EnnLMT 1158

5、7/9nZD 9_nZT 1149 7/9nZD 8_nGMT 0349 7/9nnDec0559.8N d0.9 nd 0.7_nDec 0559.1Nnnhs 6029.2Sni+s +1.6nd 7.1nc +15.4_nht6039.1SnZ2920.9NnDec0559.1N _no3520.0No3520.0Nc3507.0ND13 .011491149-1050=59m12kn0h.98=11.811 .811 .811 .811491149o3520.0N o12220.2E1200-1050=1h10m12kn1h.1666=14c3507.0N212211.0ECA012

6、105012001200 c3520.7N c12214.6Ec3507.0N c12211.0EAc151.5Dh+1.1510第四節(jié) 晨昏測星定位 n測星定位是天文定位的重要方法。n其優(yōu)點(diǎn):能在晨光昏影的短時(shí)間內(nèi)求得觀測船位，且推算誤差的影響甚小，因此定位精度較高。n其缺點(diǎn)：一是測星的時(shí)間較短，在低緯海區(qū)一般只有2040分鐘，二是晨光昏影時(shí)星光較暗，水天線也不如白天清晰，所以觀測星體要比觀測太陽困難一些。 一、測星時(shí)機(jī)一、測星時(shí)機(jī) n 測星定位必須同時(shí)具備下述兩條件：n一是有可供觀測的星體；n二是可見水天線。n一天中只有在黎明(晨光)和黃昏(昏影)這兩段時(shí)間內(nèi)才可同時(shí)滿足上述兩條件。 1晨

7、光昏影 n 航海上一般把黎明和黃昏這兩段時(shí)間統(tǒng)稱為晨光昏影(morning and evening twilight)。 n晨光昏影分成三個(gè)階段。 (1) 民用晨光昏影 n太陽上邊沿與水天線相切時(shí)稱太陽視出或視沒。 水天線民用晨光視出n太陽真高度ht6時(shí)，稱民用晨光始或民用昏影終。 水天線6民用晨光始民用昏影終民用昏影民用晨光昏影視沒民用晨光始民用晨光 (2) 航海晨光昏影 n 太陽真高度ht=-12時(shí)稱航海晨光始或航?；栌敖K。水天線6民用晨光昏影民用晨光始民用昏影終12航海晨光始航?；栌敖K18天文晨光始天文昏影終航海晨光昏影天文晨光昏影n 太陽真高度ht=-18時(shí)稱天文晨光始或天文昏影終。n

8、 晨光昏影時(shí)間的長短，取決于測者的緯度，緯度越高，晨光昏影時(shí)間越長，緯度越低，晨光昏影時(shí)間越短。n 2測星時(shí)機(jī) n太陽真高度在39之間是測星定位的良好時(shí)機(jī)。n民用晨光始或民用昏影終前后一段時(shí)間。 n這段時(shí)間在中低緯度一般只有2040分鐘。 3預(yù)求測星區(qū)時(shí)ZT n早晨測星，利用ZT0600的推算船位預(yù)求民用晨光始區(qū)時(shí)； n黃昏測星，則利用ZT1800的推算船位預(yù)求民用昏影終區(qū)時(shí)。 nZT=LMTD D= mcn LMT：晨光始或昏影終時(shí)測者的地方平時(shí)，可由航海天文歷查出的格林經(jīng)線上的晨光始或昏影終的地方平時(shí)來代替； nD ：晨光始或昏影終時(shí)，所在時(shí)區(qū)中線經(jīng)度與測者經(jīng)度之差，可用所用區(qū)時(shí)的時(shí)區(qū)中線

9、經(jīng)度與ZT0600或ZT1800的推算經(jīng)度之差來代替。n在航海天文歷歷書中每三天給出格林經(jīng)線上晨光始或昏影終的地方平時(shí)，需要進(jìn)行緯度內(nèi)插 例474 1996年3月21日，ZT1530，c 3654.0N，c 12245.0E，CA002，V10，預(yù)求民用昏影終區(qū)時(shí)。 n按航向，航速求得2T1800的推算船位 c 3718.5Nn c 12246.5En nLMTT 1837 21/3 nT 1 _nLMT 1838 21/3nDE 11_nZT 1827 21/34.求日出或日沒時(shí)的區(qū)時(shí) n船舶航行燈的開啟和關(guān)閉、船旗的升降、甲板照明燈的開啟和關(guān)閉等等均根據(jù)日出或日沒時(shí)的區(qū)時(shí)執(zhí)行。 n計(jì)算方法

10、同預(yù)求測天區(qū)時(shí)，查表時(shí)應(yīng)注意：n在英版航海天文歷中，格林經(jīng)線上日出和日沒的地方平時(shí)每三天給出一值，需要進(jìn)行緯度內(nèi)插。 n在中版航海天文歷中，格林經(jīng)線上日出和日沒的地方平時(shí)每天給出一值，需要進(jìn)行緯度和經(jīng)度內(nèi)插，一般當(dāng)緯度低于60時(shí)，經(jīng)度內(nèi)差可以忽略不計(jì)。 二選擇觀測天體的注意事項(xiàng) n 1.選擇較明亮的星體：主要是一等星和部分二等星。 n2.選擇高度在1570之間的星體：n 3.所選星體之間的方位分布要合適：n 兩星定位:為減小系統(tǒng)和隨機(jī)誤差的影響,兩星之間的方位差角應(yīng)在60120之間，趨近90最有利。n 三星定位:相鄰兩星體之間的方位差角趨近120最有利，因?yàn)檫@時(shí)不論按系統(tǒng)誤差還是按隨機(jī)誤差處理

11、，觀測船位均在船位誤差三角形之內(nèi)。n4.選擇兩組星，以備在觀測時(shí)及時(shí)替代觀測不到的星體。 二、認(rèn)星和選星二、認(rèn)星和選星n1.利用索星卡認(rèn)星和選星n(1)“TS-74”型索星卡 n 每套國產(chǎn)“TS-74”型索星卡包括兩塊星圖底板和十三片透明的地平坐標(biāo)網(wǎng)片，一本使用說明書和一個(gè)塑料外套。 星圖底板 n兩塊星圖底板中，一塊是以天北極為中心(標(biāo)有字母 N)的星空圖，供北緯測者使用。n另一塊是以天南極為中心(標(biāo)有字母 S)的星空圖，供南緯測者使用。 n星圖底板上印有 60 余顆恒星，其中包括全部一等星，主要的二等星和部分三等星。 n黃道(偏心小圓) 上標(biāo)有日期，表示太陽每天在天球上的大概位置。n 沒標(biāo)行

12、星和月亮。透明地平坐標(biāo)網(wǎng)片 n按緯度0、5、1060繪制的一系列高度、方位曲線圖網(wǎng)。 n地平坐標(biāo)網(wǎng)的中心“”表示測者天頂。 n每一張網(wǎng)片均是供北緯和南緯兩用的 n在網(wǎng)片上還印有-6和-12高度線，用于確定民用和航海晨光始或昏影終時(shí)的星空。 n每一張透明網(wǎng)片上還開有中心線和赤道重合的長方形缺口，兩側(cè)標(biāo)有南北30以內(nèi)的赤緯刻度，用于標(biāo)繪行星的位置。 (2)利用索星卡認(rèn)星 n在認(rèn)星前先利用六分儀測出某亮星的高度hs ；n同時(shí)記下觀測時(shí)間；n并利用羅經(jīng)測出該星的方位A。 方法一，-6高度線法(-6線法) n利用-6高度線與黃道上的測星日期相交,即得民用晨光始或昏影終時(shí)的星空，n民用晨光始時(shí)測星，用東邊

13、的-6線與黃道上的測星日期相交；n民用昏影終時(shí)測星使用西邊的-6線。n然后根據(jù)觀測的高度h和方位A在網(wǎng)片上找到相應(yīng)的點(diǎn)，該點(diǎn)附近的一顆星即是所測星體。 方法二，春分點(diǎn)地方時(shí)角法(LHA法)n 根據(jù)觀測時(shí)間求出春分點(diǎn)地方時(shí)角LHA，轉(zhuǎn)動透明網(wǎng)片，使透明網(wǎng)片邊緣上12h 的箭頭對準(zhǔn)底板外圈內(nèi)側(cè)的相應(yīng)LHA，即得測星時(shí)的星空。n然后根據(jù)測得的h和A找到被測星體. 方法三,地方平時(shí)法(LMT法) n 根據(jù)觀測時(shí)間求出測者地方平時(shí)LMT，在透明網(wǎng)片外圈找到該地方平時(shí)，使其對準(zhǔn)底板外圈的觀測日期，即得測星時(shí)的星空。n然后根據(jù)所測得的h和A 找到被測星體。 (3)利用索星卡選星 n 將可供觀測的行星標(biāo)在圖底

14、板上 n根據(jù)觀測時(shí)間從英版航海天文歷中查得該行星的赤經(jīng)和赤緯。 n使透明網(wǎng)片邊緣上0h 對準(zhǔn)底板外圈內(nèi)側(cè)相應(yīng)的赤經(jīng)。 n據(jù)赤緯在缺口處用專用筆將該行星標(biāo)在星圖底板上。注意北赤緯和南赤緯。 確定測星時(shí)的星空 n利用上述三種方法之一確定民用晨光昏影時(shí)的星空。 n根據(jù)前面所述的選星要求，選擇1-2組星體，記下相應(yīng)天體的高度和方位供觀測時(shí)使用。 475 1996年3月21日，ZT1847，c 3550.0N，c 12133.1E，觀測兩顆星: h1 5430 羅經(jīng)方位約A1 245; h2 3910 羅經(jīng)方位約A2 104. 求該兩星名稱。 n畢宿五和軒轅十四。 正確使用索星卡習(xí)題n1.1996年6月

15、24日民用晨光始觀測兩星：nh14630 A1246 nh22820 A2173 求該兩星名稱。n2.1996年10月18日民用晨光始選星：n（1）在星圖底板上標(biāo)出金星n（2）選擇三顆星（包括金星），求出該三顆星的大概高度和方位。n3.確定1996年10月18日在緯度40N，經(jīng)度122E處，ZT2000的星空。求出織女一的大概高度和方位。三、測星定位三、測星定位 n 1測前n (1) 預(yù)求測星區(qū)時(shí)，計(jì)算觀測天體時(shí)的天文鐘鐘差。n (2) 選星。n (3) 檢查和校正六分儀。 2觀測n (1) 觀測次序：一般應(yīng)先測東天的星體。晨光先測較暗的星體，后測較亮的星體，昏影反之。n (2) 讓星體的中心

16、與水天線相切。n (3)記下觀測時(shí)間、觀測高度、航向和航速。3計(jì)算船位線要素n通過查取英版航海天文歷和利用計(jì)算器求出各次觀測的船位線要素，為加快計(jì)算速度，通常把所測的幾顆星排在一起計(jì)算，一次翻表和計(jì)算完畢。 4畫船位線求觀測船位n晨昏測星通常是測三星或三星以上的天體定位。由于船舶在海上航行，各次觀測之間存在一定的時(shí)間間隔，因此畫出的船位線必須訂正到同一時(shí)刻(同一天頂)。n處理的方法：一是常用的轉(zhuǎn)移船位線法，二是轉(zhuǎn)移作圖點(diǎn)法；三是修正異頂差法。前兩種作圖方法適用于任意情況下的移線，第三種異頂差計(jì)算法只適用于短航程(S 30 n mile)移線。 異頂差h就是兩次觀測之間因船位不同而引起的高度或頂

17、距的變化量。 n式中：V：航速(kn);n A：天體真方位(圓周方位)；n CA：真航向；n Tm ：兩次觀測的時(shí)間間隔。 mTCAAVh)cos(60 n觀測三個(gè)天體，則得三個(gè)高度差 Dh1 (T1 )、Dh2 (T2 )、Dh3 (T3 )。如以最后一次觀測時(shí)刻T3為基準(zhǔn)，則 n T1 =T3 T1n T2 =T3 T2 n可求出異頂差h1,、h2，因此修正了異頂差h的天體高度差分別為： n以Dh1和Dh2作為船位線要素畫船位線即是修正了異頂差的船位線，它們與第三條船位線（Dh3）構(gòu)成一船位誤差三角形，由此求出的船位就是基準(zhǔn)時(shí)刻（T3）的觀測船位。 222111hDhDhhDhDhn當(dāng)天體

18、位于船舶首尾方向時(shí)，即舷角（ACA）0 或 180 時(shí)則異頂差，為最大； n天體位于船舶兩舷正橫時(shí)，異頂差為零。 mTCAAVh)cos(60 n只有當(dāng)船舶航速較高(V15kn )；n觀測時(shí)間間隔較長；n天體又在船舶首尾方向附近時(shí)；n才需進(jìn)行異頂差的訂正。否則可直接將船位當(dāng)作平均觀測時(shí)間的船位。 例476 1996年10月21日，ZT0545，c 3517.0N，c 09002.0E，CA280，V10，測得下列三星:Polaris： CT 11 h 43 m 07 s ，WT20s，hs 3537.3;Rigel：CT 11 h 44 m 10 s ，WT16s，hs 3421.6;Regulus：CT 11 h 45 m 25 s ，WT26s，hs 5005.6.CE3 s (慢)，e20.02米，(i+s)0.8，求ZT0545的觀測船位. nc3517.0NSMT 0545 21/10nc 9002.0EZD06 n _n GMT 2345 20/10nCT 234307 20/10CT 234410 20/10CT 234525 20/10nWT 20WT 16WT 26nCE+ 3CE