航海學(xué)理論第三章航跡推算計(jì)算方式

1、航海學(xué)理論第三章 航跡推算計(jì)算方式第三章 航跡推算知識點(diǎn)一 海圖作業(yè)用具基本操作：量取某點(diǎn)的經(jīng)緯度根據(jù)經(jīng)緯度標(biāo)繪某點(diǎn)量取物標(biāo)TB、Dist.由已知點(diǎn)繪畫方位線，在其上截取距離求取經(jīng)緯度 （END）知識點(diǎn)二 航跡繪算（very important）無風(fēng)流航跡繪算有風(fēng)無流航跡繪算有流無風(fēng)航跡繪算有風(fēng)流航跡繪算航跡向和風(fēng)流壓差的測定第三章 航跡推算知識點(diǎn)三 航跡推算的精度航向誤差航程誤差推算船位誤差知識點(diǎn)四 航跡計(jì)算中分緯度航法（原理、公式）墨卡托航法第三章 航跡推算船位確定推算航跡繪算無風(fēng)流、有風(fēng)無流、 有流無風(fēng)、有風(fēng)流航跡計(jì)算定位陸標(biāo)定位方位定位、距離定位移線定位、綜合定位天文定位無線電定位測向

2、、羅蘭、GPS第三章 航跡推算意義：駕駛員任意時(shí)間、任意情況下求取船位基本方法。駕駛員了解船舶航行的連續(xù)軌跡。陸標(biāo)定位、天文定位、無線電定位基礎(chǔ)。定義： 航跡推算：根據(jù)航向、航程和風(fēng)流資料，在不借助于外界物標(biāo)的情況下，從推算起算點(diǎn)推算出有一定精度的船舶航跡和某一時(shí)刻的船位。第三章 航跡推算注意點(diǎn)：1、航跡推算應(yīng)該是連續(xù)不斷的，不得無故中斷；在狹水道或漁區(qū)可以中斷，但應(yīng)該將中止點(diǎn)和復(fù)始點(diǎn)在海圖上畫出并記入logbook。2、航跡推算在沿岸水流影響顯著航區(qū)應(yīng)每小時(shí)進(jìn)行一次，在其他海域應(yīng)每2小時(shí)或4小時(shí)進(jìn)行一次。3、觀測船位：沿岸航行，船速在15節(jié)以下，每半個(gè)小時(shí)定位一次。接近危險(xiǎn)區(qū)或15節(jié)以上，要

3、縮短定位時(shí)間。4、頻繁使用車舵情況下可中斷航跡推算。第三章 航跡推算種類： 航跡繪算（Track Plotting）：方法簡單直觀，用于解決兩大問題： 1、根據(jù)船舶航行時(shí)的真航向、航程、風(fēng)流要素，在海圖上繪畫出推算航跡和推算船位。 2、根據(jù)計(jì)劃航線，預(yù)配風(fēng)流壓差，作圖求應(yīng)駛的真航向和推算船位。 航跡計(jì)算（Track Calculating）第三章 航跡推算TCCURRENTCGaCGrScSLSGa CA CC （C, a, ）TCCURRENTCGaCAScSLSGa CA CC （C, a, ）第三章 航跡推算3-1無風(fēng)流航跡繪算：基本概念：計(jì)劃航線(intended route)（ITR

4、）：（計(jì)劃航跡線）起始點(diǎn)轉(zhuǎn)向點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)，在海圖上預(yù)先設(shè)計(jì)繪畫的航行軌跡。計(jì)劃航跡向(course of advance/CA)：計(jì)劃航跡的前進(jìn)方向。航跡線(actual track)：船舶實(shí)際的航行軌跡。推算航跡線(estimated track)：船舶推算的航行軌跡。推算航跡向(course made good/CG)第三章 航跡推算基本概念：推算船位(estimated position/EP)：推算船位（Estimated Position）：從已知船位，根據(jù)航向、航程（計(jì)算風(fēng)流壓差后）繪算所得的船位?！?”積算船位(dead reckoning position/DR)：在無風(fēng)流情況下，

5、從已知船位，根據(jù)計(jì)程儀航程S在計(jì)劃航線上截取的船位。觀測船位(observed position/OP)：通過陸標(biāo)、天文儀器、電子儀器確定的船位。“ ”第三章 航跡推算無風(fēng)流航跡繪算（要素確定）：無風(fēng)流：風(fēng)流影響小，對航向小于1基本概念：無風(fēng)流航跡繪算要素的確定：CA/CG = TC（GC/CC +G/C）SL =（L2L1）（1L）= 航速航時(shí)第三章 航跡推算自起始點(diǎn)A繪畫計(jì)劃航線或推算航跡線；自起始點(diǎn)沿CA/CG截取SL，截點(diǎn)B即為下一時(shí)刻的推算船位（積算船位）。標(biāo)注1：起點(diǎn)、終點(diǎn)標(biāo)注2：CA/CG線（END）第三章 航跡推算3-2有風(fēng)無流繪算：風(fēng)風(fēng)向：來向風(fēng)速：m/s，n mile/h蒲

6、福風(fēng)級：0-12級真風(fēng)船風(fēng)：風(fēng)向、風(fēng)速視風(fēng)關(guān)系 ？（END）第三章 航跡推算頂風(fēng)：QW 170橫風(fēng)：100 QW 80偏逆風(fēng)：80 QW 10偏順風(fēng)： 170 QW 100（END）3-2有風(fēng)無流繪算：概念：風(fēng)中航跡向CG與TC夾角。代號：規(guī)定：CA/ CG = TC + 符號：左+ ； 右-（END）3-2有風(fēng)無流繪算：第三章 航跡推算公式1：公式2：注意事項(xiàng)：公式1僅適用于尖底船受風(fēng)面積和船型：受風(fēng)面積愈大，愈大； 客船油船（END） 影響因素:第三章 航跡推算3-2有風(fēng)無流繪算：推算航跡向：TCCG：CG = TC + CATC：TC = CA - 即：CA/CG = TC + “左+

7、；右-”推算航程：SL = (L2 L1 )(1 + L)（END）第三章 航跡推算3-2有風(fēng)無流繪算：自起點(diǎn)A繪畫CA/CG自A點(diǎn)沿CA/CG截取SL，截點(diǎn)B即為EP自A點(diǎn)繪畫2cm4cm長的TC線標(biāo)注1：標(biāo)注2：（END）第三章 航跡推算3-2有風(fēng)無流繪算：CGaTCWINDSLCGa, CC/GC (C/G,a)0900100.01000120.01100140.0第三章 航跡推算3-2有風(fēng)無流繪算：1.問題的導(dǎo)入： 當(dāng)船舶航行在有水流影響的海區(qū)時(shí)，船舶將同時(shí)受到兩個(gè)力的作用。一個(gè)力使船舶沿著真航向，以相對于水的計(jì)程儀航速（Speed by log）VL航行；另一個(gè)力則使船舶沿水流流向，

8、以流速VC漂移。 因此，船舶是沿這兩個(gè)力的合力方向，即沿計(jì)劃或推算航跡向，以推算航速（Speed made good）航行的。即： VG = VL + VC 第三章 航跡推算3-3有流無風(fēng)情況下的航跡繪算:2 .流壓差概念：流中航跡向CG與TC夾角。代號：規(guī)定： CA = CG = TC + （左舷受流為正；右舷受流為負(fù)）（END）第三章 航跡推算3-3有流無風(fēng)情況下的航跡繪算:3.航海上要解決的兩類問題： （1）已知真航向TC、計(jì)程儀航速VL、流速VC、流向； 求船舶相對海底的推算航跡向（CG）、及推算船位。（2）已知計(jì)劃航跡向（CA）、計(jì)程儀航速VL、預(yù)配流壓差后； 求船舶應(yīng)該采取的TC和

9、推算船位。第三章 航跡推算3-3有流無風(fēng)情況下的航跡繪算:推算航跡向：TCCG：CG = TC + CATC：TC = CA - 即：CA/CG = TC + “左+右-”推算航程：SL = (L2 L1 )(1 + L)（END）第三章 航跡推算3-3有流無風(fēng)情況下的航跡繪算:自起點(diǎn)A繪畫TC線；自A沿真航向線截取點(diǎn)B：ABSL；自B作水流矢量BC；連接AC：CG(AC)，EP(C)， VG(AC/t)，(BAC)標(biāo)注 （END）TCABSLCCG075 GC070 （G+1 +4 ）CG 第三章 航跡推算3-3有流無風(fēng)情況下的航跡繪算:自起點(diǎn)A繪畫CA線；自A繪畫水流矢量AC；自C點(diǎn)以SL

10、為半徑畫圓弧交CA于B點(diǎn)；作水流三角形：TC(CB)、EP(B)、VG(AB/t)， (BATC)標(biāo)注（END）CAABTCCA060 GC053 （G+2 ，+5）第三章 航跡推算3-3有流無風(fēng)情況下的航跡繪算:例1：某船1800觀測船位在A點(diǎn)（3020.0N 12315.0）， GC322，G-2 ，L1 20.0， L+3%，1800-1900：流向060 ，流速2kt，1900L2 36.0，求1900的推算船位及推算航跡向CG ，以及流壓差。 解：CG 327GC322（G-2， +7）ATC=CGaSLSCCG C180020.0190036.0BCG =327 +7第三章 航跡推

11、算3-3有流無風(fēng)情況下的航跡繪算:例2：某船0800觀測船位在A(3020.0N,12315.0E)點(diǎn)， 計(jì)程儀讀數(shù)L76.0 ,L:0% ，CA283，G-2 ，計(jì)程儀航速16kt，0800-0900流向045 ，流速2kt，求0800-0900應(yīng)行駛的GC，以及流壓差。 解：ACABSL=VLTTC=CGaCA283GC278（ G-2 ， +7）C 080076.0090092.0GC=TC- G=278 第三章 航跡推算3-3有流無風(fēng)情況下的航跡繪算:第三章 航跡推算3-3有流無風(fēng)情況下的航跡繪算:解析法:概念：風(fēng)流中航跡向（CG）： 船舶在受到有風(fēng)有流作用下，船舶重心的實(shí)際航跡。規(guī)定

12、： CG = TC + CA = TC + 何謂風(fēng)流合壓差（ ）？ 船舶在受到有風(fēng)有流作用下航行，真航向TC線與風(fēng)流中航跡向 CG線夾角。代號： 符號：它的正負(fù)值如何確定？規(guī)定： = CG -TC = CA -TC = + （代數(shù)和）船舶偏在航向線右面時(shí)為 +；偏在航向線左面時(shí)為。 第三章 航跡推算 3-4有風(fēng)流航跡繪算推算航跡向：TC CG ：CG = TC + CA TC： TC = CA - 即：CA/CG = TC + “偏右+偏左-”推算航程：SL = (L2 L1 )(1 + L)（END）第三章 航跡推算3-4有風(fēng)流航跡繪算:1.求航跡向CG 和推算船位： 已知TC、SL或VL、

13、風(fēng)流資料-先風(fēng)后流：1、利用真航向在起始點(diǎn)畫出TC=CC+C=？2、確定風(fēng)壓差a的大小和符號a=+？/-？3、求出CGa=TC+a，畫出CGa=？4、根據(jù)+00-+00時(shí)間段： SL=（L2-L1）（1+L）？在CGa上量取 SC=？流向 ？5、根據(jù)水流三角形求出CA或CG 6、求取= CG -CGa 或= CA -CGa 7、正確標(biāo)注第三章 航跡推算3-4有風(fēng)流航跡繪算:第三章 航跡推算3-4有風(fēng)流航跡繪算:TCCURRENTScSLSGa CA CC （C, a, ）WIND先風(fēng)后流：2.求真航向和推算船位 已知CA、SL或VL、風(fēng)流資料-先流后風(fēng):1、利用計(jì)劃航向在起始點(diǎn)畫出CA2、根據(jù)

14、+00-+00時(shí)間段： SC=-？流向？ SL= （L2-L1）（1+L）=V*T？3、在起點(diǎn)根據(jù)流向畫SC，以SC末端為圓心以SL為半徑畫弧，交CA于一點(diǎn)，連接并平行到起點(diǎn)，得到CGa4、求取= CA -CGa 5、確定風(fēng)壓差a的大小和符號6、求出TC=CGa-a，求出并畫出TC7、正確標(biāo)注第三章 航跡推算3-4有風(fēng)流航跡繪算:第三章 航跡推算3-4有風(fēng)流航跡繪算:CGaCURRENTTCScSLSGa CA CC （C, a, ）WIND先流后風(fēng):例1、某輪航速VL=13 kn，真航向TC=015，航區(qū)內(nèi)刮W風(fēng)5級，取2;受流速為1 kn的西流影響，求推算航跡向(CGr)和推算航速(VG)

15、。例2、某輪計(jì)劃航向090，VL=15 kn，航行海區(qū)磁差為9.5E，自差為2W，北風(fēng)6級，取4，北流3 kn，求預(yù)配風(fēng)流壓差后應(yīng)駛的羅航向?yàn)槎嗌俣龋?第三章 航跡推算3-4有風(fēng)流航跡繪算:CG和風(fēng)流壓差測定：1、連續(xù)定位法2、疊標(biāo)導(dǎo)航法3、雷達(dá)觀測法4、最近距離方位與正橫方位差法5、單物標(biāo)三方位求航跡向6、尾跡流法第三章 航跡推算3-4有風(fēng)流航跡繪算:一、航跡計(jì)算的應(yīng)用時(shí)機(jī)：使用小比例尺海圖時(shí)，繪算作圖誤差較大，計(jì)算法精度較高； 轉(zhuǎn)向頻繁、變速機(jī)動(dòng)航行時(shí)海圖作業(yè)困難時(shí)； 航用海圖不敷使用，起、止點(diǎn)不在同一張海圖上時(shí)； 是發(fā)展船舶自動(dòng)化駕駛、設(shè)計(jì)綜合導(dǎo)航儀的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。 第三章 航跡推算3-5航

16、跡計(jì)算:第三章 航跡推算3-5航跡計(jì)算:類型1：二、計(jì)算類型：類型2：第三章 航跡推算3-5航跡計(jì)算:緯差D與東西距Dep：d = dScosCdw = dSsinCD = ScosCDep = SsinC東西距與經(jīng)差D：DepADepDepBDepn=Dep=Dcosn得：D=DepSecn（END）中分緯度n航跡計(jì)算公式：D = ScosCD = Depsecn = SsinCsecn當(dāng)航行緯度不高，且航程不很長時(shí)，可用平均緯度m代替中分緯度n ，即：D = ScosCD = Depsecn = SsinCsecm適用范圍：同半球、緯度不高、航程不長。（END） 第三章 航跡推算3-5航跡

17、計(jì)算:墨卡托航法公式：D = S*cosCD = DMP*tgC適用范圍：除東西向航行外所有情況。（END）第三章 航跡推算3-5航跡計(jì)算:1. 單航向計(jì)算法 ：例1：某輪1200船位在1= 4445N，1=17848W，航向210航速15kn.， 若無風(fēng)流影響，次日中午將到達(dá)何位置？ 解： S = 1524 = 360 n mile D = ScosC = 360cos210o = -311.8 = 511.8S 2=1D= 4445N5118S = 3933.2 N m =（1 +2）/ 2 = 4209.1N D = Depsecm = SsinCsecm = 360sin210sec4

18、209.1 = -242.8=402.8W. 2 =1 + D = 17848W + 402.8W = 18250.8W = 17709.2 E 第三章 航跡推算3-5航跡計(jì)算:例2：某輪擬由1= 40oN，1= 140oE，駛往2= 42oN，2= 160oE，問恒向線航向和航程各為多少？解： 采用中分緯度算法求恒向線航向和航程 D = ScosC Dep = SsinC D= Depsecm tgC = Dcosm / D 而：D = 42N - 40N = 2N = 120N D = 160E - 140E = 20E = 1200E m = （42N + 40N）/2 = 41N tg

19、C = 1200cos41 / 120= 7.547 C = 082.5 S = D/ cosC = 120/ cos82.5 = 919.4 n mile.第三章 航跡推算3-5航跡計(jì)算:采用墨卡托算法求恒向線航向和航程 42N MP2 2766.2997 40N -) MP1 2607.8858 DMP 158.4139 D = 1200E TgC = D/DMP = 1200/158.4139 = 7.575 C = 082.5 S = D/ cosC = 919.4 n mile.第三章 航跡推算3-5航跡計(jì)算:采用約定緯度算法求恒向線航向和航程 m = 41oN、D = 2oN、查表

20、2-1-2，得： S= -14.88 tgC = Dcos(m + S)/ D = 1200cos41o + (-14.88)/120 = 7.575 C = 082.5 S = D/ cosC = 919.4 n mile. 三種計(jì)算結(jié)果完全一樣。 第三章 航跡推算3-5航跡計(jì)算:推算船位誤差：推算船位與真船位之間的差異。觀測船位誤差：觀測船位與真船位之間的差異。系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差研究推算船位誤差的目的 ：1、尋求提高推算船位精度的措施 2、確定推算船位誤差范圍，做到航行時(shí)胸中有數(shù)和保證航行安全第三章 航跡推算3-6航跡推算的精度航跡推算的精度主要取決于航向和航程的精度，具體分析如下：一、航跡推算中的航向誤差1. 讀取航向的標(biāo)準(zhǔn)差 0=0.32. G和C的標(biāo)準(zhǔn)差 C= 0.53.風(fēng)壓差誤差的誤差 = N-推算天數(shù)4.大洋航行流壓誤差產(chǎn)生的誤差: 流向的標(biāo)準(zhǔn)差30；沿海標(biāo)準(zhǔn)差205.操舵不穩(wěn)產(chǎn)生的D=6.繪畫航跡時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)差（作圖誤差）:D = 0.2第三章 航跡推算3-6航跡推算的精度二、航跡推算