Nguyên lí chung xác định vị trí tàu - Sai số vị trí
Nguyên lí chung xác định vị trí tàu
Trong quá trình hành hải, việc di chuyển từ cảng xuất phát đến cảng đích phụ thuộc vào khả năng Dự Đoán Liên Tục của người Sỹ Quan, bao gồm nhiều dự đoán quan trọng.
− Dự đoán đường đi của Tàu
− Dự đoán quãng đường chạy Tàu mà nó chạy được.
− Xác định vị trí dự đoán của Tàu.
Các vị trí dự đoán trên người Sĩ Quan giúp đưa ra những phán đoán, nhận định và đánh giá tình huống Quyết định xử lý tình huống yêu cầu Sĩ Quan có kinh nghiệm và tay nghề vững vàng trong lĩnh vực hàng hải Việc phán đoán và nhận định có thể được thực hiện trực tiếp trên các thiết bị điện hàng hải và trên hải đồ.
Tóm lại, toàn bộ công việc liên quan đến việc kẻ, vẽ trên hải đồ, tính toán và kiểm tra sự chuyển động của tàu trên hải đồ nhằm đảm bảo an toàn cho tàu khi di chuyển về cảng đích được gọi là quản lý hải trình.
− Thao tác Hải Đồ được chia làm hai loại :
Thao Tác Sơ Bộ là bước quan trọng bắt buộc cho mỗi chuyến đi của tàu, được thực hiện trên Tổng Đồ (General Chart) Mục đích chính của thao tác này là nhằm xác định và phân tích các thông tin cần thiết trước khi khởi hành.
Hướng Chạy Tàu Tối Ưu.
Thời Gian Chạy Tàu Tối Ưu.
Lưu ý : Khi thao tác Hải Đồ phải dựa trên nguyên tác như sau: Đủ Gần, Đủ Xa, Đủ Sâu
− Từ những yếu tố trên người ta tính chi phí cho chuyến đi bao gồm: Lương Thực, Thực Phẩm , Nhiên Liệu v.v.
− Muốn Thao Tác Sơ Bộ cho chuyến đi Người Sỹ Quan Hàng Hải phải tiến hành thu thập các dữ liệu như :
Danh Mục Hải Đồ (Chart Catalogue).
Hải Đồ Đi Biển (Navigational Chart).
Các Tuyến Đường Viễn Dương Trên Thế Giới (Ocean Passages For The World )
Danh Mục Hải Đăng Và Đèn ( List Of Lights And Fog Signal ).Gồm có 11 Tập.
Bản Thuỷ Triều Anh ( Admiralty Tide Table ) Gồm có 4 Tập
+Tập 1B: Vương Quốc Anh và Ireland (NP201B)
+Tập 1A: Các kênh và sông ở Vương Quốc anh (NP201A)
+Tập 2: Bắc đại tây dương và vùng cực NP 202
+Tập 3: Bao gồm các cảng Ấn Độ Dương NP (203)
+ Tập 4: Nam Thái Bình Dương NP (204)
+ Tập 5: Vùng nam Trung Hoa và Indonesia (NP 205)
+ Tập 6: Bắc Thái Bình Dương NP (206)
+ Tập 7: Vùng tây nam Đại tây dương và Nam Mỹ NP (207)
+ Tập 8: Vùng đông nam Đại tây dương và Nam Mỹ NP (208)
Thông Báo Cho Người Đi Biển (Notices To Mariner )
Thông Tin Tín Hiệu Vô Tuyến Điện (Admiralty List Of Radio Signal ).
- Dự trên Hải Đồ đi biển (Hải Đồ Có tỷ lệ xích lớn (lớn 1:250.000) Để có thể đảm bảo tuyến hành trình có độ chính xác cao
Trong quá trình hành hải từ cảng xuất phát đến cảng đích, thao tác sơ bộ cần được thực hiện liên tục Đặc biệt, thao tác chính thức phải diễn ra nhanh chóng, chính xác và cẩn thận, vì nó có ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của con tàu.
− Thành lập tuyến đường ngắn nhất, kinh tế nhất
Khi xác định vị trí tàu, sĩ quan sử dụng các dụng cụ để đo lường đến mục tiêu và xác định giá trị của đại lượng đo Sau khi có giá trị này, thao tác trên hải đồ cho phép xác định đường đẳng trị một cách chính xác.
− VD : Đường Đẳng Trị Phương Vị Locxo, Đường Đẳng Trị Khoảng Cách, Đường Đẳng Trị Hiệu Khoảng Cách, Đường Đẳng Trị Góc Kẹp Ngang.
− Là quỹ tích của tất cả các điểm có cùng một giá trị số (*) của đại lượng nào đo, được sử dụng trong hàng hải
(*) Có cùng trị số phương vị La Bàn, trị số phương vị Radar, trị số khoảng cách, trị số góc kẹp ngang …
2.3 Một Số Đường Đẳng Trị Thường Dùng trong Hàng Hải :
1.3.1 Đường Đẳng Trị Phương Vị Locxo :
Khi đo phương vị từ tàu đến mục tiêu A trên biển, cần hiệu chỉnh giá trị đo để giảm thiểu sai số Đồng thời, cần chuyển sang phương vị nghịch, tức là đo từ tàu đến mục tiêu.
Nguyễn Ngọc Ninh đã thực hiện thao tác từ mục tiêu đến tàu, sau đó đo phương vị và ghi lên Hải Đồ Mercator Kết quả là một đường thẳng được kẻ trên Hải Đồ Mercator, thể hiện rõ hướng đi từ mục tiêu đến tàu.
1.3.2 Đường Đẳng Trị Khoảng Cách :
Khi đo khoảng cách từ Tàu đến mục tiêu A, khoảng cách này được ký hiệu là DA Trong Hàng Hải, tập hợp các điểm có khoảng cách cố định từ một điểm nhất định tạo thành một đường tròn, được gọi là đường đẳng trị Khoảng Cách Đường đẳng trị này có tâm là mục tiêu A và bán kính là DA, do đó, vị trí của tàu sẽ nằm trên đường tròn này.
1.3.3 Đường Đẳng Trị Góc Kẹp Ngang :
Khi đo góc kẹp giữa hai mục tiêu A và B, chúng ta nhận thấy rằng đẳng trị sẽ tạo thành một cung tròn chứa cả hai mục tiêu này Trong tình huống này, vị trí của tàu sẽ nằm trên cung tròn đó, nơi có chứa góc kẹp giữa A và B.
1.3.4 Đường Đẳng Trị Hiệu Khoảng Cách :
Khi đo khoảng cách giữa hai mục tiêu A và B, ta lần lượt ghi nhận khoảng cách là DA và DB Hiệu giữa hai khoảng cách này được tính là ∆D = DA - DB Đường đẳng hiệu khoảng cách sẽ tạo thành một đường Hyperbol với A và B là hai tiêu điểm, phương pháp này thường được áp dụng trong các hệ thống như DECCA và LORAN.
Khi xác định vị trí tàu, cần ít nhất hai đường vị trí; giao nhau của hai đường đẳng trị sẽ cho ra vị trí chính xác Trong một số trường hợp, đường đẳng trị trên Hải Đồ Mercator có hình dạng cong phức tạp, khó vẽ Để đơn giản hóa, ta có thể sử dụng một đường thẳng thay thế cho đoạn đường cong của đường đẳng trị, với đường thẳng này đóng vai trò là đường vị trí.
2.2 Định Nghĩa Đường Vị Trí:
Đường Vị Trí là một đoạn thẳng, tiếp tuyến với đường cong của đường đẳng trị gần vị trí dự đoán, được sử dụng để thay thế đoạn đường cong trong quá trình xác định vị trí tàu.
1.3 Đường vị trí, khoảng dịch chuyển đường vị trí
1 Độ Dịch Chuyển Đường Vị Trí :
Để xác định vị trí tàu, cần phải có ít nhất hai đường vị trí giao nhau, từ đó xác định được vị trí tàu Đường vị trí được biểu diễn dưới dạng hàm U, trong đó biến φ và λ được áp dụng: U = f(φ, λ) Hàm U được thể hiện qua tọa độ dự đoán Mc (φc, λc) với công thức: U = f(∆φ + φc, ∆λ + λc) Sau khi khai triển chuỗi Taylor, hàm U có thể được viết lại một cách chính xác hơn.
; U – Uc = 1 Lúc này ta có phương trình như sau :
* b l a Ta chia hai vế cho a 2 b 2 Ta được phửụng trỡnh nhử sau : * * 0
Lúc này ta có phương trình như sau: cos* sin* n 0 (*)
Phương trình (*) đại diện cho đường vị trí, trong đó n thể hiện khoảng cách từ vị trí dự đoán đến đường vị trí, và là góc hợp giữa Mc và Mc K.
− Phương trình đường vị trí được biểu diễn dưới dạng hàm U, nếu hàm U biến đổi một lượng là
U, tương ứng độ dịch chuyển đường vị trí là một n Vậy n chính là khoảng dịch chuyển của đường vị trí khi hàm U biến đổi một đại lượng là U
− Để đặt trưng cho phương dịch chuyển của n là một đại lượng Gradien, Gradien ký hiệu là G.
− Gradien là một đại lượng vector (phương chiều độ lớn) đặc trưng cho tốc độ biến thiên của đường vị trí theo sự biến thiên của hàm U
Sai số vị trí
2.1 Nguyên nhân gây ra sai số
2.2 Phân loại và cách khắc phục sai số
+ Kiểm tra dụng cụ đo thường xuyên
+ Xác định chính xác đại lượng sai số, kể cả dấu của chúng
+ Tính toán chính xác, cẩn thân.
+ Thực hành thao tác thường xuyên
Độ chính xác vị trí xác định bằng 2 đường vị trí
3.1 Ảnh hưởng của sai số hệ thống
1.1.Định Nghĩa: Sai số hệ thống là những sai số mà chúng ta có thể biết được những nguyên nhân sinh ra và đặc điểm sinh ra
- Các sai số hệ thống thường gặp :
Sai số cố định là những sai số không bị ảnh hưởng bởi giá trị của đại lượng đo, chẳng hạn như sai số của La Bàn Ngược lại, sai số tác động một chiều là những sai số có sự phụ thuộc vào giá trị của đại lượng đo.
+ Sai số có qui luật: Là các sai số biến đổi theo một qui luật nhất định (Như sai số Tốc Độ kế ).
- Bằng cách cộng hoặc trừ đi một đại lượng Mà Ta Biết Được
3.2.Ảnh hưởng của sai số ngẫu nhiên
2.1.Định Nghĩa : Sai số ngẫu nhiên là sai số xuất hiện một cách ngẫu nhiên do những nguyên nhân khác nhau sinh ra mà chúng ta không xác định được nguyên nhân gây ra, không thể tránh khổi và không nào loại bỏ được
- Để khắc phục một phần nào của sai số ngẫu nhiên người ta dựa vào các quy luật Phân Phối Xác Xuất
Trong các lần đo đạc, sai số nhỏ thường có xác suất xuất hiện cao hơn so với sai số lớn.
- Xác suất xuất của các sai số có cùng trị số nhưng trái dấu nhau là tương đương nhau
Sai số do con người gây ra thường xuất hiện ngẫu nhiên và không theo quy luật nhất định, thường có giá trị lớn Ví dụ điển hình bao gồm việc nhầm lẫn mục tiêu hoặc đọc sai thông tin.
2 Độ Chính Xác Trong Việc Xác Định Vị Trí Tàu :
Trong hàng hải, có hai loại sai số chính là sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống Để đánh giá độ chính xác trong việc xác định vị trí tàu, cần tổng hợp cả hai loại sai số này.
Để xác định vị trí tàu, cần thiết lập ít nhất hai đường vị trí, gọi là I-I và II-II Do ảnh hưởng của sai số ngẫu nhiên, đường I-I có thể dịch chuyển sang hai bên, tạo thành I‘-I‘ và I‖-I‖ Tương tự, đường II-II cũng sẽ dịch chuyển thành II‘-II‘ và II‖-II‖ Khoảng cách giữa các đường này được ký hiệu là ∆n1 cho I-I và ∆n cho II-II Khi đó, xác suất vị trí tàu sẽ nằm trong hình Bình Hành, được gọi là hình Bình Hành Sai số.
Theo quy luật phân phối hàm mật độ xác suất, hai đường vị trí tàu, sau khi loại trừ sai số hệ thống, sẽ có mật độ xác suất không đồng đều dọc theo hình Elip, được gọi là Elip sai số Elip này có hai bán trục a và b, trong đó a được tính bằng a cos ec θ.
Việc dựng đường tròn cho Elip tốn nhiều thời gian, thường gặp phải sai sót khi tâm không trùng với vị trí dự đoán Để tính toán chính xác, có thể sử dụng công thức sau: .
Để xác định vị trí tàu, cần ít nhất hai đường vị trí, giả sử là I-I và II-II Do ảnh hưởng của sai số hệ thống, đường vị trí I-I có thể dịch chuyển sang hai phía, tạo thành I‘-I‘ Tương tự, đường vị trí II-II cũng sẽ dịch chuyển thành II‘-II‘ Khoảng cách giữa I-I và I‘-I‘ được gọi là ∆n1, trong khi khoảng cách giữa II-II và II‘-II‘ được gọi là ∆n Khi đó, xác suất vị trí tàu nằm trong đoạn này có thể được xác định.
3.3 Ảnh hưởng của sai số tổng hợp
- Là tổng hợp hai sai số ngẫu nhiên và hệ thống
Xác định vị trí tàu khi có 1 mục tiêu bờ
Kỹ năng cơ bản đo khoảng cách và phương vị mục tiêu bờ
1.1 Kỹ năng đo khoảng cách
1.2 Kỹ năng đo phương vị
Phương pháp xác định vị trí tàu
2.1 Xác định vị trí tàu bằng 1 khoảng cách, 1 phương vị đồng thời
- Trong quá trình xác định vị trí tàu chúng ta luôn luôn tuân thủ các bước thao tác nhằm tránh sai số đáng tiết
- Thông thường nó được tiến hành các bước sau đây :
Để áp dụng phương pháp đo đạc trên biển, tàu cần có mục tiêu rõ ràng trên Hải Đồ nhằm đo phương vị và khoảng cách Hai mục tiêu này phải được ghi chú cụ thể, và cần sử dụng các dụng cụ đo phương vị như la bàn, radar (với chức năng EBL) để xác định hướng Đối với việc đo khoảng cách, radar hoặc sextan có thể được sử dụng Để đảm bảo độ chính xác trong việc xác định vị trí tàu, radar sẽ được sử dụng với các chức năng EBL và Cusor để thực hiện đo đạc hiệu quả.
- Các trang thiết bị phải chuẩn bị hoạt động tốt từ trước
Khi tàu di chuyển trên biển, chúng ta phát hiện một mục tiêu thuận lợi để đo phương vị Sử dụng Radar, chúng ta nhanh chóng xác định phương vị đến mục tiêu A với giá trị P RA tại thời điểm t1 Tiếp theo, chúng ta đo khoảng cách đến mục tiêu B và ghi nhận khoảng cách là DB vào thời gian t2 Sau đó, chúng ta tiến hành bước tính toán tiếp theo.
+ Thời gian giữa các lần đo đạc càng nhỏ càng tránh sai số Thông thường người ta lấy