В астрономической навигации метод перехвата , также известный как метод Марка Сент-Илера , является методом расчета положения наблюдателя на Земле ( геопозиционирование ). Первоначально он назывался методом азимутального перехвата , поскольку процесс включает в себя рисование линии, которая пересекает азимутальную линию. Это название было сокращено до метода перехвата , а расстояние перехвата было сокращено до «перехвата».
Метод дает линию положения (LOP), на которой находится наблюдатель. Пересечение двух или более таких линий определит положение наблюдателя, называемое «фикс». Визии могут производиться с короткими интервалами, обычно в часы сумерек, или с интервалом в час или более (как при наблюдении за Солнцем днем). В любом случае линии положения, если они получены в разное время, должны быть сдвинуты вперед или отодвинуты назад, чтобы скорректировать движение корабля в течение интервала между наблюдениями. Если наблюдения производятся с короткими интервалами, максимум несколько минут, исправленные линии положения по соглашению дают «фикс». Если линии положения должны быть сдвинуты вперед или отодвинуты назад на час или более, соглашение диктует, что результат называется «текущим фиксированием».
Метод перехвата основан на следующем принципе. Фактическое расстояние от наблюдателя до географического положения ( ГП ) небесного тела (то есть точки, где оно находится прямо над головой) «измеряется» с помощью секстанта . Наблюдатель уже оценил свое положение с помощью счисления и вычислил расстояние от предполагаемого положения до ГП тела; разница между «измеренным» и вычисленным расстояниями называется перехватом.
На схеме справа показано, почему зенитное расстояние небесного тела равно угловому расстоянию его ГП от позиции наблюдателя.
Лучи света от небесного тела предполагаются параллельными (если только наблюдатель не смотрит на Луну, которая слишком близко для такого упрощения). Угол в центре Земли, который образует луч света, проходящий через ГП тела, с линией, идущей от зенита наблюдателя , равен зенитному расстоянию. Это происходит потому, что они являются соответствующими углами . На практике нет необходимости использовать зенитные расстояния, которые составляют 90° минус высота, поскольку расчеты можно выполнить с использованием наблюдаемой высоты и расчетной высоты.
Взятие прицела методом перехвата состоит из следующего процесса:
Подходящие тела для небесных прицелов выбираются, часто с использованием Rude Star Finder. С помощью секстанта получается высота Солнца, Луны, звезды или планеты. Записывается название тела и точное время прицеливания в UTC . Затем считывается секстант и записывается высота ( Hs ) тела. После того, как все прицелы сделаны и записаны, навигатор готов начать процесс прицеливания и построения.
Первым шагом в уменьшении видимости является исправление высоты секстанта для различных ошибок и поправок. Прибор может иметь поправку на ошибку, IC или индекс (см. статью о настройке секстанта ). Рефракция атмосферой корректируется с помощью таблицы или расчета, а высота глаза наблюдателя над уровнем моря приводит к коррекции «падения» (по мере того, как глаз наблюдателя поднимается, горизонт опускается ниже горизонтали). Если наблюдалось Солнце или Луна, также применяется коррекция полудиаметра для нахождения центра объекта. Полученное значение — «наблюдаемая высота» ( Ho ).
Затем, используя точные часы, географическое положение ( ГП ) наблюдаемого небесного объекта ищется в альманахе. Это точка на поверхности Земли, которая находится прямо под ним (где объект находится в зените ) . Широта географического положения называется склонением, а долгота обычно называется часовым углом .
Затем вычисляются высота и азимут небесного тела для выбранного положения (предполагаемое положение или AP). Это включает в себя разрешение сферического треугольника. Учитывая три величины: местный часовой угол ( LHA ), наблюдаемое склонение тела ( dec ) и предполагаемую широту ( lat ), необходимо вычислить высоту Hc и азимут Zn . Местный часовой угол, LHA , представляет собой разницу между долготой AP и часовым углом наблюдаемого объекта. Он всегда измеряется в западном направлении от предполагаемого положения.
Соответствующие формулы (выведенные с использованием сферических тригонометрических тождеств ):
или, в качестве альтернативы,
Где
Эти вычисления можно легко выполнить с помощью электронных калькуляторов или компьютеров, но традиционно были методы, которые использовали таблицы логарифмов или гаверсинусов. Некоторые из этих методов были HO 211 (Ageton), Davies, гаверсинус и т. д. Соответствующая формула гаверсинуса для Hc :
Где Hc — зенитное расстояние или дополнение к Hc .
Нс = 90° - Нс .
Соответствующая формула для Zn:
При использовании таких таблиц или компьютера или научного калькулятора навигационный треугольник решается напрямую, поэтому можно использовать любую предполагаемую позицию. Часто используется позиция DR счисления. Это упрощает построение, а также уменьшает любую небольшую ошибку, вызванную нанесением сегмента окружности в виде прямой линии.
С использованием астральной навигации для воздушной навигации потребовалось разработать более быстрые методы и таблицы предварительно вычисленных треугольников. При использовании предварительно вычисленных таблиц редукции прицела выбор предполагаемого положения является одним из самых сложных шагов для освоения начинающим штурманом. Таблицы редукции прицела предоставляют решения для навигационных треугольников с целыми значениями градусов. При использовании предварительно вычисленных таблиц редукции прицела, таких как HO 229, предполагаемое положение должно быть выбрано для получения целочисленных значений градусов для LHA (местный часовой угол) и широты. Западные долготы вычитаются, а восточные долготы добавляются к GHA для получения LHA , поэтому AP должны быть выбраны соответствующим образом. При использовании предварительно вычисленных таблиц редукции прицела каждое наблюдение и каждое тело потребуют другого предполагаемого положения.
Профессиональные штурманы делятся по использованию между таблицами уменьшения прицела, с одной стороны, и карманными компьютерами или научными калькуляторами, с другой. Методы одинаково точны. Это просто вопрос личных предпочтений, какой метод использовать. Опытный штурман может уменьшить прицел от начала до конца примерно за пять минут, используя навигационные таблицы или научный калькулятор.
Точное местоположение предполагаемой позиции не оказывает большого влияния на результат, пока оно достаточно близко к фактическому положению наблюдателя. Предполагаемая позиция в пределах 1 градуса дуги от фактического положения наблюдателя обычно считается приемлемой.
Вычисленная высота ( Hc ) сравнивается с наблюдаемой высотой ( Ho , высота секстанта ( Hs ) с поправкой на различные ошибки). Разница между Hc и Ho называется «пересечением» и является расстоянием наблюдателя от предполагаемого положения. Результирующая линия положения ( LOP ) является небольшим сегментом круга равной высоты и представлена прямой линией, перпендикулярной азимуту небесного тела. При нанесении небольшого сегмента этого круга на карту он рисуется как прямая линия, полученные крошечные ошибки слишком малы, чтобы быть существенными.
Навигаторы используют вспомогательную память «вычисляется больше», чтобы определить, находится ли наблюдатель дальше от географического положения тела (измерение пересечения от Hc от азимута). Если Hc меньше Ho , то наблюдатель находится ближе к географическому положению тела, и пересечение измеряется от AP в направлении азимута.
Последний шаг в этом процессе — нанести линии положения LOP и определить местоположение судна. Сначала наносится каждое предполагаемое положение. Лучшей практикой является затем перемещение вперед или назад предполагаемых положений для коррекции движения судна в интервале между визированиями. Затем каждое LOP строится из его связанной AP путем вычеркивания азимута к корпусу, измерения пересечения в направлении или от азимута и построения перпендикулярной линии положения.
Для определения местоположения (местоположения) эта линия плавания должна быть пересечена с другой линией плавания либо с другого прицела, либо из другого места, например, с пеленга точки суши или пересечения контура глубины, например, линии глубины 200 метров на карте.
До эпохи спутниковой навигации корабли обычно производили прицеливание на рассвете, в первой половине дня, в полдень (меридиональное прохождение Солнца) и в сумерках. Утренние и вечерние прицеливания производились в сумерках, когда был виден горизонт и звезды, планеты и/или Луна, по крайней мере, через телескоп секстанта . Для определения местоположения с точностью до мили при благоприятных условиях всегда требуется два наблюдения. Всегда достаточно трех.
Исправление называется текущим исправлением , когда один или несколько LOP, используемых для его получения, являются LOP, сдвинутыми или восстановленными с течением времени. Чтобы получить исправление, LOP должны пересекаться под углом, чем ближе к 90°, тем лучше. Это означает, что наблюдения должны иметь разные азимуты. В течение дня, если видно только Солнце, можно получить LOP из наблюдения, но не исправление, так как необходим другой LOP. Что можно сделать, так это сделать первый прицел, который дает один LOP, и через несколько часов, когда азимут Солнца существенно изменился, сделать второй прицел, который дает второй LOP. Зная расстояние и курс, пройденный за этот интервал, первый LOP можно сдвинуть в его новое положение, а пересечение со вторым LOP дает текущее исправление .
Любое прицеливание может быть расширено и использовано для получения текущего определения . Может быть, что навигатор из-за погодных условий смог получить только одно прицеливание на рассвете. Результирующий LOP может быть расширен, когда позднее утром станет возможным наблюдение за Солнцем. Точность текущего определения зависит от ошибки в расстоянии и курсе, поэтому, естественно, текущее определение имеет тенденцию быть менее точным, чем неквалифицированное определение, и навигатор должен учитывать свою уверенность в точности расстояния и курса, чтобы оценить результирующую ошибку в текущем определении.
Определение координат путем пересечения линий прямой видимости и продвижение линий прямой видимости для получения текущих координат не являются специфичными для метода перехвата и могут использоваться с любым методом снижения видимости или с линиями прямой видимости, полученными любым другим методом (пеленгами и т. д.).
![{\displaystyle {\begin{aligned}\tan(Zn)=\tan(Zn\pm 180)&={\frac {\sin(LHA)}{\sin(lat)\cdot \cos(LHA)-\cos(lat)\cdot \tan(dec)}}\triangleq tanZ\\Z&=arctan(tanZ){\text{ }}\in [-90,+90]\\Zn&={\begin{cases}Z&{\text{if }}LHA\in [0,90]\\Z+180&{\text{if }}LHA\in [90,270]\\Z+360&{\text{if }}LHA\in [270,360]&&\equiv {\text{ mod 360}}\\\end{cases}}\\\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/93ce4feff2e7d65d20bc2fa3716166e8d38f2d09)
![{\displaystyle [0,360]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a8b9ff309e612cdb6fdec872523855c290594e17)
![{\displaystyle [-90,90]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a1fd097d6ebe1d8041b1dc377575d5a6ffc223a5)
![{\displaystyle {\begin{align}\cos(\pm Zn)&={\frac {\sin(dec)-\sin(lat)\cdot \sin(Hc)}{\cos(lat)\cdot \cos(Hc)}}\triangleq cosZ\\Z&=\arccos(cosZ){\text{ }}\in [0,180]\\Zn&={\begin{cases}+Z&{\text{if }}LHA\in [180,360]\\-Z+360&{\text{if }}LHA\in [0,180]\\\end{cases}}\\\end{align}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f0af4384eddd5d5a0f600db82485ae61fc7fc5b4)
