雷达测绘与作图
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雷达测绘与作图
雷达测绘的意义:
所谓雷达测绘,就是通过系统连续观测来
船回波的距离和方位(三次或三次次以
上),在专用的雷达测绘纸上或者直接在装有雷达反射作图器的雷
达屏幕上作图,
求取来船航速,航向以及CPA和TCPA等信息,确定本船应采取的行动和判断他船所采取的行动,核查避碰效果以及判断恢复原航向或原航速的时机等。
雷达的显示方式:
雷达的显示方式有真运动显示方式(TM)和相对运动显示方式(RM)。
真运动显示方式:以地理坐标为参考系,代表本船位置的扫描中心按本船航向和
成比例的船速
在屏幕上移动,显示周围真运动情况。通俗的讲,就是从雷达屏幕
上来看,我们自己的船也是在运动的。
相对运动显示方式:以本船位置为参考系,代表本船位置的扫描中心固定不动,
显示周围相对运动情况。
可以看到本船位置是一直固定不变的,而他船是一直在相对我船运动的。
此外,不管是真运动显示方式还是相对运动显示方式,与之配对的还有艏向上(H
up),北向上(N up)以及航向向上(C up)三种模式。
艏向上(H up):船
艏线始终指向固定方位刻度圈的0°;所测得的物标方位均
为相对方位(舷角);当本船改向时,船艏线
不动,回波将反
向转动,并留下弧形轨迹,不利于观测。但雷达屏幕显示的图
像与驾驶台外边景
象一致,非常直观。
北向上(N up):北向上(N up)模式雷达需接入罗经信号,“真北”始
终指向固
定方位刻度圈0°船艏向随时指向本船航向值,所测得的物标
均为真方位;转向时船艏
线随时指向新航向值。
航向向上(C up):结合了艏向上(H
up)和北向上(N up)两种模式的优点。
船艏线向上,可以直接测得物标的真方位和相对方位;转
向后
很快船艏线,图像还有可动方位圈一起转动直到船艏线恢复指
向固定方位刻度盘的0°为止
。
以上三种模式都各有优缺点,根据每个人的使用习惯不同,船上采用的模式也
不同,我船“EVER LISSOME长通轮”上采取的大多是北向上(N up)模式,
雷达测绘作图方式:
雷达测绘作图主要有两种方式,真运动显示方式作图和相对运动显示方式
作图。
因为真运动测绘作图很少在避碰中使用;此外,在实际航行中多采用雷达12nm
量程+
“相对运动北向上模式”,所以我测绘也是比照这个标准来的,即相对运动
北向上测绘作图法。
相对运动北向上测绘作图法原理:
相对运动北向上测绘作图时根据物体的相对运动原理。即以本船为参照物,雷
达屏幕上显示的回波为本船与他船或其他物标运动的合成,即矢量的加减,
用矢量三角形可表示为:
本
用矢量式可表示为:
船
Vt =
Vo + Vr
运
动
他船运动向量本船运动向量
相对向量
向
量
利用相对运动北向上测绘作图求取他船信息:
如左图:
1
假设本船真航向TC=20°,○船速Vo。
2
根据雷达物标回波标出来
船的各○
个船位点A
1
,A
2
,A
3
(等时间间隔
t)然后连接A
1
,A
2
,A
3
点并延长。
3
A
1
,A
2
,A
3
三点连线即为物标回
波的 ○
相对运动方向,A
1
,A
3
间距离即为
观测时间内的相相对运动航程,
可以转化为相对应的Vr。
4
过O点作A
1
,A
2
,A
3
延长线的垂线○
垂足为
P,那么,OP距离即为两
船的CPA。
5
然后计算TCPA:
○
TCPAt= A
3
P A
1
A
3
6
接下来计算来船航行和船速: ○
过A
1
点作本船的反向航向
线(在
这里即是胡一条200°方向的线),然后截取观测时间内我船航程对应的长度
(这里就
是2t* Vo),记一点M,连接MA
3
,MA
3
的方向即为来船的真航向
,
MA
3
2t即为来船的船速。
最后这部分作图方法可简述为:
“自始反航向终连”
我在09-SEP,2018,1300左右在同船T5
0的帮助下完成了一次雷达测绘并计算了
已定CPA的情况保速转向所需的角度。
因为船上并
没有雷达测绘专用的图纸,所以我是在一张白纸上建立坐标系完成的
测绘,其中存在的误差可能较大,请
见谅。
1. 每隔6分钟连续观测来船方位与距离,得到a
(TB=123°,D=15nm
),b(TB=124.2°,D=11.65nm),
c(TB=126.6°,D=8.5nm)三
个船位点。
2. 将三个船位点连线并延长,过我船位置O点作OP
垂直abc延长线与P点
,OP线段长度即为来船与我
船的CPA,经量CPA≈1.15nm;
3. 然后根据TC
PA12=Pcac得出来船位于c点时的
TCPA为15.5min,换成时间即为来船将在1321
(左
右半分钟)与我船交回达到最小会遇距离;
4. 接下来计算来船的航行和航速,用量角
器即可量出
来船航向为301°,量出的Mc线段长度为2.6nm,
即来船船速为13.0k
n。
与实际雷达APRA计算出来的结果相比倒是在可理解误
差范围内。
如上,C
PA为1.15nm,这是符合公司规定的(离岸15nm内CPA>0.5nm,
OPEN SEA
CPA不小于1.0nm)但是假设来船与我船CPA需要达到2nm
我们保速转向的情况又该怎么转呢
?
1. 在abc延长线上确定预定转向点的位置d点,时间为1311。
2.
过d点作我船
2nmCPA圆的切线。
3.
延长aM并与过d点作的Mc线的平行线交于M`点。
4.
以M`点为圆心,M`a线段为半径画圆与刚刚的切线交于e,f两点。
5.
M`e和M`f
都为我船调整到CPA为2nm后的新航向,但是显而易
见M`f不
现实,所以我们的新航向为M`e,经测量为089°,即我
船需左转27
°。
现在的雷达功能都非常完善,不光ARPA和AIS都很先进
实用,可以直接帮忙计
算来船航向,航速,CPA以及TCPA,而且非常精确及时,所以雷达测绘越来
越作
为一种辅助手段而存在了;即使可以一步让到位直接根据需要的CPA计算出新航
向这个雷
达测绘本来的优势也被雷达的Trials Maneuver这个功能替代了。
如上图,在Trials Maneuver功能下,可以非常快速的根据需要的CPA得到需要
的航向:原航向092,要与来船保持CPA至少1nm,那么在3min后的转向点右转
17°到1
09°,当然转向点时间也可以设定。