Navigační metody - jejich omezení a rizika Nouzová navigace
Obsah Zdroje chyb a rizik při navigaci a metody pro jejich eliminaci Nouzová a tísňová navigace - metody a aplikace v praxi Pamatovák navigátora
Chyba a riziko v navigaci • Chyba vyjadřuje přesnost nebo míru nejistoty hodnoty jednotlivé navigační veličiny nebo navigační metody • Riziko souhrn velikosti chyby použité navigační metody (metod) a odhadu chyb působením dalších okolností, kterým se ohodnocuje míra omezení vedení bezpečné plavby v daných podmínkách (tj. výše rizika – koeficient rizika)
Charakter navigačních chyb a rizik Pravděpodobnostní charakter - popis formou míry pravděpodobnosti nebo nejistoty výskytu rozmezí hodnot nebo průměrnou hodnotou s intervalem s danou pravděpodobností výskytu Rozložení chyb a rizik lze popsat například tzv. „normálním rozložením hustoty pravděpodobnosti„ (Gaussova křivka) Chyby mohou být hrubé, kumulativní nebo zanedbatelné Rizika pak přijatelná nebo nepřijatelná
Gaussova křivka
µ - střední hodnota veličiny, σ – střední kvadratická odchylka (směrodatná odchylka), σ2-rozptyl Pravidlo 3 σ – s 99,7 % pravděpodobností se vyskytuje hodnota dané veličiny v daném intervalu
Střední chyba navigační veličiny a navigační metody Střední chyba N m= { [X (prům.) – X (změř.)]2/N-1} 1 x m - na Gaussově křivce je to pravděpodobnost 68,2 % výskytu možných hodnot ( σ) 2 x m – v 95,5 % a počítá se s ní v navigačních metodách 3 x m – výskyt v 99,7%, maximální chyba, brána v úvahu při
stanovení přijatelného rizika Celková střední chyba navigační metody M= (m12 + m22 + …..+ mn2)
Struktura zdrojů chyb a rizik při navigaci 5% 30% Navigátor Navigační metoda Nepředvídatelné 65%
Navigační metoda • systémové chyby navigační metody a navigačních pomůcek, přístrojů a systémů– jsou zásadní a limitující, mají pravděpodobnostní charakter a navigátor je musí znát a pokud je to možné musí být schopen je snížit na minimum (např. nastavení kolmosti zrcátek u sextantu, citlivost a zisk u radaru, deviace u kompasu, nesprávně nastavený rozsah na hloubkoměru, radaru, atd.) • náhodné chyby – např. vlivem podmínek šíření elektromagnetických vln v době použití, teplotních závislostí, mechanických vlivů, • vstupní (konstantní)chyby způsobené např. nepřesností map, modelu zemského geoidu (datum v GPS – řádově až jednotky Nm), eliminace nastavením správného modelu, použití přesnějších a aktuálních map, • uměle vkládané chyby (např. v GPS – SA) nebo záměrné zhoršení systémových chyb (např. v GPS vypnutí nad danou lokalitou, zarušení radaru, …) , eliminace – správná instalace antén a umístění v lodi
Poloha z navigačních metod Výsledkem stanovení polohy je pravděpodobnostní prostor (např. trojúhelník, čtyřúhelník, kruh, elipsa)
Rizika volby navigační metody v mlze radar nebo GPS nebo ???
Nepředvídatelné chyby a rizika Mohou mít charakter krátkodobý nebo dlouhodobý nahodilé výpadky navigačních přístrojů a systému vlivem např. klimatických podmínek – koroze v konektorech, nesprávné instalace (např. zatékání do přístrojů přes kabelový průchod) nahodilé výpadky v rozvodu elektrické energie působení statických výbojů na přístroje nežádoucí rádiová rušení vnitřní (rušení od elektrických zařízení – alternátor, kompresor ledničky, TX vysílání (VHF, SSB) nebo vnější od zdrojů na břehu nebo kolem proplouvajících lodí
Navigátor neznalost použité navigační metody a její nevhodné použití pro danou situaci a navigační vybavení lodě chybné nastavení navigačních pomůcek, přístrojů a elektronických systémů (např. v GPS – nesprávné datum, true nebo magnetic, zanedbání deviační křivky kompasu,…) a nedostatečná znalost jejich použití (tj. číst řádně manuály) chyby způsobné při získávání vstupních údajů (např. v astronavigaci při nejasném horizontu nebo rozbouřené hladině) chybně vložené údaje – např. chybným nebo vůbec žádným plánem, vlivem roztržitosti při dané situaci na lodi za plavby, špatným odečtením z mapy chybná interpretace výstupů z přístrojů nebo elektronických systémů (např. z radaru, sextantu) např. přenesení na mapu, při vložení do navigačního programu (strategického, taktického)
Eliminace chyb a rizik v navigaci Vyplývá z předchozí struktury zdrojů a tedy: použití spolehlivých navigačních prostředků a pomůcek a jejich správné nastavení, aktualizace firmware a software, správná instalace, kontrola a způsob používání zálohování navigačních systémů a pomůcek – např. i kufřík navigátora a v něm „pamatovák navigátora“ sledovat a mít k dispozici aktuální zdrojové informace (např. meteo, mapy, chyby kormidelníka, …) pečlivé a trvalé vedení navigace (např. pro DR zápisy v LD) trvalé zvyšování svých vědomostí v navigaci a průběžné sledování a hodnocení svých chyb
Poloha – terestrická, astro, DR Míra uplatnění chyb a možností jejich eliminace je různá podle použité navigační metody a podmínek pro získávaní potřebných vstupních údajů – obvykle bereme 2M (pro 0,995) Chyby – kompasu (paralaxa, deklinace, deviace), sextantu, snos (dryf) větrem, snos proudem, měření rychlosti, měření úhlu a k tomu chyby kormidelníka při stanovení kalkulované polohy (terestrická, DR - kalkulovaná, astro) Výsledkem stanovení polohy (pozičních linií ) je pravděpodobnostní prostor (např. trojúhelník, čtyřúhelník, kruh, elipsa, …) Při DR lze v praxi dobře použít pro výpočet polohy s pravd. = 0,995 hodnotu kruhu o poloměru 10% z upluté vzdálenosti
Chyby metody DR - kalkulovaná pozice
DR - eliminace chyb použitím více navig. metod
DR - eliminace chyby terestrickou navigací
Družicová navigace Zde je situace pro eliminaci chyb zdánlivě jednodušší • Navigační údaje (poloha, COG, SOG, VMG, XTE, …) jsou na displeji nebo přímo vstupují do navigačních, mapových systémů, strategických a taktických programů • Celková systémová chyba (vliv ionosféry, troposféry, efemerid drah družic, geometrie - GDOP, vícemístné šíření, …) je průběžně známá a lze ji tedy i eliminovat (např. DGPS, WASS, EGNOSS) a je k dispozici i aktuálně na internetu pro danou lokalitu • Pro naše potřeby lze s jistou dávkou bezpečnosti počítat při pravděpodobností 0,997 (3 σ), že naše skutečná poloha bude kruhu o poloměru 15 m vůči průměrné hodnotě na displeji GPS přijímače O to více se zde uplatňují chyby navigátora a nepředvídatelné chyby. Zvláště rizikové jsou hrubé chyby (např. chybné nastavení přijímače, mapového systému, XTE pro křižování, hodnot pro WP atd.) a zanedbání kontroly při plánování nebo vkládaní WP.
GPS – chyby Datumu a elekt. mapy
Nouzová a tísňová navigace Navigační nouze Nutnost vedení navigace v případě, že navigátor nemá k dispozici žádné technické prostředky a pomůcky pro jím užívané metody a postupy vedení navigace (tj. totální výpadek navigačního vybavení lodě a osobních navigačních prostředků a pomůcek ). Tento stav vyžaduje použití náhradních metod , technických prostředků a pomůcek pro bezpečné dokončení plavby. Navigační tíseň Nutnost vedení navigace v případě , že navigátor má k dispozici jen částečně fungující technické prostředky a pomůcky omezující možnosti výběru vhodné navigační metody, ale nemusí použít jejich náhrady pro přijatelné riziko snížení bezpečnosti plavby. Může, ale nemusí to být stav vyvolaný tísní lodě nebo stav ohrožující loď a život posádky.
Nouzová navigace – metody a pomůcky
Určení směru Určení úhlů Určení rychlosti Navigace podle směru vln a vlnění Navigace podle hvězd Navigace podle slunce Dedukovaná navigace – DR (Dead Reckoning) základní způsob v nouzové navigaci
Určení směru - náhrada kompasu, směr větru nití
Určení směru - náhrada kompasu
Určení směru – N
Určení směru – N bez viditelné Polárky
Určení směru – W
Určení směru – (W-N) z průchodu hvězd zenitem
Navigace podle hvězd – pravidlo poloviny LAT
Určení směru – S
Určení směru – E v noci
Určení směru – E během dne
Určení úhlů
Určení úhlů
Určení vert. úhlu – náhrada sextantu, astroláb
Určení úhlů – náhrada sextantu astroláb
Určení rychlosti lodi
Rychlost (kt) = 0.6 x rychlost (ft/sec)
Navigace podle směru vln a vlnění
Navigace podle hvězd
Navigace podle slunce – LAT, LON (LON - nutný znát čas)
LAT z hvězd
LAT ze slunce v LAN
LAT = Deklinace – Zenitová vzdálenost Zenitová vzdálenost = 90 - max. H slunce v LAN
LON ze slunce v LAN
Kalkulovaná poloha - DR a astronavigace
DR - určení snosu větrem
DR - určení snosu proudem bez vykreslování
Navigace podle LAT
Rádiová navigace - radionáměrník
Pamatovák navigárora Kroužkový blok A5 nebo A4 (na šířku) Vložené listy zatavené nebo na fólie a psaní lihovkami Vodotěsná krabička do kterého lze vložit jak blok, tak použité publikace
Seznam položek pamatováku • • • • • • • • • • • •
Generální mapka světa a oblasti plavby Mapka oceánských proudů, převládajícího vlnění a větrů Mapka tras lodí a civilních dopravních letadel Mapka hvězdné oblohy (otáčecí) Příklady navig. metod, korekce pro astro a různé vzorce a grafy, Matematické tabulky (logaritmické pravítko) Transverzální tabulky pro výpočet LAT a LON Tabulky efemerid slunce, navig. hvězd a planet pro daný rok (např. J. Baker – Reedś Heavenly Bodies) Šablona pro vykreslování polohy (fólie nebo zatavený papír) Colreg – světla, znaky a zvuky (hlavní situace) Charakteristiky světel, radiomajáky a R vysílače Volné listy pro poznámky
Příklad – mapka oceánských a mořských proudů
Šablona navigátora
Použití šablony pro DR
Zdroje pro studium nouzové navigace David Burch – Emergency navigation Michael Cargal – Captain´s Guide to Liferaft Survival
Příště Příprava osamělé nonstop plavby
Děkuji za pozornost
