Системы координат, применяемые в воздушной навигации
При работе с наземными и техническими средствами самолетовождения приходится использовать различные системы координат, основными из которых являются географическая, ортодромная, полярная системы координат.
Географические системы координат. Достоинством таких систем является то, что они являются едиными для всей Земли: координаты точки однозначно определяют ее местоположение. Но они неудобны для определения местоположения ВС относительно заданной траектории. Например, зная широту и долготу, невозможно сразу сказать, находится ВС на ЛЗП или уклонилось от нее. Бывает 3 вида географических координат:
1) На эллипсоиде задается система геодезических координат (сетка меридианов и параллелей) и координаты любой точки определяются геодезическими координатами (широтой B и долготой L).
Геодезическая широта В это угол, заключенный между плоскостью экватора и нормалью к поверхности эллипсоида в данной точке.
Геодезическая долгота - двугранный угол, заключенный между плоскостями начального меридиана и меридиана данной точки.
2) Если очень высокая точность решения навигационных задач не требуется, то Землю можно рассматривать как сферу. В этом случае используется нормальная сферическая система координат, полюсы которой совпадают с географическими полюсами нашей планеты, т.е. точками, в которых оси вращения Земли пересекает ее поверхность. Система координат на сфере строится с помощью больших кругов.
3)Астрономическая система координат, в которой астрономическая широта - угол, заключенный между плоскостью экватора и отвесной линией в данной точке. Различия между геодезическими, нормальными сферическими и астрономическими координатами невелико - не более нескольких угловых минут. Поэтому, когда различие между этими системами координат не грает роли, их объединяют общим названием географических координат.
Ортодромические системы координат являются обобщающим случаем сферических координат. Вместо «настоящих» меридианов и параллелей, как в географических системах, используются меридианы и параллели условные, наиболее удобно расположенные относительно маршрута полета.
В ортодромических системах осями являются две ортодромии, перпендикулярные друг другу в начале системы координат. В зависимости от того, как направлены эти оси и где расположено начало системы координат, различают две их группы: главноортодромическаяи частноортодромическая.
В полярной системе координат определяются полярные координаты объекта (самолета, радиостанции, ориентира и т. д.) относительно какой-либо заранее оговоренной или подразумеваемой точки (как бы полюса этой системы координат). Этой точкой обычно бывает радиомаяк или самолет. Нельзя говорить о полярных координатах радиомаяка относительно самого радиомаяка или о координатах самолета относительно самого себя. Поэтому, когда говорят о полярных координатах ВС, начало координат подразумевается в другой точке (обычно, радиомаяке), и наоборот, полярные координаты радиомаяка могут быть указаны относительно самолета.
Координатами в полярной системе являются пеленг и дальность. Дальность (D) – расстояние от начала системы координат до объекта (точки). Различают наклонную дальность, измеренную по прямой от радиомаяка до рассматриваемой точки (например, до МПС) и горизонтальную, от радиомаяка до точки на земной поверхности под самолетом, то есть до МС. Наклонная дальность всегда больше горизонтальной, а совпадает с ней, когда рассматриваемая точка (например, самолет) находится на поверхности земли. Наклонная дальность непосредственно измеряется радионавигационными системами. Горизонтальная дальность используется для определения МС на карте.
Пеленг – угол в горизонтальной плоскости между направлением, принятым за начало отсчета и направлением на объект. Пеленг отсчитывается по часовой стрелке и измеряется от 0 до 360°. Если объект находится к северу, его пеленг составляет 0°, если к востоку – 90°, к югу – 180°, а к западу – 270°.
Часто вместо специфического навигационного термина «пеленг» используется общепринятое (например, в географии) слово «азимут».
4) Масштаб карты. Виды масштабов, их определения.
Масштабом карты называется отношение длины линии, взятой на карте, к действительной длине той же линии на местности. Масштаб показывает степень уменьшения линий на карте относительно соответствующих им линий на местности. Различают численный и линейный масштаб.
Численный масштаб выражается дробью, у которой числитель – единица, а знаменатель – число, показывающее, во сколько раз действительные расстояния на Земле уменьшены при нанесении их на карту (1 : 1 000 000, 1 : 500 000).
Чем меньше знаменатель численного масштаба, тем более крупным будет масштаб данной карты.
Линейный масштаб (рис. 2.1) представляет собой прямую линию, разделенную на равные отрезки, обозначенные числами, показывающими, каким расстояниям на местности соответствуют эти отрезки. Линейный масштаб – это графическое выражение численного масштаба.
Рис. 2.1. Линейный масштаб
Отрезок линии, положенный в основу линейного масштаба, называется основанием масштаба. Обычно основанием масштаба для удобства измерений на карте берется отрезок длиной в 1 см. Расстояние на местности, соответствующее основанию масштаба, называется величиной масштаба. Например, величина масштаба карты 1 : 1 000 000 равна 10 км.
Ввиду того, что шарообразную поверхность Земли нельзя изобразить на плоскости без искажений, масштаб не является постоянной величиной для всей карты. Принято различать главный и частный масштабы.
Главным масштабом карты называется степень общего уменьшения земного шара до определенных размеров глобуса, с которого земная поверхность переносится на плоскость, т. е. главный масштаб позволяет судить об уменьшении длин отрезков при перенесении их с земного шара на глобус.
Частичный масштаб характеризует степень уменьшения только в данной точке карты.