[科普中国]-估算位置

简介

根据不完整的或者不满足精度要求的数据所确定的运载体的最大概率位置，叫做估算位置。估算位置是航海定位时，航海人员估算的船舶位置。估算位置在实际位置的附近，用最大概率位置来代替。由于天气因素的影响或者是导航系统的误差因素，都会导致运载体实际位置估算的不准确性。

最大概率位置利用全部可采用的位置信息，并按照对各个估算误差进行加权统计处理得到的位置。

位置一个处于特定坐标系中的地点。

位置确定方法通常运载体的位置确定方法包括两种：惯性导航和无限电导航。

惯性导航惯性导航（inertial navigation） 通过测量飞行器的加速度，并自动进行积分运算，获得飞行器瞬时速度和瞬时位置数据的技术。组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是一种自主式导航系统1。

利用惯性元件（加速度计）来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，从而达到对运载体导航定位的目的。组成惯性导航系统的设备都安装在运载体内，工作时不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰，是一种自主式导航系统。惯性导航系统通常由惯性测量装置、计算机、控制显示器等组成。惯性测量装置包括加速度计和陀螺仪，又称惯性测量单元。3个自由度陀螺仪用来测量运载体的3个转动运动；3个加速度计用来测量运载体的3个平移运动的加速度。计算机根据测得的加速度信号计算出运载体的速度和位置数据。控制显示器显示各种导航参数。按照惯性测量单元在运载体上的安装方式，分为平台式惯性导航系统（惯性测量单元安装在惯性平台的台体上）和捷联式惯性导航系统（惯性测量单元直接安装在运载体上）；后者省去平台，仪表工作条件不佳（影响精度），计算工作量大。

无线电导航无线电导航是指在规定时间达到目的地的航行技术。利用无线电波的传播特性可测定飞行器的导航参量（方位、距离和速度），算出与规定航线的偏差，由驾驶员或自动驾驶仪操纵飞行器消除偏差以保持正确航线。

无线电导航系统是利用了无线电波传播的基本原理：无线电信号在自由空间中用直线方式以光速传播，只要确定了无线电波从发射机到接收机之间的传播时间，便可以确定收发机间的距离为光速与传播时间之积。通常，导航应由导航系统完成，包括装在运载体上的导航设备以及装在其他地方与导航设备配合使用的导航台。凡导航台与移动载体间用无线电方式为媒介来实现导航的，称为无线电导航。

从导航台的所在位置来判定导航的性质，主要有陆基导航系统和星基导航系统。2

陆基导航系统导航台位于陆地上，导航台与导航设备之间用无线电波联系，如甚高频全向信标（VOR）、微波着陆系统、罗兰、欧米伽导航系统。

星基导航系统导航台设在人造卫星上，覆盖范围大大扩大，如美国的GPS（全球定位系统）和俄罗斯的GLONASS等卫星导航系统。

无线电导航所使用的设备或系统有无线电罗盘、伏尔导航系统、塔康导航系统、罗兰C导航系统、奥米加导航系统、多普勒导航系统、卫星导航系统以及发展中的“导航星”全球定位系统等。[3]

无线电信号中包含4个电气参数:振幅、频率、时间和相位。无线电波在传播过程中，某一参数可能发生与某导航参量有关的变化。通过测量这一电气参数就可得到相应的导航参量。根据所测电气参数的不同，无线电导航系统可分为振幅式、频率式、时间式（脉冲式）和相位式 4种。也可根据要测定的导航参量将无线电导航系统分为测角（方位角或高低角）、测距、测距差和测速 4种。现代还根据无线电导航设备的主要安装基地分为地基（设备主要安装在地面或海面）、空基（设备主要安装在飞行的飞机上）和卫星基（设备主要装在导航卫星上） 3种。根据作用距离分为近程、远程、超远程和全球定位4种。

估算误差估算误差，是指数据处理过程中对误差的估计，有多种统计表示方式。估算误差表示估算值和实际值的接近程度，误差越大，估算结果越不准确，通常表示估算误差的结果用精确度和精确度来表示。

测量的质量和水平可以用误差概念来描述，也可以用精确度来描述。为了指明误差来源和性质，可分为精密度精和精确度。3

精密度：在测量中所测得的数值重现性的程度。它可以反映随机误差的影响程度，随机误差小，则精密度高。

精确度：测量值与真值之间的符合程度。它反映了测量中所有系统误差和随机误差的综合。

精密度和精确度分为A、B、C三档

A的系统误差大，随机误差大，精密度、精确度都不好；

B说明系统误差大，随机误差小，精密度很好，但精确度不好；

C系统误差和随机误差都很小，精密度和精确度都很好。

加权要理解加权是什么意思，首先需要理解什么叫“权”，“权”的古代含义为秤砣，就是秤上可以滑动以观察质量的那个铁疙瘩。在现在，“权”又有了新的数学方面的意义，即“权重”，通俗理解就是“系数”的意思。所以“加权”的意思就是“乘以权重”，即“乘以系数”的意思。4

权数统计学认为，在统计中计算平均数等指标时，对各个变量值具有权衡轻重作用的数值就称为权数。5

例子：求下列数串的平均数

6个3、3个4、1个2

算数求法为（3+3+3+3+3+3+4+4+4+2）/（6+3+1） =3.2

加权求法为（3×6+4×3+2×1）/（6+3+1）=3.2

加权法其中3出现6次，4出现3次，2出现1次．6、3、1就叫权数。这种方法叫加权法。6

一般说的平均数，就是把所有的数加起来，再除以这些数的总个数。表示为：

(p1+p2+p3+…..+pn)/n;

但有的数据记录中有一些相同的数据，在计算的时候，那一个数有几个相同数，就把这个数乘上几，这个几，就叫权，加权，就是乘上几后再加。平均数还是要除以总个数。[6]

还是以上面的各个数为例：

各个数字的个数分别表示为：k1,k2,k3…….kn;

加权平均的公式是：（k1p1+k2p2+k3p3+……knpn）/（k1+k2+k3+......kn)

4、线性加权和

线性加权和可以理解为：假定有 n 个参数 x1,x2,x3....xn，对应权系数为 p1,p2,p3....pn 则其加权和为： S = p1*x1 + p2*x2 + p3*x3 + ... + pn*xn = ∑(pi*xi) 这实际可以理解为概率论中的期望的推广如果将x1,x2,x3....xn，认为是某个歌手得分情况，但是这些打分的人的资格有高低，我们认为高的人应该在最后裁决中比较重要，低的人相对来说不太重要点，为了突出重点，数学上可以这样处理Score = p1*x1 + p2*x2 + p3*x3 + ... + pn*xn 显然这也可以叫一个评价函数，因为可以通过该函数可以来评价该歌手唱的好坏（高的自然就好，低的自然就坏）用系统的语言评价函数就是：构造一个函数，这个函数是关于系统的某些可测输出，通过该函数可以对系统的特性进行分类：）譬如，歌手大赛作为一个系统Score = p1*x1 + p2*x2 + p3*x3 + ... + pn*xn 这是一个函数xi，是这个系统的可测输出（评委得分）通过score。