Dead Reckoning (DR) ehk surnud arvestus: navigatsiooni positsiooni hindamine

Avasta Dead Reckoning (DR): kuidas navigatsioonis GPS-i asenduseks või varuplaanina positsiooni hinnatakse merel, õhus ja maanteel.

Dead Reckoning (lühendatult DR) ehk surnud arvestus on lihtne ja pikaajaline meetod positsiooni hindamiseks navigatsioonis. See põhineb viimase teadaoleva positsiooni (fikseeritud punkt) ning selle järel mõõdetud või hinnatud liikumise (kiirus, suund ja aeg) kasutamisel, et arvutada praegust asukohta. Meetod on oluline osa navigatsioonist ning toimib nii merel, õhus kui ka maismaal, eriti olukordades, kus satelliitnavigatsioon (GPS) ei ole kättesaadav.

Kuidas dead reckoning töötab

• Määratakse algne fikseeritud positsioon (näiteks radariga, visuaalselt või GPS-iga).
• Mõõdetakse või hinnatakse sõiduki suunda (kompassi-, kursi- või inertiaalandmete alusel) ja kiirust (sõidulogi, spidomeeter, õhukiirus jne).
• Arvutatakse vahemaa, mille võrra on liigutud: vahemaa = kiirus × aeg.
• Suunavektorina lisatakse see viimane nihkevektor algpositsioonile ja saadakse uus hinnanguline positsioon.

Lihtsustatud matemaatiliselt kirjeldatakse seda vektori- või koordinaatide liitmisena: igal sammul liidetakse eelmisele positsioonile kaugus ja suund, arvestades vajalikku teisendust (näiteks kursi ümberarvestus põhja- või ida-lõuna komponentideks).

Tavalised mõisted ja veamallid

• Set ja drift (merenduses): set on merevoolu suund, drift on selle kiirus. Neid tuleb DR-i arvestamisel lisada, sest laev liigub vee suhtes ja vesi liigub maapinna suhtes.
• Leeway (tuule mõjul tekkiv kõrvalkaldenurk): tuul võib laeva kallutada või nihutada, see tuleb samuti arvesse võtta.
• Magnetiline deklinatsioon (varjutus): magnetkompass näitab magnetpõhja, mitte tõelist põhja – kursi ümberarvestamiseks tuleb arvestada deklinatsiooni (varjutust).
• Veakumuleerumine: DR-i suurim nõrkus on see, et vigu koguneb. Iga hinnanguline kiirus, suund või aeg võib olla natuke ebatäpne ning need eksimised kasvavad ajas ja vahemaades.

Instrumendid ja tänapäevased variandid

• Traditsioonilised vahendid: magnetkompass, sõidulogi (laeva kiiruse mõõtja vee suhtes), spidomeeter, kronomeeter ja visuaalsed fikseerimised (maabongid, rannikuobjektid).
• Tänapäevased süsteemid: inertiaalnavigatsioonisüsteemid (INS), mis mõõdavad kiirendusi ja nurkkiirusi; need võivad pikka aega DR-laadsel põhimõttel positsiooni hinnata ilma välise signaalita, kuid ka INS-i puhul kumuleeruvad vead.
• Süsteemide ristkontroll: DR kombineeritakse GPS-i, radariga, AIS-i ja õhus või merel tehtavate fikseeringutega. Ka Kalman'i filtrid ja muud andmesulandid aitavad eri andmeid ühendada ja vigu vähendada.
• Varem kasutati ka raadiosuundajaid, LORANi ja astronavigatsiooni (tähed) DR-i täiendamiseks.

Kasutusvaldkonnad ja näited

DR-i kasutatakse siiani olukordades, kus GPS on puudulik või rikutud, näiteks:

• meres ja lennunduses ajutiste GPS-häirete ajal;
• sukeldumisel ja õhuväes, kus satelliitside võib olla piiratud;
• tsiviil- ja sõjaväe operatsioonides, kus on oht signaali häirimiseks;
• histooriliselt: Christoph Kolumbuse ajastul kasutati tähti, et leida laiuskraadi, kuid enne täpsete kellade levikut ei oldud võimelised hõlpsasti määrama pikkuskraadi. Sel põhjusel loodi ookeanide ületamisel DR põhjal ennustusi asukohast.

Kuulus ajalugu: Richard Byrd kasutas DR-i oma Põhja-pooluse lennul 1926. aastal — ta suutis lennata umbes 16 tundi ja naasta lähtepunkti vaatamata sellele, et maapinda all ei paistnud, vaid ainult jääväljad.

Piirangud ja ohutus

• DR on alati hinnanguline ja eeldab, et sisendandmed on õiged. Vale kiirus, vale kurs või jätkuv hoovus/tuul viivad eksitava positsioonini.
• Seetõttu on ohutuse tagamiseks tähtis teha regulaarseid fikseerimisi (visuaal-, radar- või GPS-fikseeringud), mille abil DR-i parendatakse või nullitakse.
• Meremeestele ja pilootidele õpetatakse DR-i tunnetamist ka hädaolukordadeks (näiteks kui globaalset positsioneerimissüsteemi ei ole või GPS-signal katkeb); seda peetakse oluliseks ka juhul, kui GPS-satelliidid on päikeseplahvatuse tõttu kahjustatud või seadmed on kadunud või katki.

Kuidas DR-i paremini kasutada (praktilised näpunäited)

• Alusta alati usaldusväärsest fikseerimisest ja kirjelda selle täpsust.
• Määra regulaarselt aega, mil arvutusi uuendad — lühemad ajavahemikud vähendavad kumuleeruva vea kasvu.
• Arvesta keskkonnamõjude (vool, tuul, jää) ja instrumentide vea (kompassi kõrvalekalle, logi ebatäpsus) mõjudega.
• Kombineeri DR teiste navigeerimismeetoditega (astronavigatsioon, radar, GPS, AIS).
• Dokumenteeri tehtud eeldused ja parameetrid (nt kasutatud kursi tüüp: magnetiline või tõeline, kasutatud kiirusallikas), et veaallikaid hiljem kontrollida.

Kuigi tänapäeval on globaalne positsioneerimissüsteem muutnud igapäevase navigatsiooni lihtsamaks, on dead reckoning endiselt vajalik põhimõte ja hädavajalik oskus situatsioonides, kus satelliite ei saa kasutada. See teadmistekomplekt aitab navigeerijal mõista positsiooni tõlgendamise piiranguid ning teha ohutumaid otsuseid merel ja õhus.

Küsimused ja vastused

K: Mis on Dead Reckoning?

K: Milleks kasutatakse Dead Reckoning'i?

K: Miks ei kasutata Dead Reckoning'i praegu nii palju?

K: Millistes olukordades on Dead Reckoning endiselt kasulik?

K: Miks on oluline teada Dead Reckoningist?

K: Kuidas kaardistasid meremehed maailma pärast Christoph Kolumbuse tulekut Uude Maailma?

K: Kuidas sai Richard Byrdist esimene inimene, kes lendas põhjapoolusele?

Otsing