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航法计算拾遗

February 21, 2021 • 学习

这篇文章封存了很久,应该是从 2017 年写起的。本以为这篇内容写过之后不再会翻出,但上次更新了一部分 GIS 的博客内容之后,突发奇想,将学到的算法再重新复习一下,顺便一点点逐步搬到新的博客上来。

由于参考的是《航海学》以及《航海驾驶员常用公式手册(1986 年版)》缘故,本文航法计算不一定适用于航空领域。

数学方法

恒向线航法

名词定义:

名词符号
经差$\Delta_\lambda$
纬差$\Delta_\varphi$
经度,纬度$\lambda$,$\varphi$
推算航程$S$
真航向$C$
东西距$D_{ep}$
纬度渐长率差$DMP$
中分纬度$\varphi_n$
平均纬度$\varphi_m$

$$ \Delta_\varphi = \varphi_2 - \varphi_1 = S \cdot \cos{C} $$

$$ \Delta_\lambda = \lambda_2 - \lambda_1 = DMP \cdot \tan{C} $$

$$ \Delta_\lambda = D_{ep} \cdot S \cdot \varphi_n $$

$$ D_{ep} = S \cdot \sin{C} $$

$$ \tan{C} = \frac{\Delta_\lambda}{DMP} = \frac{\Delta_{ep}}{\Delta_\varphi} $$

大圆航法

名词符号
大圆出航向$C_I$
大圆入航向$C_F$
出航点纬度$\varphi_A$
入航点纬度$\varphi_B$
出航点与入航点经度差$\Delta_\lambda$
大圆弧航程$S_G$

注:$\varphi_A$和 $\varphi_B$ 同名时,均为正值;反之$\varphi_A$取正值,$\varphi_B$取负值。

$$ \cot{C_I} = \tan{\varphi_B} \cdot \cos{\varphi_A} \cdot \csc{\Delta_\lambda} -\cot{\Delta_\lambda} \cdot \sin{\varphi_A} $$

$$ \cot{(180^{\circ} - C_F)} = \tan{\varphi_A} \cdot \cos{\varphi_B} \cdot \csc{\Delta_\lambda} - \cot{\Delta_\lambda} \cdot \sin{\varphi_B} $$

$$ \cos{S_G} = \cos{\varphi_A} \cdot \cos{\varphi_B} \cdot \cos{\Delta_\lambda} + \sin{\varphi_A} \cdot \sin{\varphi_B} $$

顶点坐标

顶点,是大圆航迹中纬度最高的那个点。
顶点用 $V$ 表示

$$ \cot{\Delta_{\lambda_AV}} = \sin{\varphi_A} \cdot \tan{C_I} $$

$$ \cos{\varphi_V} = \cos{\varphi_A} \cdot \sin{C_I} $$

分点坐标 $\varphi、\lambda$ 与分点航向 $C$

$$ \tan{\varphi} = \cos{(\lambda - \lambda_V)} \cdot \tan{\varphi_V} $$

$$ \cot{C} = \sin{\varphi} \cdot \tan{(\varphi - \varphi_V)} $$


其实还有一种混合航法,主要用于有纬度限制的航行,过于偏门,参考价值不大,不在此列出。

编程实现

咕咕咕,待更新。

Last Modified: April 3, 2024
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