3.1 茫茫大海上，船如何確定自己的位置？

常言道：要找準(zhǔn)你的位置。

在浩渺的大海上要確定自己的位置，是每一個(gè)航海者必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。因?yàn)椋滋旆叛弁ナ且黄瑹o(wú)盡的藍(lán)，天水一色，分不清何處是海的盡頭，何處是天的開始；而到了晚上，四周又成了黑漆漆一片。

那么，在這種情況下，人或船要如何確定自己的位置呢？

圖片說(shuō)明：航海途中，看到的海面是一片茫茫（張志友團(tuán)隊(duì) / 攝）

簡(jiǎn)單說(shuō)，確定自己的位置有兩種方式：靠自己記和算；靠與其他物體的相對(duì)位置來(lái)計(jì)算。

在海上航行也是一樣，我們把這兩種方式叫做航跡推算和觀測(cè)定位。

如何進(jìn)行航跡推算？

不借助外界的力量，從自己的起點(diǎn)開始推算此后的航行軌跡和位置，就是航跡推算。就相當(dāng)于你在跑步時(shí)根據(jù)出發(fā)的位置，按照跑步的方向和速度，估算出10分鐘后、1小時(shí)后你到達(dá)的地方，以及畫出跑完之后的整體路線。

在船上，我們會(huì)使用各種工具，比如羅經(jīng)（提供方向基準(zhǔn)的儀器）、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（可提供船只的速度、方向、位置等信息）或計(jì)程儀所指示的航向、航程，再結(jié)合具體海區(qū)的風(fēng)和海流等資料來(lái)進(jìn)行航跡推算。

以計(jì)程儀為例，它可以測(cè)量船舶的航速，包括前進(jìn)、后退、橫移速度，還可以獲得累計(jì)航程，看看船走了多遠(yuǎn)——這些數(shù)據(jù)對(duì)于船舶的操控和安全行駛都至關(guān)重要。

而現(xiàn)在發(fā)展最快也最為便捷的當(dāng)屬慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，它可以直接提供航速、航向、船舶位置等各種信息。

具體什么原理呢？

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)里，主要靠其中的“慣性器件”，也就是加速度計(jì)和陀螺儀大顯身手。它們分別測(cè)量船舶運(yùn)動(dòng)的加速度和角速度，能夠不斷記錄船舶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，包括位置、速度、姿態(tài)和時(shí)間信息。慣導(dǎo)系統(tǒng)利用初始位置和姿態(tài)信息，然后一步步地把這些運(yùn)動(dòng)計(jì)算進(jìn)去，就能夠獲得最終的位置。慣導(dǎo)系統(tǒng)不需要接收外界信號(hào)，每時(shí)每刻不斷自主計(jì)算，可以全天候?qū)崟r(shí)獲得多種信息。

不管用什么工具，有一點(diǎn)是共通的：為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，推算的起始點(diǎn)必須是準(zhǔn)確的，這是后續(xù)推算的基礎(chǔ)，正所謂“基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖”。而且在整個(gè)航行過(guò)程中，航跡推算應(yīng)該是連續(xù)不斷的，不能無(wú)故中斷，直到抵達(dá)目的地或接近港界，可以通過(guò)觀測(cè)到物標(biāo)來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航時(shí)，方可停止。

航跡推算最大的問題是很難長(zhǎng)時(shí)間保證推算艦位的精度。

首先，船的航行軌跡不一定都很流暢，繪制是有難度的。

其次，海上航行不可避免地受到風(fēng)、海流等各種因素的影響，方向和速度會(huì)不斷變化，需要及時(shí)觀測(cè)修正風(fēng)和海流對(duì)艦船產(chǎn)生的誤差，來(lái)提高定位精度。

再者，推算過(guò)程中，誤差是不斷積累的，推算時(shí)間越長(zhǎng)，誤差越大，定位精度就越差。就像一塊不準(zhǔn)的手表，一天還勉強(qiáng)可以用用，但一年后那差得就實(shí)在太遠(yuǎn)了。

不可否認(rèn)的是，航跡推算由于計(jì)算較為簡(jiǎn)便、實(shí)時(shí)、快速等優(yōu)點(diǎn)，目前依然是艦船導(dǎo)航的基本航行定位方法之一，是艦船辨認(rèn)目標(biāo)和分析判斷航行安全的主要依據(jù)之一。這也是最簡(jiǎn)單方便的“掐指一算”就可以知道自己在海上哪里的方法。

如何觀測(cè)艦位？

觀測(cè)定位是利用外界物標(biāo)和自己的相對(duì)關(guān)系，來(lái)獲得船舶位置的方法。就好比在陸地上，如果別人給你打電話問你在哪里，你會(huì)告訴他在某幢樓前、某個(gè)地鐵口邊上等——這就是利用已知的樓、地鐵站的位置，再根據(jù)相對(duì)關(guān)系——“前”“邊”等，從而獲知自己的位置。

在離岸不太遠(yuǎn)的海域航行時(shí)，也一樣可以用已知的陸上物標(biāo)來(lái)進(jìn)行定位。你可以找一找海圖上標(biāo)有確切位置的顯著物標(biāo)，比如：燈塔、山頭、島嶼、立標(biāo)等，然后通過(guò)六分儀（測(cè)定角度然后轉(zhuǎn)化成距離）、羅經(jīng)加方位儀（測(cè)定物標(biāo)方位）等對(duì)物標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)，獲得相對(duì)位置。

比如下圖中，用羅經(jīng)加方位儀觀測(cè)到附近燈塔（A點(diǎn)）的方位是50°，使用六分儀觀測(cè)島嶼（B點(diǎn)）的距離是4海里。那么，在海圖上過(guò)燈塔畫一條方位50°的射線；以島嶼為中心，4海里為半徑畫圓，那么射線和圓的交叉點(diǎn)（P）就是你的位置了。

一般情況下，根據(jù)單一陸標(biāo)的一次觀測(cè)，只能得到一條船位線（船舶位置可能在這個(gè)線的某個(gè)點(diǎn)上），這樣是無(wú)法確定船的具體位置的。只有得到兩條或兩條以上的線，它們的交點(diǎn)，才能獲取船舶位置。

事實(shí)上，無(wú)論是天文導(dǎo)航、地文導(dǎo)航還是衛(wèi)星導(dǎo)航，本質(zhì)上都是通過(guò)觀測(cè)一個(gè)已知位置的物體，然后通過(guò)觀測(cè)得到和該物體相對(duì)關(guān)系，從而來(lái)確定位置的——

天文導(dǎo)航是利用六分儀，觀測(cè)已知位置的天體高度角獲得相對(duì)位置關(guān)系；地文導(dǎo)航是利用六分儀、方位儀等，觀測(cè)已知位置的燈塔、山頭等距離或方位獲得相對(duì)位置關(guān)系；而衛(wèi)星導(dǎo)航則是利用接收機(jī)，觀測(cè)幾顆已知位置衛(wèi)星的距離獲得相對(duì)位置關(guān)系。

這些方法，說(shuō)白了，就是利用已知來(lái)獲取未知——聽起來(lái)挺容易，但是各種方法其實(shí)內(nèi)涵豐富。

接下來(lái)，我們看一看這些方式的實(shí)際原理。

來(lái)源: 海軍大連艦艇學(xué)院

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