Celestial navigation uses the sun and stars to determine the vessel's position and to know the bearing for the voyage. In order to calculate the ship's position using the navigation triangle, it is necessary to know the exact time and position of the sun.
연구 목적
하지만 원양항해 선박의 경우 조향 오류를 인지할 수 있는 특별한 수단이 없어 설치된 장비에만 의존할 수밖에 없다. IMO에서는 자이로컴퍼스, 자기나침반 등을 선박의 보호를 위한 장비로 선박의 톤수와 종류에 따라 필수항해장비로 지정·설치하도록 규정하고 있다.
연구 방법
제2장 천문항법 및 보호보증장비의 검토. 항해사의 가장 중요한 임무 중 하나는 배의 위치와 방위를 얼마나 정확하게 찾을 수 있는가였습니다.
방위제공장치
배에서 나침반을 사용하는 목적은 진북을 기준으로 배의 뱃머리 방향인 방위를 아는 것입니다. 탐색 중에 장치 자체에서 나침반 오류를 감지하거나 수정하는 것은 거의 불가능합니다.
천문항해
② 현지시 : 관찰자의 천구 자오선부터 천체의 가시 영역까지의 시간을 현지시(Local hour angle; LHA)라 한다. 관측자의 천구의 자오선부터 천체의 시간까지의 시간을 국지시각(Local Hour Angle, LHA)이라고 한다[13].
지구중심의 태양좌표
평균 일차 분점을 기준으로 한 태양의 기하 평균 황경은 다음과 같습니다. 태양의 황경은 달과 행성의 움직임으로 인해 정확히 0이 아닙니다. 가벼운 여행의 경우에는 기하일식에 대한 검토가 가능하다.
높은 정확성이 요구되는 경우, 다음과 같이 빛의 경로를 통해 태양의 황경을 보정할 수 있습니다. 태양의 기하학적 중심으로부터 황경의 일별 변화(아크초)는 다음과 같습니다. β는 태양의 기하학적 황도 경도와 위도이고, R은 반경(AU 단위)입니다.
천측을 이용한 방위산출
관찰자는 자신이 태양을 향하고 있는 방향을 측정하는데, 당시 천체의 위치를 안다고 가정한 계산을 통해 진북을 계산할 수 있다. 천문계산표에서 얻은 태양방향을 이용하여 선박의 항로를 계산할 수 있습니다. 그러나 천문학적 계산표에서 계산한 태양의 방향은 a+b이다.
둘째, 선박의 위치가 천체의 실제 위치에서 멀어질수록 베어링 오류의 영향이 줄어듭니다. 따라서 천체의 고도가 높으면 선박의 위치를 계산하기 쉽지만, 천체를 이용하여 방향을 측정하려면 천체의 고도가 낮을수록 좋다는 것을 알 수 있었다. . 이렇게 얻은 거리를 이용하여 배에서 바라본 태양의 방향을 구하면,
One Body Fix를 이용한 위치산출
최대한 빠르게 위치 계산이 가능합니다. 천체의 방향을 이용한 One Body Fix 방식은 다음과 같습니다. 반대로, 시간이 지나면서 GP와 AP의 위치가 뒤바뀐다면 이는 한낮의 해가 지는 상황을 의미한다.
본 장에서는 천문항법의 이론적 고찰과 도출된 방향 계산 알고리즘을 이용하여 유용한 임베디드 장치를 구현하였다. 구현된 장치의 용이성과 정확성을 확인하기 위해 시험평가 계획을 수립하고 평가하여 사용성을 확인하였다. 또한, 임베디드 장치의 정확도를 선박에 탑재된 기존 방산 장비의 정확도와 비교했습니다.
임베디드 장치의 구성
신호 전송을 위한 연결 케이블은 쉽게 설치하고 분리할 수 있도록 설계되었습니다. 임베디드 장치의 GUI는 그림 23과 같이 구성하였다. 관측 위치의 위도와 경도를 입력할 수 있으며, 시간은 UTC로 표현하였다.
그러나 실제 실험에서는 방위각 링을 측정한 시점의 데이터를 사용할 수 있도록 현재 시간(UTC)을 사용하였다. 아센코리아의 AKMU2P 제품을 사용하였습니다. 최종 가이드 링을 원형 플러그로 연결하여 편의성을 구현했습니다.
최종 구현된 디펜스 링은 유지보수를 위해 DEBUG 모드를 별도로 지원하기 위해 제작되었습니다. 방향 센서는 비너클에 위치하며 연결 단자는 외부에 장착됩니다.
임베디드 장치의 시험평가
태양의 위치는 Dec와 GHA 형식으로 표현되어 두 데이터의 정확성을 쉽게 확인할 수 있습니다. 또한, 측정의 정확도를 시간에 따른 결과를 표시하여 표현함으로써 본 실험의 정확도를 객관적으로 표현할 수 있도록 하였다. 그러나 테스트 결과, 측정값이 지속적으로 증가하는 것으로 확인됐다.
시간이 지남에 따라 태양의 방향이 바뀌더라도 관측대상에 대한 방향은 일정 범위 내에서 실제 방향을 유지하는 것으로 확인되었으며, 측정오차의 변화량은 평균 0.21°로 나타났다. Azimuth Circle을 이용하여 30분 간격으로 총 8회 측정하였고, 그 결과는 Table 17과 같이 확인되었다. 측정은 Azimuth Circle을 이용하여 20분 간격으로 총 5회 수행되었으며, 그 결과는 표 19와 같이 확인되었다.
바다에서 항해 방향을 찾기 위해서는 오래 전부터 지구 자기장을 이용한 자기나침반이 사용되어 왔다. 하늘의 태양과 별을 이용한 천문항법을 통해 배의 위치를 파악하고 항해방향을 결정할 수 있다. 항해 삼각측량을 사용하여 선박의 위치를 계산하려면 태양의 정확한 시간과 위치를 알아야 합니다.
천체 측량을 이용하여 방향을 계산하기 위해서는 관측시간, 배의 위치, 천체, 즉 태양의 위치가 필요하다. 선박의 위치, 관찰 시간, 태양의 위치를 알면 항법 삼각형의 방향 계산 알고리즘을 사용하여 방향을 결정할 수 있습니다. 이 알고리즘은 태양의 방위각(z), 적위(dec), 관측 고도를 사용하여 자신의 위치를 계산합니다.
