<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">gumrf</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2309-5180</issn><issn pub-type="epub">2500-0551</issn><publisher><publisher-name>ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21821/2309-5180-2023-15-2-161-171</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">gumrf-294</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Эксплуатация водного транспорта, водные пути сообщения и гидрография</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>OPERATION OF WATER TRANSPORT, WATERWAYS AND HYDROGRAPHY</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Оценка вероятности нахождения места судна в геометрической фигуре погрешностей линий положения</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Assessment of ship position probability in the geometrical figure of position lines errors</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Логиновский</surname><given-names>В. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Loginovsky</surname><given-names>V. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Логиновский Владимир Александрович — доктор технических наук, профессор</p><p>198035, г. Санкт- Петербург, ул. Двинская, 5/7</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Loginovsky, Vladimir A. — Dr. of Technical Sciences, professor</p><p>5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035</p></bio><email xlink:type="simple">loginovskijVA@gumrf.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Admiral Makarov State University of Maritime and Inland Shipping</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>25</day><month>07</month><year>2023</year></pub-date><volume>15</volume><issue>2</issue><fpage>161</fpage><lpage>171</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Логиновский В.А., 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Логиновский В.А.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Loginovsky V.A.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journal.gumrf.ru/jour/article/view/294">https://journal.gumrf.ru/jour/article/view/294</self-uri><abstract><p>Отмечается, что одним из ключевых условий, способствующих эффективному решению задачи определения места судна, является применение избыточности измерений навигационных параметров. Реализация этой избыточности позволяет судоводителю или автоматическому навигационному средству осуществлять контроль правильности измерений, исключать грубые и систематические погрешности, уменьшать влияние случайных погрешностей и применять различные методы анализа и алгоритмы обработки информации с целью получения наиболее точных и надежных координат места судна. Адекватная избыточность навигационных измерений позволяет получать асимптотически несмещенные оценки координат, а также решать другие задачи навигации, основанные на избыточных данных. В статье приведены результаты исследования оценки вероятности нахождения истинных координат места судна в геометрической фигуре, сформированной случайными погрешностями измерений при их различной избыточности. Показано, что единичной избыточности измерений недостаточно для достижения необходимого уровня вероятности, а также сделаны выводы, позволяющие обобщить полученные результаты для линейных пространств любых размерностей, используемых в задачах расчета координат места судна. В качестве математического аппарата для проведения исследования были использованы элементы классической комбинаторики, основанные на схеме Бернулли и включающие в качестве инструментов бином Ньютона и треугольник Паскаля. Эти инструменты позволяют эффективно анализировать комбинации математических знаков случайных погрешностей измерений, сводя их в бинарные последовательности, описываемые биномиальными коэффициентами. В статье приводится доказательство того, что низкий уровень вероятности нахождения истинных значений координат в фигуре погрешностей является сигналом о том, что использование любых методов осреднения результатов таких измерений может привести к асимптотически смещенным оценкам координат места судна, т. е. к влиянию на координаты систематических погрешностей измерений, действующих в пределах некоторого временного интервала. Отмечается, что с точки зрения навигационной безопасности низкая вероятность может квалифицироваться как потенциально-опасная ситуация, способствующая возникновению некорректного контроля за местом судна и неадекватному принятию решений. Приводятся вероятностные критерии необходимой избыточности измерений для приближения к оценке асимптотически несмещенных координат места судна.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Accurate and reliable determination of the ship position coordinates is one of the most important tasks for ensuring the safety of navigation at sea. A significant condition that contributes to the effective solution of this task is the use of redundancy in measurements of navigation parameters. The implementation of this redundancy allows the navigator or automatic navigation aid to control the trueness of measurements; eliminate gross and systematic errors; reduce the effect of random errors; apply various methods of analysis and algorithms for processing information in order to obtain the most accurate and reliable ship position. Adequate redundancy of navigation measurements makes it possible to obtain asymptotically unbiased estimates of coordinates, as well as to solve other navigation tasks based on redundant data. The results of a study on the probability of finding the true coordinates of the ship’s position in a geometric figure formed by random measurement errors are presented. It has been shown in the study that a single redundancy of measurements is not enough to achieve the required level of probability. Elements of classical combinatorics based on the Bernoulli scheme and including Newton’s binomial and Pascal’s triangle as tools are used as a mathematical apparatus for the study. These tools allow us to effectively analyze combinations of mathematical signs, such as plus and minus, of random measurement errors, reducing them into binary sequences, which are described by binomial coefficients. It has been argued in the paper that the low level of probability of finding the true values of the coordinates in the geometrical figure of measurement errors is a strong signal that any method of averaging the measurement results can lead to asymptotically biased estimates of the ship position coordinates. This is analogous to the influence of systematic errors on the coordinates within a certain time interval. From the point of view of navigational safety, a low probability can be qualified as a near-miss situation, which can lead to incorrect control of the ship position. The probabilistic criteria for the necessary redundancy of measurements to approach asymptotically unbiased estimates of ship position are presented in the paper.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>определение места судна</kwd><kwd>вероятность</kwd><kwd>фигура погрешностей</kwd><kwd>доверительный интервал</kwd><kwd>избыточность измерений</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>ship position</kwd><kwd>probability</kwd><kwd>geometrical figure of errors</kwd><kwd>confidence interval</kwd><kwd>measurement redundancy</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Nwigwe T. Statistical Analysis of Bulk Carrier Accident from 2011 to 2020/ T. Nwigwe, M. Kiyokazu // Trans-Nav: International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation. — 2022. — Vol. 16. — No. 1. — Pp. 153–157. DOI: 10.12716/1001.16.01.18.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nwigwe, T., and M. Kiyokazu. “Statistical Analysis of Bulk Carrier Accident from 2011 to 2020.” TransNav: International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation 16.1 (2022): 153–157. DOI: 10.12716/1001.16.01.18.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Kerbrat A. Analysis of Navigational Casualties within European Waters and Case Study / A. Kerbrat // Trans-Nav: International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation. — 2021. — Vol. 15. — No. 4. — Pp. 729–736. DOI: 10.12716/1001.15.04.02.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kerbrat, Agnieszka. “Analysis of Navigational Casualties within European Waters and Case Study.” TransNav: International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation 15.4 (2021): 729–736. DOI: 10.12716/1001.15.04.02</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Galić S. A Chronological Overview of Scientific Research on Ship Grounding Frequency Estimation Models / S. Galić, Z. Lušić, S. Mladenović, A. Gudelj // Journal of Marine Science and Engineering. — 2022. — Vol. 10. — Is. 2. — Pp. 207. DOI: 10.3390/jmse10020207.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Galić, Stipe, Zvonimir Lušić, Saša Mladenović, and Anita Gudelj. “A Chronological Overview of Scientific Research on Ship Grounding Frequency Estimation Models.” Journal of Marine Science and Engineering 10.2 (2022): 207. DOI: 10.3390/jmse10020207.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Логиновский В. А. Вероятность принадлежности истинной точки фигуре погрешностей / В. А. Логиновский // Методы и технические средства навигации: сб. науч. тр. / Государственная морская академия имени адмирала С. О. Макарова. — М.: Мортехинформреклама, 1993. — С. 41–48.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Loginovskii, V. A. “Veroyatnost’ prinadlezhnosti istinnoi tochki figure pogreshnostei.” Metody i tekhnicheskie sredstva navigatsii. Sbornik nauchnykh trudov. M.: Mortekhinformreklama, 1993. 41–48.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Strang G. Linear algebra and its application / G. Strang. — 3d edition. — Thomson Learning, Inc., 1988. — 505 p.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Strang, Gilbert. Linear algebra and its application. 3d edition. Thomson Learning, Inc., 1988.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Devriendt K. The simplex geometry of graphs / K. Devriendt, P. Van Mieghem // Journal of Complex Networks. — 2019. — Vol. 7. — Is. 4. — Pp. 469–490. DOI: 10.1093/comnet/cny036.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Devriendt, Karel, and Piet Van Mieghem. “The simplex geometry of graphs.” Journal of Complex Networks 7.4 (2019): 469–490. DOI: 10.1093/comnet/cny036.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карпенко А. П. Метод комплексов. МГТУ им. Н. Э. Баумана, кафедра САПР (2003–2019) [Электронный ресурс] / А. П. Карпенко. — Режим доступа: http://195.19.40.251/?cnt/?doc=BCRXQY6RLJMJHZRT8VUX (дата обращения: 20.12.2022).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Karpenko, A. P. Metod kompleksov. Web. 20 Dec. 2022 &lt;http://195.19.40.251/?cnt/?doc=BCRXQY6RLJMJHZRT8VUX&gt;.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Закс Ш. Теория статистических выводов / Ш. Закс. — М.: МИР, 1975. — 779 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zaks, Sh. Teoriya statisticheskikh vyvodov. M.: MIR, 1975.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Филатов О. В. Треугольник Паскаля — основной объект теории вероятностей и комбинаторики длинных последовательностей / О. В. Филатов // Проблемы современной науки и образования. — 2020. — № 9 (154). — С. 28–37. DOI: 10.24411/2304-2338-2020-10901.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Filatov, Oleg Vladimirovich. “Pascal’s triangle — the main object of the theory of probability and combinatorics of long sequences.” Problemy sovremennoi nauki i obrazovaniya 9(154) (2020): 28–37. DOI: 10.24411/2304-2338-2020-10901.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кудряшов Ю. Г. Комбинаторика-2. Бином Ньютона [Электронный ресурс] / Ю. Г. Кудряшов, И. В. Щуров, И. А. Хованская. — Режим доступа: http://math-info.hse.ru/f/2011-12/auto-old/ling/lecture3.pdf (дата обращения: 20.12.2022).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kudryashov, Yu. G., I. V. Shhurov, and I. A. Xovanskaya. Kombinatorika-2. Binom N`yutona. Web. 20 Dec. 2022 &lt;http://math-info.hse.ru/f/2011-12/auto-old/ling/lecture3.pdf&gt;.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
