Картографирование изоповерхности дополнительных вторичных факторов методом сплайн-аппроксимации как условие повышения точности обсерваций e-Loran

Аргументировано предложение в пользу наземной радионавигационной системы e-Loran в качестве альтернативы глобальным навигационным спутниковым системам. Мотивация поиска дублирующего варианта вызвана необходимостью обеспечения надежности позиционирования как предмета противодействия спуфинговым и джамминговым рискам при реализации концепции кибернетической осведомленности на водном транспорте. Гипотетически рассмотрена возможность использования e-Loran на трассе Северного морского пути в качестве резервной навигационной системы. Проанализирован опыт эксплуатации пилотных проектов усовершенствованного Loran в вопросе прогнозируемого потенциала точности позиционирования. Исследован оптимальный способ компенсации системной погрешности геолокации на основе использования дополнительных вторичных факторов. C учетом принципа функционала d-Loran, основанного на сравнении измеренных значений задержки прохождения радиосигнала с опубликованными аналогами для передачи уточнений морским потребителям, определена необходимость применения целостности как критерия доверительной оценки надежности обработки навигационной информации. Выполнен критический анализ результативности попыток применения метода линейной интерполяции для вычисления промежуточных репрезентативных значений задержки прохождения радиосигнала с целью имитационного моделирования карты дополнительных вторичных факторов. Выдвинута гипотеза перспективности синтеза изоповерхности поправок на основе В-сплайновой аппроксимации. Реализован повтор на корректном алгоритмическом уровне южнокорейского эксперимента синтезирования карты дополнительных вторичных факторов с измеренными показателями хронометражной задержки распространения радиосигнала в наносекундах от передающей станции Пхохан. С целью демонстрации практической реализуемости сплайнового алгоритма выполнена компьютерная визуализация картографического фрагмента дополнительных вторичных факторов залива Йонгиль. Выдвинуто предположение о целесообразности трехмерного представления дополнительного вторичного фактора для ситуационного восприятия вахтенным помощником навигации с коррекцией по карте как процесса в альтернативном позиционировании с целью повышения надежности контроля местоположения за счет визуального оценивания правильности использования поправок дифференциального варианта е-Loran. Отмечается перспектива применения разработанного пакета прикладных паскаль-программ с реализациями на мониторах дисплейного типа в качестве интеллектуальной поддержки принятия решений судоводителем при апостериорной оценке точности обсервации за счет наглядности визуального представления поля поправок.

1. Pelgrum W. J. New potential of low-frequency radionavigation in the 21st century: PhD dissertation / W. J. Pelgrum. — Netherlands: Delft University of Technology, 2006. — 295 p.

2. Czaplewski K. The Identification of Possible Applications of the E-Loran System / K. Czaplewski, A. Weintrit // Annual of Navigation. — 2018. — No. 25. — Pp. 165–186. DOI: 10.1515/aon-2018-0012.

3. Peshekhonov V. G. High-Precision Navigation Independently of Global Navigation Satellite Systems Data / V. G. Peshekhonov // Gyroscopy and Navigation. — 2022. — Vol. 13. — Is. 1. — Pp. 1–6. DOI: 10.1134/S2075108722010059.

4. Offermans G. eLoran Initial Operational Capability in the United Kingdom — First Results / G. Offermans, E. Johannessen, S. Bartlett, C. Schue, A. Grebnev, M. Bransby, P. Williams, C. Hargreaves // Proceedings of the 2015 International Technical Meeting of The Institute of Navigation. — ION, 2015. — Pp. 27–39.

5. Schmidt G. T. GPS Based Navigation Systems in Difficult Environments / G. T. Schmidt // Gyroscopy and Navigation. — 2019. — Vol. 10. — Is. 2. — Pp. 41–53. DOI: 10.1134/S207510871902007X.

6. Ююкин И. В. Оппортунистическая навигация в аспекте интеграции альтернативного позиционирования и электронного картографирования на основе сплайновой технологии / И. В. Ююкин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 4. — С. 617–632. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-4-617-632.

7. Williams P. e-Navigation and the Case for eLoran / P. Williams, S. Basker, N. Ward // The Journal of Navigation. — 2008. — Vol. 61. — Is. 3. — Pp. 473–484. DOI: 10.1017/S0373463308004748.

8. Offermans G. Providing a resilient timing and UTC service using eLoran in the United States / G. Offermans, S. Bartlett, C. Schue // Navigation: Journal of The Institute of Navigation. — 2017. — Vol. 64. — Is. 3. — Pp. 339–349. DOI: 10.1002/navi.197.

9. Clements Z. Dual-Satellite Geolocation of Terrestrial GNSS Jammers from Low Earth Orbit / Z. Clements, T. E. Humphreys, P. Ellis // 2023 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium (PLANS). — IEEE, 2023. — Pp. 458–469. DOI: 10.1109/PLANS53410.2023.10140058.

10. Ююкин И. В. Сплайновый эталон картографированной информативности корреляционно-экстремальной навигации как потенциал кибернетической ситуационной осведомленности / И. В. Ююкин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 3. — С. 374–392. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-3-374-392.

11. Son P. W. eLoran: Resilient positioning, navigation, and timing infrastructure in maritime areas / P. W. Son, S. G. Park, Y. Han, K. Seo // IEEE Access. — 2020. — Vol. 8. — Pp.193708–193716. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3033215.

12. Fang T. H. Integrated GPS, INS, and eLoran for Maritime Tasks Using ASF Correction by Kalman Filter / T. H. Fang, Y. Kim, D. Kim, S. Lee, K. Seo, S. H. Park // Journal of Institute of Control, Robotics and Systems. — 2018. — Vol. 24. — No. 8. — Pp. 742–749. DOI: 10.5302/J.ICROS.2018.18.0079.

13. Kim W. First Demonstration of the Korean eLoran Accuracy in a Narrow Waterway Using Improved ASF Maps / W. Kim, P. W. Son, S. G. Park, S. H. Park, J. Seo // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. — 2022. — Vol. 58. — Is. 2. — Pp. 1492–1496. DOI: 10.1109/TAES.2021.3114272.

14. Rhee J. H. Enhanced Accuracy Simulator for a Future Korean Nationwide eLoran System / J. H. Rhee, S. Kim, P. W. Son, J. Seo // IEEE Access. — 2021. — Vol. 9. — Pp. 115042–115052. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3105063.

15. Son P. W. Demonstration of the Feasibility of the Korean eLoran System as a Resilient PNT in a Testbed / P. W. Son, S. G. Park, Y. Han, K. Seo, T. H. Fang // Remote Sensing. — 2023. — Vol. 15. — Is. 14. — Pp. 3586. DOI: 10.3390/rs15143586.

16. Yan B. High-Accuracy Positioning Based on Pseudo-Ranges: Integrated Difference and Performance Analysis of the Loran System / B. Yan, Y. Li, W. Guo, Y. Hua // Sensors. — 2020. — Vol. 20. — Is. 16. — Pp. 4436. DOI: 10.3390/s20164436.

17. Yuyukin I. V. Correlation-extreme method based on spline functions as an alternative to satellite navigation / I. V. Yuyukin // AIP Conference Proceedings. — AIP Publishing, 2023. — Vol. 2476. — No. 1. — Pp. 030030. DOI: 10.1063/5.0102916.

18. Son P. W. Universal Kriging for Loran ASF Map Generation / P. W. Son, J. H. Rhee, J. Hwang, J. Seo // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. — 2018. — Vol. 55. — Is. 4. — Pp. 1828–1842. DOI: 10.1109/TAES.2018.2876587.

19. Choi Y. S. A Study on the ASF Correction Age and Error for Effective eLORAN Data Channel Utilization in Korea / Y. S. Choi, S. W. Hwang, S. R. Yeo, C. Park, S. H. Yang, S. J. Lee // Journal of Positioning, Navigation, and Timing. — 2013. — Vol. 2. — Is. 2. — Pp. 109–114. DOI: 10.11003/JKGS.2013.2.2.109.

20. Ююкин И. В. Модификация метода наименьших квадратов для сплайн-аппроксимации навигационной изоповерхности/ И. В. Ююкин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2019. — Т. 11. — № 4. — С. 631–639. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-4-631-639.

21. Hwang S. W. A generation method of ASF mapping by the predicted ASF with the measured one in the Yeongil Bay / S. W. Hwang, M. Y. Shin, Y. S. Choi, D. Yu, C. Park, S. H. Yang, C. B. Lee, S. J. Lee // Journal of Navigation and Port Research. — 2013. — Vol. 37. — Is. 4. — Pp. 375–381. DOI: 10.5394/KINPR.2013.37.4.375.

22. Ююкин И. В. Применение метода сплайн-функций при компьютерной визуализации подводного рельефа / И. В. Ююкин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2021. — Т. 13. — № 1. — С. 64–79. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-1-64-79.

23. Lee C. B. dLoran Measurement in Yeongil Bay using the Pohang Loran-C (9930M) / C. B. Lee, J. K. Lee, Y. K. Lee, S. W. Hwang, S. J. Lee, S. H. Yang // Journal of Navigation and Port Research. — 2014. — Vol. 38. — Is. 3. — Pp. 227–232. DOI: 10.5394/KINPR.2014.38.3.227.

24. Park J. Effect of Outlier Removal from Temporal ASF Corrections on Multichain Loran Positioning Accuracy / J. Park, P. W. Son, W. Kim, J. H. Rhee, J. Seo // 2020 20th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS). — IEEE, 2020. — Pp. 824–826. DOI: 10.23919/ICCAS50221.2020.9268214.

25. Ююкин И. В. Навигационное использование e-Loran в модификации с методом сплайн-функций / И. В. Ююкин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2020. — Т. 12. — № 4. — С. 703–715. DOI: 10.21821/2309-5180-2020-12-4-703-715.

26. Hwang J. TDOA-based ASF Map Generation to Increase Loran Positioning Accuracy in Korea / J. Hwang, P. W. Son, J. Seo // 2018 IEEE International Conference on Consumer Electronics-Asia (ICCE-Asia). — IEEE, 2018. — Pp. 206–212. DOI: 10.1109/ICCE-ASIA.2018.8552129.

27. Cao Y. Review of navigability changes in trans-Arctic routes / Y. Cao, M. Yu, F. Hui, J. Zhang, X. Cheng // Chinese Science Bulletin. — 2021. — Vol. 66. — Is. 1. — Pp. 21–33. DOI: 10.1360/TB-2020-0596.

28. Цмай В. В. Актуальные вопросы правового регулирования международных коммерческих морских перевозок / В. В. Цмай // Океанский менеджмент. — 2022. — № 1 (15). — С. 56–59.

29. Guy E. Commercial shipping in the Arctic: new perspectives, challenges and regulations / E. Guy, F. Lasserre // Polar Record. — 2016. — Vol. 52. — Is. 3. — Pp. 294–304. DOI: 10.1017/S0032247415001011.