Оценка точности определения координат места судна по измерениям в реальном масштабе времени

Темой исследования является одна из наиболее важных задач морской навигации в обеспечении безопасности и эффективности мореплавания, а именно точность определения координат места судна. Несмотря на интенсивное внедрение информационных технологий и повышение точности навигационных систем и методов в списке актуальных задач мореплавания постоянно находятся исследования, связанные с точностью определения координат места судна. Традиционно под оценкой точности текущих координат места судна в морской навигации понимается априорная оценка влияния комбинации случайных погрешностей измеренных навигационных параметров на случайные погрешности рассчитанных координат. С помощью этой информации осуществляется подмена точности текущих координат места судна понятием «точность работы навигационной системы или метода», что принципиально является теоретическим несоответствием. Целью данного исследования является попытка частично компенсировать это несоответствие. Для этого предложен индикатор, позволяющий косвенно оценить текущую точность обсервованных координат места судна по информации, содержащейся в избыточных измерениях, полученных в масштабе реального времени без использования априорных данных. Идея индикатора основана на оценке площади фигуры погрешностей линий положения, ограниченной ее внешним контуром при высоком уровне избыточности измерений, обеспечивающих вероятность нахождения истинной точки в этой фигуре, равной 100 %. Отмечается, что современная навигационная техника характеризуется не только высокими точностными характеристиками, но и позволяет наращивать объем измерительной информации, используя для ее обработки современные технологии, включая платформы Big Data. Возможность определения текущей области с полной достоверностью нахождения в ней истинной точки стимулирует развитие следующего более технологичного и перспективного уровня автономных методов определения места судна, который напрямую относится, например, к развитию азимутальных методов мореходной астрономии, позволяющих выполнять неограниченное количество измерений в отсутствии видимого горизонта, что, несомненно, является актуальным при плавании судов в условиях высоких широт, особенно в длительный период полярной ночи.

1. Васьков А. С. Планирование и контроль криволинейной траектории движения судна / А. С. Васьков, А. А. Мироненко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 3. — С. 401–415. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-3-401-415.

2. Дерябин В. В. Модель движения судна для счисления пути / В. В. Дерябин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2022. — Т. 14. — № 1. — С. 17–24. DOI: 10.21821/2309-5180-2022-14-1-17-24.

3. Дерябин В. В. Нейросетевой подход к созданию системы определения счислимого места судна / В. В. Дерябин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2018. — Т. 10. — № 3. — С. 469–476. DOI: 10.21821/2309-5180-2018-10-3-469-476.

4. Дерябин В. В. Определение местоположения судна по глубинам при помощи нейронной сети / В. В. Дерябин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2024. — Т. 16. — № 1. — С. 7–16. DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-1-7-16.

5. Ююкин И. В. Картографирование изоповерхности дополнительных вторичных факторов методом сплайн-аппроксимации как условие повышения точности обсерваций e-Loran / И. В. Ююкин // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. —2024. — Т. 16. — № 1. — С. 37–54. DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-1-37-54.

6. Czaplewski K. The Concept of Using the Decision-Robustness Function in Integrated Navigation Systems / K. Czaplewski, B. Czaplewski // Sensors. — 2022. — Vol. 22. — Is. 16. — Pp. 6157. DOI: 10.3390/s22166157.

7. Specht M. Determination of navigation system positioning accuracy using the reliability method based on real measurements / M. Specht // Remote Sensing. — 2021. — Vol. 13. — Is. 21. — Pp. 4424. DOI: 10.3390/rs13214424.

8. Логиновский В. А. Оценка вероятности нахождения места судна в геометрической фигуре погрешностей линий положения / В. А. Логиновский // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 2. — С. 161–171. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-2-161-171.

9. Nguyen T. D. Evaluation of the accuracy of the ship location determined by GPS global positioning system on a given sea area / T. D. Nguyen // Journal of Physics: Conference Series. — IOP Publishing, 2020. — Vol. 1515. — No. 4. — Pp. 042010. DOI: 10.1088/1742-6596/1515/4/042010.

10. Specht M. Consistency of the empirical distributions of navigation positioning system errors with theoretical distributions — comparative analysis of the DGPS and EGNOS systems in the years 2006 and 2014 / M. Specht // Sensors. — 2020. — Vol. 21. — Is. 1. — Pp. 31. DOI: 10.3390/s21010031.

11. Zalewski P. Evolution of Maritime GNSS and RNSS Performance Standards / P. Zalewski, A. Bąk, M. Bergmann // Remote Sensing. —2022. — Vol. 14. — Is. 21. — Pp. 5291. DOI: 10.3390/rs14215291.

12. Filipowicz W. Mathematical theory of evidence in navigation / W. Filipowicz // Belief Functions: Theory and Applications: Third International Conference, BELIEF 2014, Oxford, UK, September 26–28, 2014. Proceedings 3. — Springer International Publishing, 2014. — Pp. 199–208. DOI: 10.1007/978-3-319-11191-9_22.

13. Specht M. Statistical distribution analysis of navigation positioning system errors — issue of the empirical sample size / M. Specht // Sensors. — 2020. — Vol. 20. — Is. 24. — Pp. 7144. DOI: 10.3390/s20247144.

14. Filipowicz W. Position fixing and its accuracy evaluation / W. Filipowicz // Zeszyty Naukowe/Akademia Morska w Szczecinie. — 2013. — № 36 (108) z. 1. — Pp. 42–48.

15. Specht C. A method for the assessing of reliability characteristics relevant to an assumed position-fixing accuracy in navigational positioning systems / C. Specht, J. Rudnicki // Polish Maritime Research. — 2016. — Vol. 23. — Is. 3. — Pp. 20–27. DOI: 10.1515/pomr‑2016-0028.

16. Resolution A.915(22). Revised maritime policy and requirements for a future global navigation satellite system (GNSS) [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://wwwcdn.imo.org/localresources/en/KnowledgeCentre/IndexofIMOResolutions/AssemblyDocuments/A.915(22).pdf (дата обращения: 30.04.2024).

17. Resolution A.1046(27). Worldwide radionavigation system [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://wwwcdn.imo.org/localresources/en/KnowledgeCentre/IndexofIMOResolutions/AssemblyDocuments/A.1046(27).pdf (дата обращения: 30.04.2024).

18. Площадь фигуры, ограниченная линиями online [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://mrexam.ru/graph/area (дата обращения: 30.04.2024).