CC BY
29Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies 8 (2013 6) 863-866
УДК 006:627.7:528.088
Международные стандарты оценки точности навигационной информации
И.С. Гарматенко*
Военно-морская академия им. адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова Россия 197045, Санкт-Петербург, Ушаковская набережная, 17/1
Received 30.05.2013, received in revised form 16.10.2013, accepted 08.12.2013
В данной статье описаны международные стандарты оценки точности навигационной информации, принятые в стандарт «Методы выражения точности в навигации».
Ключевые слова: навигационная информация, стандарт STANAC 4278.
Основополагающим документом в стандартизации погрешностей навигационной информации, ратифицированным всеми государствами, входящими в состав НАТО, и используемым для оценки точности навигационной информации, является STANAC 4278 в его 3 -й редакции, принятый 3 июня 1995 года [1].
При рассмотрении данного документа видны различия в стандартах оценки точности навигационной информации НАТО и оценки точности навигационной информации, используемых в ВМФ РФ.
Погрешности измеряемых навигационных величин можно разделить на три группы: грубые (промахи), систематические и случайные. Грубые ошибки являются следствием искажения масштабов, перестановки цифр, ошибочных расчетов или неосторожности наблюдателей. Систематические погрешности характеризуются постоянством своего значения в течение рассматриваемого интервала времени. Случайные погрешности остаются после удаления грубых и систематических погрешностей и рассматриваются в стандарте STANAC 4278 как основной источник погрешностей.
Стандарт НАТО исходит из того, что систематические погрешности скомпенсированы, а случайные погрешности измерения навигационных величин подчиняются нормальному закону распределения. Наличие систематического смещения в том или ином навигационном параметре должно оговариваться с указанием его величины и знака [2].
При описании временной зависимости погрешностей в стандарте STANAC 4278 предлагается использовать величины, характеризующие скорость их нарастания, а для оценки точности величин, зависящих от пройденного кораблем расстояния, предусматривается использование погрешностей, выраженных в процентах к пройденному расстоянию.
© Siberian Federal University. All rights reserved
* Corresponding author E-mail address: garmatenkoigor@gmail.com
Для оценки интервала погрешностей в стандарте STANAC 4278 используется Р=0,95 (95%-ная вероятность), вместе с тем для характеристики интервалов погрешностей могут применяться и другие вероятности - 50, 63,2, 90, 95 и 99 %.
В оценке погрешности одномерных (линейных) навигационных величин используются:
- линейная вероятная погрешность LEP (LINEAR ERROR PROBABLE) ограничивает интервал, за пределы которой действительная погрешность не выходит с вероятностью 50 %;
- MAS (MAP ACCURACY STANDARD) ограничивает интервал, за пределы которого действительная погрешность не выходит с вероятностью 90 %;
- линейная средняя квадратическая погрешность RMS (ROOT MEAN SGUARE) ограничивает интервал, за пределы которого действительная погрешность не выходит с вероятностью 68 %. 2RMS и 3RMS соответствуют интервалу, за пределы которого действительная погрешность не выходит с вероятностью 95,4 и 99,7 %.
Для перехода между значениями вышеперечисленных вероятностей используются коэффициенты, приведенные в табл. 1.
В оценке точности двумерных навигационных величин применяются следующие характеристики:
- радиальная средняя квадратическая погрешность DRMS (DISTANCE ROOT MEAN SQUARED) - круг, за пределы которого действительная погрешность не выходит с вероятностью 68,3 % при С=0 и 63,2 % при С=1, где С =стш1п/стшах;
- стш1п, стшах - полуоси эллипса погрешностей, равные средним квадратическим погрешностям места по направлениям ориентации осей эллипса погрешностей;
DRMS=V<m+ +aY, (1)
где стх, cty - дисперсия погрешностей по осям прямоугольной системы координат;
- предельная радиальная погрешность 2DRMS (2 DISTANCE ROOT MEAN SQUARED) -круг, за пределы которого действительная погрешность не выходит с вероятностью 95,4 % при С=0 и 98,2 % при С=1;
Таблица 1. Коэффициенты перехода между линейными показателями точности стандарта STANAC 4278
К От 50 % (LEP) 90 % (MAS) 95 % (НАТО) RMS 2RMS 3RMS
50 % (LEP) 1 2,4387 2,9059 1,4826 2,9652 4,4478
90 % (MAS) 0,4100 1 1.1910 0,6079 1,2158 1,8237
95 % (НАТО) 0,3441 0.8396 1 0.5102 1,0204 1.5306
DRMS 0,6745 1.6450 1,9600 1 2 3
2DRMS 0,3372 0.8225 0,9800 0.5000 1 1,5
3DRMS 0,2248 0,5483 0,0653 0,3333 0,6667 1
2DRMS = 2V <in +<ах = ^V^Î+^T; (2)
- предельная радиальная погрешность 3DRMS (3DISTANCE ROOT MEAN SQUARED) -круг, за пределы которого действительная погрешность не выходит с вероятностью 99,7 % при С=0 и 1,0 при С=1;
3DRMS = ^1 a^ + а^ах ; (3)
- круговая вероятная погрешность СЕР (CIRCLE ERROR PROBABLE) - круг, за пределы которого действительная погрешность не выходит с вероятностью 50 %;
CEP-> R50 = 0,6142а mm + 0,56320^; (4)
- круговая вероятная погрешность R95 (CIRCLE PROBABLE) - круг, за пределы которого действительная погрешность не выходит с вероятностью 95 %;
R95 = (1,960790C + 0,004071C + 0,114276C2 + 0,371625C3)amax . (5)
Использование приближенных формул для вычисления радиуса окружности оцениваемого места с заданной вероятностью возможно использовать при соотношении (amin/amax) полуосей эллипса более чем 0,25.
Для перехода между значениями вышеперечисленных вероятностей с учетом соотношения полуосей эллипса погрешностей С используются соответствующие коэффициенты.
В основе способа расчета двухмерных погрешностей, принятого в стандарте STANAC 4278, заложен частный случай эллиптического распределения, в котором для оценки точности места корабля используется радиальная средняя квадратическая погрешность. При этом способы расчета значений полуосей эллипса погрешностей и перевод дисперсии погрешностей в ориентацию прямоугольной системы координат отдельно не рассматриваются. Использование в расчете двумерных погрешностей вместо эллиптического распределения радиального позволяет подстраховаться в оценке навигационной безопасности.
Переход от эллиптической к радиальной средней квадратической погрешности без существенного загрубения точности возможен при соотношении значения малой и большой полуосей среднего квадратического эллипса погрешностей более чем в 0,35 раза [3, 4].
Принятые в качестве стандарта погрешностей, соответствующих единому 95%-ному уровню доверительной вероятности, способствует исключению неопределенности при толковании навигационных погрешностей. Кроме того, такой подход в полной мере соответствует стандарту точности и навигационной безопасности плавания, принятому странами, входящими в Международную морскую организацию по безопасности судовождения (IMO) [2].
Список литературы
[1] STANAC 4278. «Method of expressing navigation accuracies» Edition 3, NATO unclassified North Atlantic treaty military agency for standardization. Bureau. 1995. 42.
[2] Груздев Н.М. // Морской сборник. 1993. № 4. С. 47-49.
[3] Груздев Н.М. Теория навигационных погрешностей. СПб.: СПб ВМИ, 2002. 325 с.
[4] Абезгауз Г.Г. Справочник по вероятностным расчетам. М.: Воениздат, 1970. 536 с.
- 865 -
International Standards of the Assessment of Accuracy of Navigation Information
Igor S. Garmatenko
Naval Academy Admiral Fleet of the Soviet Union NG Kuznetsova 17/1 Ushakovskaya embankment, St. Petersburg, 197045 Russia
This article describes the international standards for assessing the accuracy of navigation data taken in STANAC 4278 standard "methods of navigation accuracy".
Keywords: accuracy of navigation, STANAC 4278.
