Accuracy in fixing ship’s positions by camera survey of bearings

• Autorzy: Naus K. , Wąż M.

Warianty tytułu

PL

Dokładność wyznaczania pozycji statku z pomiarów namiarów wykonanych kamerą

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of research on the possibilities of fixing ship position coordinates based on results of surveying bearings on navigational marks with the use of the CCD camera. Accuracy of the determination of ship position coordinates, expressed in terms of the mean error, was assumed to be the basic criterion of this estimation. The first part of the paper describes the method of the determination of the resolution and the mean error of the angle measurement, taken with a camera, and also the method of the determination of the mean error of position coordinates when two or more bearings were measured. There have been defined three software applications assigned for the development of navigational sea charts with accuracy areas mapped on. The second part contains the results of studying accuracy in fixing ship position coordinates, carried out in the Gulf of Gdansk, with the use of bearings taken obtained with the Rolleiflex and Sony cameras. The results are presented in a form of diagrams of the mean error of angle measurement, also in the form of navigational charts with accuracy fields mapped on. In the final part, basing on results obtained, the applicability of CCD cameras in automation of coastal navigation performance process is discussed.

PL

W artykule przedstawiono opis badan mających na celu ustalenie możliwości określania współrzędnych pozycji statku z wyników pomiarów namiarów optycznych na znaki nawigacyjne wykonanych kamera CCD. Jako podstawowe kryterium przyjęto dokładność określania współrzędnych pozycji statku zwymiarowana wartością błędu średniego. W pierwszej części artykułu przedstawiono metodę wyznaczania rozdzielczości i błędu średniego pomiaru kata kamera oraz metodę wyznaczania błędu średniego współrzędnych pozycji z dwóch i więcej namiarów. Opisano trzy aplikacje programowe służące do przygotowywania morskich map nawigacyjnych z naniesionymi obszarami dokładności. W drugiej części zaprezentowano wyniki z badania dokładności określania współrzędnych pozycji statku na Zatoce Gdańskiej z namiarów zmierzonych kamera firmy Rolleiflex i Sony. Ukazano je w postaci wykresów błędu średniego pomiaru kata oraz w postaci morskich map nawigacyjnych z naniesionymi obszarami dokładności. W części końcowej, opierając się na wynikach badan przeprowadzono dyskusje dotyczącą oceny przydatności kamer CCD do automatyzacji procesu prowadzenia morskiej nawigacji przybrzeżnej.

Słowa kluczowe

EN

coastal navigation; position accuracy; camera survey of an angle

PL

mapa nawigacyjna; pozycja statku; morska nawigacja

• Wydawca: Komitet Geodezji PAN
• Czasopismo: Geodesy and Cartography
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 60, no 1
• Strony: 61--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Naus K.

autor

Wąż M.

• Institute of Navigation and Hydrography Polish Naval Academy, 69 Smidowicza St., 81-103 Gdynia, Poland,

Bibliografia

• Austin D., Kouzoubov K., (2002): Robust, long term navigation of a mobile robot, Proceedings of IARP/IEERAS Joint Workshop on Technical Challenges for Dependable Robots in Human Environments, pp. 67-72.
• Benhimmane S., Mailis E., (2006): A new approach to vision-based robot control with omnidirectional cameras, Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, Orlando, pp. 526-531.
• Bianco G., Zelinsky A., (2000): Real time analysis of the robustness of the navigation strategy of a visually guided mobile robot, Proceedings of International Conference on Intelligent Autonomous Systems, Venice pp. 3778-3783.
• Davison A.J., (2003): Real-Time simultaneous localization and mapping with a single camera, Proceedings of IEEE International Conference on Computer Vision, Vol. 2, Nice, pp. 1403-1410.
• Hoshizaki T., Andrisani I.D., Braun A.W., Mulyana A.K., Bethel J.S., (2004): Performance of integrated electro-optical navigation systems, Navigation, Journal of the Institute of Navigation, Vol. 51, No 2, 2004, pp. 101-129.
• IMO, (1974): International Convention for the Safety of Life at Sea, SOLAS 74/81/83.
• IMO, (1979): Performance standards for gyro-compasses, Resolution A.424.
• IMO, (1995): World-wide radionavigation system, Resolution A.815(19).
• IMO, (2001): NAV 47/7/1, Annex 2.
• Jagielski A., (2007): Geodesy II (in Polish), GEODPIS, 2nd Edn, Krakow.
• Jedryczka R., (1999): Semi-Automatic Exterior Orientation Using Existing Vector, OEEPE Official.Publication, No 36.
• Kopacz Z., Morgas W., Urbanski J., (2003): Assessment of accuracy position of the ship (in Polish), Polish Naval Academy, 2nd Edn, Gdynia.
• Knight J., (2002): Robot navigation by active stereo fixation. Robotics Research Group, Department of Engineering Science, University of Oxford, Report No. OUEL 2220/00.
• Montemerlo M., (2003): FastSLAM: A Factored Solution to the Simultaneous Localization and Mapping Problem with Unknown Data Association, PhD Thesis, Robotics Institute, Carnegie Mellon University, Pittsburgh.
• Mouragnon E., (2006): Real time localization and 3D reconstruction, Proceedings of IEEE International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Vol. 1, pp. 363-370. OEEPE, (1999): Official Publication, No 36.
• Robert P.C., ( 2004): Casella G. Monte Carlo statistical methods, Springer-Verlag, ISBN 0-387-212339-6.
• Ryynanen K., Vehkaoja A., Osterberg P., Joro R., (2007): Automatic recognition of sector light boundaries based on digital imaging, IALA Bulletin, Issue 1/2007, pp. 30-33.
• Snyder F.D., Morris D.D., Haley P.H., Collins R.T., Okerholm A.M., (2004): Northrop Grumman. Autonomous River Navigation, Proceedings of SPIE, Mobile Robots XVII, 2004, pp. 221-232.
• Sridharan M., Kuhlmann G., Stone P., (2005): Practical vision-based Monte Carlo localization on a legged robot, Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, pp. 3366-3371.
• Stachniss C., Hanel D., Burgared W., (2004): Exploration with active loop-closing for FastSLAM, Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Vol. 2, pp. 1505-1510.
• Stronger D., Stone P., (2007): Selective visual attention for object detection on a legged robot, Springer-Verlag.
• Wang C., (2004): Simultaneous Localization, Mapping and Moving Object Tracking, PhD Thesis, Robotics Institute, Carnegie Mellon University, Pittsburgh.
• Winters N., Gaspar J., Grossmann E., Santos-Victor J., (2001): Experiments in visual-based navigation with an omnidirectional camera, Proceedings of the IEEE ICAR 2001 Workshop: Omnidirectional Vision Applied to Robotic Orientation and Nondestructive Testing, Budapest, pp. 223-270.
• Wisniewski Z., (2005): Adjustment computations in geodesy (in Polish), University of Warmia and Mazury, 1st Edn, Olsztyn.
• Yuanand C., Medioni G., (2006): 3D reconstruction of background and objects moving on ground plan viewed from a moving camera, Proceedings of IEEE International Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp. 2261-2268.