Accuracy in fixing ship's positions by CCD camera survey of horizontal angles

• Autorzy: Krzysztof Naus

Warianty tytułu

Dokładność wyznaczania pozycji statku z kątów poziomych zmierzonych kamerą CCD

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article describes a study to assess the accuracy determining the position coordinates of the ship based on measurements horizontal angle made optical CCD (Charge Coupled Device) camera. In the first part of paper describes the method of calculating the measurement mean errors and the field figure mean errors of position coordinates delineated from two or more horizontal angles. There have been defined three software applications assigned for preparation of navigational sea charts with accuracy areas mapped on (map distributions of accuracy). The second part presents, in the form of maps distributions of accuracy, results of the study's Rolleiflex camera. This study was conducted in based on the theoretical measurements, carried out the geometric structure formed by the constant measurement, optical navigational marks located on the Gulf of Gdańsk. In the final part, based on the results of research conducted discussion on evaluating the suitability of CCD cameras to determine the ship's position coordinates with the International Maritime Organization. (original abstract)

W artykule przedstawiono opis badania mającego na celu ocenę dokładności wyznaczania współrzędnych pozycji statku na podstawie pomiarów optycznych kąta poziomego wykonanych kamerą CCD. W jego pierwszej części przedstawiono metodę obliczania średniego błędu pomiaru, pola figury błędów oraz średniego błędu współrzędnych pozycji wyznaczanej na podstawie dwóch i więcej kątów poziomych. Opisano trzy aplikacje programowe służące do przygotowywania morskich map nawigacyjnych z naniesionymi na nich tzw. obszarami dokładności wyznaczania współrzędnych pozycji statku (mapy rozkładów dokładności). W drugiej części zaprezentowano, w formie map rozkładów dokładności, wyniki z badania kamer firmy Rolleiflex. Badanie przeprowadzono, opierając się na symulowanych pomiarach wykonywanych względem geometrycznej struktury pomiarowej utworzonej przez stałe, optyczne znaki nawigacyjne znajdujące się na Zatoce Gdańskiej. W części końcowej, opierając się na wynikach badań, przeanalizowano przydatność kamer CCD do wyznaczania współrzędnych pozycji statku w świetle przepisów Międzynarodowej Organizacji Morskiej. (abstrakt oryginalny)(abstrakt oryginalny)

Słowa kluczowe

EN

Navigation systems; Measurement; Measuring errors

PL

Systemy nawigacyjne; Pomiary; Błędy pomiarowe

• Czasopismo: Geomatics and Environmental Engineering
• Rocznik: 2011
• Numer: nr 5/4
• Strony: 47--61

Twórcy

autor

Krzysztof Naus

• Polish Naval Academy, Poland

Bibliografia

• Austin D., Kouzoubov K.: Robust, long term navigation of a mobile robot. Proceedings of IARP/IEERAS Joint Workshop on Technical Challenges for Dependable Robots in Human Environments, 2002.
• Benhimmane S., Mailis E.: A new approach to vision-based robot control with omni-directional camers. Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, Orlando 2006, pp. 526-531.
• Bianco G., Zelinsky A.: 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 2000.
• Brandt S.: Analiza danych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999.
• Davison A.J.: Real-time simultaneous localization and mapping with a single camer. Proceedings of IEEE International Conference on Computer Vision, vol. 2, Nice 2003, pp. 1403-1410.
• Snyder F.D., Morris D.D., Haley P.H., Collins R., Okerholm A.M.: Northrop Grumman. Autonomous River Navigation. Proceedings of SPIE, Mobile Robots XVII, 2004, pp. 221-232.
• Hoshizaki T., Andrisani D., Braun A.W., Mulyana A.K., Bethel J.S.: Performance of integrated electro-optical navigation systems, Navigation, Journal of the Institute of Navigation, vol. 51, no. 2, 2004, pp. 101-129.
• International Hydrographic Organization: Special Publication No. S-57. Monako 2002.
• International Maritime Organization: International Convention for the Safety of Life at Sea (SOLAS 74/81/83). 1974.
• International Maritime Organization: World-wide radionavigation system. Resolution A.815(19), 1995.
• International Maritime Organization, NAV 47/7/1 ANNEX 2, 2001.
• Jagielski A.: Geodezja II. Wyd. 2. GEODPIS, Kraków 2007.
• Jędryczka R.: Automatyzacja procesu wyznaczania elementów orientacji zewnętrznej. Archiwum Fotogrametrii, Kartografia i Teledetekcja, vol. 10, 2000, pp. 44-49.
• Knight J.: Robot navigation by active stereo fixation. Robotics Research Group, Department of Engineering Science, University of Oxfort, Report No. OUEL 2220/00.
• Kopacz Z., Morgaś W., Urbański J: Ocena dokładności pozycji okrętu. Wyd. 2. Wyd. Akademii Marynarki Wojennej, Gdynia 2003.
• Montemerlo M.: FastSLAM: A Factored Solution to the Simultaneous Localization and Mapping Problem with Unknown Data Association. Robotics Institute, Carnegie Mellon University, Pittsburgh 2003 (Ph.D. Thesis).
• Mouragnon E.: Real time localization and 3D reconstruction. Proceedings of IEEE International Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, vol. 1, 2006, pp. 363-370.
• Jankiewicz M., Naus K.: ENC as a source of hydrographic data for paper maps. Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej, r. 47, nr 166 K/1, 2006, pp. 163-173.
• Naus K., Wąż M.: Dokładność pomiaru kąta poziomego kamerą CCD, Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej, r. LII, nr 3 (186), 2010, pp. 83-94.
• OEEPE, Official Publication, no. 36, 1999.
• Robert P.C., Casella G.: Monte Carlo Statistical Methods. Springer-Verlag, 2004.
• Ryynanen K., Vehkaoja A., Osterberg P., Joro R.: Automatic recognition of sector light boundaries based on digital imaging. IALA Bulletin, issue 1, 2007, pp. 30-33.
• Sridharan M., Kuhlmann G., Stone P.: Practical vision-based Monte Carlo localization on a legged robot. Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2005, pp. 3366-3371.
• Stachniss C., Hanel D., Burgared W.: Exploration with active loop-closing for FastSLAM. Proceedings of IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, vol. 2, 2004, pp. 1505-1510.
• Stronger D., Stone P.: Selective Visual Attention for Object Detection on a Legged Robot. Springer-Verlag, 2007.
• Wang C.: Simultaneous Localization, Mapping and Moving Object Tracking. Robotics Institute, Carnegie Mellon University, Pittsburgh 2004 (Ph.D. Thesis).
• Wiśniewski Z.: Rachunek wyrównawczy w geodezji. Wyd. 1. Wyd. Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, Olsztyn 2005.
• Winters N., Gaspar J., Grossmann E., Santos-Victor J.: Experiments in visual-based navigation with an omnidirectional camer. Proceedings of the IEEE ICAR 2001 Workshop "Omnidirectional Vision Applied to Robotic Orientation and Nondestructive Testing", Budapeszt 2001.
• Yuanand C., Medioni G.: 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, 2006, pp. 2261-2268.
• http://www.mapinfo.pl/opro/analizy/vertical.php.
• http://www.rolleimetric.com/uploads/files/prospekte/RolleiMetric%206008digital%20metric.pdf.