Optimal Spline Trajectory of the Ship Informative Route in the Map-Aided Navigation

Abstract

The task of organizing an informative route as an optimal spline trajectory of a moving object with an assessment of the informativeness of the map-aided navigation standard is completed. From the perspective of the planning approach, an optimal geometric path, passing through pre-determined iconic intermediate points, taking into account the avoidance of navigational hazards as “obstacle spots” has been formed. Within the framework of the strategy of informative planning of the spline path, the actuality of solving the problem of synthesizing the optimal trajectory in two variants is noted: by the methods of B-splines and classical polynomial interpolations as the implementation of the tactics of a mobile object movement in a conflict environment. A comparative characteristic of two alternative algorithms for solving the problem, specifying the advantages and disadvantages of each option, is given. As a demonstration of the practical applicability of the interpolation approach, the spline trajectory of an illustrative example in route of map-aided navigation is designed against the background of a contour map of isolines. Emphasis is placed on the possibility of forming the shape of the navigation isosurface due to the effective use of the curvature of the spline trajectory as a reproductive template for constructing an axonometric projection. A forecast about the trends of the possible use of a separate optimal trajectory of the object movement directly for the construction of the informative field profile of any degree of complexity is made. A hypothesis about the feasibility of practical use of chaotic architecture of spline gradients for effective planning of the optimal trajectory is put forward. The fan of spline gradient vectors with a personal orientation in the direction of the maximum change in the navigation function on each segment of the piecewise polyline of the path in the vessel routing procedure is considered. The issue of ensuring the possibility of making a coordinated decision on the vessel management by personnel due to the automated formation of spline trajectories in real time with synchronous representation of geometric computer support to the watch assistant, which allows us to offer integration of the tasks under consideration into the cloud-based intelligent technology of “augmented reality” is formulated.

Perspective Magnetic Navigation With Using the Spline Functions Method for Optimal Formation of the Map-Aided Standard

“…Важным аспектом успешной практической реализации магнитной навигации является формирование оптимальное эталона картографирования как меры информативности, определяющей эффективность использования геофизического поля для получения обсервации. Информативность магнитного поля практически определяется в виде бортовой электронной карты для некоторой площади характерной поверхности «привязки» стохастической природы [31]. При этом перспективная навигация с коррекцией по специальной карте реализуется в качестве последовательности мгновенных сопоставлений измерений магнитометра с эталоном информативности магнитного поля, хранящемся в памяти бортового компьютера.…”

Application of Spline Interpolating Functions in the Paradigm of the Universal Standard Exchange of Digital Hydrographic Data

“…Сплайн-градиент также является векторной величиной, определяющей направление максимально быстрого роста аппроксимированного навигационного параметра и численно равной первой производной восстановленного параметра по этому направлению. Сплайн-градиент можно оценивать как предикат, определяющий фактическую точность местоположения по тенденции изменения параметра навигационных измерений [30]. Поэтому при анализе архитектуры веера сплайн-градиентов необходимо теоретически учитывать факт влияния каждого вектора градиента на погрешности измерений навигационного параметра.…”

Spline Model of Gridded Data Operation as a Principle of Electronic Mapping Seabed Topography

“…Такой эмпирической кривой, например, является безопасная изобата, которая, практически, служит гарантом от посадки судна на мель в морской акватории, находящейся за ее контуром. Математическое описание безопасной изобаты необходимо применять на основе методов сплайн-функций для автоматизации процесса выбора оптимальной сплайн-траектории информативного маршрута судна в корреляционно-экстремальной навигации при изолинейном плавании [55].…”