8.2. Международные стандарты точности судовождения
Резолюция А.529(13) 1983 г. ввела международные стандарты точности судовождения, которые должны применяться при оценке эффективности работы систем, предназначенных для определения места судна.
В этом документе дается следующее определение навигационной опасности: навигационной опасностью считается всякий признанный или нанесенный на карту элемент либо граница, которые могут представлять или очерчивать опасность для судна, либо ограничивать район плавания.
В документе приведены стандарты точности судовождения, по которым может оцениваться эффективность работы систем, предназначенных для определения места судна, следующего со скоростью не более 30 уз:
– в водах, в которых ограничена свобода маневра – стандарт точности определяется в зависимости от местных обстоятельств;
– в прибрежных водах и в водах открытого моря – ошибка места не должна превышать 4% расстояния до опасности и при этом ее максимальное значение должно быть не более 4 миль.
Для характеристики точности обсерваций должен использоваться 95%-й уровень вероятности, то есть в качестве показателя точности используется погрешность, соответствующая вероятности 95%.
Следует заметить, что в данном документе обходится принципиально важный вопрос о том, что следует понимать под характеристикой точности места. Дело в том, что одной и той же 95-процентной доверительной вероятности могут соответствовать различные характеристики или показатели точности – различные оценочные фигуры погрешностей: эллипс, круг, квадрат, прямоугольник, ромб, являющиеся при нормальном законе распределения функциями от параметров объективного в общем случае эллиптического распределения погрешностей места.
Игнорируя этот вопрос, стандарт ИМО не устраняет полностью неопределенность в трактовке стандартной погрешности. Использование разных показателей точности, даже и соответствующих одной и той же доверительной вероятности, может привести к несовместимым результатам анализа одной и той же навигационной ситуации, связанной с навигационным происшествием.
При использовании стандарта точности ИМО возникает и другая проблема, сущность которой состоит в следующем.
Если опираться на главный критерий – критерий безопасности плавания, то требование допустимой погрешности места в 4% (но не более 4 миль) не соответствует обоснованным вероятностным нормам.
Действительно, по стандарту ИМО допустимая радиальная СКП находится из условия kpM < 0,04D. Для вероятности 0,95 коэффициент kp » 1,73, поэтому по стандарту допустима радиальная СКП, равная М = (0,04 / 1,73)D = 0,023D.
С вероятностных позиций требование к радиальной СКП может быть существенно ниже. Это вытекает из следующего рассуждения: для того, чтобы стандартный круг, в котором находится действительное место судна с вероятностью 0,95, не коснулся навигационной опасности, находящейся на расстоянии D, допустимая радиальная СКП согласно формуле (3.2.1) должна быть не более М = D/1,73 = 0,58D.
Сравнивая эти допустимые радиальные СКП, видно, что для обеспечения безопасного положения судна относительно ближайшего навигационного препятствия допустимы существенно большие погрешности, чем нормативные. Отсюда вывод: с позиций безопасности судовождения (но не по критериям необходимой точности функционирования навигационных систем) требования ИМО носят явно перестраховочный характер.
Не поддается научному обоснованию и наибольшая допустимая предельная погрешность места, равная четырем милям.
Недостатком стандарта ИМО является также и то, что приведенные в нем допустимые интервалы счисления не учитывают фактические условия плавания (главным образом, характер течения и степень достоверности имеющейся информации о нем) и поэтому их практическая ценность представляется весьма сомнительной. Выполненные расчеты показали, что в некоторых реальных условиях плавания допустимые интервалы счисления могут отличаться от нормативов ИМО в несколько раз. Точностные нормативы имеют смысл лишь тогда, когда они привязаны к условиям и задачам плавания.
Сравнительно новая Резолюция ИМО А.815.19 определяет точностные нормативы знания координат в стесненных водах и на подходах к портам при наличии на судне современной спутниковой навигационной системы: допустимая величина погрешности определения места – не более 10 м (с вероятностью 0,95), интервал дискретности обновления координат не более 2 с.
Международная ассоциация маячных служб (МАМС) разработала свои более конкретные требования к точности судовождения с учетом условий плавания. В табл. 8.2.1 представлены требования МАМС к величине предельной погрешности места Rд (для Р = 0,95), допустимому времени производства обсервации t и допустимым интервалам между обсервациями Dt. Данные этой таблицы приближенно соответствуют результатам расчета по приведенным выше формулам для определения допустимой СКП места и дискретности обсерваций.
Таблица 8.2.1
| Район плавания | Rд | t | Dt |
| Каналы, фарватеры, системы разделения движения Подходы к портам и узкостям Прибрежное плавание Открытое море | 20% ширины канала, полосы движения 50 … 200 м 4 … 20 каб 2 … 4 мили | 6 … 10 с 0,5 … 3 мин 1 … 3 мин 10 … 15 мин | 6 … 10 с 1 … 5 мин 10 … 30 мин 2 … 4 ч |
В странах Северного Атлантического блока (НАТО) принято соглашение STANAG 4278 «Методы выражения навигационной точности», стандартизирующее погрешности, используемые для оценки точности навигационной информации. Этот документ был опубликован в 1986 г. и ратифицирован всеми государствами, входящими в организацию НАТО.
В соответствии с этим стандартом для оценки точности навигационных величин и при решении задач морской навигации используются погрешности, соответствующие вероятности 0,95 [19]. При этом не исключается использование и погрешностей, соответствующих другим вероятностям (например, вероятных погрешностей LEP, соответствующих вероятности 50%, или средних квадратических – RMS, соответствующих вероятности 0,68).
При оценке точности двухмерных навигационных величин норматив НАТО исходит не из общего случая эллиптического распределения нормально распределенных погрешностей на плоскости (как это принято в России), а из частного случая, при котором средние квадратические погрешности места sx и sy по двум ортогональным осям взаимонезависимы и равны (sx = sy = s), то есть из условия кругового распределения погрешностей места. Их двухмерная (радиальная) средняя квадратическая погрешность равна 2d RMS = 1,41s. При этом признается, что в действительности указанное равенство СКП по главным осям эллипса соблюдается редко. В стандарте указывается, что в том случае, если sx ¹ sy, необходимо использовать не круговую, а линейные погрешности по каждому ортогональному направлению. В этом смысле используемая в Российском Флоте радиальная погрешность, вычисляемая при любом соотношении главных осей эллипса погрешностей, более универсальна и практична.
