Conceptual Design on the Field of View of Celestial Navigation Systems for Maritime Autonomous Surface Ships

要約

水上艦用天体自動航法システムの適切な視野（FOV）サイズを理解するために、観測可能数の減少に着目し、視野（FOV）に対する星の位置の計測精度と星の識別成功確率の変動を調査します。
星の等級と、海洋環境における物理的に覆われた星の存在。
その結果、FOVが大きくなると星の位置の測定精度は低下するものの、観測可能な天体の数が増加するため、サブグラフ同型に基づく手法を用いた星の識別確率が向上することが明らかになった。
また、正確な識別のためには少なくとも 4 つの物体を観察する必要があるが、より広い視野では 4 つの物体では十分ではない可能性があることも判明しました。
一方、天体測位システムの観点から見ると、計測精度の低下は測位精度の低下につながります。
したがって、所望の測位精度を確保できる限り、天体自動ナビゲーション システムには FOV を最大化することが必要であることがわかりました。
さらに、より広い視野にわたって高精度の星識別を達成するには、4 つ以上の観測天体を組み込んだアルゴリズムが必要であることが判明しました。

要約(オリジナル)

In order to understand the appropriate field of view (FOV) size of celestial automatic navigation systems for surface ships, we investigate the variations of measurement accuracy of star position and probability of successful star identification with respect to FOV, focusing on the decreasing number of observable star magnitudes and the presence of physically covered stars in marine environments. The results revealed that, although a larger FOV reduces the measurement accuracy of star positions, it increases the number of observable objects and thus improves the probability of star identification using subgraph isomorphism-based methods. It was also found that, although at least four objects need to be observed for accurate identification, four objects may not be sufficient for wider FOVs. On the other hand, from the point of view of celestial navigation systems, a decrease in the measurement accuracy leads to a decrease in positioning accuracy. Therefore, it was found that maximizing the FOV is required for celestial automatic navigation systems as long as the desired positioning accuracy can be ensured. Furthermore, it was found that algorithms incorporating more than four observed celestial objects are required to achieve highly accurate star identification over a wider FOV.

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