Анализ методов и технологий представления траектории движения судна

ВВЕДЕНИЕ

1. Теоретические основы представления траектории движения судна.
1.1. Определение траектории движения судна.
1.2. Факторы, влияющие на траекторию движения судна.
1.3. Системы координат, применяемые при задании движения судна.

2. Анализ методов и проблем планирования движения судна и обеспечения безопасности судовождения.
2.1. Анализ методов задания движения и маневрирования судна.
2.2. Особенности планирования начала и конца поворота судна.
2.3. Особенности задания траектории движения судна.
2.4. Оценка потерь скорости судна на маршруте.
2.5. Влияние мелководья на характеристики безопасности плавания.
2.6. Влияние мореходности и интенсивности судоходства на безопасность маршрута судна.
2.7. Постановка и формализация задач планирования маршрута судна в автоматизированных комплексах.
2.8. Интеллектуальные принципы планирования траектории.

3. Анализ методов и технологий представления и задания движения судна.
3.1. Планирование траектории и движений объектов.
3.2. Требования к задаваемой траектории и кинематическим параметрам движения судна.
3.3. Кинематические принципы задания движений судна.
3.3.1. Представление вектора скорости и перемещения.
3.3.2. Векторный способ задания движения.
3.3.3. Координатный способ задания движения.
3.3.4. Естественный способ задания движения.
3.4. Технологии представления и программирования движения судна.
3.4.1. Соотношения кинематических характеристик движения судна.
3.4.2. Естественный способ задания программного движения судна.
3.4.3. Взаимосвязь кинематических характеристик движения судна с силовыми воздействиями.

4. Влияние искусственного интеллекта на траекторию движения судна.
4.1. Применение искусственных нейронных сетей для аппроксимации траектории движения.
4.2. Недостатки методов планирования траектории и задания движения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Весь текст будет доступен после покупки

Задача обеспечения безопасности мореплавания существует со времен первых мореплавателей и остается важнейшей для современной системы судоходства, о чем свидетельствуют многочисленные исследования, а также, приведенные в библиографиях к ним.
Необходимость решения проблем безопасности мореплавания обусловлена высоким уровнем аварийности мирового флота. По данным IMO навигационная аварийность судов мирового флота составляет 60 - 70% от общей и за последние 30 лет тенденция снижения аварийности незначительна. Такие виды аварийности судов как столкновения – 9% и навалы – 3% остаются практически на одном уровне. При этом проблема "человеческого элемента" является причиной многих аварий и катастроф на море в 80% случаев. Наиболее часто причины аварий связаны с пренебрежением Правил и Рекомендаций для плавания, выбором пути судна в непосредственной близости от опасности, чрезмерной скорости движения, неправильным учетом гидрометеорологических условий.
Одним из направлений совершенствования процессов обеспечения безопасности мореплавания является передача ряда функций судоводителя автоматическим системам судовождения с искусственным интеллектом, в частности, планирование маршрута, режимов движения и последующее управление судном в пределах заданной безопасной полосы.
Основные принципы традиционных методов судовождения, а в последние десятилетия международные требования к безопасности плавания STCW-78, SOLAS-74, A.893(19), сводятся к планированию судоводителем маршрута перехода с выполнением предварительной прокладки на бумажной или электронной карте и последующее обеспечение контроля и управления движением судна по заданному маршруту. Известно, что от оптимальности выбранного маршрута напрямую зависит возможность последующего точного удержания судна на нем (физическая реализуемость) и следовательно, безопасность судовождения.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Теоретические основы представления траектории движения судна.

1.1. Определение траектории движения судна.

В различных областях деятельности для задания допустимых траекторий движения подвижных объектов из одной точки конфигурационного пространства в любую другую намечаются узловые (путевые) точки, которые соединяются последовательностью линий [19, 22, 28, 32, 34, 45, 55, 67, 80, 82, 83, 92, 95, 112, 123, 147, 168, 187, 188, 227, 228, 240, 263, 286, 287, 293, 297], в подавляющем большинстве случае задача, без существенных погрешностей, решается на плоскости.
Любое движение подвижного объекта (судна) в горизонтальной плоскости, в соответствии с основной теоремой механики [64, 149, 173, 191], может разделяться на поступательное (плоскопараллельное) перемещение ЦТ со скоростью, направленной по касательной к траектории, и вращения с угловой скоростью относительно вертикальной оси, проходящей через ЦТ [3, 7, 34, 50, 80,142, 185, 218, 219, 299]. При поступательном движении прямая, проходящая через любые две точки подвижного объекта остается параллельной своему первоначальному положению. Вращением называется движение, при котором можно выделить прямую (ось вращения), все точки которой будут оставаться неподвижными во время движения [198].
Преимущество от такого деления: упрощение анализа движения за счет учета влияния гидродинамической силы как суммы действий ее составляющих (принцип суперпозиции); удобство решения частных задач управления, в которых требуется учитывать лишь один вид движения судна [34, 157] (движение лагом, раскантовка, и т.п.).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Авсюкевич, Д.А. Подход к формализации интегрированных систем управления на основе теории топосов [Текст]// Изв. РАН, ТиСУ.- 2002.- № 1.- с. 120 - 126.
2. Акмайкин, Д. А. Проект системы оперативного анализа и оптимизации движения морских судов / Д. А. Акмайкин, С. Ф. Клюева, П. А. Салюк // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 5. - С. 55-62.
3. Алексеев, Л.Л. Практическое пособие по управлению морским судном [Текст].– СПб.: ЦНИИМФ, 2003. – 192 с.
4. Алтунин, А. Е. [и др.] Модели и алгоритмы принятия решений в нечетких условиях [Текст].– Тюмень: Изд-во ТГУ, 2000. - 352 с.
5. Амбросовский, В.М. Теоретические и прикладные основы безопасности управляемого движения скоростных судов [Текст]: автореф. дис. д-ра техн. наук: 05.13.01.- СПб., 2010.- 34 с.
6. Андрианов, Ю.Д. [и др.] Управляющие системы промышленных роботов [Текст]. - М.: Машиностроение, 1984. - 288 с.
7. Антонов, В.А. Теоретические вопросы управления судном [Текст]/ В.А.Антонов, М.Н.Письменный. – Владивосток: МГУ им. адм. Г.И. Невельского, 2007.- 78 с.
8. Арикайнен, А.И. Азбука ледового плавания [Текст]/ А.И.Арикайнен, К.Н.Чубаков. - М.: Транспорт, 1987. - 224 с.
9. Арнольд, В.И. О представлении функций нескольких переменных в виде суперпозиции функций меньшего числа переменных [Текст]/ В.И. Арнольд// Математическое просвещение. – 1958. Вып. 3. - С. 41 – 63.
10. Афанасьев, Б.В. Формирование зоны навигационной безопасности [Текст]/ Б.В.Афанасьев, В.В.Афанасьев// Сб. тр. ГМА им. адм. С.О.Макарова/ Методы и техн. ср-ва мор. навигации.- М.: Мортехинформреклама, 1993.- С.6-12.

Весь текст будет доступен после покупки