Разработка методов формализации навигационной обстановки и планирования перехода морского автономного судна (МАНС)

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………...

1 БЕЗЭКИПАЖНОЕ СУДОВОЖДЕНИЕ И ЕГО ПЕРСПЕКТИВЫ……………
1.1 Методы обеспечения безопасности мореплавания при внедрении беспилотных технологий………………………………………………………….
1.2 Будущее и проблемы безэкипажного судовождения………………….
1.3 Перспективные технологии управления процессами судовождения...

2 МЕТОДОЛОГИЯ ФОРМАЛИЗАЦИЯ НАВИГАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ И ВЫБОРА МАРШРУТА ПЛАВАНИЯ СУДНА……………..
2.1 Анализ и формализация требований к планированию рейса судна и исходным данным модели района плавания……………………………………
2.2 Принципы формализации окружающей обстановки для планирования движения судна……………………………………………………
2.3 Принципы решения задач автоматизированного поиска оптимального маршрута перехода судна…………………………………………
2.4 Принципы и методология формализации задач управления движением морских подвижных объектов……………………………………….

3 МЕТОДЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ СУДОВОЖДЕНИЯ………...
3.1 Использование нейросетей в судовождении…………………………..
3.2 Нейро-нечеткие модели систем автоматического управления……….

4 ОЦЕНКА ВЫБОРА ОРИЕНТИРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЧЕТКИХ МОДЕЛЕЙ…………………………………………………………………………
4.1 Нечеткое продукционное моделирование……………………………..
4.2 Критерии выбора ориентиров…………………………………………..
4.3 Алгоритм оценки выбора ориентиров………………………………….

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………. 7

8

8
19
31


34

34

36

38

39

54
54
60


68
68
72
73

80

85

Весь текст будет доступен после покупки

По данным статистики 90% всех товаров на планете перевозятся морским путем. Без преувеличения можно отметить, что сегодня морская отрасль является одной из ключевых в глобальной экономике. Это в свою очередь предопределяет ее беспрерывное техническое развитие и активное внедрение передовых инноваций. Так, в результате автоматизации, происходящей в течение последних нескольких десятилетий, можно наблюдать уменьшение численности экипажа на судах. Причиной этого является развитие технологий, с одной стороны, и влияние человеческого фактора - с другой. Как и в других транспортных сферах, при морских перевозках человеческий фактор является основной причиной инцидентов. Ущерб от допущенных ошибок оценивается в 1,5 млн. долларов США в день, при этом 60-80% всех инцидентов связано с непосредственными действиями экипажа.
Обозначенные тенденции предопределили прогресс в судостроении, который привел к появлению МАНС, которые способны обеспечить не только эффективную стабилизацию курса судна, но и самонастройку параметров системы управления движением корабля при изменениях его состояния (осадка, вид груза) и переменах в условиях плавания (скорость, погода, глубина фарватера). Не подлежит сомнению тот факт, что автономные суда позволят существенно ускорить перевозки грузов, одновременно сделав их более безопасным.
Целью данной работы является разработка методов формализации навигационной обстановки и планирования перехода морского автономного судна, а поставленной задачей - разработка алгоритма оценки выбора ориентиров для пеленгования на основе нечеткого продукционного моделирования.

Весь текст будет доступен после покупки

1 БЕЗЭКИПАЖНОЕ СУДОВОЖДЕНИЕ И ЕГО ПЕРСПЕКТИВЫ


1.1 Методы обеспечения безопасности мореплавания при внедрении беспилотных технологий

В большинстве случаев аварийных происшествий прослеживается совокупность причин и обстоятельств, которые обуславливают конкретное аварийное происшествие. К таким причинам относятся:
- техническое состояние судна и водного пути;
- организационно-технологические мероприятия, связанные с судоходством;
- воздействие на судно окружающей среды, а также состояние груза и его влияние на судно;
- влияние человеческого фактора (человеческого элемента).
Полное устранение этих причин, к сожалению, не представляется возможным. Однако на практике вполне допустимо оказывать влияние на аварийность с помощью всевозможных мер технического, организационного, эксплуатационного, правового характера, соответствующего надзора и контроля и достичь ее относительного снижения на определенный период времени.
В последнее время в мировой и отечественной морской прессе ставится вопрос о том, что в скором времени МАНС смогут самостоятельно осуществлять перевозки по морю, не имея при этом экипажа на борту. Причина подобного интереса достаточно проста — считается, что такие суда будут безопаснее, эффективнее и экономичнее в обслуживании. Аргументация сводится к следующему. Военные беспилотные летательные аппараты уже в течение длительного времени осуществляют перелеты и используются при проведении гражданских операций. Беспилотные автомобили при определенных условиях могут осуществлять тысячекилометровые пробеги. В связи с этим возникает вопрос: почему бы не создать МАНС, которые будут функционировать без экипажа на борту. И в самом деле, специалисты морской промышленности все чаще стали задумываться о необходимости запуска полностью автономных судов.
Евросоюз во главе с немецкими специалистами участвует в разработке новой системы автономного управления судами, позволяющей грузовым судам совершать океанские переходы без экипажа на борту. Указанный проект получил название «Maritime Unmanned Navigation through Intelligence in Networks» (MUNIN). Принцип построения MUNIN приведен на рисунке 1.1. Проект MUNIN не предусматривает автоматизированного плавания в прибрежных водах, где интенсивность судоходства сравнительно велика. Предполагается, что из порта отправления в открытое море МАНС будет выводить экипаж, который затем вернется на берег. Далее МАНС, управляемое бортовым компьютером под контролем оператора на суше, продолжит свой путь через океан, а у порта назначения на борт снова взойдет экипаж и примет управление на себя. Конечно, практическая реализация такой схемы — дело далекого будущего по причинам, в том числе правового характера, — ведь на сегодняшний день любое МАНС, находящееся в открытом море без экипажа на борту, считается бесхозным и его может присвоить себе любой, кто поднимется на борт.

Весь текст будет доступен после покупки

1. e-Навигация [Электронный ресурс]. – URL: http:// www.e-navigation.ru (дата обращения: 03.07.2022).
2. Транспортная стратегия РФ на период до 2030 года. Утв. Распоряжением Правительства РФ от 22.11.2008. – № 1734-р.
3. Елагин А.В. e-Navigation: научно-практический прогноз // Навигация и гидрография. – 2002. – № 15.
4. Губернаторов С.С. Навигация будущего – стратегическая программа e-Navigation // Морской и речной транспорт. – 2014. – № 8.
5. Создание тестовой акватории, обеспечивающей всестороннюю проверку и отработку разрабатываемых навигационных, связных, информационных систем и комплексов судовой и береговой иерархической инфраструктуры в рамках глобальной концепции е-Навигации: Отчет об опытно-конструкторской работе. Шифр: ОКР «е-Море» – СПб.: АО «Кронштадт», 2016.
6. Дмитриев В. И., Каретников В. В. Методы обеспечения безопасности мореплавания при внедрении беспилотных технологий // Вестн. Гос. ун-та морского и речного флота им. адм. С. О. Макарова. 2017. Т. 9. № 6. С. 1149–1158.
7. Пинский А. С. Е-Навигация и безэкипажное судовождение// Транспорт РФ. 2016. № 4 (65). С. 50–54.

Весь текст будет доступен после покупки