Реферат ЛОГВИНОВ В.В.. Автоматизация и моделирование технических средств, элементов и методов судовождения
 Скачать 6.23 Mb.
|
1 2 АЦПНИУОЭВМАЦПНИ1111111      НИ - навигационные измерительные устройства; АЦП - аналогово-цифровые преобразователи; ЭВМ - вычислительное устройство; УО - средства отображения информации. В состав навигационных измерительных устройств подсистемы входят гирокомпас, лаг, один или несколько приемоиндикаторов РНС и другая аппаратура для измерения навигационных параметров. Вычислительные устройством обычно является мини - или микро ЭВМ, выполняющая обработку информации, поступающей от навигационных измерительных устройств и вводимой вручную. Средства отображения информации включают приборы сигнализации, регистрации информации и индикаторы. При решении задач навигации средства отображения информации, как и средства обработки, играют первостепенную роль при обеспечении безопасности плавания. Наиболее перспективны для навигационных систем дисплеи, отображающие на экране картографическую и навигационную информацию в виде электронной карты, текущее место судна на ней и цифровые данные о параметрах его движения, полученные в результате задачи контроля. 2.1 Принцип автоматического счисления пути судна. В настоящее время при счислении пути судна в большинстве случаев используется информация гирокомпаса, лага о погрешностях их показаний, а также сведения о ветре и течении. Необходимые для счисления сведения о течениях выбирают из навигационных пособий. Угол дрейфа рассчитывают в зависимости от измеряемых от измеряемых на судне скорости и курсового угла кажущегося ветра, либо определяют по наблюдениям, пользуясь способами, описанными в курсах навигации. Принципы обработки информации при обсервации. Обработка информации при обсервации состоит преобразованиях, позволяющих по результатам измерений навигационных параметров ориентиров получить координаты места судна. Эта обработка подразделяется на первичную и вторичную. В первичную обработку входят операции по уменьшению интенсивности погрешностей отчетов навигационных приборов, определение вектора измерений параметров ориентиров и нахождение параметров точности этого вектора. Вторичная обработка включает вычисление коэффициентов уравнений линий положения, расчет обсервованных координат и получение характеристики точности обсервованного места. Расчеты, связанные с планированием пути судна. Ряд АСНП предоставляет возможность производить с помощью своих ЭВМ расчеты, связанные с планированием переходов. Перед выполнением таких расчетов Маршрут плавания обычно должен быть определен судоводителем и введен в память ЭВМ по координатам точек поворота. ЭВМ по координатам этих точек и намеченной скорости движения вычисляет длину и время прохождения каждого участка пути, направление следования на нем, общую протяженность пути и ряд других элементов. С улучшением возможностей навигационных вычислителей расширяются их функции при решении вопросов, связанных с планированием переходов и коррекцией пути следования в зависимости от гидрометеорологической обстановки в районе нахождения судна и на оставшемся пути следования к порту назначения. В последние годы были проведены работы, позволяющие существенно улучшить планирование перехода. Сюда, в частности, относятся работы по маршрутизации и созданию каталогов карт, пособий и других документов в памяти ЭВМ. Работы по маршрутизации состоят в определении типовых маршрутов судов на линиях основных грузопотоков в зависимости от сезона плавания и помещения координат точек этих маршрутов в запоминающем устройстве ЭВМ. Если в дополнение к этому поместить в память ЭВМ каталоги карт с указанием охватываемых ими районов, списки навигационных пособий и других документов, то по запросу судоводителя, состоящему в указании пункта отхода, пункта назначения и сезона плавания, ЭВМ может выдать координаты точек поворота типового маршрута, рассчитать таблицу курсов и расстояний и привести списки необходимых документов. 2.2 Характеристики современных АСНП. Спутниковые АСНП. Характерным примером АСНП с одним средством для обсерваций являются спутниковые. Они включают в себя измерители собственного движения (гирокомпас, лаг), приемоиндикатор СНС со встроенным вычислителем и антенное устройство. Спутниковые АСНП решают задачи автоматического счисления пути судна, определений места по спутникам, коррекции счисления по этим результатам этих определений. Кроме того, они позволяют автоматически выполнять расчеты связанные, с планированием перехода, вычислять время будущих прохождений спутников и т. Д. На судах морского флота установлено около 1200 приемоиндикаторов СНС, наиболее распространенными из них являются приемоиндикаторы американской “Транзит” типов МХ-1102 фирмы “Мэгнавокс” (США) и ФСН-70 японской фирмы “Фуруно”. Отечественной промышленностью разработан приемоиндикатор “Бирюза-СН” для определения места по СНС “Транзит”. Морская навигационная СНС “Транзит” является глобальной и всепогодной. Она включает в себя шесть искусственных спутников Земли (ИСЗ), наземный комплекс и бортовую аппаратуру. ИСЗ служат ориентирами при обсервациях. Место судна находится путем привязки к положениям спутника при одном прохождении его над горизонтом. Все спутники системы “Транзит” находятся на полярных орбитах, высота которых лежит в пределах от 890 до 1220 км. Период обращения ИСЗ вокруг Земли составляет в среднем 1,75 часа. Передаваемая спутником навигационная информация позволяет рассчитывать в бортовой аппаратуре положения спутника на выбранные моменты времени и получить отчеты доплеровского сдвига частоты. Наземный комплекс СНС “Транзит” служит для измерения параметров радиосигналов, передаваемых со спутников, уточнения параметров орбит спутников, прогнозирования их движения. Перечисленные функции выполняются на специальных станциях слежения, закладки (ввода) информации, в вычислительном центре и Морской обсерваторией службы системы единого времени США. В наземный комплекс СНС “Транзит” входят четыре станции, размещенные в штатах Гавайи, Калифорния, Миннесота и Мэн. Бортовая аппаратура СНС “Транзит”, составляющая основу разбираемой АСНП, производится в различных видах и различными фирмами. Производимая американской фирмой “Мэгнавокс” аппаратура МХ-1102 весит 38 кг, потребляет мощность 100 Вт. Она выполнена в виде двух отдельных приборов: антенного устройства и приемоиндикатора. Антенное устройство состоит из антенны, пассивных фильтров и антенных усилителей. Это устройство служит для приема навигационных сигналов спутников на частоте 400 МГц и их предварительного усиления. Приемоиндикатор выполняет функции выделения полезного сигнала, измерения доплеровского сдвига частоты, обработки и отображения информации. Устройство управления и индикации МХ-1102 включает клавиатуру и дисплей. Обычно в процессе работы на экране дисплея непрерывно представляется стандартная навигационная информация: время счисления после последнего определения по спутникам, текущие счислимые широта и долгота, гринвичское время, скорость и курс, вводимые либо автоматически, либо вручную. Клавиатура приемоиндикатора используется для ввода исходных данных по запросу вычислителя сразу после включения аппаратуры, а также для ввода по запросу величин при решении дополнительных задач. Интегрированные АСНП. На отечественных судах и судах мирового флота уже эксплуатируется ряд интегрированных АСНП как отечественных, так и изготовленных фирмами США, Японии и других стран. В качестве примера такой АСНП рассмотрим систему “Навгайд-РС-1000”. Эта система включает в себя гирокомпас, индукционный и доплеровский лаги, РЛС, приемоиндикаторы РНС “Лоран-С”, СНС “Транзит” и основной прибор. Основной прибор объединяет вычислитель, дисплей и пульт управления. “Навгайд-РС-1000” позволяет вести счисление пути судна, производить обсервации по РНС “Лоран-С”, СНС “Транзит” и РЛС, корректировать счисление при отдельном и совместном использовании средств обсерваций. В системе предусмотрена возможность выполнения расчетов, связанных с планированием переходов и выбором пути. По сравнению с другими АСНП “Навгайд-РС-1000” имеет более широкие возможности воспроизведения и использования электронных карт. Информация навигационной карты вместе с ее наименованием и номером записывается на специальную кассету. В процессе эксплуатации системы, на судне данные электронной карты, кроме береговой черты, могут, дополнятся и изменятся с пульта с целью осуществления подготовки карты к работе с учетом намечаемого пути и времени перехода, т. е. Может быть проведен подъем карты. В процессе этой работы на карту может быть нанесен маршрут судна, включающий 30 поворотных точек, отмечены опасные зоны, изобаты, нанесены буи, знаки, дополнительно цифрами обозначены глубины и т. Д. Карта воспроизводится на цветном дисплее с телевизионной разверткой. Береговая черта отмечается голубой линией, маяки выделяются красным цветом, буи - желтым. Характерными знаками обозначаются изобаты, границы фарватеров, зон разделения движения и т. Д. Таким образом, интегрированная АСНП “Навгайд-РС-1000” не только осуществляет автоматический контроль за координатами положения судна и параметрами его движения, но и отображает навигационную ситуацию в районе плавания в наглядном виде на электронной карте, предоставляя судоводителю довольно обширную информацию, позволяющую повысить безопасность плавания. Система “Навгайд-РС-1000” может работать в автоматическом режиме управления совместно с авторулевым. Заключение В каком же направлении будут развиваться автоматизированные системы судовождения? Мнение таково: это будут системы с очень высокой степенью интеграции и мощной информационной поддержкой, большим количеством различных баз данных и данных, поступающих или посылаемых в режиме реального времени через современные коммуникационные системы. Первое и очень мощное средство, позволяющее существенно обогатить состав функций системы это подключение различного рода баз данных. Электронные карты должны поставлять для системы ЭКДИС национальные гидрографические общества, переход от бумажных карт к электронным для которых - огромная работа. Кроме того, к системе подключены база данных по приливоотливным течениям, глобальная база данных по поверхностным течениям, глобальная база данных по уровням воды, которая рассчитывается по 11 гармоникам, база данных по портам захода и часть глобальной климатической базы данных. Планируется подключение глобальных климатических баз данных по розам ветров, атмосферному давлению, температуре воды и воздуха, повторяемости штормов и обледенения. Даже прогноз по температуре воды может быть использован для корректировки прогноза скорости конкретного судна, поскольку известно, что при высоких температурах приходится сбавлять обороты, что приводит к потере скорости. В будущем у штурмана будет возможность получения прогноза погоды на срок до 10 дней вперед для визуализации и расчетов планирования маршрутов. Работа с этими базами данных позволяет не только решить проблемы безопасности мореплавания, но и комплекс экономических проблем. Работа в базами данных по уровням воды и портам захода дает возможность получения оперативной информации, что тоже приводит к экономии. Весьма интересные возможности открывает использование опции радарного процессора. Радар-процессор устанавливается в стандартный маринизированный ПК. Процессор имеет встроенную функцию целевыделения на 512 целей, работа которой не зависит от оператора. Т.е. включил ли оператор отображение сырой радарной картинки или нет, выбрал ли оператор опцию отображения вектора всех или выделенных им целей, в любом случае все цели до 512 сопровождаются с момента их появления и данные о них записываются на диск. Достаточно мощно в системах реализована функция play-back, которая позволяет записывать не только 24 часа рейса, как требуется в ЭКДИС, а весь рейс длительностью в несколько месяцев и записывает не только параметры судна, но и параметры всех захваченных целей. Уже сейчас многие судовладельцы требуют от капитанов посылать им дискеты с треками и, проигрывая их на офисной системе, анализируют не только аварийные случаи, но и случаи опасных сближений, опасных маневров и опасных отклонений от маршрута для проведения профилактики аварийных ситуаций. Сейчас эта информация записывается на жесткий диск компьютера, но ведется разработка твердотельного черного ящика, который выдерживает высокую температуру и глубину погружения до 500 метров и не доступен членам экипажа для стирания или изменения информации. Есть два подхода к «черному ящику». Первый - сбор информации с различных независимых датчиков, а второй - сбор информации через систему ЭКДИС. Во втором случае «черный ящик» может стать «интеллектуальным». Например, если записывать данные о своем судне в нормальных условиях плавания можно 1 раз в минуту, то при срабатывании навигационной сигнализации при подходе к опасности можно начинать запись каждую секунду. То же самое с целями - при сближении начинать запись каждые 3 секунды. Для передачи данных о судне в береговой офис компании или в морскую администрацию региона ЭКДИС будет использоваться как интеллектуальный сенсор. На берег, помимо стандартного сообщения о местоположении, может быть передан маршрут следования, время прихода в следующую точку и в порт назначения с учетом течений, ветра и волнения, что крайне важно для прогноза движения судна. При наличии сомнительных ситуаций может передаваться более подробная навигационная информация о судне и целях, вплоть до сырой радарной картинки, что представляет собой, по сути, удаленный интеллектуальный «черный ящик», который не сгорит и не утонет вместе с судном в случае аварии. Таким образом, используя современные коммуникационные системы, может быть налажен двухсторонний или многосторонний обмен в режиме реального времени для передачи крайне важной динамической информации, что несомненно благотворно повлияет на уровень безопасности мореплавания. Библиографический список 1. Варшавский П.Р. Моделирование рассуждений на основе прецендентов в интеллектуальных системах поддержки принятия решений// Искусственный интеллект и принятие решений, 2009. - №1.- С 45- 57. 2. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования//Изд. «Наука», М.: 1965. – 457 с. 3. Веремеенко К.К., Кошелев Б.В., Соловьев Ю.А., Анализ состояния разработок интегрированных инерциально-спутниковых навигационных систем // Новости навигации. 2010. № 4. С. 32-41. 4. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргатических систем. Л.: Наука, 1982, 289 с. 5. Вагущенко Л.Л. Судовые автоматизированные системы навигации // Одесса, “ Латстарт ” 2003, т. 6. Современные технологии морской связи. 6.Масик И.П., Коломиец Д.П. Инновационные системы поддержки Судоводителя. М.: Транспорт, 2012. №2, С 23-34. 7. Радионов А.И., Сазонов А.Е.; “ Автоматизация судовождения ” Москва “, Транспорт ” 19928. Орлов В.А. “ Автоматизация промыслового судовождения ” Москва, ВО “Агропромиздат” 19891 2 |