авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Структурно-логический синтез информационных потоков асудс в условиях использования автоматической идентификационной системы

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Викулин Павел Викторович

СТРУКТУРНО-ЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ АСУДС В УСЛОВИЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Специальность 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Санкт-Петербург
2011

Работа выполнена в Санкт–Петербургском государственном университете водных коммуникаций

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор
Нырков Анатолий Павлович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Вишневский Юрий Георгиевич
кандидат технических наук, доцент Гулевитский Андрей Юрьевич
Ведущая организация: Военная академия тыла и транспорта
им. генерала армии А.В. Хрулева

Защита диссертации состоится «28» апреля 2011 года в 1400  в ауд. 235 на заседании диссертационного совета Д 223.009.03 в Санкт–Петербургском государственном университете водных коммуникаций по адресу: 198035, Санкт–Петербург, ул. Двинская, д. 5/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций.

Автореферат разослан «25»  марта 2011 года.

Ученый секретарь
диссертационного совета Д 223.009.03
кандидат технических наук, доцент


Барщевский Е.Г.


ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования обусловлена социально-экономическим развитием России и потребностью речного транспорта во внедрении наукоемких информационных технологий с целью обеспечения его конкурентоспособности и включения в международную систему мультимодальных перевозок. Российская Федерация располагает самой большой в мире сетью внутренних водных путей, используемых для транспортного судоходства. В третьем тысячелетии отмечается ежегодный рост объема перевозок по Единой глубоководной системе Европейской части внутренних водных путей России. Суда, как правило, оснащены современным навигационным оборудованием и средствами связи, соответствующими международным требованиям. Береговая инфраструктура управления судоходством также стремится соответствовать международным требованиям и обеспечивать международные стандарты безопасности.

Современное состояние и перспективы развития внутреннего водного транспорта определяются многими взаимосвязанными факторами, в ряду которых эффективное использование внутренних водных путей и совершенствование автоматизированных систем управления движения судов (АСУДС), которые являются неотъемлемой частью Государственной системы обеспечения безопасности мореплавания, создаются на акваториях морских портов и на подходах к ним, во внутренних морских водах, в территориальном море и прилежащей зоне РФ.





Совершенствование АСУДС в условиях модернизации инфраструктуры речной отрасли необходимо в условиях внедрения новых форм и видов информационного взаимодействия. На внутренних водных путях необходимы технологии оперативной связи между многими объектами транспортного процесса. Развитие и модернизация внутренних водных путей РФ должны происходить на принципах интеграции в информационное пространство транспортного комплекса РФ, в первую очередь, в существующую систему морского транспорта РФ, позиции которой определены необходимостью следования международным нормам и правилам. Появление многофункциональных информационных технологий позволяет модернизировать систему управления судоходством. Данное исследование ориентировано на совершенствовании подсистем АСУДС и обеспечения безопасности судоходства на внутренних водных путях.

Объект исследования: информационное обеспечение автоматизированных систем управления движением судов.

Предмет исследования: математические модели и алгоритмы сопровождения информационных потоков с использованием автоматической идентификационной системы в автоматизированных системах управления движением судов.

Цель исследования: повышение безопасности судоходства в условиях модернизации инфраструктуры внутренних водных путей.

Задачи исследования:

1. Разработать теоретические основы решения научно-технической задачи развития информационного обеспечения АСУДС.

2. Обосновать направления совершенствования подсистем АСУДС с ориентацией на модернизацию инфраструктуры внутренних водных путей.

3. Выявить новые возможности и закономерности взаимодействия информационных потоков в условиях использования автоматической идентификационной системы (АИС).

4. Разработать математическое и алгоритмическое обеспечение информационных потоков в АСУДС на основе использования АИС.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту:

В диссертации проведено обобщение методов анализа и синтеза информационных потоков в АСУДС, которые позволили раскрыть возможности совершенствования подсистем АСУДС для безопасности судоходства на внутренних водных путях и получить новые знания.

1. Выявлены закономерности взаимодействия информационных потоков в АСУДС на основе использования АИС.

2. Разработано математическое обеспечение информационного сопровождения АСУДС, особенностью которого является расчет параметров движения судов, идущих по контрольным точкам маршрута следования, и построение траектории относительного движения (ТОД) судна с учетом заданной дистанции.

3. Представлены алгоритмы управления движением судов, следующих по контрольным точкам маршрута, и построения ТОД судна по получаемым координатам с учетом заданной дистанции для безопасного расхождения судов.

4. Разработана модель структурно-логического синтеза информации в АСУДС для обеспечения безопасности судоходства на внутренних водных путях.

Теоретическая значимость исследования заключена:

- в разработке теоретических основ решения научно-технической задачи развития информационного обеспечения АСУДС, к которым отнесены: обоснование причин, указывающих на необходимость повышения качества связи; закономерности взаимодействия информационных потоков в условиях использования автоматической идентификационной системы и факторы повышения оперативности связи;

- в обосновании направления совершенствования подсистем АСУДС с использованием АИС;

- в разработке математического и алгоритмического обеспечения информационного сопровождения АСУДС;

- в разработке модели структурно-логического синтеза информации в АСУДС.

Практическая значимость работы состоит в том, что может использоваться:

- метод расхождения, основанный на определении местоположения судов по данным АИС, позволяющий проектировать траектории движения судов во избежание столкновений, расхождения в условиях ограниченной видимости и маневрирования в узкости или на ограниченной акватории;

- модель структурно-логического синтеза, позволяющая заблаговременно спрогнозировать безопасное прохождение затруднительных участков пути для конкретного судна и для каждого в отдельности, при наличии экстремальной ситуации их расхождения.

Практическая ценность работы также состоит в том, что сформулированные выводы и рекомендации могут быть использованы при реализации утвержденных Федеральным агентством морского и речного транспорта программ построения речных автоматизированных систем управления движением судов в разных речных бассейнах Единой глубоководной системы внутренних водных путей Российской Федерации.

Реализация научных результатов. Разработанные математические модели и алгоритмы использованы в ООО «Росречинфоком», ООО НПК «Системы и технологии», ЦАСУ Санкт-Петербургского военного института ВВ МВД России. Модель структурно-логического синтеза информации в АСУДС внедрена в учебный процесс кафедры «Технических средств судовождения и связи» Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций.

Публикации работы. Основные результаты работы опубликованы в одиннадцати научных изданиях, в том числе в четырех изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.

Апробация работы осуществлена на:

    • XXI научно-технической конференции (межвузовская) «Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов» (ВМИРЭ имени А.С. Попова, 2010 г.);
    • круглом столе «Проблемы комплексирования учебных дисциплин в военных институтах внутренних войск МВД России» (Санкт-Петербургский военный институт внутренних войск МВД России, 2010);
    • X Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика-2006». 2006, Санкт-Петербург;
    • научно-технической конференции молодых научных сотрудников СПГУВК (СПб, 2006).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав текста, заключения, списка опубликованных источников, содержащего 104 отечественных и зарубежных работ. Основное содержание работы изложено на 141 страницах, включая 37 рисунков и графиков, 9 таблиц.

основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы, конкретизируются объект и предмет исследования, формулируются цель и основные исследовательские задачи, решаемые в диссертационной работе.

В первой главе содержится теоретический анализ развития информационного обеспечения АСУДС в контексте модернизации инфраструктуры внутренних водных путей. В работе отмечается, что модернизация инфраструктуры речной отрасли ориентирована на повышение качества информационных потоков. К объектам повышенного внимания в инфраструктуре внутренних водных путей относят системы навигации и АСУДС, а также устройства и оборудование, обеспечивающие транспортный процесс. Проведённый анализ позволил так же сделать вывод о том, что одним из направлений модернизации является усиление контроля над безопасностью судоходства. Современное состояние технического и информационного оснащения АСУДС рассматривается экспертами как одно из препятствий на пути к интеграции речного транспорта России в международную судоходную транспортную систему. Водные транспортные возможности – это конкурентное преимущество России, и повышение безопасности речного судоходства является государственной задачей.

Эффективность и безопасность работы речного транспорта напрямую зависит от наличия и состояния средств информационного обеспечения. Поэтому для обоснования путей повышения оперативности в обеспечении безопасности судоходства проведён анализ особенностей и недостатков распространенных видов информационных потоков АСУДС.

Таким образом, необходимость повышения качества информационных потоков в АСУДС можно обосновать двумя определяющими причинами:

  • переход на комплексность развития инфраструктуры внутреннего водного транспорта;
  • обеспечение безопасности и правил судоходства в требованиях международных стандартов.

Далее в главе решается исследовательская задача, связанная с обоснованием направлений совершенствования подсистем АСУДС. С этой целью вначале изучены структура и функции АСУДС и выделены важнейшие требования к функциям, суть которых заключается в ориентации на сохранение единого технологического комплекса обеспечения безопасности судоходства. На основе анализа особенностей и недостатков распространенных видов и технических средств, в речной отрасли выделены проблемы совершенствования АСУДС.

В работе отмечено, что проблем совершенствования АСУДС много. Но выделенные проблемы объединяет то, что в условиях модернизации инфраструктуры речной отрасли необходимо принципиальное изменение подхода к решению задач модернизации внутренних водных путей РФ, основанного на принципах интеграции в информационное пространство транспортного комплекса РФ.

Для раскрытия основных авторских позиций в данной работе используются, во-первых, информационное сопровождение водного транспорта с использованием АИС, во-вторых, средства реализации сопровождения, которыми располагают АСУДС.

В этой связи становится актуальной проблема информационного сопровождения при рассмотрении закономерностей взаимодействия информационных потоков в АСУДС. Поэтому объективно необходимым направлением совершенствования АСУДС является использование автоматической идентификационной системы. Совершенствованию АСУДС на принципах использования АИС способствуют выделенные в исследовании закономерности взаимодействия информационных потоков, а именно:

  • установка приоритета отображения информации по судам, расположенным в радиусе действия автоматической идентификационной системы (АИС),
  • создание актуальной информации в целях повышения безопасности судоходства по маломерным судам в акватории порта,
  • достоверность и качество динамической информации при расхождениях судов на малых дистанциях.

Таким образом, решены исследовательские задачи, связанные с выявлением новых возможностей и закономерностей взаимодействия информационных потоков в условиях использования АИС и с обоснованием путей совершенствования подсистем АСУДС с ориентацией на модернизацию инфраструктуры речной отрасли.

Во второй главе делается акцент на суть информационного обеспечения АСУДС, заключающуюся в том, что каждый новый цикл информационного взаимодействия завершается формированием обновленной информации, значимой в данный момент. В главе раскрыты основные требования к качеству информации и её критерии, методы анализа информационного обеспечения. Методы исходят из общих характеристик информации, имеют свою область применения: одни удобны для описания информационных связей между разными объектами, другие - между группами задач, отдельными задачами и группами элементарных процедур. Наиболее полное и детальное отражение и анализ потоков информации можно получить с помощью различных моделей.

Решение проблемы оперативного сбора информации из разных информационных потоков в минимально возможные промежутки времени для обеспечения безопасности судоходства возможно при условии использования новых объединенных методик исследования информационного обеспечения, в частности, математической модели с использованием данных АИС. Это непременное условие требует тесной увязки с тем, что математические модели должны быть органически включены в систему управления безопасностью судоходством.

В модели предусмотрена возможность связи со всеми известными и разрешенными системами мониторинга (контроля) судоходства, однако использование АИС в АСУДС предполагает расширение функций мониторинга.

Особенностью модели является также преобразование формы предоставления информации и оценки опасности сближения при определении дистанции и времени до точки кратчайшего сближения по аналогии с САРП. Для этого выделены основные информационные потоки, возникающие при переходе от устаревших систем определения и расчета расхождения судов, основанных на векторных методах определения дистанции, к современным координатным, основанным на определении местоположения по данным систем GPS/ГЛОНАСС. Использование информации, получаемой от АИС, позволяет отойти от векторной системы определения расположения и движения судов.

Координатный метод движения судов определяется по следующим критериям. По получаемым координатам строится линия относительного движения судна – цели, причем в каждой точке, в соответствии с механизмом работы стандарта GPS/ГЛОНАСС, записывается время прохождения судном данной координаты. Другими словами, вне зависимости от метеоусловий, радиолокационной обстановки и рельефа местности, мы получаем точное местоположение судна.

В данном случае точка , принимаемая за место своего судна, определяется в системе координат по значениям (рис. 1). Через полученные точки и по соответствующим координатам и проводят ЛОД. А длина перпендикуляра , опущенного из точки , представляет дистанцию кратчайшего сближения Dкр. Время сближения на кратчайшее расстояние определяется так.

и , (1)

где – расстояние до столкновения,

– скорость движения судна – цели.

При расхождении судов, идущих пересекающимися курсами, если , необходимо предпринять маневр для расхождения с судном-целью. Сопоставляя , выбирается время начала маневра.

Графическая прокладка для обоснования маневра расхождения в заданной дистанции при изменении курса показана на рис. 1. Она осуществляется в следующей последовательности:

  1. По предполагаемому времени маневра или по предполагаемой дистанции маневра наносится точка местоположения судна – наблюдателя в момент начала маневра расхождения.
  2. Осуществляется выход судна – наблюдателя на новый курс, расположенный параллельно курсу судна – цели.
  3. Осуществляется изменение координат движения и угловой скорости судна.
  4. Производится построение траектории относительного движения судна – наблюдателя по получаемым координатам с учетом условий инерции судна.
  5. Полученная траектория относительного движения проверяется с учетом заданной дистанции для безопасного расхождения судов.

Таким образом, к значимому результату исследования можно отнести особенности построения модели взаимодействия с использованием данных АИС.

В третьей главе разработано математическое обеспечение информационного сопровождения АСУДС и представлены алгоритмы для расчета параметров движения судов, идущих по контрольным точкам маршрута следования, и построения траектории относительного движения (ТОД) судна по получаемым координатам с учетом заданной дистанции для безопасного расхождения судов.



Pages:   || 2 | 3 |
 



Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.