ВЕСТНИК ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМ. АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА

Рассмотрена концепция аппроксимации геометрической формы зоны навигационной безопасности судна в идеологии образов сплошных деформируемых сред как непрерывное множество точек N-фокусного эллипса, который также можно использовать применительно к задаче ограждения навигационных опасностей. Данная конфигурация позволяет точнее учитывать информацию о полях различных кинематических и динамических параметрах движения судна и генерировать управляющие воздействия по обеспечению заданного уровня безопасности плавания. Отмечается, что решение задачи обеспечения безопасности судовождения при формализации зоны навигационной безопасности судна в виде N-фокусного эллипса первоначально требует разработки принципов управления на кинематическом уровне. При этом возникает нетривиальная задача определения координат особых «характерных» точек на границе зоны навигационной безопасности, таких как точка, ближайшая к навигационной опасности, находящаяся на пересечении с линией относительного движения, «крайние» точки. В том числе из-за нелинейности уравнения N-фокусного эллипса, изменений размеров и формы зоны навигационной безопасности, вызванных движением собственного судна и меняющейся навигационной обстановки, предлагается решение, базирующееся на одном из классических методов определения местоположения в навигации - обобщенном методе линий положения. Основные положения изыскания подкреплены инфографикой и доведены до уровня непосредственного практического применения. Сделан вывод о том, что формализация предлагаемых методов и алгоритмов в автоматических навигационных комплексах или системах управления автономными судами позволит судоводителю на борту или управляющему ими дистанционно решать задачи судовождения на качественно новом уровне в неразрывной связи с традиционными методами контроля безопасности мореплавания.

Рассмотрено решение задачи корреляционно-экстремальной навигации на основе реконструированного сплайнового эталона информативности с учетом имеющейся априорной информации об особенностях безопасного перемещения судна в конфликтном навигационном пространстве.

Акцентируется внимание на практической реализации интеллектуального управления движением судна на основе соблюдения принципа изученности геометрии геофизического поля при организации автономного движения судна по электронной сплайн-траектории.

Приведено обоснование принципа ориентирования по рельефу местности как результата сравнения посредством экстремального функционала корреляции измеряемых навигационных параметров с предварительно созданным виртуальным эталоном информативности для постоянного обновления местоположения судна.

Выявлены преимущества и недостатки использования различных автономных вариантов картографической навигации в результате выполненного обзорного анализа проблематики альтернативного позиционирования в контексте исследования потенциала точности.

Рассмотрена гипотеза о навигации по пространственным и поверхностным полям как единственной альтернативы спутниковым системам. Предлагается использовать альтернативную навигацию как ассистирующую технологию, дополняющую традиционное спутниковое позиционирование с целью достижения максимальной помехоустойчивости и кибербезопасности при практической реализации ситуационной осведомленности. Исследован мониторинг целостности как современного критерия доверительной оценки правдоподобной валидности обработки навигационной информации.

Предположительно применение феномена целостности гарантирует практическое улучшение итерационного процесса расчета обсервованных координат для альтернативного позиционирования в режиме реального времени.

Разработана процедура поиска оптимизации распределения сеточных точек аппроксимации, основанная на принципе определения эффективной позиции скользящего узла. За счет универсальности модернизированных паскаль-программ обеспечивается вы числительная реализация широкого класса задач корреляционно-экстремальной навигации. Апробированный на методах сплайн-функций алгоритм предлагается в качестве гармонизированной поддержки судоводителю для расширения горизонта ситуационного восприятия вахтенным помощником процесса навигации в сложных ситуациях.

Работа посвящена анализу особенностей дистанционного управления морским автономным над водным судном в портовых водах с использованием данных, полученных от конвенционных навигационных технических средств.

Отмечается, что для эффективной работы автоматизированной навигационной системы управления морским автономным надводным судном необходимо развивать систему мониторинга.

Задачей этой системы является сбор данных с технических средств управляемого объекта в ре жиме реального времени, их анализ с последующим определением и прогнозированием состояния судна (безопасное оно или нет) с необходимой достоверностью.

На основе этих результатов формируются возможные варианты сценариев для поддержания безопасности судна, что помогает принять оптимальное решение автоматизированной навигационной системе или внешнему капитану.

Приведены отличия в управлении классическим судном с экипажем на навигационном мостике от дистанционного управления морским автономным надводным судном внешним капитаном в условиях порта.

Выполнен расчет точности решения классических задач судовождения на основе международных и национальных требований к измерительным возможностям только конвенционной навигационной аппаратуры применительно к дистанционному управлению, без детализации характеристик отдельных моделей оборудования.

Выполнено сравнение полученных результатов расчетов с международными и национальными требованиями по безопасности мореплавания, позволяющее выявить слабые места в используемых технологиях и разработать рекомендации по улучшению качества навигационных данных для успешного выполнения морских операций типа судно - судно в дистанционном режиме управления в портовых водах.

Отмечается важность разработки новых технологий для автономного управления судном, которые смогут компенсировать недостатки существующих навигационных средств и повысить безопасность мореплавания в портовых условиях.

В статье рассмотрена задача прогнозирования траекторий движения судов, решения которой используются в системах безопасного расхождения судов для прогноза и оценки навигационной ситуации.

Отмечается, что для корректной оценки навигационной ситуации система безопасного расхождения должна строить корректные прогнозы траекторий движения судов-целей.

Определено, что в задаче прогнозирования траекторий движения судов-целей могут быть использованы адресуемые и широковещательные сообщения автоматической идентификационной системы (АИС) с ID = 1, 2, 3 и ID = 5 (динамическая и статическая ин формация), а также сообщения с ID = 6,8 (маршрутная информация).

Приведен формат сообщений с маршрутной информацией согласно циркуляру ИМО SN.1/Circ.289.

Отмечено, что использование маршрутной информации в задаче прогноза траектории движения судна-цели позволяет более точно строить такие прогнозы и, соответственно, лучше оценивать навигационную ситуацию.

Определены некоторые проблемы использования маршрутной информации и показаны примеры некорректной работы системы прогноза траектории движения цели. Показано, что маршрутная информация, передаваемая в существующих сообщениях АИС, является недостаточной для построения корректного прогноза траектории движения цели.

Источником указанных проблем является тот факт, что существующие сообщения с маршрутной информацией изначально не предназначались для использования в задаче прогноза траекторий судов-целей.

В результате рассмотренных проблем с использованием маршрутной информации показана ограниченная применимость существующих сообщений АИС и обоснована необходимость разработки системы передачи маршрутной информации по каналам АИС, ориентированной на решение с ее помощью задачи прогноза траекторий судов-целей. Сформулированы предложения по содержанию сообщений АИС в такой системе.

Целью работы является оценка изменений ветрового режима в морях России и выявление районов судоходства и рыболовства, в которых повторяемость опасных ветров статистически показала тенденции к повышению. Оценка выполнена на основе данных глобального атмосферного реанализа ERA-5 о среднечасовой скорости ветра в 1991-2020 гг. Методика исследования предполагала использование стандартных статистических методов обработки данных.

Результаты оценки роста штормовых рисков по всем морям России представлены в виде итоговой таблицы.

Подтверждено, что ветровой режим в российских морях не является стационарным и реагирует на глобальные климатические изменения. Наиболее динамичные изменения ветровой обстановки происходят в открытых морях (Берингово, Баренцево), имеющих свободное сообщение с внешними морями и океанами. Наибольшие риски для судоходства и рыболовства, связанные с повышением повторяемости опасных ветров при средней или высокой климатической норме данного показателя, выявлены в следующих районах: северо-восточная часть Черного моря, включая подходы и портам Новороссийск, Туапсе, район Керченского пролива (зимний сезон); Балтийское море, в том числе трассы центральной части моря и Финского залива (зимний сезон); Баренцево море (зимне-весенний сезон); юго-западная часть Берингова моря, включая участки трансокеанских трасс (зимний сезон); северо-западный сектор Тихого океана, включая участки судоходных трасс и районы промысла у восточных побережий Камчатки и Курильской гряды (зимне-весенний сезон).

Отмечается, что экипажам морских судов и персоналу судоходных компаний предложено учитывать возрастающие штормовые риски при планировании навигации в указанных районах (особенно с суровым климатом) и принимать меры по их минимизации, в том числе предусматривать альтернативные маршруты переходов.

Обращается внимание на то, что особую важность приобретает качество подготовки судовых экипажей при плавании в условиях шторма, обледенения, отказа рулевого управления, оказании помощи судам, терпящим бедствие.