Розробка методу формування зони безпечного руху судна (стр. 2 из 6)

Такою фігурою офіційно прийнято круг, в центрі якого знаходиться судно, а двовимірна зона характеризується одновимірним радіусом круга, що називається гранично допустимою дистанцією найкоротшого зближення. В якості безпечної суднової зони у ряді робіт пропонується еліпс, або вказуються тільки максимальні розміри зони без визначання ії форми.

Конфігурація і розміри безпечної суднової зони, як указується у ряді робіт, залежать від численних чинників, до яких в першу чергу відносяться курсовий кут, розміри і маневрені характеристики суден, відносна швидкість їх зближення, інтенсивність руху суден і гідрометеорологічні умови. Проте ніхто з авторів не пропонував спосіб розрахунку зони безпечного руху судна з урахуванням більшості цих чинників .

В другому розділі на підставі системного підходу виконаний вибір теми дослідження зв’язаний з проблемою безпеки плавання судна в стислих водах за наявності цілей, що маневрують і нерухомих небезпек, міститься опис методологічного забезпечення дисертаційного дослідження, викладено обґрунтування його тематики і приведена методика проведення дисертаційного дослідження. При цьому вказуються використанні методи для вирішення головної та складових задач.

В розділі визначена мета дисертаційного дослідження, його головна задача, виконана постановка наукового дослідження. Виходячи з тематики дисертаційного дослідження, запропонована його робоча гіпотеза, згідно якої вплив основних чинників на безпеку судноводіння виражається формуванням безпечної області навколо судна.

Для відображення системності дисертаційного дослідження розроблена технологічна карта, яка відображає методологію виконання дисертації. Головна задача дослідження представлена трьома складовими задачами. Рішення кожної з яких є науковим результатом. Для вирішення поставлених в дисертації задач були застосовані методи: дослідження операцій при декомпозиції головної задачі на незалежні складові; теорії вірогідності в частині випадкових багатовимірних величин для опису математичної моделі формування стохастичної складової зони безпечного руху судна, яка залежить від точності контролю місця судна; теорії похибок для опису ситуацій системи залежних і незалежних випадкових величин при формуванні зони безпечного руху судна; теорії управління судном; розробки імітаційної моделі визначення зони безпечного руху судна.

Показані практична значущість і наукова цінність дисертації, які забезпечені теоретичними результатами і імітаційним моделюванням. Узагальнення теоретичних результатів наукового дослідження дозволило сформулювати наукове положення дисертаційної роботи.

Третій розділ присвячено вирішенню першої та другої складових задач – визначенню способу розрахунку параметрів безпечної суднової зони у просторі відносного руху та пошуку процедури її відображення у просторі істинного руху. Проведене обґрунтування основних чинників, що визначають форму і розміри безпечної суднової зони.

Для вирішення цих задач була використана теорія вірогідності в частині випадкових багатовимірних величин для опису математичної моделі формування стохастичної складової безпечної судової зони, яка залежить від точності контролю місця судна та теорія похибок для опису ситуацій системи залежних і незалежних випадкових величин при формуванні зони безпечного руху судна;Попередній аналіз проблеми формування безпечної суднової зони

показав, що її геометрична форма і розміри визначаються наступними основними чинниками, до яких відносяться:

- точність визначення місця судна, яка задана, в кращому разі, щільністю розподілу вірогідністей f(x,y) двовимірної векторіальної похибки щодо обсервованого місця судна, або коваріаційною матрицею – в гіршому.

- габарити судна (довжина і ширина), передбачувані габарити цілей і ракурси суден;

- інерційність судна, що характеризується його поворотністью і гальмівними характеристиками, які бажано представити математичною моделлю у вигляді диференціальних рівнянь.

Геометричне представлення першого чинника полягає в пошуку двовимірної області

, яка із завданою вірогідністю , близькою до одиниці, містила б істинне місце судна. Для пошуку області потрібно знайти рішення рівняння:

У загальному випадку рішенням такого рівняння є деяка множина областей, з яких слід вибрати оптимальну, наприклад ту, що має мінімальні розміри. Так, якщо щільність розподілу вірогідностей f(x,y) підкоряється нормальному закону, то найбільш економною областю є еліпс. Причому орієнтація і форма області

не залежить від курсу судна, а визначається геометрією ліній положення, їх точністю і маргінальним законом розподілу похибок навігаційних вимірювань.

При формуванні безпечної суднової зони судно не можна розглядати у вигляді крапки, площу судна в площині горизонту необхідно враховувати спільно з областю

, причому габарити судна в першому наближенні доцільно враховувати таким чином: межа області зміщується на половину довжини судна по напряму діаметральної площини і на половину ширини перпендикулярно їй. Одержану область з урахуванням габаритів судна позначена (рис.1). Якщо приріст до області розглянути у вигляді радіальних приростів поточного радіусу кривизни щодо центру області, то максимальні значення досягаються у напрямі діаметральної площини і рівня L/2, а мінімальні – перпендикулярно діаметральній площині і складають B/2.

Завершальним, третім чинником є урахування динаміки рухомого судна, що обумовлює необхідність додаткового запасу простору для маневру. Цей чинник враховується у вигляді деякої області

в просторі істинного, а частіше відносного руху.

Рис 1. Урахування габаритів судна при формуванні безпечної зони

Якщо йдеться про попередження зіткнення суден, то, природно, область

задається в просторі відносного руху. У найпростішому випадку область задається в просторі відносного руху кругом з радіусом, рівним гранично допустимій дистанції найкоротшого зближення. Оскільки область задана в просторі істинного руху, то і область необхідно з простору відносного руху відобразити в простір істинного руху, і одержану область об'єднати з областю .

Операція перетворення області відносного руху

у відповідну область істинного руху передбачає відображення точок границі області в простір істинного руху.

Для безпечної зони судна

необхідно здійснити сумісне урахування областей і , тобто . Аналіз можливих альтернатив показав, що доцільним є спосіб складання полярних координат границі області , завданої щодо обсервованого місця судна, з полярними координатами області , одержаним щодо того ж початку координат, як показано на рис. 2.

Для пошуку двовимірної області Z1 використовувався розподіл Гауса, який відноситься до стійких розподілів, а його двовимірна щільність для випадку залежних похибок вимірювань має вигляд:

,

де

і - середні квадратичні відхилення векторіальної похибки відповідно по осях x і у, а , причому - другий змішаний момент. Якщо похибки вимірювань навігаційних параметрів залежні, то за допомогою методу обертань з коваріаційної матриці можна виключити недіагональний елемент, тобто другий змішаний момент . При цьому змінюються значення дисперсій і , які характеризують діагональну коваріаційну матрицю, яка позначена , а нові значення дисперсій - і , тобто: