Содержание к диссертации
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ 5
ВВЕДЕНИЕ 7
1. СТРУКТУРА И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ СИСТЕМ ДГЛОНАСС/DGPS В АСУ ДС НА ВНУТРЕННИХ
ВОДНЫХ ПУТЯХ 12
1.1. Глобальные навигационные спутниковые системы 12
Спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС 14
Спутниковая радионавигационная система GPS 17
1.2. Способы реализации дифференциального режима СРНС 20
Дифференциальный режим с коррекцией координат 21
Дифференциальный режим с относительными координатами 22
Дифференциальный режим при использовании псевдоспутников 24
1.3. Виды дифференциальных подсистем СРНС 24
Широкозональные дифференциальные подсистемы 26
Региональные дифференциальные подсистемы 32
Локальные дифференциальные подсистемы 36
1.4. Установка средств навигационного ограждения в РФ и за рубежом 40
Выводы по 1 главе 47
2. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫСОКОТОЧНОЙ ПОСТАНОВКИ СРЕДСТВ
НАВИТ АНИОННОГО ОГРАЖДЕНИЯ 49
Структура автоматизированной системы управления движением судов50
Моделирование влияния факторов на постановку СНО 63
Погрешности, порождаемые СРНС 64
Факторы, влияющие на прием сигналов дифференциальных поправок 65
Бюджет погрешностей и формат передачи данных дифференциальных подсистем 80
Передача дифференциальных поправок с помощью АИС 83
Дополнительные погрешности 88 Выводы по главе 2 89
3. СТОХАСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОТКЛОНЕНИЙ ОТ ИСТИННЫХ
КООРДИНАТ 91
Основные типы законов распределения вероятностей для максимумов 91
Параметры стохастических моделей погрешностей 97
Вероятностные модели максимальных отклонений 101
Максимумы нормальных процессов 108
Пуассоновские превышения 110 выводы по главе 3 113
4. АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
УПРАВЛЕНИЯ ПОСТАНОВКОЙ СНО 115
4.1. Алгоритм автоматизированного управления постановкой СНО и
передачи навигационной информации 115
Навигационный комплекс постановки плавучих СНО 117
Судовые обстановочные комплексы 126
4.2. Обработка полученной навигационной информации в ГБУ «Волго-Балт» 13^
Настройка СОК 132
Технология производства путевых работ по постановке и обслуживанию СНО с использованием ГНСС и ЭНК 136
Технология автоматизированного сбора и передачи навигационной информации 141
выводы по главе 4 144
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 145
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 148
ПРИЛОЖЕНИЯ 161
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. .ОБРАЗЕЦ ПОСТАНОВОЧНОЙ ВЕДОМОСТИ
КООРДИНАТ ЗНАКОВ СНО 162
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. .СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ СБОРА И ПЕРЕДАЧИ
НАВИГАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ВВП РФ 163
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. АЛГОРИТМ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ О ПОСТАНОВКЕ
НАВИГАЦИОННОГО ЗНАКА В ГБУ «ВОЛГО-БАЛТ» 164
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Одной из важнейших проблем современного речного флота является обеспечение безопасности судоходства при плавании по внутренним водным путям Российской Федерации.
Необходимость постоянного повышения уровня безопасности и эффективности использования внутренних водных путей РФ требует постоянного развития и внедрения современных технических средств и систем, на всех этапах данного производственного процесса, начиная от тех, кто занимается обслуживанием внутренних водных путей до систем отраслевого мониторинга. Для решения указанных задач на ВВП РФ успешно внедряются «Автоматизированные системы управления движением судов (АСУДС)», имеющие в своем составе различные современные информационные системы телекоммуникаций и мониторинга: системы УКВ-радиосвязи, транкинговой и сотовой радиосвязи, системы видеонаблюдения и радиолокационного контроля, информационно-диспетчерские службы, в ряде случаев речные региональные спасательно-координационные центры и др. При этом вся структура речной АСУДС, как правило, погружена в радионавигационное поле ГЛОНАСС/GPS и его подсистемы высокочастотных дифференциальных радионавигационных поправок ДГЛОНАСС/DGPS.
В последние годы также получила значительное развитие «Автоматизированная идентификационная система (АИС)», ставшая уже неотъемлемой частью речных АСУДС. Внедрение технологии АИС является важным шагом в развитии внутренних водных путей, ее можно поставить в один ряд с появлением на морском и речном флоте радиолокационных станций или спутниковой навигации.
На большинстве современных судов необходимым требованием безопасности является наличие электронных картографических навигационных информационных систем, которые представляют собой дополнительное навигационное средство к традиционным бумажным картам, чрезвычайно
эффективны, удобны и оказывают значительную помощь капитану судна, особенно в неблагоприятных погодных условиях.
В то же время внедрение всех вышеуказанных систем накладывает повышенную ответственность на тех, кто занимается обслуживанием внутренних водных путей, требует использования современных систем на всех этапах производства работ и, несомненно, в первую очередь, для одной из ключевых составляющих обеспечения высокого уровня безопасности -высокоточной постановки средств навигационного ограждения (СНО).
Лишь при таких условиях появляется возможность создать надежную высокоточную информационную поддержку судоводителю речного судна, повысить качество предоставляемой навигационной информации, поднять безопасность судовождения в условиях внутренних водных путей на качественно новый уровень. В будущем это позволит начать использование инструментальных методов проводки и реализовать переход к автоматическому управлению движением судна по заданной траектории практически на всём протяжении ВВП, что, в свою очередь расширяет возможности судоводителя для наблюдения за окружающей обстановкой и позволит качественно повысить безопасность на ВВП.
Цель работы и задачи исследования.
В связи с вышеизложенным целью настоящей диссертационной работы является обеспечение необходимой точности постановки средств навигационного ограждения в соответствии с использованием спутниковых навигационных систем и электронных навигационных карт на внутренних водных путях РФ.
Объектом исследования данной работы является процесс постановки средств навигационного ограждения и анализ факторов, влияющих на точность осуществления указанного процесса.
Предметом исследования являются модели, методы и способы оценки уровня точности постановки навигационных знаков.
Для выполнения этой цели потребовалось решение следующих основных задач:
Анализ отечественных и зарубежных методик постановки средств навигационного ограждения.
Создание классификации факторов, влияющих на точность постановки средств навигационного ограждения.
Разработка математической модели факторов, оказывающих существенное влияние на процесс постановки навигационных знаков.
Создание алгоритмического и программного обеспечения для автоматизированного управления процессом высокоточного позиционирования СНО.
Методологической основой исследования являются принципы системного анализа и управления технологическими процессами, теория вероятности и математической статистики, теория имитационного моделирования транспортных процессов, теория спутниковой навигации, методы создания электронных навигационных карт.
Научная новизна. Основными научными положениями диссертации являются:
оценка существующего мирового и отечественного опыта по расстановке средств навигационного ограждения и применения для этих целей современных высокоточных спутниковых навигационных систем, их дифференциальных дополнений, а также современных компонент АСУДС, включая систему АИС и электронные картографические навигационные информационные системы;
модели, методики и алгоритмы решения стохастических задач отклонения координат постановки СНО от их истинных значений;
алгоритмы оценки точности постановки плавучих навигационных знаков с учетом всего спектра факторов, влияющих на данный технологический процесс;
алгоритмы автоматизированного управления процессом постановки плавучих навигационных знаков на ВВП РФ, основанные на оценке максимумов погрешностей местоопределения;
создание специального программного обеспечения для высокоточной постановки средств навигационного ограждения.
Практическая значимость исследований. Сформулированные выводы и рекомендации могут быть использованы при реализации федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)» в части, касающейся внутреннего водного транспорта.
Реализация и внедрение результатов. Программно-аппаратные средства автоматизированного управления процессом высокоточной постановки средств навигационного ограждения внедрены в федеральном государственном учреждении «Волго-Балтийское государственное бассейновое управление водных путей и судоходства» и в федеральном государственном учреждении «Азово-Донское ГБУВПиС», алгоритмы использованы ООО «Абрис» при создании программного обеспечения «Путевой мастер», программное обеспечение «Путевой мастер» используется для проведения лабораторных работ в СПГУВК.
Публикации работы. Основные результаты работы опубликованы в восьми научных изданиях, в том числе в одном, рекомендованном Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ.
Апробация работы осуществлена на:
научно-технической конференции молодых научных сотрудников СПГУВК (СПб, 2006);
XI Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика» (СПб, СПОИСУ, 2008);
седьмой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (СПб, 2009);
международной научно-практической конференции, посвященной 200-летию подготовки кадров для водного транспорта России «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление» (СПб, СПГУВК, 2009);
конференции молодых ученых в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики (СПб, 2009).
