Введение к работе
Актуальность исследования. Необходимость повышения безопасности и эффективности транспортного процесса на внутренних водных путях (ВВП) России требует постоянного развития и совершенствования технических средств и систем, занятых в данном процессе. Кроме того, все более возрастает потребность в обмене информацией между сторонами, связанными с судоходством по внутренним водным путям, в частности, обмен информацией, связанной с безопасностью движения, информацией о грузо- и пассажиропотоках. Перед сектором внутреннего водного транспорта сейчас стоит задача связать структурные элементы транспортного процесса единой архитектурой, обеспечивающей определенную совместимость и эффективное взаимодействие.
Для решения такой задачи одной из наиболее перспективных и конструктивных в настоящее время является инфокоммуникационная технология, получившая название "Корпоративные речные информационные системы (КРИС)". Отраслевой формой реализации этого класса информационных систем являются организационно-технические образования, получившие название "Речные информационные службы" (РИС)". Структурным ядром последних являются "Автоматизированные системы управления движением судов (АСУ ДС)", которые, имеют в своем составе различные современные информационные системы телекоммуникаций и мониторинга: системы УКВ-радиосвязи, системы видеонаблюдения и радиолокационного контроля, информационно-диспетчерские службы, в ряде случаев речные региональные спасательно-координационные центры и др. При этом вся структура речной АСУ ДС, как правило, бывает погружена в радионавигационное поле ГЛОНАСС/GPS.
В последние 5-7 лет значительный интерес у всех специалистов водного транспорта для повышения безопасности и эффективности судоходства на ВВП вызывают возможности информационной технологии рубежа XX - XXI веков, получившей название "Автоматизированная идентификационная система (АИС)", ставшей уже неотъемлемой частью речных АСУ ДС. Возникновение технологии АИС можно поставить в один ряд с появлением на морском и речном транспорте радиолокационных станций или спутниковой навигации.
Вхождение АИС в состав АСУ ДС предполагает не только наличие на судах и у лоцманского корпуса соответствующих транспондеров, но и, прежде всего, оборудования берегового сегмента, состоящего, в первую очередь, из цепи береговых станций АИС, включающей базовые станции (БС), симплексные и дуплексные репитеры, а также сети передачи данных АИС в структурах АСУ ДС и РИС.
В связи с изложенным ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является новое решение актуальной научной задачи повышения эффективности мониторинга и управления транспортным процессом, а также обеспечения безопасности судоходства на основе использования АИС-информационных технологий при построении Речных информационных служб и АСУ ДС в корпоративной речной информационной системе на внутренних водных путях Единой глубоководной системы Европейской части России.Для достижения
4 формулированной цели в работе поставлены, обоснованы, решены и ВЫНОСЯТСЯ НА ЗАШИТУ СЛЕДУЮЩИЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:
Анализ мирового и отечественного опыта по современному уровню разработки и внедрения, перспективам развития метасистемы в иерархической триаде "КРИС-РИС-АСУ ДС(СУ ДС)" для внутренних водных путей.
Исследование предметной области в части алгоритмов функционирования и особенностей информационного обеспечения, структуры системы базовых станций в АИС как подсистеме речной АСУ ДС для различных регионов Европы и России.
Методика, модели и алгоритмы решения многопараметрических стохастических задач, оптимизирующих структуру зон действия базовых станций АИС.
Аналитические решения для определения оптимальных радиуса и зоны действия базовой станции АИС с учетом влияния на судовые транспондеры помех в информационных каналах, взаимного перемещения судов относительно базовых станций и заграждающего рельефа применительно к различным регионам ЕГС.
Концептуальная модель на системном ("организация - поведение") и агрегативном ("структура - функции") уровнях для построения береговой сети базовых станций АИС в различных наиболее важных регионах ВВП ЕГС Европейской части России и предложения по оптимизации в таких регионах топологической структуры сети базовых станций АИС.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВОЙ ИССЛЕДОВАНИЙ являются методы системного анализа и управления технологическими процессами, теории случайных процессов и статистических решений, теории математического моделирования, экспертных оценок, статистической теории связи и методов моделирования на ЭВМ.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы состоит:
В создании современного метода построения автоматизированных идентификационных систем как важнейших подсистем мониторинга и управления в иерархической триаде "КРИС-РИС-АСУ ДС".
В выявлении моделей для описания закономерностей и разработке методики решения многопараметрических стохастических задач, оптимизирующих зоны и дальность действия базовых станций АИС с учетом одновременного воздействия помех в информационных каналах, влияния заграждающего рельефа между судовым транспондером и базовой станцией, а также перемещения транспондера относительно последней.
В синтезе алгоритмов для количественного анализа оптимальных и квазиоптимальных зон и дальности действия базовых станций АИС при одновременном воздействии флюктуационных и взаимных помех в информационных каналах, случайных влияниях заграждающего рельефа и перемещения судового транспондера относительно базовой станции.
В разработке предложений по оптимизации в различных регионах ЕГС Европейской части России топологической структуры сети базовых станций АИС.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ состоит в том, что созданы методика и инструментарий для разработки и внедрения на ВВП России высокоэффективной автоматизированной идентификационной системы мониторинга и управления, прежде всего для Единой глубоководной системы Европейской ее части.
Предлагаемый в работе комплекс моделей, алгоритмов и программ позволяет сформулировать рациональные, а в ряде случаев и близкие к оптимальным конструктивные решения по топологической структуре АИС как подсистемы речной АСУ ДС с учетом особенностей технологии построения и параметров конкретной судовой и береговой аппаратуры, физико-географических особенностей региона ВВП и различного вероятностного характера движения судов относительно базовых станций АИС.
РЕАЛИЗАЦИЯ НАУЧНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. Отдельные положения диссертационной работы реализованы в утвержденных: Росморречфлоте, программы построения речных АСУ ДС и АИС в Санкт-Петербургском Государственном университете водных коммуникаций, в Государственных бассейновых управлениях "Волго-Балт", "Волго-Дон", "Камводпуть" и других региональных бассейновых управлениях ЕГС Европейской части России.
ПУБЛИКАЦИИ И АПРОБАЦИИ РАБОТЫ. По тематике диссертации опубликовано 13 научных статей, в том числе 2 статьи в изданиях, предусмотренных "Перечнем изданий ВАК". Основные положения и результаты докладывались на трех международных Форумах "Связь на море и реке-2005, 2006, 2007, 2008", на сессиях Дунайской межгосударственной комиссии по судоходству в 2006 - 2008 годах, на Всероссийской конференции по АИС и электронной картографии в 2006 г (г.Санкт-Петербург), на научных семинарах кафедры "Технических средств судовождения и связи" Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций в 2005 - 2008 годах.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка опубликованных источников, содержащего 99 отечественных и зарубежных работ, включает в себя 114 страниц текста, 34 рисунка, 26 таблиц и графиков.
