Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы. Одной из важнейших проблем современного внутреннего водного транспорта (ВВТ) является обеспечение надлежащего уровня безопасности плавания при навигации, как в морских районах, так и на внутренних водных путях (ВВП) России, при соответствующем уровне организации транспортного процесса в целом. Наличие такой проблемы в значительной степени объясняется ежегодным ростом интенсивности судоходства на ВВП, внедрением современных высокоскоростных, крупнотоннажных речных судов и судов «река-море» плавания, причем в качестве основного метода судовождения штурманский состав в основном отдает предпочтение лоцманскому методу судоходства. Указанный метод, как показывает практика, не всегда позволяет в полной мере обеспечить достаточный уровень безопасности судоходства на ВВП России в соответствии с общепринятыми мировыми стандартами. В качестве конструктивного решения показанной задачи может выступать переход от лоцманского к инструментальному методу судоходства на ВВП, базирующемся на использовании систем электронной картографии в сочетании с высокоточными системами позиционирования, функционирующих на основе спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS, а также вовлечение в процесс обеспечения безопасности судоходства инфокоммуникационных систем мониторинга и управления транспортным процессом (ТП), строящихся по иерархическому принципу.
Также необходимо отметить, что в настоящее время значительный интерес у специалистов водного транспорта вызывают вопросы, связанные с внедрением на ВВТ Российской Федерации инфокоммуникационных систем типа: корпоративная речная информационная служба (КРИС); речная информационная система (РИС) и автоматизированная система управления движением судов (АСУ ДС). Однако, полноценное функционирование указанных систем невозможно без формирования в их зоне действия сплошного высокоточного поля дифференциальной поправки. На акватории ВВП России такое поле, как правило, формируется в средне волновом (СВ) диапазоне контрольно-корректирующими станциями (ККС) локальной дифференциальной подсистемы (ЛДПС) ГЛОНАСС/GPS. Таким образом, для обеспечения высокого уровня безопасности судоходства, эффективного мониторинга и управления транспортным процессом на ВВП одной из наиболее актуальных задач в настоящее время является построение конструктивной топологии зон действия ККС ЛДПС, используемых для передачи корректирующей информации в СВ диапазоне, адекватной структуре судоходных путей, ВВП Российской Федерации. Реализация указанной задачи напрямую связано, с учетом влияния подстилающей поверхности, загоризонтной рефракции и параметров приемопередающего оборудования на процесс передачи корректирующей информации поверхностной волной СВ диапазона. Поэтому при построении практически любых речных инфокоммуникационных систем типа КРИС, РИС, АСУ ДС и их функциональных дополнений, имеет место необходимость качественного определения топологии комплексного радионавигационного поля высокоточного местоопределения с учетом частных вариаций зон действия всех ККС ЛДПС, принимающих участие в создании такого поля, а также найти новое решение актуальной научной задачи по определению дальности передачи дифференциальных поправок в СВ диапазоне, что, безусловно, напрямую связанной с обеспечением безопасности судоходства и оптимизации транспортного процесса на ВВП России.
С учетом вышеизложенного целью диссертационной работы является повышение эффективности информационного обеспечения речной дифференциальной подсистемы высокоточного местоопределения судов ГЛОНАСС/GPS при мониторинге и управлении движением судов на ВВП России.
Предметом исследования являются основные модели, методики и алгоритмы определения дальности передачи корректирующей информации в СВ диапазоне, формы периметров зон действия как отдельных ККС, так и их цепей в речных ЛДПС ГЛОНАСС/GPS.
Объектом исследования является система мониторинга и управления движения судов внутреннего водного транспорта России.
В такой постановке на защиту выносятся следующие положения:
-
Сравнительный анализ принципов построения и математических моделей определения дальности передачи дифференциальных поправок ЛДПС в речных инфокоммуникационных системах.
-
Аппроксимационная модель определения дальности действия ККС с учетом сферичности и неоднородности подстилающей поверхности, а также параметров приемо-передающего оборудования.
-
Методика оценки дальности действия ККС с учетом сферичности и неоднородности подстилающей поверхности, а также параметров приемо-передающего оборудования.
-
Аналитический расчет цепей ККС на реках: Обь, Иртыш; Енисей, Ангара и на Северном морском пути, работающих в СВ диапазоне с учетом влияния поликомпонентной подстилающей поверхности, параметров приемо-передающего оборудования и загоризонтной рефракции.
Методы исследования. В диссертационной работе были использованы современные методы системного анализа, теории управления, теории случайных процессов и теории статических решений, теории математического моделирования, статистической теории связи.
Научная новизна диссертации заключается в том, что найдено новое решение актуальной задачи по определению дальности действия и формы периметра зоны действия как одной ККС, так и цепей ККС с учетом произвольной однородной или кусочно-однородной подстилающей поверхности, загоризонтной рефракции и параметров приемопередающего оборудования.
Практическая значимость результатов работы состоит в том, что создана методика выполнения аналитических расчетов, разработаны рекомендации и конструктивный инструментарий по оптимизации топологии структуры зон действия ККС на реках Обь, Иртыш, Енисей, Ангара и на Северном морском пути.
Реализация результатов работы. Разработанные в диссертационной работе основные научные результаты приняты к реализации в малом инновационном предприятии ООО «Инфоком», Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций и ЗАО «Специализированные промышленные разработки».
Апробация результатов. Основные положения и результаты работы по мере её выполнения докладывались, обсуждались и были одобрены на: II межвузовской научно-практической конференции, студентов и аспирантов СПГУВК «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России. (г. Санкт-Петербург, 2011г.), международной научно-практической конференции «Дни науки-2012» (г. Прага, 2012г.), III межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов СПГУВК «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России. (г. Санкт-Петербург, 2012г.).
Публикации. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы опубликованы в 10 статьях, из них 6 в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 150 страниц текста, в том числе 49 рисунков и 10 таблиц, список использованных источников из 109 наименований.
