Введение к работе
Актуальность исследования обусловлена социально-экономическим развитием России и потребностью речного транспорта во внедрении наукоемких информационных технологий с целью обеспечения его конкурентоспособности и включения в международную систему мультимодальных перевозок. Российская Федерация располагает самой большой в мире сетью внутренних водных путей, используемых для транспортного судоходства. В третьем тысячелетии отмечается ежегодный рост объема перевозок по Единой глубоководной системе Европейской части внутренних водных путей России. Суда, как правило, оснащены современным навигационным оборудованием и средствами связи, соответствующими международным требованиям. Береговая инфраструктура управления судоходством также стремится соответствовать международным требованиям и обеспечивать международные стандарты безопасности.
Современное состояние и перспективы развития внутреннего водного транспорта определяются многими взаимосвязанными факторами, в ряду которых эффективное использование внутренних водных путей и совершенствование автоматизированных систем управления движения судов (АСУДС), которые являются неотъемлемой частью Государственной системы обеспечения безопасности мореплавания, создаются на акваториях морских портов и на подходах к ним, во внутренних морских водах, в территориальном море и прилежащей зоне РФ.
Совершенствование АСУДС в условиях модернизации инфраструктуры речной отрасли необходимо в условиях внедрения новых форм и видов информационного взаимодействия. На внутренних водных путях необходимы технологии оперативной связи между многими объектами транспортного процесса. Развитие и модернизация внутренних водных путей РФ должны происходить на принципах интеграции в информационное пространство транспортного комплекса РФ, в первую очередь, в существующую систему морского транспорта РФ, позиции которой определены необходимостью следования международным нормам и правилам. Появление многофункциональных информационных технологий позволяет модернизировать систему управления судоходством. Данное исследование ориентировано на совершенствовании подсистем АСУДС и обеспечения безопасности судоходства на внутренних водных путях.
Объект исследования: информационное обеспечение автоматизированных систем управления движением судов.
Предмет исследования: математические модели и алгоритмы сопровождения информационных потоков с использованием автоматической идентификационной системы в автоматизированных системах управления движением судов.
Цель исследования: повышение безопасности судоходства в условиях модернизации инфраструктуры внутренних водных путей.
Задачи исследования:
1. Разработать теоретические основы решения научно-технической задачи развития информационного обеспечения АСУДС.
2. Обосновать направления совершенствования подсистем АСУДС с ориентацией на модернизацию инфраструктуры внутренних водных путей.
3. Выявить новые возможности и закономерности взаимодействия информационных потоков в условиях использования автоматической идентификационной системы (АИС).
4. Разработать математическое и алгоритмическое обеспечение информационных потоков в АСУДС на основе использования АИС.
Научная новизна и положения, выносимые на защиту:
В диссертации проведено обобщение методов анализа и синтеза информационных потоков в АСУДС, которые позволили раскрыть возможности совершенствования подсистем АСУДС для безопасности судоходства на внутренних водных путях и получить новые знания.
1. Выявлены закономерности взаимодействия информационных потоков в АСУДС на основе использования АИС.
2. Разработано математическое обеспечение информационного сопровождения АСУДС, особенностью которого является расчет параметров движения судов, идущих по контрольным точкам маршрута следования, и построение траектории относительного движения (ТОД) судна с учетом заданной дистанции.
3. Представлены алгоритмы управления движением судов, следующих по контрольным точкам маршрута, и построения ТОД судна по получаемым координатам с учетом заданной дистанции для безопасного расхождения судов.
4. Разработана модель структурно-логического синтеза информации в АСУДС для обеспечения безопасности судоходства на внутренних водных путях.
Теоретическая значимость исследования заключена:
- в разработке теоретических основ решения научно-технической задачи развития информационного обеспечения АСУДС, к которым отнесены: обоснование причин, указывающих на необходимость повышения качества связи; закономерности взаимодействия информационных потоков в условиях использования автоматической идентификационной системы и факторы повышения оперативности связи;
- в обосновании направления совершенствования подсистем АСУДС с использованием АИС;
- в разработке математического и алгоритмического обеспечения информационного сопровождения АСУДС;
- в разработке модели структурно-логического синтеза информации в АСУДС.
Практическая значимость работы состоит в том, что может использоваться:
- метод расхождения, основанный на определении местоположения судов по данным АИС, позволяющий проектировать траектории движения судов во избежание столкновений, расхождения в условиях ограниченной видимости и маневрирования в узкости или на ограниченной акватории;
- модель структурно-логического синтеза, позволяющая заблаговременно спрогнозировать безопасное прохождение затруднительных участков пути для конкретного судна и для каждого в отдельности, при наличии экстремальной ситуации их расхождения.
Практическая ценность работы также состоит в том, что сформулированные выводы и рекомендации могут быть использованы при реализации утвержденных Федеральным агентством морского и речного транспорта программ построения речных автоматизированных систем управления движением судов в разных речных бассейнах Единой глубоководной системы внутренних водных путей Российской Федерации.
Реализация научных результатов. Разработанные математические модели и алгоритмы использованы в ООО «Росречинфоком», ООО НПК «Системы и технологии», ЦАСУ Санкт-Петербургского военного института ВВ МВД России. Модель структурно-логического синтеза информации в АСУДС внедрена в учебный процесс кафедры «Технических средств судовождения и связи» Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций.
Публикации работы. Основные результаты работы опубликованы в одиннадцати научных изданиях, в том числе в четырех изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.
Апробация работы осуществлена на:
XXI научно-технической конференции (межвузовская) «Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов» (ВМИРЭ имени А.С. Попова, 2010 г.);
круглом столе «Проблемы комплексирования учебных дисциплин в военных институтах внутренних войск МВД России» (Санкт-Петербургский военный институт внутренних войск МВД России, 2010);
X Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика-2006». 2006, Санкт-Петербург;
научно-технической конференции молодых научных сотрудников СПГУВК (СПб, 2006).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав текста, заключения, списка опубликованных источников, содержащего 104 отечественных и зарубежных работ. Основное содержание работы изложено на 141 страницах, включая 37 рисунков и графиков, 9 таблиц.
