Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор проблемы и анализ направлений исследования 10
1.2. Основные модели процесса расхождения судов 10
1 3. Формализация моделей расхождения судов для СППР 15
1 4 Формализация способов решения задач расхождения судов, используя только навигационные параметры 32
1.5 Анализ направлений исследования по проблеме обеспечения безопасного расхождения судов 32
1.6. Выводы по главе 33
2. Методологическое обеспечение диссертационного исследования 34
2.1 Анализ аварий и катастроф по причине столкновения судов 34
2.2. Обоснование комплексного набора КИ СОС 36
2.3. Актуальность выбора темы исследования 44
2 4 Методы решения поставленной задачи 46
2.5. Выводы по главе 48
3 Метод анализа иерархий для предупреждения столкновения судов 49
3.1. Обзор метода анализа иерархии 49
3 1 1 Построение иерархической структуры для расхождения судов 52
3.1.2. Определение приоритетов в МПС 54
3.1.3. Шкала относительной важности МАИ 56
3.1.4. Алгоритм расчета оценки согласованности 58
3 15. Синтез глобального приоритета в оценке опасности столкновения судов 61
3.2. Построение матриц парных сравнений для КИ СОС 63
3.3. Формирование модулям экспертных оценок 65
3.3.1. Построение МПС приоритетов СОС 65
3 3 2 Экспертные оценки в определении весовых критерий КИ СОС 66
3,3.3. Формирование МПС модуля Mj 73
3.4. Формирование модуля Mo (блок ввода) 74
3.5. Формирование модуля М2 МПС для альтернативам по КИ СОС 77
3.5.1. Построение МПС для критериев неградусных единиц измерения 77
3.5.2. Построение МПС, измеряемые в градусах 80
3.6. Формирование модуля М3 (синтез глобального приоритета) 87
3.7. Исследование согласованности модели МАИ КИ СОС 89
3.8. Апробация адаптированной модели МАИ КИ СОС 92
3.8.1. Проверка модели МАИ КИ СОС решением задач расхождения 92
3.8.2. ЭО в решении задач расхождения со встречными судами 98
3.8.3. Анализ апробации модели МАИ КИ СОС по данным сборника задач расхождения 99
3.9. Разработка модифицированного метода анализа иерархии (ММАИ) КИ СОС, выступающих в паре 102
3.9.1. Анализ КИ СОС, выступающих в паре 102
3.9.2. ЭО в определении весовых критерий КИ СОС, выступающих в паре 102
3.9.3. МПС модуля Мі і в модели ММАИ КИ СОС, выступающих в паре 107
3.9.4. Апробация ММАИ КИ СОС, выступающих в паре 108
3.10. Разработка ММАИ КИ СОС по данным коэффициентов ТИ параметров КИ в процессе сближения судов 118
3.10.1. Методика определение коэффициентов за ТИ параметров КИ СОС в процессе сближения судов 118
3.10.2. Анализ коэффициентов ТИ процесса сближения судов 120
3.10.3. Апробация ММАИ КИ СОС по данным коэффициентов ТИ параметров сближения судов 121
3.11. Проверка разработанных моделей 123
3.12. Выводы по главе 128
Заключение 129
Список использованных источников 131
Приложение 1 150
Приложение 2 153
Приложение 3 157
Приложение 4 161
Приложение 5 162
Приложение 6 165
Приложение 7 166
Приложение 8 168
Приложение 9 170
Приложение 10 174
Приложение 11 175
Приложение 12 177
- Формализация моделей расхождения судов для СППР
- Обоснование комплексного набора КИ СОС
- Построение МПС, измеряемые в градусах
- Апробация ММАИ КИ СОС, выступающих в паре
Введение к работе
Актуальность проблемы. Анализ аварийных ситуаций показывает, что число столкновений судов в море в общей доле аварийности вообще не снижается, и тенденция на их уменьшение сегодня не просматривается. В большинстве случаев основной причиной столкновения судов является использование разных подходов (способов) к оценке процесса сближения с встречными судами, выбор наиболее опасной цели и, как следствие, неверное маневрирование при расхождении. Оценка навигационной ситуации является важной составной частью проблемы безопасного расхождения судов, которой посвящен широкий круг научных исследований. Эта проблема приобрела особую актуальность в 70-е годы XX века в связи с усилившимся процессом автоматизации морских судов на базе вычислительной техники. Автоматизация судовождения стала рассматриваться в качестве важного средства повышения безопасности и экономической эффективности торгового мореплавания. К настоящему времени опубликовано значительное количество работ по данной теме, в частности, работы А.И. Родионова, А.В. Лихачева, А.Е. Сазонова, В.Е. Кудряшова, С.С. Кургузова, В.Л. Баранова, А.В. Жерлакова, СБ. Олыпамовского, LA. Lisovski, Т. Milch, IS. Karmarkar, К. Sorge, М.К. James, К.Р. Coenen, также другие многочисленные исследования, которые привели к внедрению на флоте автоматизированных систем управления. Однако снижение аварийности от столкновений судов остается актуальной проблемой.
Теоретические исследования по проблеме безопасного расхождения судов широко ведутся во многих странах. Сформировалось несколько направлений в этих исследованиях. Одним наиболее актуальным из них является оценка степени опасности столкновения наблюдаемых в море судов.
С начала 2000 года интенсивные исследования с использованием компьютерных технологий привели к появлению новых направлений в расхождении судов. Компьютерные технологии вводят новую составляющую в искусство принятия решений по безопасному расхождению судов в море. Этой теме посвяящено значительное число работ, в частности, работы СП. Дмитриева, А.В. Осипова, М.С. Алейксейчука, Н.Н. Цымбала, А.П. Бень, Л.Л. Ва-гущенко, В.Г. Шерстюка, Е.М. Goodwill, С. De Wit, Z. Oppe, J.G. Kemp-Luck, а также выполненные работы B.B. Астреина, В.А. Васькова и многих других авторов - работы с новыми идеями по разработке систем поддержки принятия решений (СППР) судоводителя, что является одним из наиболее перспективных путей решения поставленной проблемы.
Существующие методы предупреждения столкновений не в полной мере удовлетворяют возрастающим требованиям обеспечения безопасности судовождения, и поэтому их дальнейшая разработка и совершенствование являются содержанием данной диссертационной работы.
Целью исследования является разработка моделей эффективной оценки риска столкновения судов при принятии решения методом анализа иерархий (МАИ).
Основные научные результаты, выносимые на защиту:
Модель метода анализа иерархий (МАИ) как системы поддержки принятия решений (СППР) адаптированная к оценке опасности столкновения судов;
Определение веса парных ключевых индикаторов (КИ) сближающихся судов, полученных по экспертным оценкам;
Модифицированная модель метода анализа иерархий (ММАИ), на основе парных КИ оценки опасности столкновения судов;
Оригинальная модель ММАИ, использующая коэффициенты тенденции изменения критериев в процессе сближения судов.
Объект исследования процесс расхождения судов.
Предмет исследования модели оценки опасности столкновения сближающихся судов, основанных на МАИ.
Методы исследования основаны на положениях теоретических и практических исследований по использованию метода анализа иерархий, методологии и регламенте решения системных задач, методах проведения экспертных оценок и обработки статистических данных с помощью прикладной статистики.
Научная новизна исследований, выдвигаемых на защиту:
В разработке комплекса навигационных параметров, выступающих ключевыми индикаторами оценки степени опасности столкновения (КИ СОС) сближающихся судов и их классификация.
Примененная впервые адаптированная модель МАИ КИ СОС, оценки степени опасности столкновения, дающая одновременную такую оценку по всем сближающимся судам.
В новом подходе к определению весов фактора ключевых индикаторов (КИ) выступающих в паре оценки опасности столкновения судов.
Предложение методике использования коэффициентов тенденции изменения КИ сближения судов с учетом свойств и признаков самих КИ.
Разработанная модель ММАИ КИ СОС для оценки опасности столкновения судов, на основе коэффициентов тенденции изменения критериев в процессе сближения судов, находящихся на небольших дистанциях от собственного судна.
Теоретическая значимость полученных результатов заключается в использовании современных научных технологий созданных моделей для оценки степени опасности столкновения одновременно по всем сближающимся судам без участия человека. Достоверность полученных результатов подтверждена большим количеством решенных задач расхождения, где получены положительные результаты, которые изложены в диссертационной работе.
Практическая значимость и внедрение результатов. Полученные в диссертационной работе результаты обусловлены универсальным характером предложенных способов оценки и контроля опасности столкновения судов и позволяют использовать данные модели при управлении любыми подвижными объектами.
Практическая ценность полученных результатов определяется следующими факторами: созданы предпосылки разработки интеллектуальных систем принятия решений (ИСПР) для оценки опасности столкновения судов; полученные результаты представляют ценность, как для подготовки, так и для повышения квалификации специалистов-судоводителей; результаты диссертационной работы используются в учебном процессе ФГБОУ ВПО "ГМУ имени Ф.Ф. Ушакова" по курсам судоводительского цикла, в морском тренажерном центре университета и МУТЦ (морском учебно-тренажерном центре) Республики Казахстан.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы были доложены и одобрены на двух региональных научно-технических конференциях "Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на Юге России" (Новороссийск, 2010-2011). Журнал "Морской Флот" № 5-6 2010 года (Москва, 2010). На VIII Международной научно-практической конференции (НІЖ) "Наука в современном мире" 25 ноября 2011 года (Таганрог, 2011). На Международной НПК "Инновации и современная наука" 12 декабря 2011 года (Новосибирск, 2011). ІГНИИМФ сборник научных трудов, апрель 2012 года (Санкт-Петербург, 2012) - в печати. Журнал "Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки" № 3, 2012 года (Новочеркасск, 2012) - в печати.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 11 статьях, две из них - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем. Диссертация объемом 177 страниц, включая 24 иллюстрации и 31 таблицу. Состоит из содержания на 3 страницах, списка сокращений на 1 странице, введения на 4 страницах. Основная часть из 3 глав -на 120 страницах и заключение на 2 страницах. Список литературы из 180 наименований источников, из них 29 на английском языке на 18 страницах и 12 приложений на 28 страницах.
Формализация моделей расхождения судов для СППР
С начала 2000 года интенсивные исследования с использованием компьютерных технологий привели к формализации новых направлений в расхождении судов.
Компьютерные технологии вводят новую составляющую в искусство принятия решений по безопасному расхождению судов в море. Опубликовано большое количество работ этого направления с новыми идеями в разработке СППР судоводителя, что является одним из наиболее перспективных путей решения поставленной проблемы.
Общая постановка вопроса характерна для работ [4, 11]. В работе [4] рассмотрены вопросы создания математической модели системы принятия решения при расхождении судов. Находясь на близких позициях с первой работой, автор работы [11] предлагает описание процесса судовождения с позиций теории многоуровневых иерархических систем.
Здесь оценка степени опасности столкновения проводится в нижнем уровне иерархии по критериям расстояния кратчайшего сближения кр, а;, А - пеленга и дистанции до цели и КУ ЛОД.
В работе [35] в алгоритме выбора безопасной траектории расхождения судов используют такие критерии опасности столкновения, как У(г) - боковое отклонение своего судна, Т- интервал времени прогноза траектории движения, Дер “ расстояние кратчайшего сближения. И на основе данных параметров выполняется оценка опасности и выбирается (производится синтез), проигрывается маневр расхождения, выбирается та траектория, где имеется большая вероятность целям не встретиться. Такой же метод мультиагентного подхода рассматривается в публикации [125].
Итак, оценка степени опасности столкновения производится в области анализа по критериям: ДСР - расстояние кратчайшего сближения; У(г) - боковое отклонение своего судна; Т - интервал времени прогноза траектории движения. Данный метод имеет один существенный недостаток - выбор безопасной траектории из числа нескольких возложен на судоводителя, что не способствует уменьшению человеческого фактора.
В частности, работы [21, 22] посвящены использованию многоагентной модели, один из агентов (модели) выполняет оценку степени опасности столкновения. Для наглядности и глазомерной оценки опасности столкновения в работе [22] демонстрируется отражение распределения риска столкновения вдоль линии пути в виде меток опасности. В работе [23] для повышения эффективности имеющихся систем для предупреждения столкновения рассмотрен вопрос расширения их функций по информативной поддержке принятия решения в виде обобщенного каркаса, секторов по линии курса с учетом расстояния кратчайшего сближения, где судоводитель сам определяет сторону расхождения. По зонам опасности на экране дисплея САРП [24] судоводитель выбирает параметры для расхождения. В работе [144-148] рассматриваются решения задач мониторинга, диагностики, классификации и предсказания на основе многоагентной и гибридной модели [145], созданные на принципах логико-когнитивной модели принятия решения.
Однако на данный момент на экране современных САРП (сопряженных с АИС) анализ опасности столкновения, который возложен на оператора-судоводителя, выдается в виде принятых символов встречных целей, что не способствует уменьшению влияния человеческого фактора при принятии решений. Рассмотренные работы показали, что параметрами для оценки опасности столкновения выступают кр и Гкр.
Здесь в моделях оценка степени опасности столкновения проводится по пяти параметрам: КЬУ( - курсу и скорости цели, а;, Д - пеленга и дистанции до цели, и (р угловой скорости динамического объекта.
Применение аппарата нечеткой логики [47], где основными параметрами являются отношение дистанции максимального сближения к диаметру циркуляции судна {C?PJDmvK), величина времени максимального сближения (ТСРА), отношение времени максимального сближения к времени остановки судна с данной скоростью (TCPAJTstop).
По ним, применяя аппарат нечеткой логики по трем функциям принадлежности, определяются критические отношения опасности столкновения.
Итак, оценка опасности столкновения проводится по ГЛср, Ткр и Kt, Vt целей, но с учетом уровней безопасности у и задает необходимые для управления "нечеткого домена безопасности".
Итак, оценка степени опасности столкновения проводиться по KhVi -курсу и скорости цели, оц , k - пеленга и дистанции до цели, ГЛср - расстояние кратчайшего сближения и Ткр - времени кратчайшего сближения.
Здесь представлена сложная иерархическая система, состоящая из трех уровней (страт).
Однако оценка степени опасности столкновения производится по пяти параметрам: Оу, Ц - пеленг и дистанции до целей, Kotij, Votij - относительным курсом, скоростью и расстоянием кратчайшего сближения целей Окру.
С учетом RBc - расстояния до точки возможного столкновения, Гве - времени до момента возможного столкновения и параметров а;, /; - пеленга, дистанции цели, Kt, V{ - курсу и скорости цели, рассматривается в публикации [8].
Таким образом, в данной модели оценка степени опасности столкновения проводится по шести параметрам: 7?вс» Твс, «i , h, и Kh Vt.
Предложена методика выбора альтернатив с наибольшим весом (степени опасности). Основано на парных сравнениях при оценке степени опасности столкновения по девяти параметрам одновременно с несколькими судами и без участия человека.
Таким образом, отмечается, что использование модели МАИ в задачах расхождения уменьшает влияние человеческого фактора при выборе наиболее опасной цели, а также сокращает время на принятие решения судоводителем [122]. Результаты проведенного эксперимента с использованием МАИ рассмотрены в работе [123], модель МАИ апробирована решением практических задач расхождения судов, где получен положительный результат.
Моделирование осуществляется с помощью компьютерной программы [132]. Публикации [116, 117] также посвящены имитационному моделированию процесса расхождения судна с двумя [116] и несколькими судами [117], где параметрами для расчета курса отклонения являются Ki ,г, сц, Д и кр.
Однако оценка степени опасности столкновения производится по расстоянию кратчайшего сближения кр. Выбор маневра расхождения осуществляется судоводителем, как и проигрывание маневра расхождения на САРП, что не привело к уменьшению влияние "человеческого фактора".
Анализ опасности столкновения проводится по расстоянию кратчайшего сближения - )кр, времени кратчайшего сближения - 7кр, а также путем сравнения курсовых углов - КУ.
Обоснование комплексного набора КИ СОС
При оценке ситуации и степени опасности столкновения используют различные критерии опасности. Набор критериев возложен на судоводителя. Увеличение количества встречных судов приводит к значительным потокам информации и к существенным ограничениям по времени. В таких ситуациях оценка опасности столкновения проводится по минимальному набору критериев, по одному либо двум КИ. Как следствие, такая ситуация приводит к неполноте и неопределенности при принятии решений, возникают серьезные риски и угрозы.
Для объективной оценки опасности столкновения, оперативному и адекватному реагированию на скоротечность сближения судов, есть необходимость в рассмотрении формировании комплексного набора критериев. Навигационные параметры, используемые для расхождения судов, сведены в табл. 2.4, где видно, что параметры обладают своими признаками при использовании в оценке опасности столкновения. Одни параметры по минимальным значениям характеризуют опасность сближения как Z)Kp =0, ±А=0 и т.д., другие по максимальным значениям F0= max.
Навигационные параметры, получаемые по данным САРН (АИС), также задаются капитаном, т.е. являются носителями первичной информации, такие, как Я=const (КУц, А), либо параметры необходимо определять, либо рассчитывать, т.е. они являются носителями вторичной информации (как Аер, ККР, 9, а, + А И V0)- В процессе оценки опасности столкновения одни параметры используются по истинным значениям, таким как П = const (КУц, в, Do, а, ± А, Кр И ГКР), либо по относительным, как V0, обладающим различными единицами измерения.
Помимо признаков и свойств, параметры имеют ограничения в пределах измерения. Параметры, обладающие угловыми характеристиками - пеленг - П измеряются от 0-360 а параметры - КУц (в, а) измеряются от 0-180 п/б (л/б), такой параметр, как ВИП (±А), определяется в минимальных значениях.
Ни один из перечисленных критериев не является определяющим при оценке ситуации опасности столкновения. Для получения достаточно полной и точной оценки степени опасности столкновения, даже в простой ситуации требуется учет совокупности критериев в их взаимозависимости [96].
В наиболее часто используемых моделях и способах оценки опасности столкновения можно выделить навигационные параметры, которым будет отведена роль ключевых индикаторов в оценке степени опасности столкновения (КИСОС).
Для формализации комплексного набора КИ СОС, которые в полном объеме и объективно способны отражать реальную ситуацию сближения судов, необходимо рассмотреть теоретические и практические основы определения параметров. Это позволит более объективно и независимо от количества встречных судов определять опасное в отношении столкновения судно. По КИ СОС судоводитель должен выработать свое суждение о наличии опасности столкновения и принять решение на расхождение с сближающимися судами.
После обнаружения подвижного объекта определяют степенъ опасности столкновения по параметрам сближения; дистанции, пеленгу и его изменениям ±А, курсовому углу КУ, ракурсу 0, дистанции DKP и времени кратчайшего сближения ҐКР, а также курсового угла ЛОД а и вектору относительной скорости V0 по экрану РЛС (САРП). Как известно, дистанцию и пеленг позволяют непосредственно измерить РЛС (САРП), АИС, все остальные параметры получают после специальных вычислений как вторичную информацию.
Для формализации комплексного использования КИ СОС представляется целесообразным использовать исходную информацию - расстояние до объекта и пеленг (курсовой угол) на него, а всю остальную получить через относительные координаты встречного судна [73], рис. 2.1.
Уравнение (2.12) показывает, что принимаемые параметры КИ СОС как основные способны характеризовать и отслеживать динамику сближения встречных судов, тем самым информировать судоводителя при оценке степени опасности столкновения для дальнейшего принятия решений.
Задача классификации цели сводится к соотнесению встречных судов, идентифицированных в контролируемом пространстве как маневрирующая (неподвижная), приближающаяся (удаляющаяся), неопасная (потенциально опасная, опасная) и т.д. Тогда для каждой обнаруженной цели / классификация есть функция от ряда наблюдаемых параметров [147].
Судоводитель при использовании КИ СОС пользуется параметрами, имеющими различную степень информативности, значимости (веса) и только в комплексном использовании КИ СОС, можно получить объективную и полноценную ситуацию динамики сближающих судов. Такое же мнение было отмечено в работах [78, 81, 124], особенно в работе [96].
Построение МПС, измеряемые в градусах
Как было отмечено, для КИ СОС, измеряемых в градусных единицах, таких как КУ, 0 и а, определение шкалы относительной важности будет зависеть от сектора встречи судов, угла видимости и угла пересечения курса нашего судна, т.е. от секторов опасности. По рекомендации научной литературы и практике работы на морских судах, были определены сектора в зависимости от степени опасности сближения [62, 63, 75, 76]. а) определение балльной шкалы для КУ:
- курсовой угол - КУ указывает, с какого борта и под каким углом к ДП собственного судна либо по носу (по корме) находится встречное судно.
В соответствии с требованиями правил МППСС -72, правило 14 (Ь):
Такая ситуация должна считаться существующей, когда судно видит другое судно прямо или почти прямо по курсу и при этом ночью оно может видеть в створе или почти в створе топовые огни и (или) оба бортовых огня другого судна, а днем оно наблюдает его соответствующий ракурс. Руководствуясь правилом МППСС -72 и практикой управления судном [107], носовой сектор от 0 до 15 (пр/б) и от 0 до 345 (л/б) принимаем как наиболее опасный сектор встречи судов и присваиваем ему максимальный балл - 5 по шкале относительной важности;
- согласно правилу 15 "Ситуация пересечения курса", когда два судна с механическими двигателями идут пересекающимися курсами так, что возникает опасность столкновения, то судно, которое имеет другое на своей правой стороне, должно уступить дорогу другому судну... . Таким образом, требования правил определили, что при обнаружении встречного судно по правому борту, идущего на пересечение нашего курса, собственное судно обязано уступить ему дорогу и при этом избегать пересечения курса другого судна у него по носу. Сектор от 15 до 90 является сектором, в котором судно должно уступить дорогу встречным судам, следующим пересекающимися курсами, данному сектору присваиваем 4 балла;
- сектор обнаружения от 90 до 112,5, где встречные суда могут идти на пересечение по носу в случае обгона нашего судна, где тенденция изменения относительного перемещения судов отличается тем, что, процесс этот менее скоротечный, поэтому данному сектору назначено 3 балла по шкале относительной важности;
- сектору по левому борту собственного судна, приравненному к сектору бортового огня, в нашем случае от 345 до 247,5, определенно 2 балла.
- кормовой сектор от 112,5 до 247,5. Обнаруженные в нем суда относятся к обгоняющим. По отношению к другим секторам менее опасный, поэтому ему определен 1 балл по шкале относительной важности. Определение балльной шкалы для критерия КУ схематично показано на рис. 3.7.
Таким образом, назначенная шкала относительной важности КУ будет использована в модуле Мь данные которой показаны в табл. 3.11.
б) определение балльной шкалы ракурса цели:
-ракурс судна 0-угол между диаметральной плоскостью встречного судна и пеленгом на наше судно. Угол 0, также как и КУ, измеряется от 0 до 180 , а в нашем случае принимаем его в круговом счете для работы в MS Excel. Шкала относительной важности определяется в соответствии с требованиями МГШСС-72 в отношении действия правил для встречного судна. Исходя из этого, ракурс судна, идущее прямо или почти прямо на нас, принимаем равной "0". Считается наиболее опасным и имеет балл опасности - 5;
-другая ситуация при ракурсе 0 сектора от 345 до 247,5 (встречное судно имеет приоритет относительно нас) при наблюдении по КУ правого борта встречного судна, ракурс которого показывает левый борт, ведет к пересечению курса собственного судна по носу. Согласно МППСС - 72, мы обязаны уступить дорогу. Сектору назначается 4 балла по шкале относительной важности. Такой же сектор при наблюдении ракурса правого борта встречного судна, т.е. 0 = 15,1-М 12,5, получает 3 балла.
- при наблюдении только кормовой части наблюдаемого судна (без наблюдения бортовой части) оно принимается как уходящее и не опасное, значит, с минимальным баллом по шкале относительной важности, равно - 1.
Ракурс такого встречного судна будет 0 = 180; — остальные сектора ракурса от 112,5 до 247,5 получают 2 балла в принятой шкале. Сектора с указанной шкалой показаны на рис. 3.8, а шкала относительной важности встречного судна показана в табл. 3.12.
б) определение бальной шкалы для КУ ЛОД
Курсовой угол ЛОД - а, является определяющим для оценки опасности столкновения и имеет закономерности относительного движения. Характер изменения относительного движения зависит от трех факторов:
1. Относительного расположения других судов относительно курса собственного судна - справа или слева;
2. Величины курсового угла между линией относительного движения (ЛОД) и диаметральной плоскостью своего судна, КУ ЛОД - а 90, а=90, а 90.
3. Расположения ЛОД относительно собственного судна - пересекает курс по носу, проходит через нас или пересекает линию курса по корме. Целью всякого маневра для расхождения является необходимость того, чтобы ОЛОД (ожидаемая ЛОД) удалялась от нас [73, 114]. ЛОД связан с вектором относительной скорости V0, который, в свою очередь является основным элементом треугольника скоростей. Вектор V0 происходит от геометрического сложения двух векторов скорости VH - вектора скорости собственного судна и V4 - вектора скорости встречного судна. При изменении курса (скорости) собственного судна либо изменении курса (скорости) встречного судна видоизменяется треугольник скоростей и, как следствие, изменяется направление ОЛОД. Учитывая характер изменения ОЛОД от изменения курса собственного судна и характера опасности, были определены баллы шкалы относительной важности [114] (см. рис. 3.9).
Апробация ММАИ КИ СОС, выступающих в паре
Модель ММАИ КИ СОС, выступающих в паре, была апробирована на решении 100 задач по расхождению при различных ситуациях встречи судов, где показала положительные и устойчивые результаты, в том числе и по отношению к частным задачам расхождения судов.
Проверка на устойчивость модели была сознательно усложнена относительно традиционно принятой методики подготовки судоводителя, где расчеты расхождения выполняются по трем судам. Для проверки ММАИ КИ СОС в решении частных задач с ключевым индикатором n=const были разработаны 20 задач расхождения судов (С=20), где в оценке степени опасности столкновения участвуют пять целей (итого 100 целей).
Данные по встречным судам заносятся в модуль Мо, блок ввода, который по вводимым данным самостоятельно на выходе выдает параметры КИ.
Блок ввода по 5 наблюдаемым судам показан в табл. 3.24.
Модуль М0, как и для модели МАИ КИ СОС, выступающих одиночными параметрами (см. табл. 3.17, по 3-м судам), автоматически передает в модуль М2 необходимые данные для парных сравнений по всем критериям КИ СОС. Процесс определения степени превосходства парных сравнений критериев для 5 наблюдаемых судов показан в табл. 3.25.
Полученные нормированные веса фактора для каждого судна по всем критериям являются показателями степени превосходства в отношении опасности одного судна по отношению к другим судам. Каждая МПС подвергалась параллельной проверке, результаты которой показали согласованность всех матриц. Сведены в нижней части таблиц.
Глобальный приоритет степени важности альтернатив определяется в модуле Мз2, показанном в табл. 3.26. Рассчитывается как сумма произведений результатов модуля Мг и данных весовых факторов модуля Мп выражении 3.25.
Апробирование всех задач проводилось параллельно моделями МАИ КИ СОС и ММАИ КИ СОС, выступающих в паре. Для проведения исследования графически выполнялись решения задач на маневренном планшете (МП), а также на навигационном тренажере "NT Pro 3000". Рассматриваемая задача расхождения показана на рис. 3. 20, где цели № 2, № 4 имеют критерий постоянства пеленгов n=const (±А=0) и ЛОД целей соответственно проходит через центр планшета, т.е. DKP=0. Но максимальные значения глобального (обобщенного) приоритета превосходства опасности столкновения эти цели не получили. Исследования показали, что модель ММАИ КИ СОС, выступающих в паре, уверенно решает частные задачи расхождения. Такой результат подтвержден решением большого числа задач.
Маневренный планшет наглядно демонстрирует, что цель № 3 является опасной, относительно нее необходимо выполнить маневр на расхождение, хотя данная цель не имеет постоянства пеленга. Анализ показал, что модели МАИ КИ СОС и ММАИ КИ СОС на выходе правильно указали опасную цель № 3, она и получила наибольший обобщенный приоритет относительно других целей. На эту цель указал и расчет, выполненный в "TRIAL" САРН тренажера "NT PRO 3000". В целях безопасного расхождения необходимо выполнить маневр относительно цели № 3, рис 3.20.
Апробация модели ММАИ КИ СОС, выступающих в паре, при решении задач расхождения, составленных автором самостоятельно, показала положительные результаты. Результаты решения показаны в табл. 3.27.
Результаты задач с демонстрацией весовых критериев глобального приоритета по всем судам, полученным моделями МАИ КИ СОС и ММАИ КИ СОС, показаны в приложении 8.
Таким образом, исследование моделей МАИ КИ СОС и ММАИ КИ СОС проведено в 20 задачах по 5 целям, что составило в общем 100 целей. В модели МАИ КИ СОС и ММАИ КИ СОС, выступающих в паре, вводились данные, указанные в этих задачах, с последующими вводами текущих параметров КИ СОС через каждые 6 мин. Такая процедура проводилась до тех пор, пока расхождение не завершено (24 - 30 мин). Вес фактора КИ СОС по наблюдаемым судам на начальный момент времени и через каждые 6 мин. фиксировался для дальнейшего анализа (от 4-6 данных в каждой задаче). Статистика данных КИ СОС в конце апробации моделей привела к созданию банка данных, куда вошли более 4500 параметров для различных ситуаций сближения судов. Статистическая база данных параметров будет использована для проведения анализа и выработки предложений по оценке опасности столкновения судов.
