автореферат диссертации по транспорту, 05.22.16, диссертация на тему:Использование базы данных электронных карт для навигационного анализа и оценки района плавания

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ МОРСКОГО ТРАНСПОРТА

Государственная морская академия им. адм. С. О. Макарова

РГ8 ОД

.. г5 "I .'Яг»,о

¿. и ¡¡он ¡--^

УДК 656.61.052 (084.3) на правах рукописи

Петков Сергей Иванов

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ КАРТ ДЛЯ НАВИГАЦИОННОГО АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ РАЙОНА

ПЛАВАНИЯ

Специальность 05. 22.16 — Судовождение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1993 год

Работа выполнена в Государственной морской академии ; адм.и.Макарова на кафедре "Оудовозкдение "

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

кандидат технических нау> профессор М.И. Гаврюк.

доктор технических наук, профессор Ю.М. Филиппов.

кандидат технических нау! доцент А.Д. Сперанский.

ВВДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Центральный

научно-исследовательский институт морского флота.

Защита состоится 22- 1933 г. в [О часов I

заседании специализированного совета Д 101.02.02 Госуда] ственной морской академии им.адм.0.0.Макарова по адрес? г.Санкт-Петербург, В.О., Косая линия, 15-а, ауд. 216.

О диссертацией можно ознакомиться е би0лиоте1 Академии.

Автореферат разослан 42. КойБр^ 1У93 г. отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверешп печатью, просим направлять в адрес ученого секрета] специализированного совета ГМА по адресу: 199026, ' : Санкт-Петербург, В.О., Косая линия, 15-а, ГМА.

Ученый секретарь специализированного Совета, канд. техн. наук, доцент

В.А.Прокофы

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Увеличение интенсивности судоходства на морских путях, рост размеров и скоростей судов предъявляют новые треОования к обеспечению оезопасности плавания, которое связано с решением многих задач, в том числе по созданию новых и совершенствованию уже существующих навигационных систем, способствующих повышению оезопасности мореплавания.

Практика судовождения в современных условиях треоует интегрального отображения навигационной информации, объединяющей картографическую информацию и данные от бортовых навигационных датчиков. Традиционные средства прокладки и счисления пути судна, использующие стандартную бумажную карту, не отвечают требованиям интегрального отображения информации.

это явилось предпосылкой к разработке качественно ноеой картографической продукции - электронных навигационных карт (ЗНК). Применение компьютерной технологии с использованием соответствующего математического обеспечения создали объективные условия для повышения информационной обеспеченности, автоматизации, быстродействия, гарантирующие более высокий уровень Оезопасности судовождения.

Существенный вклад в решение этих, проблем внесли такие ученые, как Кожухов В.П., Сазонов А.И., Нереснпкин B.W., Болдырев B.C., Жерлаков A.B., Филиппов Ю.М., Жухлин A.M., Блинов H.A. и др.

Диссертационная работа посвящена разработке алгоритмов. анализа и качественной оценки навигационного обеспечения района плавания на основе использования базы данных ЭНК.

ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является разработка алгоритма для навигационного анализа и оценки района плавания на основе использования базы данных аНК, что открывает новые возможности для использования акДМС. Для выполнения этой цели поставлены следующие задачи:

i.Исследование возможностей применения теории скалярных и b6ktodhhx полей для численной формализации и построения

полей навигационных параметров.

2.Разработка теории для создания алгоритма наиболее полного учета информационного фактора навигационных изолиний,, основанного на переходе от скалярных полей навигационных параметров к векторным полям их градиентов.

3.Создание алгоритма для оценки и анализа полей навигационных параметров, который позволит полнее использовать содержание базы-данных ЭНК и даст новые возможности для отображения и интерпретации навигационной информации в ЭКДИС.

4.Исследование восстановления скалярных полей основных навигационных параметров на регулярной координатной сетке с заданной погрешностью для дополнительного анализа БД ЭНК.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.В работе применены аналитические методы исследования, основные теоретические результаты подтверждены данными математического моделирования на ЭВМ.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается в следующих основных результатах:

1. Получен метод навигационного анализа и оценки района плавания^на основе численной формализации полей навигационных параметров.

2. Получены формулы, позволяющие •априорно оценить точность определения места судна в заданной' точке или навигационный потенциал поля (района) в целом.

3. Разработан алгоритм для анализа и качественной оценки полей навигационных параметров, позволяющий более полно использовать информацию базы данных ЭНК, и создающий новые возможности для отображения и интерпретации навигационной информации в ЭКДМС.

4. Предложен и исследован способ восстановления скалярных полей определения шага сетки карты для осноеных навигационных параметров на регулярной координатной сетке с заданной погрешностью, этот способ позволяет дополнительно производить анализ БД ЭНК.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Приведенные в работе результаты

теоретических исследований и результаты моделирования могут быть использованы в судовождении для дополнительного навигационного анализа, оценки района плавания и для создания новых алгоритмов оолее полного учета информации базы данных ЭНК.

Области применения результатов:

Судоводителям предоставляется возможность для определения тех зон района плавания, где измеряемые параметры оудут гарантировать высокую точность ими и тем самым повысят безопасность прохождения данной акватории.

идной из важных сторон применения данного алгоритма является решение вопросов, связанных с оборудованием побережья и способом его расположения. Визуальная оценка района, отображенная на экране ЭКДИС, помогает при расстановке в прибрежнах водах или областях интенсивного судоходства СРДС (систем раздельного движения судов), якорных стоянок, экологических зон и других районов, требующих особого внимания и ответственности при нахождении судов в их границах.

Неминуемо в будущем чрезвычайно актуальным будет вопрос об экспертизе ЭНК. Для решения этой задачи можно применять разработанный в диссертации алгоритм по восстановлению скалярных значений навигационных параметров с заданной погрешностью.

отображение допол}в1тельной навигационной информации на дисплеях ЭКДИС и СУДС(БРЛС).

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях профессорско-преподавательского состава ГМА им. адм С.О.Макарова (1990, 1991 и 1993 гг.) и на международном симпозиуме по методологии математического моделирования в г.Варна, Болгария.

ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационной работы опубликованы 3 статьи и доклад.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состо-

ит из введения,, трех разделов, заключения, списка литературы, приложений. Общий объем диссертации составляет 145 страниц,. в том числе 121 страница основного машинописного текста, 26 рисунков, 2 таблицы, 24 страницы приложений.

„СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность проблемы разработки, использования и применения ЭНК и ЭКДИС в морской навигации. Показаны возможности ЭНК и системы их отображения для повышения безопасности судовождения.

Доказан тезис, что при использовании базы данных ЭНК с помощью различных алгоритмов можно повысить информативность ЭНК, автоматизировать работу судоводителей с картами и дать новую интерпретацию характеристик района плавания. Таким образом, применение системы отображения ЭНК в судовождении является перспективной областью для исследования и решения проблем сложных антропогенных систем в технике.

Сформулированы цель дисертации и основные задачи исследования.

В ПЕРВОМ РАЗДЕЛЕ рассмотрена проблема создания и использования ЭНК и ЭКДИС. Рассмотрена структура,- математическая основа и содержание конвенциональных и ЭН карт.

Показаны основные требования к НК ■ и ЭНК, проведена краткая характеристика оценки точности карт. Уделено особое внимание описанию базового обеспечения ЭНК, как основного источника картографической информации для разработанных в дассертационой работе алгоритмов.

Проведена параллель между ЭНК и НК (морскими навигационный« картами), показаны сходства и различия, недостатки и преимущества ЭНК перед конвенциональными бумажными картами', а также приложены алгоритмы --для решения некоторых штурманских задач в навигации.

Ш ВТОРОМ РАЗДЕЛЕ даны основные определения нэвигацион-

ной информации, скалярных полей навигационных параметров и векторных полей их градиентов. ,

Принимая структурно район плавания в виде совокупности полей по схеме на рисЛ, представляется возможным с помощью теории полей провести исследование конкретной акватории с точки зрения точности определения места судна.

Рис.1

Используя содержание БД ЭНК и уравнения изолиний навигационных параметров, сделана численная формализация полей. Для этого достаточно использовать координаты исследуемого райойа и находящихся в нем ориентиров. Дифференцируя навигационные изолинии по осям географических координат, получено поле градиентов параметров, каждую точку поля заданного параметра характеризуют такое количество векторов, каково и число имеющихся линий положения в данной точке.

На рис.к! дано схематичное представление исследуемого района плавания, включающего в сеоя скалярные поля навигационных параметров:

Ф , л

Тым ' I

' мм

Ф . л,

ГМЕ' ЫЕ

ф . Л-

Т8Е' ЯЕ

-*ВСфв,А.в)

Рис.2 Навигационное поле параметров.

Составим матрицу скалярного поля, включающую однородные навигационные параметры, измеренные по одному ориентиру А. Матрица имеет оощий вид:

А =

(1)

где - параметр, измеренный по ориентиру а в точке 13.

Аналогично можно составить матрицу В, включающую параметры на ориентир в:

В =

••• Ь,г.

ь ь ... ь

2 1 22 2г

, ь . ь „ ... ь ,

гг-1 гг|2 г пг, —

где ьм - параметр, измерэнный по ориентиру в в точке и. 6

Т.о. в каждой точке навигационного поля заданного параметра имеется столько векторов, каково и число линий положения (количество измеренных параметров). Например, в точке поля 11 при наличии двух параметров, ооразуются два

вектора:

г-«-] Г-Ь«-!

йф йф

и

dW

уценку о в каждой точке поля получим с помощью скалярного произведения-векторов. Для поля параметра и по двум ориентирам Айв (рис.1) в точке и оценка о имеет вид:

т

йф с|ф

йаи чь1>

Тогда матрицу оценок Ма поля параметра и, размером т * п по ориентирам А и В можно записать как:

М =

О о ... о

11 12 * г.

0.0, ... о

т 1 т2 тп

(4)

Преувеличении количества ориентиров оудет увеличиваться и число измеренных навигационных параметров. Тогда оценку О в каждой точке предлагается выразить как корень квадратный из суммы квадратов скалярных произведений всех пар Еекторов в этой точке:

о =<о +о +.. .+0

11 1 2 К

(6)

где 0(,02,...,0И - попарные скалярные произведения векторов в данной точке оценки,

Огу,.У2; о^.у,;...; Ор=У,.Ум; ОР41=У2.уэ;...;

Полученная таким ооразом оценка достаточно универсальна и несет в себе информацию оо угле пересечения линий положения и величине модулей градиентов параметров, т.е. представляет сооой геометрическую информацию, зависящую только от взаимного расположения ориентиров, места судна и вида измеряемого навигационного параметра. Главное достоинство такого подхода перед уже существующими способами определения геометрии места судна, состоит в объединении навигационной информации неограниченного количества как однородных, так и разнородных навигационных параметров, а также ширине спектра применения (точка-поле-район). Сущность информационной значимости оценки относится к • точности определения места судна (ОМС).

Проведена числовая формализация полей основных параметров, применяемых в судовождении:

I.Пеленг.

Выражая пеленг как функцию координат, получим уравнение изолинии пеленга:

с А, -Л ) -соэф (и -и I

т с т тс

Р = агс1д- = вгсЪд- : (В)

(ф -ф ) (ф -ф I

т тп * с т гл ' с

где р - неленг на ориентир, И, и - отшествия ориентира и точки поля, Фт и ф^ - широта ориентира и точки поля, Ф - средняя широта.

Найдем скалярное произведение градиентов в каждой точке навигационного поля и как функцию из координат ориентиров и координат выбранной точки поля.

В обобщенном виде выражение оценки о.., для каждой точки и поля пеленгов по двум ориентирам можно записать следующим ооразом:

(«Д • +(ФЛ-Ф1 , > -«Ря-Фс

--—. К'П

.Дистанция.

/ ■

Пусть о - произвольное скалярное поле навигационного параметра расстояний (дистанций), тогда выражение, определяющее его изолинию, имеет вид:

О =|(ф1 -фд)2+(Л1.-А.д)2дсо52ф =

(И)

где ф и к. - географические координаты места судна(точка г! навигационного поля расстояний), ФЛ и Лд - координаты ориентира, Ш - разность отшествий места судна и ориентира.

Таким ооразом, с помощью векторов градиента можно получить оценку навигационного параметра в люоой точке и поля расстояний. Для нахождения оценки навигационного параметра дистанции в точке и по двум ориентирам необходимо получить скалярное произведение двух векторов:

С^-фдЭ

к

СФ1ГФВ)

1(ф

Сф -фо) +CW -УО

11) V) в

„- CW -VI„г

В I j в

(У)

С wл J 5 дс Wa КФд -ф1 J) Д(ФВ -фь 1)

О.

I СУ/^ .) Кфл-фи> ] д [ СУ*в-^,>'+Сфв-<<>/]

(10)

з.Разность расстояний.

Изолинией навигационного параметра разности расстояний" на плоскости является гиперсола, уравнение которой имеет вид:

= 1 ,

(И)

ДО. 2 2 2. где а »; ь = с -а ;

с - половина расстоянияшоловина Оазы) между точками А и в -фокусами гиперболы.

Для навигационного параметра разности расстояний получено выражение для оценки о как функции географических координат, в виде:'

Q=

dcp

d_ dW

[J^Awf -J^Awf ]

[J^+AW" -j^Awf ]

dф

[J^+aw22 ]

[дф, • j^J+Awf -Дф2 .Jü^Iüwf ] • [дф2 .|дфЧду^ j

-_________ -н

+AW, -AW.

Дф'+AW^ ] • [AW2

2 * ~3

-AW.

Дфз+AW* ]

(12)

Изолиния навигационного параметра разности расстояний на сфере представляет сооой сферическую гипероолу,'уравнение которой имеет вид:

1ап (х) 1ап Су)

= 1

(13)

tan (а> tan Сь)

о

где а и ь - параметры гиперболы,определенные из соотношений:

ДО соз(с)

а = - , собСЬ) = - ,

2 совСа)

где с - половина сферической оазы системы. ДО - Р. - о,.

>

ДО = агссовСсо5феДсо5ДА.1)-агссоз(со5фсДсозйЛ2). (15)

и помощью формулы(15) и предложенного алгоритма переходим к векторным полям градиентов параметра. Для одной пары станций ШО вектор градиента имеет вид:

ьДО,

с!ф

йДО, йф

51г\ф^ • совла^

31пф -С05ДА

^1-сов2ф Лсо^АЛ. I 1-с05 ф ДсОЗ ДА,

1 с 1 1 С 2

51пфс • СОзДЛ1

5ХПфс • СОзДЛ-2

^ 1—соз2ф Лсоз2ДЯ ' ^1-СОЭ2ф Дсо52 ДА,

1 С 1 'С 2

Вектор второй пары станций РНС представим в виде:

чЮ2

аф

с1Д02

з1пфс • СОЗДА2

31пфс • С.05

ДА

■I 1-совгф Дсо52ДА, ^1-соз2ф Дс052ДА

2 тс 3

э1пф •созДА

51пфс • СОЭ

ДА.

<11-со^2ф Дсоз2ДА "|х-соз2ф Дсоэ2ДА

т с- 2 т с

. (17)

Тогда оценка скалярного произведения двух векторов Оудет:

31пфс • СОзДА1 31пфс • СОЗДА2

о

-I 1-С03гфсДс052ДА1 1-С052ф(. дс052ДА2 ЗХПф^ • СОэДА1 51пфе-С05ДА2

-|1-соз2фсЛсоз2ДА I 1-соз ф Дсо5

ДА_

5Апф^ * СОбДА.^ 51Пф_. -СОвДАд

соэ2ф Асо52 АЛ, -11-са^2ф Дсов2ДЛ.„

'С 2 'с 3

В1пфг ■ С05ЛЛ? 51пфс • С05ДА.э

-11 -совгф Дсоэ2 ДА. -11-соэ2ф Дсов2ДЛ.

4.ГлуОИНЫ.

Навигационным полем глуоин заданного района называется совокушость числовых информационных массивов данных, составленных по географическим координатам и величинам глуоин на равномерной сетке. . Т.о. каждой точке с координатами (р1 и А. оудет соответствовать определенная величина глуоины. Ноле глуоин по своим характеристикам носит случайный характер и поэтому не поддается численной формализации в сравнении .с полями других навигационных параметров.

Изолиния навигационного поля глуоин есть изоОата, т.е. линия равных глуоин. Ее характеризуют скалярной величиной глуоины.

Новые перспективы открывают работы по распознаванию форм рельефа морского дна при помощи ЭВМ. Если научить компьютер распознавать формы рельефа/ то в дальнейшем можно заставить его распознавать образующиеся из совокупности форм типы рельефа, аппроксимировать формы рельфа функциональными зависимостями, вычислять статистические характеристики типов рельефа и т.д. Рельеф удовлетворяет стационарным случайным функциям, если рассматривать не высоты, а уклоны, т.е. первую производную высот рельефа. Можно вывести корреляционную функцию первой производной рельефа, которая позволит получить выражение спектральной плотности как уклонов, так и высот рельефа.

Как отмечено выше, скалярное поле навигационного параметра глуоин не поддается численной формализации, т.к. не существует, какой-либо математической зависимости между координатами точек акватории-и величинами глубин, имеющих, случайный характер распределения.

Поэтому созданный в работе алгоритм не применялся для характеристики навигационного параметра глуоины, ограничив-

шись построением изобат и рельефа морского дна в заданном районе с дискретностью цифровых массивов глубин в базе данных ЗНК.

Таким ооразом, полученная оценка точки поля и рассматриваемый в литературе геометрический фактор, являются различными функциями одних и тех же аргументов (угла пересечения линий положения и норм градиентов навигационных параметров.;. Однако, нужно отметить, что они различны нэ только но ií.o; >6. но и по характеру их содержания.

Полученные оценки по всему полю с любой дискретностью приводят к анализу полей навигационных параметров. Такой анализ осуществляется путем графической визуализации изолиний равных оценок на экране ЗКДИС. Учитывая данный показатель о полях параметров к всего моделируемого района в целом, легко определить зсны, обеспечивающие максимальную точность определения места судна.

Универсальность такого подхода к получении характеристик полей всех навигационных параметров позволяет объединить их в обобщенную оценку района плавания, т.е. оценка в каждой' точке формируется по всем параметрам и по всем линиям положения, вместе взятым.

Для районов, не имеющих каких-либо навигационных опасностей и находящихся в большой удаленности от берега, можно использовать более интегрированное выражение оценки района плавания в виде эвклидовой нормы матрицы оценок в каждой точке района:

S =

0.» о12 0.3 •• o1N

Q21 022 02з •• o2N

о», 0Э2 Озз •• 03N

Ом-«,, 0«-2,2 Ом-2, 3 ■ ' 0M_Z гы

^М-1,Z ,3 . . Q М — 1 , N

Q М , 1 °м,2 Ом , э •■ oM,N _

(19)

Эвклидовая норма матрицы б представляет собой более интегрируемую характеристику навигационного поля, где однйм

числом можно показать его потенциальные возможности для нузд судовождения:

N = О -Ю +...+0 +0 , (20)

1 5 11 12 М,Ь1-1 МЫ * 4 '

где О,,» С>12.....Омы - являются членами матрицы б.

Решение вопроса об оценке района плавания тесно связано с вопросами оо информации и информативности как морских НК, так и ЭНК. Количественное выражение оценки района плавания дает сведения оо его информативности, т.а. о спосооности определения места судна в данном районе.

одним из основных критериев, по которым можно оценить ЭНК, предлагается использовать информативность. Под информативностью карты понимают её. информационную значимость при решении задач навигации.

Используя информационную матрицу Фишера, получим синтезированную характеристику информативности района.

Составим квадратную обобщенную матрицу мо, размером N х ы, наложением равномерной сетки над районом:

М =

м.

М» м.

М„

м1 м.

м К

Ы- 1

Ш)

где каждый член матрицы М0 является обобщенной характеристикой навигационных параметров в точке и.

Составленную таким образом матрицу предлагается оценить посредством информационной матрицы Фишера 1г:

1Р=-М0Т* М0. {22)

С помощью матрицы Фишера можно разработать методику экспертизы электронных навигационных карт. Такая задача является актуальной, поскольку всегда остается важным вопрос о степени доверия к используемым ЭНК.

На базе перечисленных выше действий разработан алгоритм анализа и оценки полей основных навигационных параметров. На рис.3 показана схема логического действия алгоритма:

Рис.3

Исследованы возможности по интерполяционному восстановлению значений навигационных параметров в любой заданной точке навигационной карты, или определению любого промежуточного значения таких параметров в базе данных карты.

Задача оценок точности восстановления навигационных параметров решается с позиций теории приближенных функций, где под функцией навигационного параметра рассматривается зависимость параметра от одной из прямоугольных координат при фиксированном значении другой. При этом были использованы разложение функции в ряд Тейлора с остаточным членом в интегральной форме и наравенство Гельдера, что справедливо для класса функций навигационных параметров(градиент функции непрерывен на всем ингервале). В сущности, задача оценки интерполяционного восстановления сводится к анализу интегрального остатка тейлоровского разложения аппроксимируемых функций (23) с. помощью неравенства Гельдера' (24):

(i-O i-i * ■fCc) CX-С) 1 * l-l (I ) ,оо.

tOO=-íC=>+...+-+-JCx-v) fCv)dv.

(í-i)! u-díc

Неравенство Гельдера: '

ъ

J |f(>0| |gGO|dx $ ||fGi)||||gC>0|| , (24)

a

где задача оценки точности восстановления g(>0 является степенной функцией параметров сетки аргументов. Нормы в правой части неравенства (24) по сущест в у определяются как максимальные значения модулей функций t(x) и д(х).

определена погрешность приближения в интегральной форме:

X X

1 ii v+1

RCx) = Cl-OJ С х - v)f (v)dv +t/(>-. v)f"Cv)dv. (2b)

Применяя для формирования оценок точности неравенство Гельдера (¿4^, получен модуль погрешности приближения на i-том элёменте разбиения сетки. Таким образом," неравенство приведено к виду:

X. X

|RCx) | "cv>|| • jjci-OJ Cv4-v)dv+t J (xwi-v>| ■ (26)

Так как треоуется оценить допустимый шаг сетки по величине максимальной погрешности интерполяции >

RCx) , то неравенство необходимо представить как:

2

Н Г .. 1

|RCl0| (27)

Совершенно аналогичным оОразом, только значительно более громоздким и сложным, достигнут результат для кубического сплайна для середины наибольшего элемента. разбиения:

IRCO, ^.HlMlt[f>]

384 L J a,Ь

Обозначив оценку приолижешя стандартным символом навигационной погрешности: |RC>0|max ^ дтах» Т0 максимально допустимый постоянный шаг сетки навигационного параметра (элемент разбиения регулярной сетки) будет связан с этой погрешностью следующими соотношениями: - для линейной интерполяции:

Н $ 2-

2 * | Д |

' may. '

|и" Ч

1 mav 1

(29)

- для кубической сплайн-интерполяции:

Н 4.

|U,V |

• ma v 1

(3U)

где символом и обозначен навигационный параметр. Вторую и четвертую производные от навигационного параметра следует вычислять .либо по уравнениям навигационных изолиний, либо разностными методами по плотным числовым полям.

Результаты исследований по основным навигационным параметрам показаны на графиках.

К ТРЕТЬЕМ РАЗДЕЛЕ поставлена задача моделирования

навигационных полей конкретных районов приорежной акватории Республики Болгарии на основе картографической оазы данных. Исследованы скалярные поля навигационных параметров пеленгов, дистанций, разности расстояний и глубин.

1'лавная цель анализа заключается в разложении исследуемого района на скалярные поля основных навигационных параметров, используемых на данной акватории для определения моста судна. Такое мысленное расчленение района плавания позволяет априорно выявить характеристики полей, а затем, синтезируя эту информацию, можно получить обобщенную навигационную характеристику района.

На основе проведенного анализа навигационных полей дана оценка районов плавания в ОРДО и подходах к главным черноморским портам Болгарии - Варна и Бургас.

Б качестве навигационной ,оценки района плавания принимается скалярное произведение векторов градиентов навигационных параметров, как в каждой точке исследуемого района, так и в целом для решения задач навигации.

Условия судовождения в районе Черноморского побережья Республики Болгарии характеризуются навигационными условиями плавания, гидрометеорологическими условиями и существующими судовыми потоками со своими характерными особенностями.

В первую очередь анализируется расположение навигационных опасностей по основным маршрутам движения судов, входящих и выходящих из морских портов. определяются характерные зоны плавания в зависимости от расстояния до берега'. Изучается специфика визуальных и радиолокационных ориентиров.

В дальнейшем исследуются все особенности гидрометеорологических условий в западной части Черноморского бассейна, а затем определяется на настоящий момент и в перспективе --до 19УЬ года интенсивность судопотоков в различных районах болгарского побережья, типы судов, их средний дедвейт и максимальные размеры.

Главными ориентирами в районе дйя получения основных навигационных параметров служат круговые радиомаяки, а также' характерные и ярко выраженные ориентиры побережья.

Радионавигационное оборудование болгарского побережья

Черного моря состоит из круговых радиомаяков, возможности которых в районе СРДС не вполне определены. Это выдвигает задачу исследовать и предложить варианты дооборудования побережья и флота подходящими РНсредствами, обеспечивающими необходимую точность при определении в СРДС, подходах к ним и в открытом море.

Последние годы характеризуются увеличением тоннажа и плотностью судовых потоков, что повышает риск столкновения судов в прибрежных районах и на подходах к основным портам. Это создало необходимость в установке систем раздельного движения судов.

Визуальное представление полей параметров залива порта Варна и Бургас изображено на рис. 4, 5 (топографическое -ли поверхностное). Линии с равными значениями информацонного фактора являются изолиниями равных оценок. Из выведенных формул во втором разделе можно показать, что лучшей является та оценка, чья абсолютная стоимость ближе к нулю.

Проанализированы акватории заливов портов Варна и Бургас, дана оценка согласно алгоритму, разработанному в диссертации. Предложены рекомендации по размещению СРДС, якорных стоянок и других зон, требующих особой ответственности при нахождении судов в их границах.

Даны сведения по существующему навигационному оборудованию, гидрометеорологическим условиям и характеристика основных судопотоков в этих районах. Сделана визуализация полей основных навигационных параметров.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ изложены основные результаты .и выводы работы, выноносимой на защиту, определена практическая 'их значимость, приводятся перспективные направления дальнейших исследований рассматриваемой в диссертации тематики.

В соответствии с постановкой задачи, исследования, основными научными результатами настоящей работы являются:

I.Предложен способ оценки полей навигационных параметров с помощью информационного фактора навигационных изолиний для определения места судна.

¿.Представляя район плавания в виде совокупности полей навигационных параметров, разработан алгоритм для анализа и

качественной оценки навигационного ооеспечения, позволяющий более полно использовать информацию базы данных ЭНК, и создающий новые возможности для отображения и интерпретации навигационной информации в ЭКДИС.

3.На основе анализа свойств полей навигационных параметров в работе получена интегральная характеристика скалярных полей основных навигационных параметров и векторных полей их градиентов, дающая возможность априорно оценивать потенциальную способность для ведения навигации на конкретной акватории. Это позволяет делать рекомендации по выбору наивыгоднейших путей судоходства, по созданию зон безопасного плавания, по расположению систем разделения движения/судов и установке берегового радионавигационного оборудования.

4.С целью экспертизы ЭНК и определения шага координатной сетки при заданной погрешности навигационного параметра, исследованы возможности восстановления скалярных полей навигационных параметров на регулярной координатной сетке.

5.Проведен анализ и дана оценка скалярных полей основных навигационных параметров в акваториях главных черноморских портов Республики Болгарии - Варна и Бургас.

В.В результате математического моделирования получены диаграммы, дающие визуальное представление о качественных оценках полей навигационных параметров, существующих в системах раздельного движения судов на основе базы УНК.

Но материалам работы имееются следующие публикации:

1.Жухлин A.M., Петков С.И. Моделиране на скалярните полета на навигационните параметри на основата на базата данни от електронните навигационни карти. // Мевдународен симпозиум по методология на математическото моделиране в гр.Варна, Република България, 1УУЗ, организиран от Института по философия в гр.София.

Петков U.U. оценка безопасности - плавания судна по Фарватеру при управлении движением с помощью БРЛО. //М. Мортехинформреклама, Методы и технические средства морской навигации 1УУЗ Сб.науч.трудов.

3.Петков С.И. Общий принцип оценки навигационного поля, //¿т. 1ВЙ НТ конференции ЛБНТОВТ 1992 г.

БУРГАС поле пеленгов

Рис. 4

Ф

ВАРНА поле 'дистанций

Рие- 5