автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Математическое и алгоритмическое обеспечение автоматизированного управления процессом высокоточной постановки средств навигационного ограждения на внутренних водных путях

На правах рукописи

904606648

Чистяков Глеб Борисович

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫСОКОТОЧНОЙ ПОСТАНОВКИ СРЕДСТВ НАВИГАЦИОННОГО ОГРАЖДЕНИЯ НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ

Специальность 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими

процессами и производствами (технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2010

004606648

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Нырков Анатолий Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Вишневский Юрий Георгиевич кандидат технических наук Караваев Василий Игоревич

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет

Защита диссертации состоится «25» июня 2010 года в 12°° в ауд. 235 на заседании диссертационного совета Д 223.009.03 в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций по адресу: 198035, Санкт-11етербург, ул. Двинская, д. 5/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций. Автореферат разослан «24» мая 2010 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 223.009.03с___ /У/--

кандидат технических наук, доцент —Барщевский Е.Г.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследований. Одной из важнейших проблем современного речного флота является обеспечение безопасности судоходства при плавании по внутренним водным путям Российской Федерации.

Необходимость постоянного повышения уровня безопасности и эффективности использования внутренних водных путей РФ требует постоянного развития и внедрения современных технических средств и систем, на всех этапах данного производственного процесса, начиная от тех, кто занимается обслуживанием внутренних водных путей до систем отраслевого мониторинга. Для решения указанных задач на ВВП РФ успешно внедряются «Автоматизированные системы управления движением судов (АСУДС)», имеющие в своем составе различные современные информационные системы телекоммуникаций и мониторинга: системы УКВ-радиосвязи, транкинговой и сотовой радиосвязи, системы видеонаблюдения и радиолокационного контроля, информационно-диспетчерские службы, в ряде случаев речные региональные спасательно-координационные центры и др. При этом вся структура речной АСУДС, как правило, погружена в радионавигационное поле ГЛОНАСС/ОР5 и его подсистемы высокочастотных дифференциальных радионавигационных поправок ДГЛ011АСС/БОРЗ.

В последние годы также получила значительное развитие «Автоматизированная идентификационная система (АИС)», ставшая уже неотъемлемой частью речных АСУДС. Внедрение технологии АИС является важным шагом в развитии внутренних водных путей, ее можно поставить в один ряд с появлением на морском и речном флоте радиолокационных станций или спутниковой навигации.

На большинстве современных судов необходимым требованием безопасности является наличие электронных картографических навигационных информационных систем, которые представляют собой дополнительное навигационное средство к традиционным бумажным картам, чрезвычайно эффективны, удобны и оказывают значительную помощь капитану судна, особенно в неблагоприятных погодных условиях.

В то же время внедрение всех вышеуказанных систем накладывает повышенную ответственность на тех, кто занимается обслуживанием внутренних водных путей, требует использования современных систем на всех этапах производства работ и, несомненно, в первую очередь, для одной из ключевых составляющих обеспечения высокого уровня безопасности -высокоточной постановки средств навигационного ограждения (СНО).

Лишь при таких условиях появляется возможность создать надежную высокоточную информационную поддержку судоводителю речного судна, повысить качество предоставляемой навигационной информации, поднять безопасность судовождения в условиях внутренних водных путей на качественно новый уровень. В будущем это позволит начать использование

инструментальных методов проводки и реализовать переход к автоматическому управлению движением судна по заданной траектории практически на всём протяжении ВВП, что, в свою очередь расширяет возможности судоводителя для наблюдения за окружающей обстановкой и позволит качественно повысить безопасность на ВВП.

Цель работы и задачи исследования.

В связи с вышеизложенным целью настоящей диссертационной работы является обеспечение необходимой точности постановки средств навигационного ограждения в соответствии с использованием спутниковых навигационных систем и электронных навигационных карт на внутренних водных путях РФ.

Объектом исследования данной работы является процесс постановки средств навигационного ограждения и анализ факторов, влияющих на точность осуществления указанного процесса.

Предметом исследования являются модели, методы и способы оценки уровня точности постановки навигационных знаков.

Для выполнения этой цели потребовалось решение следующих основных задач:

1. Анализ отечественных и зарубежных методик постановки средств навигационного ограждения.

2. Создание классификации факторов, влияющих на точность постановки средств навигационного ограждения.

3. Разработка математической модели факторов, оказывающих существенное влияние на процесс постановки навигационных знаков.

4. Создание алгоритмического и программного обеспечения для автоматизированного управления процессом высокоточного позиционирования СНО.

Методологической основой исследования являются принципы системного анализа и управления технологическими процессами, теория вероятности и математической статистики, теория имитационного моделирования транспортных процессов, теория спутниковой навигации, методы создания электронных навигационных карт.

Научная новизна и положения, выносимые на защиту. Основными научными положениями диссертации являются:

• оценка существующего мирового и отечественного опыта по расстановке средств навигационного ограждения и применения для этих целей современных высокоточных спутниковых навигационных систем, их дифференциальных дополнений, а также современных компонент АСУДС, включая систему АИС и электронные картографические навигационные информационные системы;

• модели, методики и алгоритмы решения стохастических задач отклонения координат постановки СНО от их истинных значений;

• алгоритмы оценки точности постановки плавучих навигационных знаков с учетом всего спектра факторов, влияющих на данный технологический процесс;

• алгоритмы автоматизированного управления процессом постановки плавучих навигационных знаков на ВВП РФ, основанные на оценке максимумов погрешностей местоопределения;

• создание специального программного обеспечения для высокоточной постановки средств навигационного ограждения.

Практическая значимость исследований. Сформулированные выводы и рекомендации могут быть использованы при реализации федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)» в части, касающейся внутреннего водного транспорта.

Реализация и внедрение результатов. Программно-аппаратные средства автоматизированного управления процессом высокоточной постановки средств навигационного ограждения внедрены в федеральном государственном учреждении «Волго-Балтийское государственное бассейновое управление водных путей и судоходства» и в федеральном государственном учреждении «Азово-Донское ГБУВПиС», алгоритмы использованы ООО «Абрис» при создании программного обеспечения «Путевой мастер», программное обеспечение «Путевой мастер» используется для проведения лабораторных работ в СПГУВК.

Публикации работы. Основные результаты работы опубликованы в восьми научных изданиях, в том числе в одном, рекомендованном Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ.

Апробация работы осуществлена на:

• научно-технической конференции молодых научных сотрудников СПГУВК (СПб, 2006);

• XI Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика» (СПб, СПОИСУ, 2008);

• седьмой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (СПб, 2009);

• международной научно-практической конференции, посвященной 200-летию подготовки кадров для водного транспорта России «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление» (СПб, СПГУВК, 2009);

• конференции молодых ученых в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики (СПб, 2009).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав текста, заключения, списка опубликованных источников,

содержащего 119 отечественных и зарубежных работ, трех приложений. Основное содержание работы изложено на 164 страницах, включая 25 рисунков и графиков, 5 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматриваются структура и современное состояние информационных технологий систем ГЛОНАСС/GPS в АСУДС на внутренних водных путях, их дифференциальные дополнения, суммируется и анализируется отечественный и зарубежный опыт постановки средств навигационного ограждения.

На данный момент времени в мире существуют две глобальные навигационные спутниковые системы - отечественная ГЛОНАСС и американская GPS. В стадии разработки находится европейская система Галилео. ГЛОНАСС и GPS являются системами двойного назначения, в каждой из них предусмотрены как закрытые военные сигналы с высокой точностью, так и общедоступные сигналы для гражданских потребителей. Они позволяют осуществлять определение координат практически в любой точке земной поверхности с точностью до нескольких метров. К настоящему моменту в мире наибольшее распространение получила американская система GPS. Российская Федерация проводит государственную политику внедрения ГНСС ГЛОНАСС в целях национальной информационной и технологической безопасности. Для решения специфических навигационных задач, связанных с необходимостью высокоточного местоопределения, применяются различные типы дифференциальных (корректирующих) подсистем.

При осуществлении производственной деятельности на внутренних водных путях РФ применение дифференциальных дополнений глобальных навигационных спутниковых систем является необходимым условием обеспечения безопасности судоходства.

Рассмотрены основные применяемые на настоящий момент виды дифференциальных подсистем:

• широкозональные дифференциальные подсистемы;

• региональные дифференциальные подсистемы;

• локальные дифференциальные подсистемы.

Основой метода навигации с дифференциальными дополнениями является относительное постоянство большей части погрешностей СРНС во времени и пространстве, влияющих на точность определения координат.

Использование дифференциального режима предполагает существование по крайней мере двух приемоиндикаторов, один из них используется потребителем, второй расположен на контрольно-корректирующей станции.

Указанные системы применяются, в первую очередь, для целей судовождения. Многие суда оснащены передовыми навигационными системами,

б

в тоже время оборудование и методы работы, применяемые для обслуживания внутренних водных путей, например, расстановки СНО, отстают в своем технологическом развитии. Суда бригад, обслуживающих навигационное ограждение, не оборудованы необходимой аппаратурой. Не отработана схема работы с применением современных спутниковых навигационных систем, нет инструкции по координированной расстановке средств навигационного ограждения.

На внутренних водных путях отсутствует выстроенная вертикаль передачи навигационной информации от производителей работ до потребителей.

В настоящее время, благодаря наличию высокоточных навигационных систем и дифференциального поля на ВВП РФ, появилась возможность преодолеть вышеуказанные недостатки - автоматизировать работу бригад, обслуживающих навигационное оборудование, вывести их работу на современный технологический уровень.

Во второй главе произведен подробный анализ основных компонентов автоматизированной системы управления процессом высокоточной постановки средств навигационного ограждения, математическое моделирование и анализ факторов, влияющих на точность установки навигационных знаков.

В настоящее время на внутренних водных путях (ВВП) происходит интенсивное внедрение новых средств связи и информационных технологий, что способствует повышению эффективности перевозок и безопасности судоходства на ВВП. Одной из паиболее перспективных и конструктивных систем в настоящее время являются организационно-технические образования, получившие название «Речные информационные службы» (РИС). Под РИС понимаются гармонизированные инфокоммуникационные службы, содействующие управлению перевозками грузов и регулированию движением судов в сфере судоходства по внутренним водным путям, с перспективной возможностью взаимодействия с другими видами транспорта.

Одним из важнейших условий успешного создания и функционирования РИС является наличие на ВВП действующих автоматизированных идентификационных систем.

Суда, оборудованные аппаратурой АИС, регулярно передают в диапазоне ОВЧ (УКВ) стандартные сообщения, содержащие информацию о судне, его координатах, курсе, векторе скорости, опасном грузе на борту, пункте назначения, времени прибытия. Одновременно каждое судно принимает аналогичную информацию от других судов, находящихся в радиусе действия, ограниченном распространением радиоволн. В прибрежных районах информация, передаваемая судами, также поступает в распоряжение береговых служб.

С 1 июля 2002 года автоматизированная идентификационная система (АИС) является обязательным оборудованием на большинстве типов судов. Регламентация оборудования в этой области осуществляется конвенцией

СОЛАС.

Для эффективного использования АИС особое значение имеет отображение динамической информации. Одним из доступных средств может быть электронная картографическая система. При этом вся информация, получаемая по каналам АИС «накладывается» на электронную навигационную карту и может совмещаться с радиолокационными данными. На современных судах информация АИС совместно с информацией от судовой РЛС/САРП может отображаться на дисплеях интегрированных навигационных систем (INS) или интегрированных систем мостика (IBS).

Подробно рассмотрены технологии создания, редактирования и поддержания на уровне современности электронных навигационных карт на примере ведущего подразделения в этой сфере деятельности на внутренних водных путях - картографической службы ГБУ «Волго-Балт».

Но полномасштабному использованию ЭНК, как основного навигационного средства, должно предшествовать внедрение современных технологий на всех уровнях, начиная с обслуживающих ВВП путевых бригад. Являясь высокоточным продуктом, они требуют повышения точности на всех этапах производства работ в ГБУ, начиная с расстановки навигационных знаков на водных путях.

Установка знаков навигационного ограждения с помощью электронной навигационной карты является передовым методом. До начала его использования плавучие знаки устанавливались с помощью визуально-инструментального метода, зачастую с использованием каких-либо береговых ориентиров или даже «по памяти». Наметился разрыв в технологиях, когда на внутренних водных путях для целей судовождения внедряются современные навигационные, электронные картографические системы, строится сеть базовых станций АИС и в то же время плавучее навигационное ограждение, которое обеспечивает непрерывность предоставления судоводителю основной информации об участке пути, по которому следует судно, устанавливается «по старинке» вручную, без применения достаточно точных инструментальных средств. А непрерывность предоставления судоводителю качественной, понятной информации является залогом успешной доставки груза и пассажиров в кратчайший срок и с наименьшими затратами.

Но даже расстановка СНО с помощью электронной навигационной карты не может бьггь абсолютно точной, на точность установки влияют следующие факторы (погрешности):

1) ошибка определения координат с помощью спутниковых навигационных систем и их дифференциальных дополнений;

2) ошибка визуального отображения электронной картографической системы;

3) ошибка, вносимая перемещением судна;

4) «человеческий» фактор (решение о нахождении в указанной точке и спуске якорного устройства навигационного знака с кран-балки в

указанном месте принимается мастером пути).

Ввиду особых условий внутренних водных путей, для осуществления судоходства и производства работ на них использование дифференциальных поправок необходимо. Погрешности, возникающие при их приеме, являются одними из основных составляющих «технического» плана (не учитывающих человеческий фактор), влияющих на точность установки знаков навигационного ограждения.

Рассмотрены варианты передачи дифференциальных поправок как с использованием сети базовых контрольно-корректирующих станций, так и по каналам АИС.

Навигационную задачу нахождения вектора координат потребителя гит решают путем измерения псевдодальностей минимум для 4 навигационных спутников (г =1,4). Указанные вычисления производятся на основе эфемеридной информации (данных о координатах НС (вектор Яис),

передаваемой в навигационном сообщении. Геометрическая схема представлена на (Рис. 1).

Рис. 1. Геометрическая схема

Измеренная в навигационной аппаратуре пользователя в момент времени I псевдодальность до 1-го навигационного спутника может быть представлена в следующем виде:

А(0 = 4(0+Sd.it) = &.(о+(длг (о - лр(0)С+М(0, (1)

где

I

gí^f)=((х, (о - х(о)2+(>•, (о - у(о)2+(о - <о)2 У (2)

Погрешность определения г-й псевдодальности 8(1 п при использовании дифференциального режима, может быть представлена в следующем виде:

Н = 8<1„>фем + 8<1шм + 8с1шп + 5с1шККС (3)

где <5с1., , - эфемеридные ошибки;

8йтн - ионосферные ошибки.

8йшп - шумовые погрешности приемоиндикатора пользователя;

8йшККС - шумовые погрешности приемоиндикатора ККС.

Для условий, что эти погрешности случайны и взаимно независимы, для / -й последовательности дисперсия примет вид:

_2

= <*1фем + °1оп + + °шККС

(4)

Имеет место практически линейная зависимость среднеквадратического сферического отклонения погрешности местоопределения как функции расстояния Ь и возраста 1 дифференциальной поправки, которая может быть представлена в виде:

р^,Ь) = р0+Ш + Ы (5)

Среднее квадратическое отклонение аппроксимации ошибок для псевдодальностей с использованием (5) характеризуется:

( ' 1 \

аАпп=<*ъ 1-е7"4 . (6)

Когда значения Ошт, (7иш, СГшККС настолько малы, что их можно не учитывать, основное влияние на точность определения координат в дифференциальном режиме оказывают некомпенсированные ионосферные ошибки. При этом удвоенная среднеквадратическая радиальная ошибка местоопределения объекта, находящегося в движении, с помощью системы ГЛОНАСС с вероятностью 0,95 должна составлять:

Рглошсс (0 — \[ Рй +

(7)

где рй =0,4 м, =0,00014 (м/с)/с. Для вРБ верно следующее соотношение:

аГ

■ л2

(8)

Учитывая вышеуказанное можно установить, что на точность определения координат и времени в спутниковых навигационных системах с дифференциальными дополнениями влияют:

1) расстояние между контрольно-корректирующей станцией и приемником;

2) точность навигационной аппаратуры (ККС и приемника);

3) частота обновления поправок;

4) геометрические факторы Кар, К(;т.

ю

В настоящее время навигационная аппаратура достаточно совершенна и значительные погрешности воздействуют на сигнал при его передаче по каналу связи. Основные законы распределения вероятностей ошибок, возникающих при передаче дифференциальных поправок от базовой станции до потребителя, следующие:

1) нормальный;

2) равномерный;

3) показательный;

4) Максвелла;

5) Рэлея.

Рассмотренные модели учитывают влияние основных групп факторов, обладающих вероятностной природой, на верность передачи сообщений дифференциальных поправок. На выбор одного из них сильно влияет географическое положение.

В момент времени, когда судно бригады, обслуживающей навигационное оборудование, приближается к точке установки навигационного знака, никакие дополнительные погрешности не оказывают влияния на точность вычисления координат и программное обеспечение проводит расчет местоположения, делая поправку в соответствии с законом распределения, присущим данному географическому району. Местоположение судна отображается на электронной навигационной карте (ЭНК).

При проведении работ по постановке плавучего навигационного ограждения, для выхода в нужную точку, капитан путейского судна ориентируется по изображению на ЭНК. Большую составляющую погрешности расстановки СНО вносит так называемый «человеческий фактор». На основе опытных данных можно утверждать, что ошибки, обусловленные данным фактором, распределяются согласно нормальному закону распределения.

Третья глава посвящена стохастическим моделям отклонения от истинных координат.

На точность постановки плавучих навигационных знаков на внутренних водных путях РФ влияет множество различных факторов. В процессе постановки для определения координат вычисляют среднее значение из нескольких полученных от навигационного приемника. Для того чтобы гарантировать с заданной вероятностью не превышение определенных предельных значений точности постановки необходимо установить распределение максимумов погрешностей. Зная, как ведет себя максимум погрешности, можно снизить количество необходимых измерений, а также повысить точность постановки.

Пусть М„ - тах(£,,£2,..., п независимых и одинаково

распределенных случайных величин. Из классической теории экстремальных значений известно, что если для некоторых последовательностей

нормализующих констант ап > 0, Ъп случайная величина ап{Мп—Ъп) имеет невырожденную предельную функцию распределения Сг(х), то эта функция имеет с точностью до преобразований сдвига и масштаба одну из трех единственно возможных форм. Если Р(ап (Мп < х) -> С(;с), то

Тип I: в(х) = У - оо < х < од (9)

ГО, д: < О

Тип II: С(х) = (10)

Тип III: G(x) =

OD

для некоторого s > 0, х > О

(-("*)')

е- ', для некоторого s > 0, х < О,

1, х>0.

Функции распределения и плотности максимумов I типа приведены на (Рис. 2), II типа на (Рис. 3), III типа на (Рис. 4).

Распределен» Мякеияцгмвя I Т*П»

Рис. 2. Функции распределения и плотности максимумов I типа Для применяемых законов распределения в работе определены нормирующие коэффициенты (ч„,Ьп) и один из трех типов распределений экстремальных значений.

Нормальное распределение

1 i 1 _L

ап =(21nп)~2, Ьп =(21п«)г --(21пи) 2(1п1пл + 1п4;г),тип1.

Показательное распределение

ап =1 ,b„ = Inn, тип I.

Раслреоелеииа Максимами П типа Плотности распределение Максимумов П типа

Рис. 3. Функции распределения и плотности максимумов II типа

Распределение Максимумов Ш типа Плотности распределении Максимумов Ш типа

Рис. 4. Функции распределения и плотности максимумов III типа Равномерное распределение

ап=п,Ьп=\,т\т1И.

Распределение Рэлея

\J2 In п , г—.—

ап =-,Ьп = <тл/21пи ,тип1.

сг

При постановке плавучего навигационного знака требуется попасть в зону, ограниченную диаметром, заданным для конкретного участка водного пути. Для того, чтобы характеризовать попадание в зону, вводится понятие максимума отклонения (максимума погрешности) и предельного отклонения. Для обеспечения требуемых условий безопасности судоходства необходимо, чтобы максимум отклонения установки плавучего навигационного знака относительно

заданных координат с вероятностью 0,95 не превышало определенное для данного участка водного пути предельное отклонение.

Преобразуя линейную форму ап (Мв -Ьп)<х, получаем:

М„<Мтре6= — + Ъ„, (12)

ап

где п - количество измерений, производимых навигационным приемником; М„ - максимум погрешности; Мтреб - предельное отклонение установки навигационного знака, заданное для каждого типа водного пути.

Зависимость превышения Мтреб от числа измерений представлено для I типа (Рис. 5), для III типа (Рис. 6).

Максимумы I типа

Рис. 5. Для превышений I типа

Максимумы Ш типа

Из них видно, что для погрешностей, максимумы которых тяготеют к

распределению I типа, требуется большее число измерений

Основной составляющей, влияющей на определение координат, является погрешность приема дифференциальных поправок, но одновременно с этим, на точность постановки навигационных знаков оказывают влияние и другие факторы, рассмотренные в Главе 2 настоящей работы. Основные из них следующие:

1 ) Отображение положения судна на ЭНК;

2) Перемещение судна;

3) «Человеческий фактор».

Указанные погрешности независимы между собой и подчиняются нормальному закону распределения.

В момент времени, когда судно подходит к предполагаемой точке постановки навигационного знака, программное обеспечение обрабатывает большой массив координат, вычисляя затем среднее значение. При большом количестве измерений средняя величина погрешности отклонения подчиняется центральной предельной теореме Леви и имеет асимптотически нормированное нормальное распределение.

Рассчитан наименьший объем выборки значений координат, необходимый для получения корректного среднего значения на основе нормального закона распределения:

Среднее число выходов за фиксированный уровень (превышений максимумом погрешности предельного уровня) составляет:

Графики среднего числа превышений уровня для различных значений дисперсии Я^ приведены на (Рис. 7) и (Рис. 8).

Интенсивность появления указанных превышений (за период времени Т):

(14)

(15)

Среднее числа превышений уровни и

Рис. 7. Среднее число превышения уровня и при значении дисперсии 0,25

Среднее число превышений уровня и

Рис. 8. Среднее число превышения уровня и при значении дисперсии 0,5

В четвертой главе на основе решения стохастических задач отклонения координат постановки СНО от их истинных значений и определения максимумов погрешностей постановки плавучих навигационных знаков с учетом всего спектра факторов, влияющих на данный технологический процесс приведены разработанные алгоритмы автоматизированного управления процессом высокоточной постановки СНО, образцы программно-аппаратных средств, использующих указанные алгоритмы.

До появления ГНСС расстановка плавучих знаков, в основном,

производилась по береговым отметкам или засечкам, инструментальные измерения с использованием геодезических приборов применялись лишь изредка, в первую очередь, для установки или перемещения береговых объектов, в частности, створных знаков, не снимаемых на зимний период и требующих повышенного внимания.

Указанная схема расстановки порождала как достаточно большую погрешность в расположении плавучих СНО, так и затруднение в оперативном изменении их местоположения и доведении этих сведений до картографической службы с целью выпуска корректуры к бумажным картам и внесения оперативных изменений в базу данных ЭНК. Данные недостатки затрудняли развитие электронной картографии на ВВП, тормозя ее широкое внедрение.

Для перехода на новый уровень производства работ в ГБУ «Волго-Балт», начиная с навигации 2008 года, была утверждена схема расстановки СНО на основании карты с географической сеткой. К ней прилагалась ведомость с географическими координатами знаков плавучего навигационного ограждения. Следующим шагом, стало принятие решения об оснащении путейских бригад, занимающихся обслуживанием водных путей, специальным оборудованием.

На все путейские суда был установлен навигационный комплекс, состоящий из компьютера с программным обеспечением «Путевой мастер» (Рис. 9) и ГЛОНАСС/ОРБ-гсриемника с функцией приема дифференциальных поправок. Аппаратная часть реализуется в виде ноутбука или системного блока, разработанного специально для применения на транспорте.

В ПО «Путевой мастер» реализован предложенный алгоритм (Рис. 10).

На основе опыта работы с навигационным комплексом, предназначенным для точного позиционирования плавучих навигационных знаков, ГБУ «Волго-Балт» были разработаны требования к судовым обстановочным комплексам, как дальнейшему развитию средств автоматизации управления постановкой СНО.

Основой рабочей области программы является электронная навигационная карта того участка пути, на котором в данный момент выполняет работу путейская бригада.

Местоположение судна отображается схематичным значком (размеры задаются пользователем в зависимости от габаритов реального судна) со стрелкой, обозначающей курс судна. Данные для своего местоопределсния программа получает от спутникового навигационного приемника по протоколу №4ЕА.

В режиме навигации программа автоматически перемещает электронную карту одновременно с перемещением судна, позволяя его отметке всегда находиться в центре экрана, для удобства восприятия информации. Масштаб изображения задается пользователем.

Во время работы программа автоматически определяет свое местоположение и, по заложенному алгоритму, выбирает закон распределения погрешностей передачи дифференциальных поправок, характерный для данного участка водного пути.

Рис. 9. ПО "Путевой Мастер"

Капитан судна визу ачьн о определяет точку на ЭНК

Судно подходит в точку, подрабатывает винтами

ПО определяет необходимый объем выборки значений координат (п)

Обр эбатываются п значений ко ор динаг, вычисляется среднее

Ко ординаты заносятся в постановочную ведомость

Рис. 10. Алгоритм автоматизированного управления постановкой СНО

Для выполнения операций в программе предусмотрен планшет, который является как бы «верхним слоем» над электронной картой. Основными операциями, необходимыми пользователю, являются добавление нового объекта с заданными координатами, снятие координат вновь установленных или уже существующих объектов, запись трека судна. Например, при необходимости выставления нового плавучего знака (или переноса уже существующего на новое место) с помощью плана промера определяется требуемое место установки. Вычисляются координаты, и по ним на планшете в необходимой точке устанавливается отметка буя. Далее при работе на судне путейская бригада может в программе проложить себе курс к данной отметке и ориентироваться уже по электронной карте на экране.

Основные результаты работы

Настоящая диссертационная работа посвящена важному аспекту актуальной научной задачи по повышению безопасности судоходства на внутренних водных путях - разработке и внедрению автоматизированного управления процессом высокоточной постановки средств навигационного ограждения с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАССЛЗРЗ, их дифференциальных дополнений, а также электронных навигационных карт.

В работе получены следующие новые научные результаты:

1. Выполнена оценка существующего мирового и отечественного опыта по расстановке средств навигационного ограждения и применения для этих целей современных высокоточных спутниковых навигационных систем, их дифференциальных дополнений, а также современных компонент АСУДС, включая систему АИС и электронные картографические навигационные информационные системы. Исследовано состояние и степень использования современных информационных и навигационных систем на всех этапах осуществления производственной деятельности на внутренних водных путях -от задач судовождения до производства путевых работ, выявлены недостаточный технический уровень производителей работ, отсутствие четкой структуры передачи путевой навигационной информации.

2. Проведена разработка моделей и синтез алгоритмов решения стохастических задач отклонения координат постановки средств навигационного ограждения от их истинных значений. Впервые создана классификация факторов, оказывающих влияние на точность постановки плавучих навигационных знаков на внутренних водных путях Российской Федерации. Исследования проведены как с учетом имеющейся цепи контрольно-корректирующих станций передачи дифференциальных поправок, так и с учетом перспективной технологии их передачи по каналам АИС. Установлено, что для применения рассмотренного в работе метода постановки средств навигационного ограждения с использованием электронных навигационных

карт, чрезвычайно важна точность изготовления последних.

3. Разработаны математические модели факторов, оказывающих существенное влияние на процесс постановки плавучих навигационных знаков. На основе указанных моделей созданы алгоритмы оценки точности постановки. Выявлено, что «человеческий фактор» играет важную роль в технологическом процессе постановки СНО, поэтому важна автоматизация данного процесса.

4. Разработаны алгоритмы автоматизированного управления процессом высокоточной постановки плавучих навигационных знаков на ВВП РФ, основанные на оценке максимумов погрешностей местоопределения. Определены среднее число превышений максимумами погрешностей значения предельного уровня, интенсивность таких превышений (за определенный период времени), получено значение наименьшего необходимого объема выборки значений координат, что позволило уменьшить общее количество координат, обрабатываемых системой, сократить время работы бригады, затрачиваемое на постановку навигационного знака, а, следовательно, уменьшить расход топлива путейского судна.

5. На основе результатов исследования, полученных в настоящей работе, разработано специальное программное обеспечение «Путевой мастер» для высокоточной постановки средств навигационного ограждения на ВВП РФ, успешно внедренное в ГБУ «Волго-Балт», проведена автоматизация работы бригад, обслуживающих навигационное ограждение. Разработана внутренняя инструкция по высокоточной автоматизированной расстановке средств навигационного ограждения на водных путях ГБУ «Волго-Балт», выстроена вертикаль передачи навигационной информации, с применением вышеуказанного ПО.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Нырков А.П., Чистяков Г.Б. Программно-аппаратные средства дифференциальных навигационных систем для расстановки знаков навигационного ограждения в ГБУ «Волго-Балт». Морская радиоэлектроника. Научно-технический журнал. 2(28) июнь 2009. с. 34-36. (Издание, предусмотренное «Перечнем изданий ВАК»).

2. Нырков А.П., Чистяков Г.Б. Современные информационные технологии в обеспечении безопасности судоходства. Т.2: Сб. тр. Седьмой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та., 2009 - с. 198 - 202.

3. Чистяков Г.Б. Использование дифференциальных навигационных систем в ГБУ «Волго-Балт». Сборник конференции молодых ученых. Выпуск 6. Информационные технологии. СПбГУ ИТМО, 2009 - с. 353 - 356.

4. Нырков А.П., Чистяков Г.Б. Навигационные системы ДГЛОНАСС/Т)ОР5 в

обеспечении безопасности судоходства. Материалы международной научно-практической конференции , посвященной 200-летию подготовки кадров для водного транспорта России «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление». 1-2 октября 2009 года. — СПб.: ФГОУ ВПО СПГУВК, 2009-с. 89-92.

5. Нырков А.П., Чистяков Г.Б. Защита электронных навигационных карт. Материалы конференции «XI Санкт-Петербургская международная конференция «Региональная информатика — 2008» (РИ-2008). - СПб.: СПОИСУ. с. 191-192.

6. Чистяков Г.Б. Редактирование электронных навигационных карт. Труды научно-технической конференции молодых научных сотрудников СПГУВК 1-7 июня 2006 г. Том I. Водные пути, гидротехнические сооружения, портовая техника, электромеханика, судостроение и судоремонт. // - СПб.: ФГОУ ВПО СПГУВК, 2006 - с. 144 - 148.

7. Нырков А.П., Чистяков Г.Б. Защита от копирования СЕ>-дисков с электронными навигационными картами. Труды науч.-техн. конф. мол. науч. сотр. СПГУВК. // - СПб.: ФГОУ ВПО СПГУВК, 2006 - с. 112 - 115.

8. Чистяков Г.Б. О проблемах информационной безопасности каналов связи на ВВП РФ. Материалы международной научно-практической конференции , посвященной 200-летию подготовки кадров для водного транспорта России «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление». 1-2 октября 2009 года. - СПб.: ФГОУ ВПО СПГУВК, 2009 - с. 135-137.

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 24.05.10 Сдано в производство 24.05.10

Формат 60x84 1/16 Усл.-печ. л. 1,16. Уч.-изд. л. 1.

Тираж 70 экз. _Заказ № 68 _

Санкт-Петербургский государственный университет водпых коммуникаций 198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7

Отпечатано в типографии ФГОУ ВПО СПГУВК 198035, Санкт-Петербург, Межевой капал, 2

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. СТРУКТУРА И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ СИСТЕМ ДГЛОНАСС/DGPS В АСУ ДС НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ

1.1. Глобальные навигационные спутниковые системы

1.1.1. Спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС

1.1.2. Спутниковая радионавигационная система GPS

1.2. Способы реализации дифференциального режима СРНС

1.2.1. Дифференциальный режим с коррекцией координат

1.2.2. Дифференциальный режим с относительными координатами

1.2.3. Дифференциальный режим при использовании псевдоспутников

1.3. Виды дифференциальных подсистем СРНС

1.3.1. Широкозональные дифференциальные подсистемы

1.3.2. Региональные дифференциальные подсистемы

1.3.3. Локальные дифференциальные подсистемы

1.4. Установка средств навигационного ограждения в РФ и за рубежом 40 Выводы по 1 главе

2. ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ВЫСОКОТОЧНОЙ ПОСТАНОВКИ СРЕДСТВ НАВИГАЦИОННОГО ОГРАЖДЕНИЯ

2.1. Структура автоматизированной системы управления движением судов

2.2. Моделирование влияния факторов на постановку СНО

2.2.1. Погрешности, порождаемые СРНС

2.2.2. Факторы, влияющие на прием сигналов дифференциальных поправок

2.2.3. Бюджет погрешностей и формат передачи данных дифференциальных подсистем

2.2.4. Передача дифференциальных поправок с помощью АИС

2.2.5. Дополнительные погрешности 88 Выводы по главе

3. СТОХАСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОТКЛОНЕНИЙ ОТ ИСТИННЫХ КООРДИНАТ

3.1. Основные типы законов распределения вероятностей для максимумов

3.2. Параметры стохастических моделей погрешностей

3.2.1. Вероятностные модели максимальных отклонений

3.2.2. Максимумы нормальных процессов

3.2.3. Пуассоновские превышения 110 выводы по главе

4. АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОСТАНОВКОЙ СНО

4.1. Алгоритм автоматизированного управления постановкой СНО и передачи навигационной информации

4.1.1. Навигационный комплекс постановки плавучих СНО

4.1.2. Судовые обстановочные комплексы

4.2. Обработка полученной навигационной информации в ГБУ «Волго-Балт»13^

4.2.1. Настройка СОК

4.2.2. Технология производства путевых работ по постановке и обслуживанию СНО с использованием ГНСС и ЭНК

4.2.3. Технология автоматизированного сбора и передачи навигационной информации выводы по главе

Актуальность темы исследований. Одной из важнейших проблем современного речного флота является обеспечение безопасности судоходства при плавании по внутренним водным путям Российской Федерации.

Необходимость постоянного повышения уровня безопасности и эффективности использования внутренних водных путей РФ требует постоянного развития и внедрения современных технических средств и систем, на всех этапах данного производственного процесса, начиная от тех, кто занимается обслуживанием внутренних водных путей до систем отраслевого мониторинга. Для решения указанных задач на ВВП РФ успешно внедряются «Автоматизированные системы управления движением судов (АСУДС)», имеющие в своем составе различные современные информационные системы телекоммуникаций и мониторинга: системы УКВ-радиосвязи, транкинговой и сотовой радиосвязи, системы видеонаблюдения и радиолокационного контроля, информационно-диспетчерские службы, в ряде случаев речные региональные спасательно-координационные центры и др. При этом вся структура речной АСУДС, как правило, погружена в радионавигационное поле ГЛОНАСС/GPS и его подсистемы высокочастотных дифференциальных радионавигационных поправок ДГЛОНАСС/DGPS.

В последние годы также получила значительное развитие «Автоматизированная идентификационная система (АИС)», ставшая уже неотъемлемой частью речных АСУДС. Внедрение технологии АИС является важным шагом в развитии внутренних водных путей, ее можно поставить в один ряд с появлением на морском и речном флоте радиолокационных станций или спутниковой навигации.

На большинстве современных судов необходимым требованием безопасности является наличие электронных картографических навигационных информационных систем, которые представляют собой дополнительное навигационное средство к традиционным бумажным картам, чрезвычайно эффективны, удобны и оказывают значительную помощь капитану судна, особенно в неблагоприятных погодных условиях.

В то же время внедрение всех вышеуказанных систем накладывает повышенную ответственность на тех, кто занимается обслуживанием внутренних водных путей, требует использования современных систем на всех этапах производства работ и, несомненно, в первую очередь, для одной из ключевых составляющих обеспечения высокого уровня безопасности -высокоточной постановки средств навигационного ограждения (СНО).

Лишь при таких условиях появляется возможность создать надежную высокоточную информационную поддержку судоводителю речного судна, повысить качество предоставляемой навигационной информации, поднять безопасность судовождения в условиях внутренних водных путей на качественно новый уровень. В будущем это позволит начать использование инструментальных методов проводки и реализовать переход к автоматическому управлению движением судна по заданной траектории практически на всём протяжении ВВП, что, в свою очередь расширяет возможности судоводителя для наблюдения за окружающей обстановкой и позволит качественно повысить безопасность на ВВП.

Цель работы и задачи исследования.

В связи с вышеизложенным целью настоящей диссертационной работы является обеспечение необходимой точности постановки средств навигационного ограждения в соответствии с использованием спутниковых навигационных систем и электронных навигационных карт на внутренних водных путях РФ.

Объектом исследования данной работы является процесс постановки средств навигационного ограждения и анализ факторов, влияющих на точность осуществления указанного процесса.

Предметом исследования являются модели, методы и способы оценки уровня точности постановки навигационных знаков.

Для выполнения этой цели потребовалось решение следующих основных задач:

1) Анализ отечественных и зарубежных методик постановки средств навигационного ограждения.

2) Создание классификации факторов, влияющих на точность постановки средств навигационного ограждения.

3) Разработка математической модели факторов, оказывающих существенное влияние на процесс постановки навигационных знаков.

4) Создание алгоритмического и программного обеспечения для автоматизированного управления процессом высокоточного позиционирования СНО.

Методологической основой исследования являются принципы системного анализа и управления технологическими процессами, теория вероятности и математической статистики, теория имитационного моделирования транспортных процессов, теория спутниковой навигации, методы создания электронных навигационных карт.

Научная новизна. Основными научными положениями диссертации являются:

- оценка существующего мирового и отечественного опыта по расстановке средств навигационного ограждения и применения для этих целей современных высокоточных спутниковых навигационных систем, их дифференциальных дополнений, а также современных компонент АСУДС, включая систему АИС и электронные картографические навигационные информационные системы;

- модели, методики и алгоритмы решения стохастических задач отклонения координат постановки СНО от их истинных значений;

- алгоритмы оценки точности постановки плавучих навигационных знаков с учетом всего спектра факторов, влияющих на данный технологический процесс;

- алгоритмы автоматизированного управления процессом постановки плавучих навигационных знаков на ВВП РФ, основанные на оценке максимумов погрешностей местоопределения;

- создание специального программного обеспечения для высокоточной постановки средств навигационного ограждения.

Практическая значимость исследований. Сформулированные выводы и рекомендации могут быть использованы при реализации федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)» в части, касающейся внутреннего водного транспорта.

Реализация и внедрение результатов. Программно-аппаратные средства автоматизированного управления процессом высокоточной постановки средств навигационного ограждения внедрены в федеральном государственном учреждении «Волго-Балтийское государственное бассейновое управление водных путей и судоходства» и в федеральном государственном учреждении «Азово-Донское ГБУВПиС», алгоритмы использованы ООО «Абрис» при создании программного обеспечения «Путевой мастер», программное обеспечение «Путевой мастер» используется для проведения лабораторных работ в СПГУВК.

Публикации работы. Основные результаты работы опубликованы в восьми научных изданиях, в том числе в одном, рекомендованном Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки РФ.

Апробация работы осуществлена на:

- научно-технической конференции молодых научных сотрудников СПГУВК (СПб, 2006);

- XI Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика» (СПб, СПОИСУ, 2008);

- седьмой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (СПб, 2009); международной научно-практической конференции, посвященной 200-летию подготовки кадров для водного транспорта России «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление» (СПб, СПГУВК, 2009); конференции молодых ученых в Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики (СПб, 2009).

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

Основываясь на результатах, полученных в данной работе, был разработан и успешно внедрен в ГБУ «Волго-Балт» алгоритм автоматизированного управления постановкой СНО и передачи навигационной информации с использованием современных высокоточных спутниковых навигационных систем, автоматизированных идентификационных систем, электронных картографических систем. Также были внедрены навигационные комплексы для координированной постановки навигационных знаков и составлены требования к судовым обстановочным комплексам, являющимся дальнейшим их развитием.

Все это позволило вывести работу бригад, обслуживающих навигационное оборудование, и процесс постановки плавучих СНО на современный технологический уровень, устранить разрыв в технологиях, возникший между системами, обеспечивающими навигацию судоводителей, системами мониторинга и технологией производства путевых работ на ВВП.

Алгоритм используется при работе бригад, обслуживающих навигационное ограждение в ГБУ «Волго-Балт» и в ФГУ «Азово-Донское ГБУ».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая диссертационная работа посвящена важному аспекту актуальной научной задачи по повышению безопасности судоходства на внутренних водных путях - разработке и внедрению автоматизированного управления процессом высокоточной постановки средств навигационного ограждения с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАССАлР8, их дифференциальных дополнений, а также электронных навигационных карт.

В работе получены следующие новые научные результаты:

1) Выполнена оценка существующего мирового и отечественного опыта по расстановке средств навигационного ограждения и применения для этих целей современных высокоточных спутниковых навигационных систем, их дифференциальных дополнений, а также современных компонент АСУДС, включая систему АИС и электронные картографические навигационные информационные системы. Исследовано современное состояние и степень использования современных информационных и навигационных систем на всех этапах осуществления производственной деятельности на внутренних водных путях — от задач судовождения до производства путевых работ, выявлены недостаточный технический уровень производителей работ, отсутствие четкой структуры передачи путевой навигационной информации.

2) Проведена разработка моделей и синтез алгоритмов решения стохастических задач отклонения координат постановки средств навигационного ограждения от их истинных значений. Впервые создана классификация факторов, оказывающих влияние на точность постановки плавучих навигационных знаков на внутренних водных путях Российской Федерации. Исследования проведены как с учетом имеющейся цепи контрольно-корректирующих станций передачи дифференциальных поправок, так и с учетом перспективной технологии их передачи по каналам АИС. Установлено, что для применения рассмотренного в работе метода постановки средств навигационного ограждения с использованием электронных навигационных карт чрезвычайно важна точность изготовления последних.

3) Разработаны математические модели факторов, оказывающих существенное влияние на процесс постановки плавучих навигационных знаков. На основе указанных моделей созданы алгоритмы оценки точности постановки. Выявлено, что «человеческий фактор» играет важную роль в технологическом процессе постановки СНО, поэтому важна автоматизация данного процесса.

4) Разработаны алгоритмы автоматизированного управления процессом высокоточной постановки плавучих навигационных знаков на ВВП РФ, основанные на оценке максимумов погрешностей местоопределения. Определены среднее число превышений максимумами погрешностей значения предельного уровня, интенсивность таких превышений (за определенный период времени), получено значение наименьшего необходимого объема выборки значений координат, что позволило уменьшить общее количество координат, обрабатываемых системой, сократить время работы бригады, затрачиваемое на постановку навигационного знака, а, следовательно, уменьшить расход топлива путейского судна.

5) На основе результатов исследования, полученных в настоящей работе, разработано специальное программное обеспечение «Путевой мастер» для высокоточной постановки средств навигационного ограждения на ВВП РФ, успешно внедренное в ГБУ «Волго-Балт», проведена автоматизация работы бригад, обслуживающих навигационное ограждение. Разработана внутренняя инструкция по высокоточной автоматизированной расстановке средств навигационного ограждения на водных путях ГБУ «Волго-Балт», выстроена вертикаль передачи навигационной информации, с применением вышеуказанного ПО.

1. Philips R. Relative and Differential GPS, System Implications and Innovative Applications of Satellite Navigation, AGARD Lecture Series 207, 1996, pp. 5.15.22.

2. RIS Guidelines 2002. Документ Международной Ассоциации Судоходства (PIANC, 24-th working group). Брюссель, сентябрь 2001.

3. Specification Wide Area Augmentation System (WAAS), U.S. Department of Transport, Federal Aviation Administration, FAA-E-2892B, March 10, 1997.

4. Vessel traffic and transport management in the inland waterways and modem information System. Документ Международной Ассоциации Судоходства (PIANC, 24-th working group). Брюссель, сентябрь 2001.

5. Авдуевский B.C. Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10-ти томах. Т.2 «Математические методы в теории надежное ги и эффективности»,- М.: Машиностроение, 1988.- 280с.

6. Айвазян С.А., Енюков И.С, Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных. М.: Финансы и статистика, 1983.- 471 с.

7. Андрианов В.И., Соколов А.В. Средства мобильной связи. СПб.: ВНУ -СПб, 1998.- 256с.

8. Бабабаш П.А., Воробьев С.П., Курносов В.И., Советов В.Я. Инфокоммуникационные технологии в глобальной информационнойинфраструктуре. СПб.: Наука, 2008. - 550с.

9. Бакитько Р.В., Перов А. И., Петров А. И., Харисов В. Н. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования.- М.: Радиотехника, 2005.-688 с.

10. Бобков В.А., Крестьянинов В.В. Научно-практический комментарий: «Как создать Речные Информационные службы в Российской Федерации». — СПб.: ООО «Морсар», 2007. 400 с.

11. Бочаров М.К. Методы математической статистики в географии. М.: Мысль, 1981,-347с.

12. Бусалаев И.В. Математико-статистические методы обработки географических материалов / Журнал «Проблемы гидроэнергетики и водного хозяйства». Вып. 4, 1986.- С. 32—57.

13. В.В. Каретников, И.А. Сикарев. Помехозащищенность информационного канала передачи корректирующей информации речной автоматической информационной системы. Морская радиоэлектроника. Научно-технический журнал. 3-4 (29-30) октябрь-декабрь 2009. 36-37 с.

14. Вагнер Г. Основы исследования операций. Пер. с англ. Т.1. М.: Мир, 1982.-246с.

15. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. Т. 1: Пер. с англ. / Под ред. В.И. Тихонова. -М.: Сов. радио, 1972. 744с.

16. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. -384с.

17. Варакин Л.Е. Теория систем сигналов. М.: Сов. радио, 1978. - 304с.

18. Венцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. -М.: Наука, 1988.- 208с.

19. Вихров Н.М., Гаскаров Д.В., Грищенков A.A. Управление и оптимизация производственно-технологических процессов / Под ред. Д.В. Гаскарова. -СПб.: Энергоиздат, 1995.- С. 135.

20. Вишневский Ю.Г., Сикарев A.A. Поля поражения сигналов иэлектромагнитная защищенность информационных каналов в АСУ ДС. -СПб.: Судостроение, 2006.- 356с.

21. Вишневский Ю.Г., Сикарев A.A., Соболев В.В. Оценка эффективности сложных сигналов систем передачи дискретных сообщений в каналах с сосредоточенными помехами // Изв. вузов СССР. Сер. Радиоэлектроника. — 1984. Т. 24. № 4. - С. 20-26.

22. Вишневский Ю.Г., Сикарев И.А. Электромагнитная защищенность цифровых информационных каналов спутниковых радионавигационных систем / Журнал "Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы". № 1. СПб, СПбГПУ, 2008,- С. 96-100.

23. Волков А.Б., Каретников В.В., Сикарев A.A. Новые инфокоммуникационные системы для внутреннего водного транспорта / Журнал «Морская биржа», № 1 (27).- СПб.: 2009.- с.32-33.

24. Восилюс Ю.Ю., Сикарев A.A. Статистическое оценивание защищенности радиосигналов от сосредоточенных по спектру помех // Изв. вузов СССР. Сер. Радиоэлектроника, 1985. Т. 28. -№ 12. С. 41^15.

25. Гаскаров Д.В. Корпоративные речные информационные системы / Материалы МНТК «Транском-2004», СПб, СПГУВК, 08-09 декабря 2004.

26. Герасимович А.И. Математическая статистика. — Минск: Высшая школа, 1983.-279с.

27. Дейвид Г. Порядковые статистики: Пер. с англ. / Под ред. В.В. Петрова. -М.: Наука, 1979.-336с.

28. Диксон Р.К. Широкополосные системы: Пер. с англ. / Под ред. В.И. Журавлева. -М.: Связь, 1979. 302с.

29. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972.- 336с.

30. Доровских A.B., Сикарев A.A. Сети связи с подвижными объектами. -Киев: Техника, 1989.- 158с.

31. Дубов Ю.А., Травкин С.И., Якимец В.Н. Многокритериальные моделиформирования и выбора вариантов систем. М.: Наука, 1986.- 296с.

32. Дунайская комиссия. Основные положения о плавании по Дунаю и особые рекомендации по применению компетентными властями придунайских государств основных положений о плавании по Дунаю. — Будапешт, 2005. — 146 с.

33. Егер С.М., Мишин H.H. Проектирование систем. Учебник для ВУЗов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1983.- 616с.

34. Захаров Г.П. Методы исследования сетей передачи данных. М.: Радио и связь, 1982.- 208с.

35. Калинин А.И., Черенкова E.J1. Распространение радиоволн и работа радиолиний. М.: Связь, 1981.- 439с.

36. Каретников В.В., Сикарев A.A. Топология дифференциальных полей и дальность действия контрольно-корректирующих станций высокоточного местоопределения на внутренних водных путях. СПб.: СПГУВК, 2008. -353 с.

37. Каретников В.В., Сикарев И.А. Особенности формирования зон высокоточного радионавигационного поля на внутренних водных путях / Материалы Международной НТК «Водные пути России: строительство, эксплуатация, управление».- СПб.: СПГУВК, 2009,- С. 120-122.

38. Каретников В.В., Сикарев И.А. Помехозащищенность информационногоканала передачи корректирующей информации речной автоматической информационной системы / Журнал «Морская радиоэлектроника». №3.-СПб.: 2009.- с.36-37.

39. Квейд Э. Анализ сложных систем. Пер. с англ. М.: Сов.радио, 1979.-519с.

40. Кендалл М., Стьюарт А. Статистические выводы и связь. — М.: Наука, 1973.-900с.

41. Кловский Д.Д., Сойфер В.А. Обработка пространственно-временных сигналов в каналах передачи информации. М.: Связь, 1976.- 208с.

42. Краевски К. Информационные системы на внутренних водных путях Европы. Служба информационной радиосвязи на Рейне (пер. с нем.) / Журнал «Информост-средства связи», № 17.- 2001. С. 37-41.

43. Курносов В.И., Сикарев И.А. Функционально устойчивые автоматизированные идентификационные телекоммуникационные системы на речном транспорте. СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009. - 225 с.

44. Курносов В.И., Лихачев A.M. Методология проектных исследований и управления качеством сложных технических систем электросвязи. СПб,.: Тирекс, 1999.- 496с.

45. Курносов В.И., Лихачев A.M. Тенденции технического и технологического развития телекоммуникационных сетей. СПб,.: Абрис, 1997.- 440с.

46. Левин В.И. Структурно-логические методы исследования сложных систем. -М., Наука, 1987, 303с.

47. Лидбеттер М., Линдгрен Г., Ротсен X. Экстремумы случайныхпоследовательностей и процессов. М.: Мир, 1989. - 392 е., ил.

48. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1977. — 362с.

49. Милов Ю.Г., др. Концепция создания дифференциальной подсистемы космических навигационных систем ГЛОНАСС и GPS, Сб. Трудов 2-й Международной конференции «Планирование глобальной радионавигации», т. 2, М., 24-26.6.1997.

50. Министерство транспорта Российской Федерации. Департамент внутренних водных путей. Инструкция по содержанию навигационного оборудования внутренних судоходных путей (временная). — М., 1997.

51. Надежность и живучесть систем связи / Под ред. Дудника Б.Я. М.: Радио и связь, 1984.-216с.

52. Надежность и эффективность в технике / Под ред. А.И. Рембезы. Т. 1. Методология. Организация. Терминология. М.: Машиностроение, 1984.-552с.

53. Нырков А.П., Чистяков Г.Б. Защита электронных навигационных карт. Материалы конференции «XI Санкт-Петербургская международная конференция «Региональная информатика — 2008» (РИ-2008). СПб.: СПОИСУ. 191-192 с.

54. Нырков А.П., Чистяков Г.Б. Программно-аппаратные средства дифференциальных навигационных систем для расстановки знаков навигационного ограждения в ГБУ «Волго-Балт». Морская радиоэлектроника. Научно-технический журнал. 2(28) июнь 2009. 34-36 с.

55. Нырков А.П., Сикарев И.А. Безопасность информационных каналов автоматизированных систем на водном транспорте / Журнал Университета водных коммуникаций. №2. СПб.: СПГУВК, 2009. - С. 165-170.

56. Нырков А.П., Сикарев И.А. О некоторых аспектах комплексного обеспечения информационной безопасности автоматизированных систем на водном транспорте. Национальный журнал «Транспортная безопасность и технологии», № 2 (7).- М.: 2006. С. 154-156.

57. Окунев Ю.Б. Системы связи с инвариантными характеристиками, М.: Связь, 1973.-80с.

58. ООН. Европейская экономическая комиссия. Комитет по внутреннему транспорту. Рабочая группа по внутреннему водному транспорту.

59. Европейские правила судоходства по внутренним водным путям. — Нью-Йорк и Женева, 2002. 195 с.

60. Основы современной системотехники. Пер. с англ. М.: Мир, 1988.- 528с.

61. Особенности использования судовой радиолокационной станции для обеспечения безопасности судоходства применительно к внутренним водным путям. Замятин А.Г., Каретников В.В., Сикарев И.А. и др. СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009. — 78с.

62. Петриева О.В., Сикарев И.А. Информационные потоки, обрабатываемые информационно-диспетчерской системой / Сб. «Программные продукты и системы». Приложение к журналу «Проблемы теории практики и управления».- Тверь: 2007. с. 88-89.

63. Петриева О.В., Сикарев И.А. Методы повышения электромагнитной защищенности телекоммуникационных систем речного транспорта.- СПб.: СПГУВК, 2008,- 74с.

64. Петухов Ю.В., Сикарев И.А. Зависимость оптимального радиуса зоны береговой станции АИС от основных параметров радиоканала и взаимных помех / Сб. научных трудов «ТСС и С на морских и ВВП». Вып. 7. СПб.: Судостроение, 2006.- С. 117-122.

65. Полак Э. Численные методы оптимизации. Единый подход. М.: Мир, 1984.-283с.

66. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации . А.Г. Зюко, А.И. Фалько, И.П. Панфилов и др. / Под ред. А.Г. Зюко. М.: Радио и связь, 1985.

67. Пугачев B.C. Теория вероятностей и математическая статистика. Наука, 1979.-496с.

68. Резолюция ИМО А.815(19): 1995. Всемирная радионавигационная система.

69. Резолюция ИМО А.857 (20). «Руководство по СУДС» от 27.11.1997.

70. Резолюция ИМО А.915(22): 2001. Политика мореплавания в отношении будущей ГНСС.

71. Рекомендации МСЭ-Р М. 1371-1 «Технические характеристики универсальной судовой автоматической идентификационной системы, использующей множественный доступ с временным разделением в УКВ полосе частот морской подвижной службы». ДСП.

72. Садовский В.Н. Основания общей теории систем. М.: Наука, 1984. -280с.

73. Сейдж Э.П., Меле Дж.П. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении. Пер. с англ. / Под ред. Б.Р. Левина. — М.: Связь, 1976. 219с.

74. Сикарев A.A. Интеграционные процессы на рубеже XX и XXI веков в глобальных и региональных информационных сетях связи и местоопределения подвижных объектов / Труды Международной академии связи. № 1 (17), 2001.- М.- с.27-29.

75. Сикарев A.A., Фалько А.И. Оптимальный прием дискретных сообщений.1. М.: Связь, 1978.-328с.

76. Сикарев И.А. Анализ электромагнитной защищенности АИС на ВВП при воздействии сосредоточенных помех / Сб. научных трудов «ТСС и С на морских и ВВП». Вып. 6. СПб.: СПГУВК, 2005. - С. 185-190.

77. Сикарев И.А. Влияние взаимных помех УКВ радиосредств на дальность действия базовых станций АИС / Материалы международной НТК «ТРАНСКОМ 2004». СПб.: СПГУВК, 2004. - С. 198-200.

78. Сикарев И.А. Зона управления движением судов на примере НЛРВПиС / Сб. научных трудов «Автоматизированные системы на транспорте». СПб.: СПГУВК, 2003.- С.57-59.

79. Сикарев И.А. Математические модели автоматической информационной системы / Сб. научных трудов «Автоматизированные системы на транспорте». СПб.: СПГУВК, 2003.- С.59-63.

80. Сикарев И.А. Методика оценки электромагнитной защищенности каналов АИС на ВВП при воздействии взаимных помех / Сб научных трудов «ТСС и С на морских и ВВП». Вып. 5. СПб.: СПГУВК, 2004. - С. 100-105.

81. Сикарев И.А. Управление смещением судна при расхождении / Сб. научных трудов «Автоматизированные системы на транспорте». СПб.:1. СПГУВК, 2003.- С.96-98.

82. Современные сетевые технологии в телекоммуникационных системах. Курносов В.И., Одоевский С.М., Сикарев И.А. и др. СПб.: СПГУВК, 2008.-476с.

83. Соловьев Ю.А. Спутниковая навигация и ее приложения. -М.: Эко-Трендз, 2003.-326 с.

84. Справочник по теоретическим основам радиоэлектроники / Под ред. проф. Куликовского A.A. Том 1Энергия, 1977.- 504с.

85. Стандарт МЭК 61993-2. Часть 2 «Судовое оборудование универсальной автоматической идентификационной системы класса А. Технические и эксплуатационные требования, методы и требуемые результаты испытаний». ДСП.

86. Таблицы вероятностных функций. Пер. с англ. / Под ред. Барк JI.C. М.: ВЦ АН СССР, 1970,-344с.

87. Таблицы распреледения Релея-Райса. Барк JI.C., Большев JI.H., Кузнецов П.И. и др. М.: ВЦ АН СССР, 1974,- 246с.

88. Фейнберг ЕЛ. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности. М.: Наука-Физматгиз, 1999.-496с.

89. Флейшман Б.С. Основы системологии. М.: Радио и связь, 1982.- 368с.

90. Хьюбер П. Робастность в статистйке: Пер. с англ. / Под ред К.Г. Журбина. -М.: Мир, 1974.-304с.

91. Цыпкин Я.З. Алгоритмы динамической адаптации // Автоматика и телемеханика. 1982. № 1. - С. 68-77.

92. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. М.: Сов. радио, 1972.- 464с.

93. Чувствительность автоматических систем // Сб. статей под ред. ЯЗ. Цыпкина. М.: Наука, 1978. - 223с.

94. Шапиро Е.И. Непараметрические оценки плотности вероятности в задачах обработки результатов наблюдений // Зарубежная радиоэлектроника. 1986. №2.-С. 3-36.

95. Шарапов И.П. Функции распределения высот рельефа. Рельеф земли и математика. -М.: Мысль, 1977.-Сс. 72-79.

96. Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1964.- 344с.