автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Применение автоматизированной информационно-идентификационной системы и навигационных систем для оптимизации маневрирования крупнотоннажных морских судов

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОСМОРФЛОТ

НОВОРОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ УДК 656.073.436:517.98:681.5.043:629.4.05

Применение автоматизированной информационно-идентификационной системы и навигационных систем для оптимизации маневрирования крупнотоннажных морских судов

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций 05.22.19 - Эксплуатация водного транспорта, судовождение

На правах рукописи

Попов Анатолий Николаевич

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Новороссийск - 2003

Работа выполнена в Новороссийской государственной морской академии на кафедре «Технических средств судовождения».

Научный руководитель: к.т.н., профессор

Ольшамовский С.Б.

Научный консультант: д.т.н., профессор

Попов В.В.

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор •к.т.н.

Ведущая организация:

ОАО «Новошип».

Иванченко Ю.С. Долматов Б.М.

Защита диссертации состоится 5 ноября 2003 года в 1430 часов на заседании Диссертационного совета Д 223.007.01 Новороссийской государственной морской академии по адресу: 353918, г. Новороссийск, пр. Ленина, 93, НГМА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГМА.

Отзывы на диссертацию или её автореферат присылать в двух экземплярах, заверенных печатью организации, направлять учёному секретарю Диссертационного совета Д 223.007.01 по адресу: 353918, г. Новороссийск, пр. Ленина, 93, НГМА.

Автореферат разослан 3 октября 2003 года.

Учёный секретарь Диссертационного совета Д 223.007.01 д.т.н., профессор (?' у

Бачище А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Одной из важнейших проблем морского судовождения остаётся обеспечение безопасности плавания. При этом около 80% аварий крупнотоннажных судов происходит в результате ошибок, допускаемых судоводителями при выполнении маневров на акватории портов.

Возросшие требования безопасности плавания на морс выдвигают две проблемы: проблему оптимизации маневрирования с одной стороны и с другой её реализацию на базе применения автоматизированной информационно-идентификационной системы (АИИС) и навигационных систем.

Проведённые исследования показали, что при маневрировании на рейдах и портовых акваториях производится неоправданно большое количество изменений режимов работы главных двигателей и перекладок руля, это снижает надёжность машин и механизмов. По существу, в основе маневрирования лежит метод «проб и ошибок», являющийся основным источником навигационных аварий.

В ближайшее время предполагается интегрирование навигационных систем в единую АИИС, предоставляющую информацию как о местоположении объекта средствами высокоточной навигации, так и о мног их других данных, связанных с безопасностью судовождения. Составной частью создаваемой АИИС являются дифференциальные подсистемы спушиковых навигационных систем ОРЭ/ГЛОНАСС, которые обеспечивают субметровую точность определения места судна.

Использование АИИС и навигационных систем в сочетании с оптимальными методами управления позволяет поднять на качественно новый уровень безопасности, надёжности и экономической эффективности наиболее сложную часть процесса судовождения - маневрирование судна.

Цель работы. Целью диссертационной работы является совершенствование способов управления движением судна и разработка методов, оптимизирующих маневрирование с использованием АИИС и навигационных систем. Для достижения этой цели автором решён ряд следующих задач:

- разработан способ управления движением судна с использованием АИИС;

- произведены натурные исследования и обобщён опыт маневрирования крупнотоннажных судов;

- определены возможности и преимущества АИИС и навигационных систем для обеспечения безопасности при маневрировании крупнотоннажных морских судов;

- определена аппроксимация траектории движения судна на повороте клотоидой по данным натурных испытаний;

- разработана математическая модель, характеризующая динамику движения крупнотоннажных судов при манёврах, с корректировкой их результатами натурных испытаний;

- разработана методика оптимального маневрирования на коротком переходе;

- разработан способ расчёта оптимальной траектории движения на переходе при наличии течения и его программное обеспечение.

Методы исследования. Для выполнения теоретической части работы в основу был положен метод планирования эксперимента с последующей аналитической обработкой результатов исследований на основе адекватных моделей с использованием методов дифференциального, интегрального и вариационного исчисления, аналитической геометрии, ПК и элементов теории оптимального управления.

Экспериментальная часть работы заключалась в проведении натурных испытаний крупнотоннажных судов с использованием при маневрах приёмоин-дикаторов спутниковых навигационных систем и технических средств судовождения.

Производилось сравнение и анализ расчётных и натурных результатов. Научная новизна. Основные научные результаты, полученные в диссертации, заключаются в следующем:

- предложено использование АИИС и навигационных систем для совершенствования управления и контроля движения судна при маневрировании;

- предложено использование дифференциальных подсистем ОвРв, ДГЛО-НАСС для проверки расчётов по обеспечению оптимального маневрирования крупнотоннажных судов;

- предложен способ, совершенствующий планирование процесса маневрирования крупнотоннажного судна на крутых поворотах;

- разработана методика, оптимизирующая маневрирование на коротких переходах на основе теории оптимального управления и методов вариационного исчисления;

- предложен способ расчёта оптимальной траектории движения на переходе при наличии течения и его программное обеспечение.

Основные положения, выносимые на защиту:

- способ управления движением судна с использованием АИИС;

- методика, оптимизирующая маневрирование на коротком переходе;

- возможности АИИС и диффподсистем ОСРБ/ДГЛ ОН А СС для обеспечения безопасности при маневрировании крупнотоннажных судов;

- решение изопериметрической задачи с использованием метода вариационного исчисления;

- способ, совершенствующий планирование предварительной прокладки на крутых поворотах;

- разработка программного обеспечения расчёта наивыгоднейших путей следования в районах с течением.

Практическая ценность. Результаты диссертационной работы нашли практическое применение при управлении крупнотоннажными судами, а также могут быть использованы при создании перспективных судовых автоматизированных систем.

Внедрение. Рекомендации капитанам по совершенствованию маневрирования и управления крупнотоннажных судов одобрены ОАО «Новошип». Результаты работы использованы также в учебном процессе судоводительского факультета НГМА при подготовке инженеров-судоводителей и курсах повышения квалификации командного состава.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодных научно-технических конференциях НГМА в 19982002 годах.

Публикации. Основные результаты работы отражены в 5 печатных работах.

Структура и объём работы. Общий объём диссертации - 125 страниц включает: оглавление -2 страницы, список сокращений - 1 страница, введение -5 страниц, пять глав -105 страниц, заключение -2 страницы, список литературы, включающий 113 наименований- 10 страниц. Работа содержит 22 таблицы и 51 иллюстрацию.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность исследований, направленных на решение задач повышения безопасности плавания крупнотоннажных судов при маневрировании на рейдах и акваториях портов, определяются цели и задачи работы.

В первой главе определяются возможности и преимущества АИИС и навигационных систем для обеспечения безопасности при маневрировании судов.

Интеграция АИИС и навигационных систем формирует качественно новый уровень управления движением судна по программам, включающим несколько этапов маневрирования между двумя конечными точками с координатами Ха<р„ и Я q> . Для контроля состояния агрегатов и систем маневрирующего судна иредла! ается использовать специальнй радиоканал АИИС.

Модель измерения параметров строится на основе задания матрицы r(t) сигналов наблюдения

r{t)=S{\i)+Mf), (1)

где: s(A.t)- матрица-столбец полезных сигналов, зависящих от времени t и матрицы измеряемых параметров л = [я,];

n(i) =[п1 ] - матрица-столбец шумов наблюдения; i = 1,2,. р - число оцениваемых параметров;

7 = 1,2, т- число каналов наблюдений (р < т).

В данном случае зависимость матрицы полезных сигналов от оцениваемых параметров является нелинейной.

В некоторых случаях эш зависимость может быть линейной (в системах управления работающих на видеочастоте):

(2)

и если считать, что сигнал наблюдения r(i) выделен из радиосигнала с помощью схемы дискриминатора параметров Л(/), то на выходе схемы дискриминатора сигнал наблюдения может быть представлен в виде выражения (2) и для стучаг!* измерения параметров, передаваемых по радиоканалам. При этом матрица S(t) представляет собой м<ггр.""у видеосигналов, комбинированную с матрицей параметров д(') мультипликативно. В качестве шума л{<) рассматриваются внутренние шумы приемника, на выходе которого формируется сигнал

наблюдения (2). Эти шумы можно представить как гауссовские со средним значением равным нулю и матрицей корреляции

где: Ы0 - матрица спектральных плотностей шумов в каналах наблюдения.

Канал наблюдения используется для последующей фильтрации параметров движения судна, фиксируемых датчиками, установленными на судне. По результатам процесса фильтрации этих параметров производится управление движением судна.

Дифференциальные уравнения, описывающие движение объекта управления (судна) в пространстве состояний, можно представить следующим образом

д=ем+я(/), (4)

где: 0(д,г) = <2о(л,О+Г/(л,<);

(2о(л,<) - детерминированная вектор-функция, элементы которой являются характеристиками объекта управления;

{/(Л,0 - вектор управления;

#(/) = [А, (/)] - вектор возмущений в системе, определяемый стохастическими процессами, действующими на процесс управления.

Пространство состояний процесса или управляемой динамической системы формируется заданием минимально необходимой совокупности параметров {я,Д2, Лр )е/, содержащих всю информацию о состоянии процесса или системы в данный момент времени и дающих возможность прогнозировать их эволюцию. Эти параметры являются фазовыми координатами процесса или системы, а их совокупность определяет вектор состояния системы Лг(/) = ,Я2,

Рассмотренные в рамках этой теории задачи анализа и синтеза оптимальных систем фильтрации и управления могут быть непосредственно приминимы к функциональным подсистемам управления движением судна в интеграции с системами позиционирования и дифференциальной коррекции, обеспечивающим точность следования при маневрировании в акваториях портов.

В аспекте интеграции вышеуказанных систем с техническими средствами судовождения предложен способ определения маневренных элементов крупнотоннажного судна с помощью гидроакустических лагов по данным натурных испытаний.

Получены расчётные формулы для определения угла дрейфа в любой точке вдоль ДП судна, вектора скорости, угловой скорости, угла поворота, радиуса циркуляции, текущих координат при маневрировании.

Расчёт текущих координат для выбранной точки х(1) и у(1) производится по формулам:

*(')=}>', со (5)

О /

у(()=}ГЯ (6)

О

где угловат скорость;

/?(/)- угол дрейфа;

К - скорость судна.

Результаты натурных исследований показали, что гидроакустические абсолютные лаги могут быть использованы для определения маневренных качеств крупнотоннажных судов и получения траектории движения при любых видах маневра с учётом влияния внешних факторов (течение и др.).

Предложен способ расчёта элементов маневра - на основе информации приёмоиндикатора спутниковой навигационной системы GPS.

Натурные испытания производились на крупнотоннажном судне «Front Climber» на коротких переходах и крутых поворотах с использованием приёмоиндикатора Shipmate GN-30 (GPS).

Для расчётов элементов маневра использованы законы изменения прямоугольных координат:

(7)

Я0=л(<)1 ()

Функции (6) строятся по точечным значениям координат х„у,.

Кроме функций (6) на ПЭВМ строятся также аппроксимирующие функции для составляющих скорости

УЛ')=/М

v.<t)=m (8)

и гирокомпасного курса

ЛЖ(/) = /5(/) (9)

Вид и порядок функций аппроксимации координат зависит от характера траектории маневра. Первая группа - маневры, связанные с поворотом (крутой поворот). Вторая - разгон и торможение (короткий переход).

В результате разработки способа решены следующие вопросы:

- определён вид и порядок аппроксимрующих функций (7)-(9);

- выполнены промежуточные преобразования и получены окончательные расчётные формулы элементов маневра;

- оговорены особенности вычисления маневренных качеств судна на ПЭВМ по результатам натурных испытаний.

Метод позволяет выполнять измерения при отработке программ маневрирования.

Требования к навигационному обеспечению морских судов вытекают из необходимости обеспечения безопасности и экономичности плавания, которые зависят от районов и этапов судовождения:

- открытое море;

- прибрежные зоны;

- узкости, «ходы в порты;

- акватории портов;

- швартовка.

Международные требования к точности и надёжности навигаднонпгто обеспечения морских судов определяет международная морская организация

(ИМО). Требования к навигационному обеспечению судоходства при входах в порты, гавани и узкости определяются национальными морскими администрациями.

В настоящее время погрешность определения координат судна при маневрировании в портах составляет 8 метров, при прохождении узкостей менее 20 метров.

Определение координат с такой точностью и выше для гражданских судов возможно только с помощью дифференциальных подсистем ГЛОНАСС/СРБ.

Внедряемая сейчас на судах автоматическая информационно-идентификационная система (АИИС) при наличии приёмника ООРв/ДГЛОНАСС, может выдавать информацию о своём местонахождении в Азово-Черноморском регионе с точностью до 1 метра.

Проведённые расчёты по обеспечению оптимизации маневрирования крупнотоннажных морских судов целесообразно проверять с помощью вышеуказанных навигационных систем.

В заключении первой главы сформулированы задачи исследования, которым посвящены следующие главы диссертации:

- разработка методики, оптимизирующей маневрирование на коротких переходах, на основе теории оптимального управления и методов вариационного исчисления;

- разработка способа оптимизации планирования предварительной прокладки на крутых поворотах;

- разработка программ расчёта наивыгоднейших путей следования в районах с течением.

Вторая глава посвящена рассмотрению методики оптимального маневрирования на коротком переходе. Дано краткое изложение теории оптимального управления. В качестве критерия оптимальности выбран квадратичный интегральный функционал вида:

где и - ускорение судна.

До последнего времени разработка программ маневрирования для коротких переходов была затруднена, когда между исходной и конечной точками отсутствовали нормативы скорости и времени перехода.

Для решения этой задачи использована теория так называемого терминального управления, кслорая рассматривает управление конечным состоянием движущихся объектов по параметру - ускорению

Задача езедена к получению управляющей функции и = и(Ч, V, в), переводящей судно из начальной фазовой точки (Бо, У о) в конечную (Б,, V*).

При двух конечных условиях V,) управляющая функция по ускорению имеет два неизветных параметра:

о

(10)

и = К„ + К,/

(И)

где АГ0,А, - параметры ускорения.

При условии, что фактическое текущее ускорение остается достаточно близким к заданному, т.е. <МЛ ~ и уравнение движения описывается дифференциальным уравнением 2-го порядка:

б/2 я

--¡ = Ка+К{ (12)

или

<Ь>

— = Ке+К,1. (13)

Решение данного уравнения имеет вид:

У = К01 + К,- +с

о I 2

Постоянная интегрирования определена по начальным условиям. После подстановки значения С получим:

У = У0+К01 + КХ^2 (14)

После подстановки с^ЛИ = V и интегрирования получим:

8=50+У01 + К0^ + К,^ (15)

2 о

Из уравнений (14) и (15) найдем параметры ускорения К0 и КI. При I = Т - времени, равном времени прихода судна в конечную точку с фазовыми координатами и Ук.

2(2 У0+Ук)

К°-—---т— • * *

3 ■ >г2 (17)

К =12(^о-^) I гз т

Таким образом получена зависимость между фазовыми координатами «V» и «Б» на переходе судна из начальной в конечную точки. Для определения параметров ускорения К0 и К] необходимо задать время перехода Т.

Способ решения этой задачи рассмотрен на примере перевода крупнотоннажного танкера в грузу к причалу после съемки с якоря. Подстановка в формулу (11) значения формул (16) и (17) для К0 и К[ даёт величины потребных ускорений и времени перехода.

Для получения фазовых координат «V» и «8» в течение всего времени перехода Т определяем скорость V по формуле (14) и пройденный путь в' по формуле (15) для одних и тех же значений времен*1 и получаем фазовый «портрет» перехода (рис.1).

10

20

30

г.кб

-2 -4

-6 -8

V, уз

Рис.1. График изменения фазовых координат «V» и «Б» на коротком переходе.

Движение происходит в четвёртом квадранте, поэтому скорость имеет отрицательное значение. Как показано на рис.1, оптимальная скорость, до которой следует разогнать судно при переходе протяжённостью 28 кб., равна 6,2 узла, так как фазовый портрет характеризует оптимальную скорость судна во время всего перехода.

Совокупность динамических закономерностей четырёх видов маневров -разгона, подгормаживания, пассивного и активного торможения - составила математическую модель перехода.

Путь, пройденный при разгоне, определяем по формуле:

5 =

К2 1 р

Путь, пройденный при подгормаживании, определяем по формуле:

-КУ

(18)

кг0 -к,

КУ

(19)

Путь, пройденный при пассивном торможении, определяем по формуле:

«а

5 =

(К, п

Путь, пройденный при г'сгивном торможении, определяем по формуле: тН + К.Л |

где Р- сила упора винта; гп - масса судна;

Кц - коэффициент присоединенной массы воды; К0 - скорость судна в начале маневра; V- текущая скорость судна; в - путь судна.

Здесь оптимальное маневрирование на коротком переходе достигнуто за счёт подбора последовательных маневров - разгона, подтормаживания, пассивного торможения, активного торможения, которые в совокупности обеспечили наибольшее приближение траекторий фазовых координат «V» и «Б» к фазовому «портрету» или оптимальной траектории фазовых координат.

На рис.2 показано изменение фазовых координат при оптимальном и расчётном режиме работы главного двигателя. Знание курса судна и начальных координат маневрирования «¡>0Д0 позволяет по величине пройденных расстояний легко определить координаты р.Л,, <р1Л1, и окончания маневров <РКХК ,т.е. место судна, где изменяется режим работы главного двигателя, как это требуют Международные положения о планировании рейса. Эти места в фазовых координатах обозначены кружками® .

режимах работы главного двигателя крупнотоннажного танкер??:

1- разгон при 65 об/мин. главного двигателя;

2- подтормаживание при 30 об/мин.,

3- пассивное торможение;

4- активное торможение на самом малом заднем ходу;

5- оптимальная траектория фазовых координат.

В заключении второй главы приведены результаты натурных исследований в сравнен™ с расчётными (табл.1.) и даны практические рекомендации по использованию методики.

Таблица 1

Сводная динамическая характеристика экспериментов на коротких переходах для крупнотоннажного судна водоизмещением 170 ООО тонн

Эксперимент Ks Количество реверсов Скорость разгона. Время перехода,

главного двигателя уз мин.

Теория Натура Теория Натура Теория Натура

1 4 7 14,4 1 15,0 >52 70

2 4 7 8,2 10,0 >27 >30

3 6 8 13,2 15,2 >51 65

4 6 8 13,4 15,2 >33 55

Сделан вывод о том, что практическая реализация оптимального маневрирования обеспечивает снижение количества реверсов главного двигателя и скорости разгона, а также общего времени перехода - с одной стороны, а с другой -повышение ресурса главных двигателей и экономической выгоды за счёт снижения расхода топлива.

В третьей главе рассмотрены методы вариационного исчисления применительно к задаче о коротком переходе. Движение произведено с минимизацией квадратичного функционала вида (10).

В качестве основной искомой величины выбрана скорость v(/) и получена формализация задачи вида:

1 т Т

- Jv2 dt -> min J v dt = s, v(0) - v0, v(T) = vT (22)

2 0 0

Выражение (22) является классической изопериметрической задачей вариационного исчисления.

Представим классическую изопериметрическую задачу следующим образом: требуется найти определенную на отрезке \а,Ь\ функцию *(/), на котором функционал

ъ

]/„(/, х, X) dt -» extr 5 (23)

а

значение из всех функций, удовлетворяющих инте-ь

\fl{t,x,x)dt = c, (24)

а

и граничным условиям

принимает экстремальное гралыюму ограничению

Ла) = ха ■ х(Ь) = хь .

(25)

Метод решения изопериметрических задач такого вида был предложен Лагранжем.

Составим лагранжиан:

Ш, х,х,Л) = /0(/, дс, л:) + Щ (?, х, х) , где Л- множитель Лагранжа.

Искомая функция является решением дифференциального уравнения Эйлера-Лагранжа

£ 1Х *(о, т, А)=м<» хц), т, л), (26)

где х(1), х. Л) и Ьх(1.хО),х,Л) —частные производные лагранжиана соответственно по х и по X. Задача (22) решена следующим образом:

Вычислим частные производные:

Ц,(}, V, V, Л) = V ; V, V, Л) = X.

Уравнение Эйлера-Лагранжа принимает вид:

У = Я. (27)

Интегрируя его, получим:

и&) = уЦ) = к + С1. (28)

Еще одно интегрирование даёт:

у(<) = ±Л12+С1( + С2. (29)

Подстановка этих выражений в граничные условия (типа (25)), получим у(0) = С2 =ут и у(Г) = +С,Г + С2 = V,. В этом случае интегральное ограничение (типа(24)) принимает вид:

т г

IV ¿1 = ¡(\А12 + С^ + С2) Л = \ЛТЪ + \С{1-г + С2Т = *т.

о о

Для нахождения значений параметров С,, С2 и Л запишем систему линейных уравнений вида:

сг =v0;

±Т2Л +ГС, +С2 =УГ; ¿Т3Л +ГС2 =5Г.

Для нахождения Я и С, (30) принимает вид:

(31)

которую находим, используя формулы Крамера.

В конечном итоге изопериметрическая задача сводится к решению системы:

В заключении главы приводится сравнение данного решения с методом терминального управления и делается вывод о том, что полученные формулы для ускорения й(/) совпали, а применение метода терминального управления с выбором искомой величины в виде многочлена степени не ниже I приводит к точному решению в виде линейной функции.

В следующей главе рассмотрена технология совершенствования планирования маневра поворота крупнотоннажного судна. В отличие от существующей методики расчёта и построения поворота, которая предполагает сохранение двух условий: постоянства скорости и радиуса поворота (судно движется по окружности), предложена новая технология, полученная на основе анализа экспериментальных данных и накопленного практического опыта.

Представлено решение задачи поворота крупнотоннажного судна с аппроксимацией траектории поворота кривой - клотоидой (рис.3).

й(1)=м+с]; х(0 = 1Л/3+^С,<2+С2/

(32)

(33)

(34)

Рис.З. Схема аппроксимации траектории поворота с помощью клотоиды.

Направление оси X соответствует первоначальному курсу судна (курс до поворота), направление оси X' новому курсу судна (курс после поворота).

На рис.3 обозначено: а - угол поворота, численно равный дирекционному углу направления касательной к клотоиде;

1 - отрезок прямой, соединяющий точку начала поворота с вершиной угла поворота;

х0,уа - прямоугольные координаты точки Р0, которая является концом переходной кривой (клотоиды) и началом круговой кривой (окружности); Л0 - радиус круговой кривой, в которую переходит клотоида;

- длина переходной кривой (клотоиды); т, р - вспомогательные величины.

Для проверки соответствия движения центра тяжести крупнотоннажного танкера на крутом повороте произведено сравнение фактического движения центра тяжести крупнотоннажного танкера при повороте на угол 98°, полученного с помощью доплер-л?га «8ЬТ-1». Аппроксимирующая кривая-клотоида полностью совпала с траекторией движения центра тяжести на повороте.

Как показали эксперименты, скорость на повороте от начальной падает до 50%, а значит, после завершения поворота маневр не заканчивается, судно начинает разгон.

Длина кривой, состоящая из двух отрезков переходной кривей (в начэпе п в конце), которые обозначены 50 и круговой кривой - РаРп' определяется из выражения:

5ет=Ла + 250. (35)

Фактическое время поворота, составленное по натурным испытаниям определяется из выражения:

< _ ^КЛ

2

где 5к7 . длина клотоиды; У0 - начальная скорость; Ук - конечная скорость. Закономерность изменения скорости после поворота определяем по формуле

у-С 2С'е

1 С+У ^ ' (37)

где а,-коэффициент, определённый по формуле

<2, =-

Яки

С, - У -скорость судна после разгона; У0- скорость судна до разгона; г -промежуток времени при разгоне.

Делая подстановку в формулу (37) У = (¡8/Л,разделяя переменные и интегрируя, определим путь разгона:

2С.1

В +е

^ = + (38)

/>1 +1

где В1 - коэффициент, который определили по формуле:

С -У '

В заключении четвёртой главы приведены результаты натурных исследований и даны практические рекомендации по использованию предложенной методики.

Сделан вывод о том, что:

- скорость судна на повороте уменьшается до 50% от первоначальной с увеличением угла поворота и перекладки руля;

- траектория дгиуения на повороте нг является окружностью, а наиболее точно аппроксимируется клотоидой;

- при использовании классического метода прокладки необходимо коррелировать его заранее рассчитанными поправками не времени и пройденном)' пути длн конкретного угла поворота.

По натурным испытаниям и расчётам получена таблица поправок для крупнотоннажного судна водоизмещением 170 ООО тонн при различных углах поворота (табл.2).

Таблица 2

Поправки по времени и пройденному пути для различных углов поворота

(р ,угол поворота в At, поправка в ми- As, поправка в ми-

град. нутах. лях.

20 1 0,06

40 2 0,12

60 3 0,18

80 4 0,24

100 5 0,30

120 6 0,36

140 7 0,42

В заключительной главе представлено решение задачи оптимизации маневрирования на переходе при воздействии внешнего фактора-течения. До последнего времени задача не была доведена до численного решения, чтобы её можно было применять для практического использования.

Для решения задачи был применён метол вариационного исчисления с использованием функции Гамильтона-Лагранжа.

Уравнение движения судна на течении имеет вид:

Г x = V0cos q> + VTx (х, у) (39)

j y = V0sin<p + VTy(x,v)

где (р - угол курса, то есть угол между осью судна и фиксированной коор-натной осью (в данном случае ось х); х,у - координаты судна:

!/(,, У,t - составляющие вектора скорости течения в направлении осей х и соответственно.

Для систсмы (39) гамильтониан Н имеет вид:

Н = Ах(У<)сг,а<р + Ут.х(х,у))+ лу (ко sin <р + VTy (х,_у))+1, (40)

где Хх, Ху - сопряжение переменные, определяемые как частные производные от гамильтониана, формулы (40). (43):

Лх = (41)

дН_ -к 8VTx

дх дх у дх

дН -к dVTx , дуту

ду ду у ду

Лу=-~ = -Лх^-Лу-^. (42)

Частная производная от гамильтониана по управляющему воздействию (р)определена из выражения:

— = 0 = F0(- Лх sin (р + Лу cos (р)\ tgq> = —. (43) dtp * Лх

Так как гамильтониан Н не зависит явно от времени, то Н — const = Cj-

первый интеграл системы. Поскольку минимизируется время, то постоянная

С] должна быть нулем.

Отсюда уравнения (40) и (43) могут быть разрешены относительно Лх и Лу:

„ "Г, . ; (44)

V0 + VTx cos <р + VTy sin q> -sinp V0 + VTx eos <p + VTy sin q>

*у = „.„ -"Утг ,. ■ (45)

Подстановка этих выражений в (41) и (42) даёт производную от гамильтониана по управляющему воздействию:

. . 2 dV0 . (dVTx dVTy ^

ф-sm <р—- + sin#>cos^ ——----

дх I дх ду

2 dVTx — cos (р—(46) ду

Решение уравнения (46) совместно с уравнениями (39) даёт требуемую траекторию минимального времени перехода судна из точки А в точку В. Результат решения задачи:

- построена оптимальная траектория движения судна с учётом воздействия внешнего фактора - течения;

- определен начальный и конечный оптимальный угол направления движения; решение задачи доведено до аналитического решения.

Далее рассмотрена задача перехода с учётом картины течений. В этом случае уравнения движения судна:

~ М1 + (Х1' Х2 }> Х2 =и2+Г2(Х1>Хг)>

где (лГ(, х2) — прямоугольное координаты местонахождения судна;

и = («!, и 2) — прямоугольные координаты вектора скорости судна относительно воды (управляющая величина);

у = у2) — скорость течения воды в зависимости от точки водной поверхности.

В задаче оптимизируется время Т движения судна из заданной стартовой точки в заданную целевую точку за счет выбора траектории движения судна с учетом картины течений. Для численного решения был использован метод Рун-ге-Кутта четвёртого порядка, а также метод «золотого сечения» (рис.5) для минимизации расстояния до целевой точки. Недостающие данные о течении для точек, расположенных между опорными, восполнены за счёт линейной интерполяции. Для этого доступная акватория была разбита на треугольники с вершинами в опорных точках (произведена триангуляция, рис.4).

Разработано программное обеспечение по расчёту оптимальной траектории (рис.4), которое состоит из двух программ:

Prepnts. exe — для ввода данных о течении, триангуляции и расчета данных

для треугольников триангуляции;

BestWay. exe — для расчета оптимальной траектории.

Выбранная последовательность действий при поиске решения такова. Данные о течении учитываются " виде (avi(xî,x2) ov2(xux2)), где множитель а постепенно увеличивается от нулевого значения до 1. Для я = С, т е. в отсутствие течения, начальное направление, очевидно, должно быть прямо на целевую точку. Для каждого следующего значения а поиск начального направления производит"«, начиная от направления, полученного для предыдущего значения а.

Программа позволяет наблюдать в графическом режиме изменение траектории в процессе поиска оптимума. На рис.5 приведен снимок с экрана дисплея при работе программы (для а = 1).

Рис.5. Поиск оптимальной траектории для коэффициента течения а= I.

Петлеобразная траектория получена при начальном направлении движения, принятом в качестве оптимального на предыдущем этапе (а =0,8). Начиная с этого направления осуществлялся поиск.

В завершении главы дано подробное описание программного обеспечения и методики его практического применения. Результаты работы программы:

- с выведенного на экран изображения оптимальной траектории может быть снята графическая копия для дальнейшей обработки посредством графических редакторов растрового типа;

- текстовый файл Trace. txt содержит подробную запись изменения параметров оптимальной траектории в течение времени.

Каждая строка этого файла содержит:

- значение момента времени с начала движения;

- прямоугольные координаты положения судна в этот момент времени относительно ранее выбранного начала координат;

- прямоугольные координаты вектора скорости относительно берега;

- угол курса относительно воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными научными результатами диссертационном рабогь; являются:

1. Предложен способ управления и контроля состояния с\днэ в процессе маневрирования в акватории порта с учётом возможностей интеграции АИИС и навигационных систем.

2. Предлоге?." способ использования спутниковых навигационных систем для определении мЛ^кпенчых характеристик крупнотоннажных судов.

Получены расчётные формулы для нахождения элементов маневра поворота, разгона и торможения.

3. Разработана методика маневрирования (метод терминального управления) на коротком переходе (перевод судна с якоря к причалу, с внешнего рейда на внутренний и др.) которая позволяет определить скорость разгона, режим работы главного двигателя судна, время перехода.

4. Предложено использование дифференциальных подсистем БОРЗ, ДГЛОНАСС для проверки расчётов по обеспечению оптимального маневрирования крупнотоннажных судов.

5. Получено решение задачи (короткий переход) путём применения метода вариационного исчисления. Доказано, что применение метода терминального управления с выбором искомой величины в виде многочлена степени не ниже 1 приводит к точному решению в виде линейной функции.

6. Метод планирования маневра поворота путём введения аппроксимирующей кривой - клотоиды и таблиц поправок для конкретного угла поворота. Получены расчётные формулы для составления таблиц поправок.

7. Предложен способ расчёта оптимальной траектории движения на переходе при наличии течения и его программное обеспечение. Программа позволяет получить графическое изображение оптимальной траектории. Специальный файл содержит подробную запись изменения параметров оптимальной траектории со временем.

8. Приведены результаты практических исследований, проведённых автором на крупнотоннажных судах, на ходовых вахтах и представлены практические рекомендации штурманскому составу по реализации разработанных методов, оптимизирующих маневрирование.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Попов А.Н. Аппроксимация поворота крупнотоннажного судна с помощью клотоиды, Материалы 1-й региональной научно-практической конференции «Научно-технические, социально-экономические и экологические аспекты транспортного развития южных регионов России», РИО НГМА, Новороссийск, 1998.

2. Ольшамовский С.Б., Попов А.Н. Оптимальное маневрирование крупнотоннажными судами на коротких переходах. - М.: Мортехинформреклама. Морской транспорт. Серия «Судовождение, связь и безопасность мореплавания». Экспресс-информация, вып.10 (773), 2000, с.1-18.

3. Попов А.Н. Планирование перехода (предварительной прокладки) крупнотоннажных судов на крутых поворотах. - М.: Мортехинформреклама. Морской транспорт. Серия «Судовождение, связь и безопасность мореплавания». Экспресс-информация, вып.9 (376), 2000, с.38-47.

4. Попов А.Н. Оптимизация маневрирования на течении, Материалы 3-й региональной научно-технической конференции «Проблемы безопасности морского судоходства, технической и коммерческой эксплуатации морского транспорта». РИО НГМА, Новороссийск 2002.

5. Попов А.Н. Оптимальное маневрирование крупнотоннажными судами на коротких переходах при наличии течения. - М.:Мортехинформреклама. Морской транспорт. Серия «Судовождение, связь и безопасность мореплавания». Экспресс-информация, вып.10 (401), 2002, с.18-24.

АННОТАЦИЯ

Попов А.Н. «Применение автоматизированной информационно-идентификационной системы и навигационных систем для оптимизации маневрирования крупнотоннажных морских судов».

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальностям 05.12.13 - «Системы, сети и устройства телекоммуникаций» и 05.22.19 - «Эксплуатация водного транспорта, судовождение». Новороссийская государственная морская академия, Новороссийск, 2003 г.

Защищается диссертация, оформленная в виде рукописи, по теме которой у автора 5 публикаций. В работе представлены результаты исследований, проведённых автором на крупнотоннажных судах на ходовых вахтах в должности помощника капитана.

Основными научными результатами диссертационной работы являются: способ управления и контроля состояния судна с учетом интеграции АИИС и навигационных систем: способ, оптимизирующий планирование процесса маневрирования крупнотоннажного сулна на крутых поворотах; определение преимуществ АИИС и навигационных систем для обеспечения безопасности при маневрировании крупнотоннажных судов: использование диффподсистем для проверки расчетов по обеспечению оптимального маневрирования; метод, оптимизирующий маневрирование на коротких переходах на основе теории оптимального управления и методов вариационного исчисления; научное обобщение опыта маневрирования крупнотоннажных судов; программное обеспечения по расчёту оптимальной траектории движения на течении.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Маневренные характеристики судна, критерий оптимальности, программное управление, аппроксимация траектории, фазовые координаты, статистические данные, триангуляция акватории.

SUMMARY

A.N. Popov «Large-capacity vessel's maneuvring optimization automatic data identification system and navigation systems-assisted».

The thesis is for advanced degree speciality 05.12.13 «Systems, nets, telecommunication construction» and speciality 05.22.19 «Exploitation of water transport, navigation». Novorossiysk State Maritime Academy, Novorossiysk, 2003.

The thesis is presented in the form typescript. Five scientific articles are published on the subject of the given investigation. The author come to the conclusions were made in the result of the competitor's work as a second officer of large-capacity vessels.

The main results of the thesis are: method of management and control of ship's condition by automatic data identification system and navigation systems; working out of optimal methods of maneuvring's planning; presentaion of new methods; using differential subsystems of position fixing for testing calculations of optimal methods; specification of automatic data identification and navigation systems advantages of large-capacity vessel; proposal of the programme which provide optimal maneuvering for short voyages based on the theory of optimal management and the methods of variant calculations; scientific generalization of the experience of large-capacity vessel's maneuvering; presentaion of the programme complex calculation of optimal motion path on the current.

KEY WORDS

Vessel's maneuvering capabilities, optimality criterion, program management, approximation of trajectory, phase coordinates, statistics, field triangulation.

РНБ Русский фонд

2005-4 11291

Формат 60x84 1/16. Бумага для множ. апп. Тираж 100. Заказ 465.

/

Редакционно-издательский отдел /

Новороссийской государственной морской академии 1 4

353918, г.Новороссийск, пр. Ленина, 93 \ ^

\ >

2 8 0Н1 2003

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. Современный подход к обеспечению безопасности при маневрировании крупнотоннажных морских судов.

1.1. Совершенствование управления безопасностью с учетом АИИС.

1.2. Построение систем управления движением судна с использованием АИИС.

1.3. Использование АИИС и диффподсистем БСРБ, ДГЛОНАСС для обеспечения безопасности при маневрировании судов.

1.4. Использование навигационных систем для определения маневренных качеств судна.

1.5. Использование гидроакустических лагов для определения маневренных качеств судна.

Глава 2. Совершенствование управления при маневрировании крупнотоннажных судов.

2.1. Общая теория оптимального управления.

2.2. Оптимизация маневрирования на коротких переходах.

2.3. Натурные исследования на коротких переходах.

2.4. Сравнение теоретических расчетов с натурными исследованиями, рекомендации для практического использования.

Глава 3. Методы вариационного исчисления к задаче о коротком переходе.

3.1. Формализация задачи о коротком переходе ф 3.2. Изопериметрическая задача

3.3. Сравнение методов вариационного исчисления и терминального управления.

Глава 4. Оптимизация маневрирования крупнотоннажных судов на поворотах.

4.1. Совершенствование предварительной прокладки на поворотах.

4.2. Натурные исследования на крутых поворотах.

4.3. Сравнение теоретических расчётов с натурными исследованиями, рекомендации для практического использования.

Глава 5. Оптимизация маневрирования крупнотоннажных судов на переходе при наличии течения.

5.1. Задача перехода с линейно меняющейся скоростью течения

5.2. Задача перехода с учётом картины течений

5.3. Программное обеспечение расчёта оптимальной траектории движения на течении.

Актуальность проблемы. Одной из важнейших проблем морского судовождения остаётся обеспечение безопасности плавания. При этом около 80% аварий крупнотоннажных судов происходит в результате ошибок, допускаемых судоводителями при выполнении маневров.

Возросшие требования безопасности плавания на море выдвигают две проблемы: проблему оптимизации маневрирования - с одной стороны и с другой - её реализацию на базе применения автоматизированной информационно-идентификационной системы (АИИС) и навигационных систем.

Проведённые исследования показали, что при маневрировании на рейдах и портовых акваториях производится неоправданно большое количество изменений режимов работы главных двигателей и перекладок руля, это снижает надёжность машин и механизмов. По существу, в основе маневрирования лежит метод «проб и ошибок», являющийся основным источником навигационных аварий.

В ближайшее время предполагается интегрирование навигационных систем в единую АИИС, предоставляющую информацию как о местоположении объекта средствами высокоточной навигации, так и о многих других данных, связанных с безопасностью судовождения. Составной частью создаваемой АИИС являются дифференциальные подсистемы спутниковых навигационных систем СРБ/ГЛОНАСС, которые обеспечивают субметровую точность определения места судна.

Таким образом, использование АИИС и навигационных систем в сочетании с оптимальными методами управления позволяет поднять на качественно новый уровень безопасности, надежности и экономической эффективности наиболее сложную часть процесса судовождения — маневрирование судна.

Цель работы. Целью диссертационной работы является совершенствование способов управления движением судна и разработка методов, оптимизирующих маневрирование с использованием АИИС и навигационных систем.

Для достижения поставленных целей решены следующие задачи: разработан способ управления движением судна с использованием АИИС; произведены натурные исследования и обобщен опыт маневрирования крупнотоннажных морских судов; определены возможности и преимущества АИИС и навигационных систем для обеспечения безопасности при маневрировании крупнотоннажных морских судов; определена аппроксимация траектории движения судна на повороте клотоидой по данным натурных испытаний; разработана математическая модель, характеризующая динамику движения крупнотоннажных судов при маневрах, с корректировкой их результатами натурных испытаний; разработана методика оптимального маневрирования на коротком переходе; разработан способ расчета оптимальной траектории движения на переходе при наличии течения и его программное обеспечение.

Методы исследования. Для выполнения теоретической части работы в основу был положен метод планирования эксперимента с последующей аналитической обработкой результатов исследований на основе адекватных моделей с использованием методов дифференциального, интегрального и вариационного исчисления, аналитической геометрии, ПК и элементов теории оптимального управления.

Экспериментальная часть работы заключалась в проведении натурных испытаний крупнотоннажных судов с использованием при маневрах приёмоиндикаторов спутниковых навигационных систем и технических средств судовождения. Производилось сравнение и анализ расчётных и фактических результатов.

Научная новизна представлена следующими результатами: предложено использование АИИС и навигационных систем для совершенствования управления и контроля движения судна при маневрировании; предложено использование дифференциальных подсистем ОСРБ/ДГЛОНАСС для проверки расчетов по обеспечению оптимального маневрирования крупнотоннажных судов; предложен способ, совершенствующий планирование процесса маневрирования крупнотоннажного судна на крутых поворотах; разработана методика, оптимизирующая маневрирование на коротких переходах на основе теории оптимального управления и методов вариационного исчисления; предложен способ расчёта оптимальной траектории движения на переходе при наличии течении и его программное обеспечение. Основные положения, выносимые на защиту: способ управления движением судна с использованием АИИС; методика, оптимизирующая маневрирование на коротком переходе; возможности АИИС и диффподсистем ОСР8/ДГЛОНАСС для обеспечения безопасности при маневрировании крупнотоннажных судов; решение изопериметрической задачи с использованием метода вариационного исчисления; способ, совершенствующий планирование предварительной прокладки на крутых поворотах; разработка программного обеспечения расчета наивыгоднейших путей следования в районах с течением.

Практическая ценность. Результаты диссертационной работы нашли практическое применение при управлении крупнотоннажными судами, а также могут быть использованы при создании перспективных судовых автоматизированных систем.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодных научно-технических конференциях НГМА в 1998-2002 годах.

Реализация результатов работы. Рекомендации капитанам по совершенствованию маневрирования и управления крупнотоннажных судов одобрены ОАО «Новошип». Результаты работы использованы также в учебном процессе судоводительского факультета НГМА при подготовке инженеров-судоводителей и курсах повышения квалификации командного состава.

Публикации. Основные результаты работы отражены в 5 печатных трудах.

Структура и объём работы. Общий объём диссертации - 125 страниц включает: оглавление - 2 страницы, список сокращений - 1 страница, введение -5 страниц, пять глав - 105 страниц, заключение - 2 страницы, список литературы, включающий 113 наименований - 10 страниц. Работа содержит 22 таблицы и 51 иллюстрацию.

Результаты работы используются судоходной компанией «НОВОШИП» и внедрены в учебный процесс НГМА.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Существующая проблема повышения безопасности плавания при маневрировании крупнотоннажных морских судов проработана в диссертации в направлении оптимизации процесса маневрирования с использованием АИИС и навигационных систем.

В диссертационной работе предложено использовать АИИС и навигационные системы в сочетании с результатами предварительных расчётов маневров, которые являются оптимальными для данной конкретной задачи маневрирования.

Натурные испытания производились автором на ходовых вахтах в процессе фактической работы в должности вахтенного помощника капитана на крупнотоннажных судах компаний: «НОВОШИП», «UNICOM», «ACOMAR.IT», «BGI».

Основными научными результатами диссертационной работы являются:

1. Предложен способ управления и контроля состояния судна в процессе маневрирования в акватории порта с учётом возможностей интеграции АИИС и навигационных систем.

2. Предложен способ использования спутниковых навигационных систем для определения маневренных характеристик крупнотоннажных судов. Получены расчётные формулы для нахождения элементов маневра поворота, разгона и торможения.

3. Разработана методика маневрирования (метод терминального управления) на коротком переходе (перевод судна с якоря к причалу, с внешнего рейда на внутренний и др.), которая позволяет определить скорость разгона, режим работы главного двигателя судна, время перехода.

4. Предложено использование дифференциальных подсистем DGPS, ДГЛОНАСС для проверки расчётов по обеспечению оптимального маневрирования крупнотоннажных судов.

5. Получено решение задачи (короткий переход) путём применения метода вариационного исчисления. Доказано, что применение метода терминального управления с выбором искомой величины в виде многочлена степени не ниже 1 приводит к точному решению в виде линейной функции.

6. Метод планирования маневра поворота путём введения аппроксимирующей кривой - клотоиды и таблиц поправок для конкретного угла поворота. Получены расчётные формулы для составления таблиц поправок.

7. Предложен способ расчёта оптимальной траектории движения на переходе при наличии течения и его программное обеспечение. Программа позволяет получить графическое изображение оптимальной траектории. Специальный файл содержит подробную запись изменения параметров оптимальной траектории со временем.

8. Приведены результаты практических исследований, проведённых автором на крупнотоннажных судах, на ходовых вахтах и представлены практические рекомендации штурманскому составу по реализации разработанных методов, оптимизирующих маневрирование.

1. Першиц Р.Я., Афремов А.Ш. Влияние падения скорости хода на элементы эволюционного движения судна. Труды НТО СП, 1959. - 212с.

2. Соларев Н.Ф. Безопасность маневрирования речных судов и составов. М.: Транспорт, 1960. - 216с.

3. Гельфанд И.М., Формин C.B. Вариационное исчисление. М.: Физматгиз, 1961.-115с.

4. Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. М.,Наука», 1966. 212с.

5. Курант Р. Курс дифференциального и интегрального исчисления. М.: Наука, 1967.-Т. 1.704с.; 1970,Т.2.671с.

6. Зубов В.И. Теория оптимального управления судном и другими подвижными объектами. JI.: Судостроение, 1968. - 377с.

7. Красовский H.H. Теория управления движением. М.: Наука, 1968.- 356с.

8. Правдюк В.В. Разработка и внедрение методов плавания в океанах наивыгоднейшими путями. М.: Технико-экономическая информация ЦБНТИ ММФ, 7 (15), серия «Судовождение и связь», 1968. - 35с.

9. Аносов A.B., Дидык А.Д. Управление судном и его техническая эксплуатация. М.: Транспорт, 1969. - 464с.

10. Карасёв А.И. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Статистика, 1970. - 344с.

11. Гречин М.А. Торможение судов при движении по криволинейной траектории. Труды ЦНИИМФа, вып. 153. М.: Транспорт, 1971. - 12с.

12. Моисеев H.H. Численные методы в теории оптимальных систем. М.: Наука, 1971.-310с.

13. Полак Э. Численные методы оптимизации. Единый подход. М.: Мир, 1971.-271С.

14. Флорес А. Программное обеспечение. М.: Мир, 1971. - 175с.

15. Управление космическими аппаратами и кораблями; Труды II Международного симпозиума ИФАК по автоматическому управлению в мирном использовании космического пространства (Австрия, Вена, сен. 1967г.). М.: Наука, 1972. - 68с.

16. Лернер Д.М., Лукомский В.А. Управление морскими подвижными объектами. Л.:Судостроение, 1972.- 478с.

17. Брайсон А., Хо Ю Ши. Прикладная теория оптимального управления М., «Мир», 1972.-554с.

18. Ли Э.Б., Маркус Л. Основы теории оптимального управления. М.: Наука, 1972. - 305с.

19. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1972.-324с.

20. Шандыбалов В.Д. Кораблевождение, практическое пособие для штурманов. МО СССР ГУНиО, 1972. - 649с.

21. Болтянский В.Г. Принцип максимума для систем с дискретным временем.-М.: «Знание», 1973. С. 166-170.

22. Хоменюк В.В. Методы оптимизации Изд. ЛГУ, 1973. 228с.

23. Черноусько Ф.Л., Баничук Н.В. Вариационные задачи механики и управления. М.: Наука, 1973.-148с.

24. Кротов В.Ф., Гурман В.И. Методы и задачи оптимального управления. М.: Наука, 1973.-253с.

25. Основы автоматического управления/ Под ред. В.С. Пугачёва. М.: Наука,1974. 144с.

26. Овчинников П.Ф. Вариационное исчисление и задачи управления. — М.: Рекламинформбюро ММФ, 1974. 124с.

27. Смирнов В.И. Курс высшей математики. М.: Наука, 1974. Т.4. - С. 198307.

28. Берс JI. Математический анализ. М.: Высшая школа, 1975.-Т.1.519с.; Т.2.544с.

29. Погосов С.Г. Швартовка крупнотоннажных судов. М.: Транспорт, 1975. -176с.

30. Баринов Н.Г. Оптимизация процессов и систем управления в судовой автоматике. JL: Судостроение, 1976. - 256с.

31. Лихолетов И.И., Мацкевич И.П. Руководство к решению задач по высшей математике, теории вероятностей и математической статистике. Минск: Вышэйшая школа, 1976.- 456с.

32. Сейдж Э., Меле Дж. Теория оценивания и применение ее в связи и управлении. Связь, М., 1976. -496с.

33. Квакернаак X., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления: Пер. с англ. М.: Мир, 1977. 650с.

34. Басин A.M. Ходкость и управляемость судов. М.: Транспорт, 1977.-456с.

35. Батенко А.П. Об одном способе терминального управления судном: Труды ЦННИМФ «Автоматизация морских судов». Л.: Транспорт, 1977.-Вып.271. -С.43-49.

36. Погосов С.Г. Безопасность плавания в портовых водах. М.: Транспорт, 1977.- 136с.

37. Верлань А.Ф., Сизиков B.C. Методы решения интегральных уравнений с программированием для ЭВМ. Киев.: «Наукова Думка», 1978. - 292с.

38. Зайков В.И. Единая математическая модель маневрирующих судов НТО им. акад. А.Н.Крылова.- Л.: Судостроение, 1978. С. 15-21.

39. Спиди К., Браун Р., Гудвин Дж. Теория управления. М.:Мир, 1978. - 248с.

40. Гофман А.Д. Теория и расчёт поворотливости судов внутреннего плавания.-Л.: Судостроение, 1978.-278с.

41. Возная М.П., Тумашик А.П. К расчёту маневра обгона крупнотоннажного судна. Сб. НТО им. А.Н.Крылова, вып.272, 1978. - 240с.

42. Пясецкий С. Оптимизация перевозочного процесса. М.: Транспорт, 1979.-176с.

43. Павленко В.Г. Маневренные качества речных судов. М.: Транспорт, 1979.-184с.

44. Удалов В.И., Ольшамовский С.Б., Ворощук H.A. Учёт гидрометеоусловий при выборе наивыгоднейшего пути судна. М.: ЦРИА, Морфлот, 1979. -20с.

45. Дегтярёв Ю.И. Методы оптимизации. М.: Сов. радио, 1980. - 272с.

46. Ольшамовский С.Б., Миронов A.B. Маневренность крупнотоннажных судов.- М.:Морской флот, 3, 1980.-С.21-22.

47. Лесков М.М., Баранов Ю.К., Гаврюк М.И. Навигация. М.: Транспорт, 1980. - 344с.

48. Таратынов В.П. Судовождение в стеснённых районах. М.: Транспорт, 1980.- 128с.

49. Матевосян В.Г., Ольшамовский С.Б., Шишкин Е.А. Оптимальное торможение супертанкеров. М.: ЦРИА «МОРФЛОТ», 1981.-29с.

50. Мастушкин Ю.М. Управляемость промысловых судов. М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1981.-232с.

51. Костеллани К. Автоматизация решения задач управления. М.:Мир, 1982.-472с.

52. Нецветаев Ю.А., Бородай Н.К. Мореходность судов. Л.: Судостроение, 1982. 288с.

53. Сейдж Э., Уайт Ч. Оптимальное управление системами. Радио и связь, М., 1982.-392с.

54. Зельдович Я.Б., Яглом И.М. Высшая математика для начинающих физиков и техников. М.: Наука, 1982. - 512с.

55. Матевосян В.Г., Ольшамовский С.Б. Анализ аварий танкеров и их предупреждение. М.:Мортехинформреклама, 1983.-36с.

56. Нелепин P.A., Соболев Л.Г., Волков A.A. Автоматизация морских судов. -Л.:Судостроение, 1983.-78с.

57. Ольшамовский С.Б., Перекрестов А.Н Особенности расхождений крупнотоннажных судов в море при маневре скоростью ЦБНТИ ММФ, серия «Безопасность мореплавания», вып.2(174), 1983.- С.9-15.

58. Першиц Р.Я. Управляемость и управление судном. Л.:Судостроение, 1983.-272с.

59. Тронин В.А., Шанчуров П.Н Управление судами и составами. М.: Транспорт, 1983.-296с.

60. Трапезников В.А. Управление и научно-технический прогресс. М.:Наука, 1983.-224с.

61. Ольшамовский С.Б., Усачёв П.Г. Методика определения маневренных элементов крупнотоннажных судов с помощью системы гидроакустических лагов «Онега». (Морской транспорт, серия «Безопасность мореплавания», вып.11(195)), 1986.-С.6-17.

62. Русол В.А. Оптимизация маневрирования воздушных судов. М.:Транспорт, 1986. 207с.

63. Удалов В.И., Массанюк И.Ф., Матевосян В.Г., Ольшамовский С.Б. Управление крупнотоннажными судами. -М.: Транспорт, 1986. -229с.

64. Новоселов A.C., Болнокин В.Е. и др. Системы адаптивного управления летательными аппаратами. Машиностроение, М., 1987, с. 88, 207, 210.

65. Ольшамовский С.Б., Владимиров В.В., Маричев И.В., Перекрестов А.Н. Алгоритмы решения задачи прогноза динамики расхождения судов на микроЭВМ // Навигация и управление судном / Сб. Науч. Тр. Л.: Транспорт, 1988.С.37-42.

66. Практическое кораблевождение. Под ред. А.П. Михайловского. Кн.1.Л.: ГУНиО МО, 1988.-896с.

67. Лукомский Ю.А., Чугунов B.C. Системы управления морскими подвижными объектами. Л.¡Судостроение, 1988. - 272с.

68. Васильев A.B. Управляемость судов. JL: Судостроение, 1989. - 320с.

69. Груздев Н.М. Оценка точности морского судовождения. М.: Транспорт,1989.- 191с.

70. Кондрашихин В.Т. Определение места судна. М.: Транспорт, 1989. - 230с.

71. Марчук Г.И Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1989. -608с.

72. Груздев Н.М., Скубко P.A., Илларионов В.П. Микрокалькулятор в кораблевождении. М.:Воениздат, 1990. - 304с.

73. Яскевич А.П., Зурабов Ю.Г. Комментарии к МППСС-72.-М.:Транспорт,1990.-479с.

74. Рекомендации по организации штурманской службы на судах Минморфлота СССР (РШС-89).-М.:В/0 «Мортехинформреклама», 1990.-64с.

75. Бронников A.B. Проектирование судов. Л.:Судостроение, 1991. - 320с.

76. Макаров И.В. Основы судовождения. М.:Транспорт, 1991. - 237с.

77. Ольшамовский С.Б., Кондратьев С.И. Совершенствование маневрирования крупнотоннажными судами на рейдах и акваториях портов: Тезисы докл. на научно-практ. конф.: Повышение безопасности судовождения. Новороссийск, 1991. 10с.

78. Мамаев К.П. Планирование и осуществление программной траектории движения судна при плавании в стеснённых водах: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ, к.т.н. СПб: ГМА, 1992. - 22с.

79. Родионов А.И., Сазонов А.Е. Автоматизация судовождения. М.: Транспорт, 1992.—192с.

80. Кондратьев С.И. Применение вычислительной техники при решении задач маневрирования крупнотоннажными судами: Тезисы докл. на научно-метод. конф. сотруд. НГМА. Новороссийск, 1993. - С. 1-5.

81. Снопко В.И., Конопелько Г.И., Васильева В.Б. Безопасность мореплавания. М.: Транспорт, 1994. - 274с.

82. Резолюция ИМОА.815 (19) от 23.11.1995 г.

83. Международная конвенция ПДМНВ 78 (International STCW convention, 1978.). - СПб.: ЦНИИМФ, 1996. - 552с.

84. Баранов Ю.К., Гаврюк М.И., ЛогиновскийВ.А., Песков Ю.А. Навигация. -СПб.: Лань, 1997.-512с.

85. Васьков А.С., Мироненко А.А. Анализ и выбор методов автоматизированного поиска оптимального маршрута в навигационных комплексах/ СБ. Науч. Тр. НГМА, 1997 . Вып.2. - С. 103-119.

86. Владимиров В.В. Анализ точности и содержание метода определения маневренных качеств судна по GPS (Морской транспорт. Сер. «Судовождение, связь и безопасность мореплавания»): Экспресс-информация. М.:Мортехинформреклама, 1998. - Вып.12(355).

87. Ольшамовский С.Б. Повышение безопасности мореплавания. Новороссийск: НГМА, 1998. 456с.

88. Рекомендации МСЭ-Р М.1371 «Технические характеристики универсальной судовой АИС, использующей метод TDMA в УКВ-диапазоне морской подвижной службы». М.1998

89. Берман А.Ф., Николайчук O.A. Моделирование процесса исследования безопасности сложных технических систем. М/.МЧС России, ВНИИ ГОЧС, N81, 1999. - 248с.

90. Владимиров В.В., Маричев И.В. Навигационное использование приёмоиндикатора NT 200 псевдодальномерной спутниковой навигационной системы «Навстар»: Учебное пособие. - Новороссийск: НГМА, 1999.

91. Автоматизированная информационная система (АИС). Концепция внедрения на морском флоте. ЦНИИМФ, Санкт-Птербург, 1999.

92. Демьянов В.В., Попов В.В. Научное осмысление опыта создания информационной сети ГМССБ на Юге России. РИО НГМА, Новороссийск,1999, с.16-18.

93. Технико-экономическое обоснование дифференциальной подсистемы глобальных спутниковых систем DGPS/ГЛОНАСС и автоматической информационной системы (АИС) для обеспечения безопасности мореплавания на подходах к порту Новороссийск. ЦНИИМФ, 1999.

94. Пупков К.А., Фалдин Н.В., Егупов Н.Д. Методы синтеза оптимальных систем автоматического управления. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана,2000.-521с.

95. Песков Ю.А. «Системы управления безопасностью» в международном судоходстве. Новороссийск, 2000. - 322с.

96. Руководство по планированию рейса: Резолюция ИМО А.893 (21)/ Сборник № 14. СПб.: ЗАО ЦНИИМФ, 2000, - С.200-213.

97. Формирование модели района плавания и построение оптимального маршрута судна методом графов/ Мироненко A.A.; НГМА. Новороссийск, 2000. - 43с. Ил. - Библиогр. 27 назв. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ. № 38-В00.

98. Вержбицкий В.М. Численные методы (математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения). М.: Высш. Шк., 2001. — 382с.

99. Головко В.И. СУДС, ГМССБ и АИС инструмент повышения надёжности и безопасности мореплавания в морских портах и на подходах к ним. Тезисы доклада на 2-ом Всероссийском совещании капитанов морских торговых портов. - МАПН, Новороссийск, 2002.

100. Green W.G. Logarifmic navigation for nrecise guidance of Space Vehicles «JRE Truns». VANES, N21.-59 p., 1961.

101. Kalman R.E. Contributions to the theory of optimal control. Boletín de la Sociedad Mathematica Mexicana. - 102p., 1962.

102. Singer R. Estimating optimal tracking filter perfomance for manned maneuvering targets/ TAES. Vol. AES-6, 1970, p. 473-483.

103. Tobias Leonard. «Automated aircraft Sheduling methods in the near terminal areas» J. Aircraft. 212p., 1972.

104. Analysis of routenings covering a period of 12 month. London: Metroute Meteorological Office, 1991.

105. Swift A.G. Bridge Team Management: A Practical Guide. London: MNI. -80p., 1993.

106. Bridge Procedures Guide. London: Marisec Publication, 1998.