автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Системный подход к созданию больших информационных комплексов безопасности мореплавания

Введение. Общая характеристика работы.

Глава 1. Обзор действующей системы безопасности мореплавания в регионе порта Новороссийск (суде, гмссб, дгис, аис и др.).

1.1. Система управления движением судов (СУДС).

1.2. Глобальная морская система связи при бедствии и для обеспечения безопасности (ГМССБ).

1.3. Дифференциальная подсистема Глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/ОР8 на Черном море.

1.4. Автоматическая информационная (идентификационная) система (АИС) МАП Новороссийск.

1.5. Особенности функционирования систем.

1.6. Краткие выводы.

Глава 2. Методика системного комплексирования действующих и вновь создаваемых морских информационньпс подсистем безопасности мореплавания.

2.1. Необходимость системного подхода.

2.2. Основные термины, определения и понятия системного анализа

2.3. Особенности системного подхода при создании систем безопасности мореплавания и информационного комплекса.

2.4. Краткие выводы.

Глава 3. Разработка модели комплексирования подсистем безопасности мореплавания в единую сеть АИС Юга РФ.

3.1. Обоснование создания информационного комплекса.

3.2. Системный подход в создании высокоточной навигации в Азово-Чсрноморском регионе.

3.3. Основные иринцщ1ы построения единого информационного колшлскса систем безопасности мореплавания.

3.4. Критерии комплексирования.

3.5. Обоснование структуры Единой базы данных безопасности мореплавания.

3.6. Краткие выводы.

Глава 4. Оценка работоспособности отдельных элементов сети АИС в условиях взаимных электромагнитных влияний в порту Новороссийск.

4.1. Критерии оценки ЭМС в Новороссийской бухте.

4.2. Методика анализа ЭМС РЭС в порту Новороссийск.

4.3. Количественные модели элементов системы РЭС.

4.4. Оценка ЭМС GPS-приемников и РЛС в Новороссийской бухте.

4.5. Оценка электромагнитной совместимости РЭС СУДС УКВ-диапазона в акватории порта Новороссийск.

4.6. Краткие выводы.

Глава 5. Практическая реализация комплексного подхода к созданию системы безопасности мореплавания на Юге России.

5.1. Внедрение морского района ГМССБ Ai в Новороссийском регионе.

5.2. Внедрение морского района ГМССБ Ai в Новороссийском регионе.

5.3. Внедрение Дифференциальной подсистемы глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS на Черном море.

5.4. Внедрение «Экспериментального района АИС МАП Новороссийск».

5.5. Внедрение Единой базы данных безопасности мореплавания (первая очередь).

5.6. Итоги внедрения.

Основные результаты, выводы и рекомендации.

Актуальность проблемы. Значение Южных морских поргов для России существенно изменилось после геополитических перемен в России после 1991 года. Черноморские и Азовские порты приобрели статус "Южных ворот России" для выхода в Европу, Африку и на Ближний Восток. Россия, став членом мирового сообщества, подписала Международные документы, регулирующие морские межгосударственные отношения и взяла на себя обязательства по выполнению рекомендаций международных морских организаций в части создания соответствующих систем безопасности мореплавания. Ответственность за их выполнение внутри страны была возложена на Морские администрации портов (МАПы).

В соответствии с указанньпуш изменениями перед страной стала проблема модернизации действуюп];ей на период 1995 года системы обеспечения безопасности мореплавания до уровня требований, предъявляемых к ней мировым сообществом. В ходе анализа состояния проблемы обозначилась два аспекта её решения. Первый аспект требовал разработки основных принципов (включая методологичесие подходы) комплексирования уже существуюпщх систем безопасности мореплавания и вновь проектируемых, чтобы приступить к реализации будущего единого информационно-идентификационного комплекса новой организации безопасности мореплавания. Второй аспект связан с тем, что ранее многие системы создавались относительно независимо, одна за другой, иногда параллельно, с некоторой избыточностью перекрывания в пространстве и по функционаггьному назначению, что, безусловно, требует разработки специальных мер по их согласованию. При этом рекомендации, выдаваемые Международной морской организацией (ИМО) по судовому оборудованию, потребовали тщательной доработки и в отношении берегового оборудования; по сравнению с прежней практикой его выбора теперь оно должно было удовлетворять не отечественным, а международым конвенционным требованиям.

В представленной работе в основу пршшпт многих решений положен системный подход к развёртыванию на Юге РФ сеги портовых А1Ю; он опирается на послодмис научные достижения в области системотехники и на пятилетний опыт создания систем безопасности мореплавания в Азово-Черноморском бассейне Юга России \л преОставяяетс'л актуальным.

Обгьект иса1е()о(шпия - система технических средств обеспечения безопасности мореплавания в ноюроссийском морском районе и порту Ноюроссийск.

Предмет исследования - качественные показатели системы безопасности мореплавания (обслуживающей морские районы А1 и А2, прибрежные зоны, вход в бухту, её акваторию, зоны швартовки и береговую инфраструктуру) в совокупности с окружающей средой, включая электромагнитную совместимость.

Цель и задачи исследования,

1. Анализ средств по обеспечению безопасности мореплавания с целью улучшения реализуемых характеристик в едином информационном комплексе региона, называемом в мировой практике районами АИС.

2. Разработка модели комплексирования отдельных подсистем безопасности мореплавания с частью подсистем двойного назначения в едином региональном информационном комплексе АИС Юга России.

3. Оценка электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств, как показателя качества новой системы безопасности мореплавания в усложняющихся условиях функционирования действующих источников электромагнитного излучения с вновь устанавливаемыми в портах юга России.

4. Реализация (внедрение) комплексированных подсистем безопасности мореплавания в едином информационном комплексе, обслуокивающем Южные бассейны страны.

Научная новизна полученных результатов:

I. Расширены границы приложений методологии системного подхода в ходе создания больших информационных комплексов региональной системы безопасности мореплавания на Юге РФ, имеющей двойное назначение;

2. Ha основе сисгемьюго подхода С( формулированы условия комплексирования при создании региональной системы безопасности мореплавания с Единым информационным просфансгеом Азово-Чсрноморского бассейна РФ;

3. Разработана информационнаА cipyiciypa связи первого в сфане экспериментального района ЛИС Новороссийского региона, оснанцённого совмещённой системой субмсфовой точности позиционирования судов, удовлетворяющей критерию двойного назначения;

4. Разработаны рекомендации по формированию Единой базы данных, интегрирующей разрозненные сведения от подсистем безопасности мореплавания, апробированные в экспериментальном районе АИС порта Новороссийск;

5. Обоснована необходимость углубления дифференциации по зонам безопасного плавания с целью дальнейшего повышения надёжности системы безопасности мореплавания на основе новых возможностей АИС;

6. Разработаны рекомендации по практической реализации совмещённой береговой системы навигации субметровой точности позиционирования судов (ретранслирующей диффпоправки на длинных волнах), обеспечивающей параллельный доступ к отечественной спутниковой системе ГЛОНАСС и американской GPS для создания на Юге РФ зоны морской высокоточной навигации двойного назначения.

Практическая значимость работы в немалой степени определялась задачами следуюпщх Федеральных Программ, исполнителем в которых был автор:

1. Постановления Правительства Российской Федерации от 3 рполя 1997 года № 813 "О создании и функционировании Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности (ГМССБ)";

2. Постановления Правительства Российской Федерации от 15 ноября 1997 года № 1435 "О Федеральной целевой программе (ФЦП) по использованию глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах гражданских потребителей";

3. Межведомственной комплексной профаммы создания в Российской Федерации Аюрской дифференциальной подсистемы ДГЛОНАСС/DGPS, угверждённой Глав1юкомаццующим ВМФ и замсстАггслем Мрииютра тршспорта.

Полученные в диссертации рсзульгагы и их практическая реа1нАзация в перечисленных Программах на Юге России (при непосредственном участии соискателя) позволили создать и сдап, в эксплуатацию сеть ГМССБ морских районов А| и А2 в зоне ответственности России на Черном и Азовском морях, зону высокоточной навигации для морских судов и разработать проект первого в РФ экспериментального района АИС Новороссийского региона.

С учётом этого перечня практическая значимость выполненной соискателем работы состоит в том, что её результаты способствовали:

1. Строительству и сдаче в эксплуатацию в 1997 году (впервые в стране) морского района А1 порта Новороссийск, благодаря чему создана и в 1999 году запущена в эксплуатацию региональная сеть ГМССБ Юга России с морскими районами А1 и А2 от Таганрога до Сочи.

2. Созданию первой в стране и мире совмещённой навигационной дифференциальной подсистемы ДГЛОНАССЮОР8 двойного назначения, обеспечивающей субметровую точность определения положения судов в зоне ответственности России на Чёрном и Азовском морях (от Таганрога до Сочи).

3. Научному обобщению (по методике системного синтеза) действующих и вновь создаваемых подсистем региональной безопасности мореплавания, полезному для других морских регионов страны.

4. Разработке проекта и более компетентному участию автора в строительстве экспериментального района АИС Новороссийского региона.

5. Разработке проекта и участию в создании Единой базы данных АИС Новороссийского морского района плавания.

Научная обоснованность результатов. Теоретические исследования, проектные разработки, практическая реализация и внедрение системного подхода в ходе создания систем безопасности мореплавания основаны на использовании аналитических средств современных наук: математики, радиотехники, системотехники, системного анализа. Экспериментальная проверка сплошности радиопокрытия акватории морских районов А1 и А: проводилась на основе известных мегодик измерений напряжённости радиополей на площадях морских районов Л| и Аг двух морсч! (от Таганрога до Сочи).

Апробация Оиссертацни. Основные научные положения и резуАн.гаты доклад1,1вались на:

- Второй Международно!! научно-практической конференции "Перспективы ргпш'Ш'л систем связи и навигации на морском и речно.м транспорте", г. Москва, 27.02-01.03. 2001;

- Международной научно-технической конференции "Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса Юга России", г. Ростов-на-Дону, 18-19.05.2001;

- Второй региональной научно-технической конференции "Проблемы технической и коммерческой эксплуатации и модернизации транспорта", г. Новороссийск (НГМА), 14 - 16.06. 2001.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 11 публикациях, в числе которых одна книга (с соавтором), которая допущена Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для курсантов и студентов транспортных вузов.

Личный вклад соискателя. Основные научные и практические результаты, защищаемые в диссертации, получены лично автором.

На защиту выносятся:

1. Приоритет внедрения результатов системного синтеза при создании и сдаче в эксплуатацию (в 1997 году) первого в стране участка сети ГМССБ Новороссийс-гого района действия, а в 1999 году - первой региональной сети-цепочки береговых станций от Таганрога до Сочи, обеспечивающих безопасность мореплавания в морских районах А1 и А2 соответственно международным конвенционным требованиям ИМО.

2. Предложенные критерии выбора объектов комплексирования при создании большой региональной системы безопасности Аюреплавания с Единым информационным пространством (на примере системы безопасности мореплавания в Азово-Черноморском бассейне РФ);

3. Внедрение научных результатов в разработанную и пракгачески реализованную совмещённую береговую систему навигации субмегфовой точности позиционирования судов (ретранслирующую диффпоправки на длинных волнах), обеспечившую параллельный доступ к отечественной спугаиковой системе ГЛОНАСС и американской GPS для создания на Юге РФ зоны морской высокоточной навигации двойного назначения, актуальную для других морских пределов страны: Северо-Западного, Северного, Дальневосточного.

4. Приоритет внедрения разработанной методики комплексирования подсистем безопасности мореплавания с совмещённой системой позиционирования судов, удовлетворяющей благодаря субметровой точности критерию двойного назначения, в один из первых в стране (наряду с проектом 1ЩИМФ для Финского залива РФ) экспериментальный район АИС Новороссийского региона;

5. Авторское участие в разработке проекта Единой базы данных АИС, объединившей разрозненные сведения относительно автономных подсистем безопасности мореплавания и апробированной в экспериментальном морском районе АИС порта Новороссийск.

Основные результаты, выводы и рекомендации, вытекающие из научных исследований диссертации, заключаются в следующем:

1. На основе методов системного подхода выработаны принципы комплекси-рования при создании большой региональной системы безопасности мореплавания с Единым информационным пространством (на примере системы безопасности мореплавания в Азово-Черноморской части бассейна РФ);

2. Результаты исследований способствовали созданию и сдаче в эксплуатацию (в 1997 году) первого в стране участка сети ГМССБ Новороссийского морского района Ai, а в 1999 году - первой региональной сети береговых станций от Таганрога до Сочи, обеспечивающих безопасность мореплавания в морских районах Ai и А2 соответственно международным конвенционным требованиям ИМО.

3. Разработки автора использованы в сданой в эксплуатацию совмещённой береговой системе навигации субметровой точности позиционирования судов (ретранслирующая диффпоправки на длинных волнах), обеспечившей параллельный доступ к отечественной спутниковой системе Г Л ОН АС С и американской GPS для создания на Юге РФ зоны морской высокоточной навигации двойного назначения; обобщение этого опыта в диссертации актуально для создания аналогичных систем в других морских пределах страны: Северо-Западном, Северном, Дальневосточном.

4. Критерии комплексирования отдельных подсистем способствовали разработке одного из первых в стране экспериментальных районов АИС Новороссийского региона с совмещённой системой позиционирования судов, удовлетворяющей благодаря субметровой точности критерию двойного назначения.

5. Системологические исследования автора позволили разработать структуру Единой базы данных, объединившую разрозненные сведения относительно автономных подсистем безопасности мореплавания.

6. Опыт проектной проработки, строительства и сдачи в эксплуатацию систем безопасности мореплавания в Азово-Черноморском бассейне морских зон ответственности РФ научно обобщён в книге [11], вышедшей в свет в 2001 году в качестве учебного пособия с грифом «Министерство»

Практическое строительство морских районов Ai и А2 ГМССБ с береговыми станциями в Сочи, Новороссийске, Анапе, Темрюке, Таганроге, в котором автор принимал непосредственное участие в роли ответственного исполнителя, завершено и в феврале 1999 года вся сеть сдана в эксплуатацию, а зоны высокоточной навигации на Чёрном и Азовском морях и экспериментальный район АИС в порту Новороссийск - в 2001 году и к настоящему времени уже выявлена высокая эффективность действия предложенного комплекса системы безопасности мореплавания.

Таким образом, представленная совокупность научно-технических результатов может рассматриваться, как вклад в "Решение крупной народнохозяйственной проблемы на Юге России

1. Консолидированный текст Конвенции СОЛАС-74. С-П, ЦНИИМФ,1996

2. Постановление Правительства РФ от 03.07Л997года № 813 «О создании и функционировании Глобальной морской системы связи для бедствия и для обеспечения безопасности (ГМССБ)»

3. Постановление Правительства РФ от 15 ноября 1997 года№ 1435 «О Федеральной целевой программе по использованию глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС в интересах гражданских потребителей».

4. Межведомственная комплексная программа по созданию в РФ морской дифференциальной подсистемы ГЛ0НАСС/ОР8, утвержденная Главнокомандующим ВМФ и заместителем Министра транспорта РФ 15.07.1998 года.

5. Долматов Б.М. Становление систем безопасности мореплавания в морском районе порта Новороссийск. /Сборник научных трудов НГМА-Новороссийск: НГМА, 2000. Вып. 5, С 69-72.

6. Долматов Б.М. Неизбежность системного решения технических проблем проводки судов в акватории порта. /Сборник трудов научных трудов НГМА-Новороссийск: НГМА, 2000.-Вьш.5-С. 76-77.

7. Кузин Ф.А. Диссертация. Методика написания. Правила оформления. Порядок защиты. М., 2000.• 11. Берталанфи Л. фон. История и статус общей теории систем. Системные исследования. /Ежегодник.-М.: Наука, 1972.

8. Берталанфи Л. фон. Общая теория систем. Критический обзор. Исследования по общей теории систем. -М.: Прогресс, 1969.

9. Волкова В.Н., Денисов A.A. Основы теории систем и системного анализа. -С-Пб. : СПбГТУ, 1999.

10. Блауберг И.В., Юдин Э.Г. Становление и сущность системного подхо-да.-М.: Наука, 1973.

11. Черняк Ю.И. Системный анализ в управлении экономикой. М.: Экономика, 1975.

12. Денисов A.A., Волкова В.Н. Иерархические системы: Учебное пособие. Л.: ЛПИ, 1969.

13. Долматов Б.М., Попов В.В. Научные аспекты создания автоматизированных информационно-идентификационных систем безопасности мореплавания в портах Южного бассейна России: Учебное пособие. М.: Транспорт, 2001,-480 с.

14. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС. /Под Редакцией В.Н. Харисова, А.И. Перова, В.А. Болдина. 2-е изд. Исправленное. -М.: ИПРЖР, 1997.

15. Аппаратура контрольно-корректирующей станции дифференциальной подсистемы ГЛОНАСС/ОР8: Руководство по эксплуатации. ТДЦК.461513.030 РЭ. -2000.

16. Аппаратура контрольно-корректирующей станции дифференциальной подсистемы ГЛ0НАСС/0Р8: Паспорт. ТДЦК.461513.030 ПС- 2000.

17. Радиомаяк «Янтарь-2М-200»: Руководство по эксплуатации. Р205-000-000 РЭ. 2000.

18. Резолюция (ШЛО) А.815 (19) от 23.11.1995 года «Всемирная радионавигационная система».

19. Российский радионавигационный план. -М.: НТЦ «Интернавигация», 1994.

20. Лицкевич А.П., Долматов Б.М Оптимальное распределение измерительных систем по фазам маршрута захода судна в порт. /Сборник научных трудов НГМА. Новороссийск: НГМА, 2000.-Вьш.5.-С. 93-95.

21. Резолюция ИМО А.801 (19) от 23.11.1995.

22. Резолюция ИМО А.815( 19) от 23.11.1995.

23. Резолюция ИМО А.578(14). «Руководство для служб движения судов».

24. Долматов Б.М., Демьянов В.В. Структура Единой Базы Данных безопасности мореплавания. /Материалы Второй региональной научно-технической конференции в НГМА. Новороссийск: НГМА, 2001.-С. 15-16.

25. Резолюция Всемирной конференции по радио (ВКР)-С0М4-1 (ВКР-97) «Необходимость дополнительной информации по поиску и спасанию для баз данных».

26. Резолюция Ассамблеи ИМО А.887 (21) от 25.11.99 «Установление, корректура и извлечение информации, содержащейся в базе данных ГМССБ».

27. Циркуляр COMSARyCirc.22 от 2000 «Руководство по полям данных для баз данных по поиску и спасанию».

28. Международное руководство по авиационному и морскому поиску и спасанию (IAMSAR, том 1, глава! V).

29. Циркуляр КБМ MSC/Circ/802.36. Резолюция ИМО А.887 (21).

30. Шеболаев СИ. Математические методы и модели. -М.: ЮНИТИ, 2000.

31. Расчет точности машин и приборов. С-Пб: Политехника, 1993.

32. Бочкарев Б.Н. Решение задачи по экономической оптимизации допусков. /Стандарты и качество. 1980.- №6.

33. Лицкевич А.П., Долматов Б.М., Демьянов В.В. Максимально возможные вероятности погрешностей измерительных систем с заданными ограничениями при флуктуирующих параметров элементов. /Сборник научных трудов НГМА.- Новороссийск: НГМА, 2000.-Вьш.5.-С. 29-34.

34. Общесоюзные нормы на уровни побочных излучений радиопередатчиков всех категорий и назначений (гражданских образцов). -М.: Связь, 1976.