автореферат диссертации по транспорту, 05.22.19, диссертация на тему:Совершенствование методов определения места судна с использованием судовых гидроакустических навигационных приборов

На правах рук

геи

Клюева Светлана Федоровна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА СУДНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУДОВЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ НАВИГАЦИОННЫХ ПРИБОРОВ

05 22 19 - Эксплуатация водного транспорта, судовождение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

п г\ ■--

Владивосток - 2008

003445572

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Морской государственный университет имени адмирала Г. И. Невельского»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Завьялов Виктор Валентинович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук, профессор

Короченцев Владимир Иванович

кандидат технических наук, доцент Лобастов Владимир Михайлович

Ведущая организация Тихоокеанский военно-морской институт

им С О Макарова (ТОВМИ) г Владивосток

Защита состоится 1 октября 2008 г в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 223 005 01 при Морском государственном университете имени адмирала Г. И Невельского 690059, г Владивосток, ул Верхнепортовая, 50а, ауд 241 УК-1, тел/факс +7(4232)414-968

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале УК-1

Морского государственного университета имени адмирала Г И Невельского

Автореферат разослан « {f » августа 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Резник А Г

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одной из важнейших задач судовождения была и остается задача автономного определения места судна (ОМС) Жесткие требования к точности ОМС предъявляются в условиях судоходства в каналах, узко-стях, портах и прибрежном плавании В связи с этим важное значение имеет проблема автоматизации всего процесса судовождения вблизи берегов и ее основная часть - автоматизация процесса ОМС

Неавтономные системы навигации, к которым относятся спутниковые радионавигационные системы (СРНС), не обеспечивают надежности определения места судна в условиях существования сильных электромагнитных помех (магнитные бури, промышленные помехи в диапазоне рабочих частот СРНС) и экранирования сигналов спутников естественными преградами в виде высоких берегов

Альтернативой является использование резервной автономной навигационной системы Наибольшее распространение получили системы счисления, состоящие из датчиков курса и скорости В теории морской навигации описаны также способы определения и уточнения места судна по глубинам Однако наличие только такой автономной навигационной системы и вышеупомянутых способов использования глубины с применением устаревших технологий не позволяет определить место судна с заданной точностью

Теоретические и экспериментальные исследования, проводимые с целью дальнейшего совершенствования и развития аппаратуры автономной навигации, привели, по мнению отечественных и зарубежных специалистов, к разработке достаточно перспективных корреляционно-экстремальных систем навигации (КЭСН) В последнее время находят применение гидроакустические КЭСН, в которых используется информация о глубине под килем (батиметрические системы навигации (БСН)) Однако в доступной литературе отсутствуют подробные сведения о теоретических и практических разработках систем ОМС по глубинам и по градиентам глубин, работающих в реальном времени и основанных на современных информационных технологиях для обеспечения безо-

пасности мореплавания Автономные гидроакустические навигационные системы ОМС отечественной промышленностью не производятся

Научный базис для решения проблемы. В настоящее время при решении задач навигации по геофизическим полям (ГФП) используются КЭСН Опубликованные в 1970-2005 годах работы отечественных и зарубежных ученых (В К Баклицкого, И Н Белоглазова, Г А Медведева, А А Красовского, Г П Чигина, А. Ф Щербатюка, Р N Denbigh, N Ingemar и др) позволяют в теории построения КЭСН выделить три основных направления построения алгоритмов работы поисковые системы, беспоисковые и рекуррентно-поисковые системы, которые обладают как достоинствами, так и недостатками.

Методы построения цифровых моделей рельефа (ЦМР) рассматриваются в работах следующих отечественных и зарубежных авторов В. С Икима, Ю JI Костюка, А JI Фукса, Н С Мирзы, А И Сорокина, М F Hutchinson, N Ingemar, М Jansson, М Garland и др

Цель диссертационной работы — совершенствование методов определения места судна с использованием судовых гидроакустических навигационных приборов для обеспечения безопасности мореплавания

Область исследования - разработка методов и систем обеспечения безопасности плавания в современных условиях судоходства Объект исследования - совокупность методов и средств навигации и судовождения, в частности, батиметрические корреляционно-экстремальные системы навигации Предмет исследования - совершенствование методов определения места судна с использованием судовых гидроакустических навигационных приборов

Для достижения цели поставлены и решены следующие научные задачи: 1 Уточнение модели батиметрической системы навигации с выделением элементов и задач навигационного комплекса для формирования алгоритмически взаимосвязанного процесса обработки навигационной информации

2. Разработка метода формирования матрицы глубин морского дна с переменной структурой

3 Разработка метода определения координат точек касания лучей допле-ровского гидроакустического лага (ДГАЛ) с грунтом, градиентов глубин между ними и интерполяции глубин по карте заданных глубин (КЗГ)

4 Разработка метода последовательной оптимизации ОМС с использованием данных эхолота

5 Разработка метода ОМС по градиентам глубин с использованием данных ДГАЛ

6 Натурное и машинное моделирование процедуры ОМС на основе имеющейся базы глубин морского дна в заданном районе плавания и информации отдатчиков глубин

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Уточненная модель батиметрической системы навигационного комплекса для формирования алгоритмически взаимосвязанного процесса обработки навигационной информации с учетом составляющих элементов и задач

2 Метод формирования матрицы глубин морского дна с переменной структурой

3 Метод последовательной оптимизации поиска места судна по данным эхолота

4 Метод определения места судна по градиентам глубин с использованием ДГАЛ

Методы исследования. При решении поставленных научных задач использовались методы теории лучевой гидроакустики, корреляционно-экстремальных систем навигации, интерполяции, имитационного моделирования и натурного эксперимента, теории автоматического управления

Научная новизна. Уточнена модель батиметрической системы навигации на основе судовых датчиков навигационной информации с определением структуры взаимодействия алгоритмов и основных задач, выполняемых совокупностью распределенных подсистем, взаимосвязанных между собой и управляемых программно Теоретически обоснованы новые методы определения места судна по глубинам на основе данных эхолота и по градиентам глубин на

основе данных ДГАЛ Разработан алгоритм уточнения исходной базы глубин по результатам текущих измерений, для повышения точности определения места судна Разработан программный комплекс определения места судна по глубинам морского дна, позволяющий вести обработку и анализ результатов в реальном времени

Обоснованность и достоверность результатов достигнута базированием на строго доказанных и корректно используемых выводах апробированного математического аппарата и совпадением результатов теоретических исследований с данными машинного моделирования и натурных испытаний при использовании реальной базы данных глубин

Практическая ценность работы заключается в разработке алгоритмов моделирования КЭСН, формирования ЦМР Разработанные алгоритмы ОМС по глубинам на основе данных эхолота и ДГАЛ, методика организации вычислительного процесса и программный комплекс определения места судна по глубинам, позволяющий вести обработку и анализ результатов в процессе движения судна в реальном времени, могут найти применение в судовых интегрированных мостиках совместно с электронной картографической навигационно-информационной системой

Тема связана с НИР и ОКР, проводимыми на кафедре «Технические средства судовождения» в ФГОУ ВПО МГУ им адм Г И Невельского в соответствии с федеральными целевыми программами «Мировой океан» (19982012 гг) и «Модернизация транспортной системы России» (2002—2010 гг), планами НИР вуза в рамках темы «Повышение эффективности технических средств навигации и разработка методов их комплексного использования»

Реализация результатов работы Результаты работы непосредственно использованы при выполнении госбюджетных НИР, которые велись на кафедре «Технические средства судовождения» ФГОУ ВПО МГУ им адм Г. И Невельского

Выводы и рекомендации, полученные при разработке диссертации, внедрены в процесс обучения курсантов и студентов ФГОУ ВПО МГУ им адм Г И Невельского (лекции, курсовое и дипломное проектирование)

Апробация результатов работы Основные теоретические положения подтверждены экспериментально при натурных испытаниях При разработке алгоритмов и программ для ЭВМ использованы результаты теоретических исследований, изложенных в диссертационной работе

Материалы работы были доложены на пятой международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока», 2003 г, пятьдесят первой региональной научно-технической конференции творческой молодежи: "Наука делает мир лучшим", 2003, шестой международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока», 2005 г, седьмой международной научно-практической конференции "Проблемы транспорта Дальнего востока", 2007 и одобрены

Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 работ, из них 3 - в изданиях рекомендованных ВАК РФ

Структура и объем работы. Диссертация представлена на 152 листах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и одного приложения Работа содержит 60 рисунков, 8 таблиц и список использованных источников из 128 наименований

Основное содержание работы

Во введении кратко рассмотрены задачи судовождения, роль КЭС в решении этих задач в комплексе с другими техническими средствами навигациа Обоснована актуальность и сформулирована цель работы, дано краткое изложение результатов работы

В первой главе проведен анализ систем ОМС по рельефу морского дна на основе датчиков навигационной информации (корреляционных лагов, ДГАЛ, эхолотов) В настоящее время известны два основных способа определения места судна по глубинам с помощью эхолота способ совмещения наблюденного профиля с программным и способ вмещения отрезков пути судна между изобатами

Рассмотрены аналитические зависимости этих способов и технологические процедуры, заключающиеся в составлении программного профиля и со-

7

поставлении кальки наблюденного профиля с оперативными отметками Показан существенный недостаток этих способов, поскольку совмещение наблюденного профиля с программным основано на использовании кальки и графических методов

Проведен обзор литературных источников по использованию датчиков навигационной информации для целей формирования базы глубин морского дна, методам и алгоритмам КЭСН, методам и алгоритмам формирования цифровых моделей рельефа, требований к точности определения места судна

По результатам проведенных теоретических исследований сделаны выводы, в которых сформулированы научные задачи, требующие решения

Вторая глава посвящена разработке методов определения места судна по батиметрическим данным Уточненная модель батиметрической системы представляет собой навигационный комплекс, в котором все навигационное оборудование объединено в единую систему (рисунок 1) Автономный навигационный комплекс оснащен гирокомпасом и/или магнитным компасом, штатными гидроакустическими приборами (корреляционным или доплеровским гидро-

акустическим лагом, эхолотом)

Блок определения глубины представляет собой подсистему измерения и записи значений глубин морского дна при помощи эхолота и/или ДГАЛ Навигационная информация, полученная от датчиков, сохраняется в базе данных и далее используется расчетными алгоритмами

V, ГКХ 1 [КЖ Формирование навигеикжноА дайкюмаиии

(V,) Определенна ечкелимью координат

Карта эаланиых Ката рабочих тубин пу5ин(КЗГ) 1КРГ)

Кодоелядонно-эистремапьиая система совмещения изобретений КЗГ иКРГ

ПА)

Определение координат места судн* по глубинам

Бортовой компьютер

Судно

ш @ ни

ОР$|

имитационной информации рОД)

Блок определения Шубины Гь

Эхолот

Л*П.

Объект поиацми мореное дно

Рисунок 1 - Структурная схема батиметрической системы навигации

Информация из базы данных поступает в блок КЭСН, который реализован совокупностью расчетных алгоритмов ОМС на данный момент времени посредством обработки поступившей навигационной информации и сравнения текущего профиля глубин с картой заданных глубин Карта рабочих глубин (КРГ) формируется в процессе движения посредством записи информации от датчиков глубин в базу данных Объект локации (морское дно) - представлен в памяти компьютера в виде ЦМР КЗГ и КРГ для заданных районов плавания ЦМР КЗГ, используемая алгоритмами КЭСН, представлена регулярной матрицей Вага = |фчДв,119|, построенной методом кубической сплайн-интерполяции

на основе исходной базы глубин Вага0 = {фкДк,Ьк} нерегулярной структуры

При синтезе алгоритмов КЭСН, основанных на использовании естественных навигационных полей, одним из основных подходов является применение общих методов оптимального оценивания

Алгоритм последовательного определения сходства изображений относится к классу разностных корреляционных алгоритмов и имеет вид

где -параметры КЗГ, Ь2(1-т^-п) -параметры КРГ

В разностных алгоритмах мера сходства изображения вычисляется при всех возможных положениях текущего изображения относительно эталона Однако эффективнее вычисление производить только для небольшого числа точек вблизи максимума корреляционной функции

В качестве положения совмещения выбирается положение с наименьшей суммарной ошибкой При этом задается пороговое значение ДЬ между эталонным значением глубины и измеренным, при превышении которого вычисления прекращаются и устанавливается новое относительное положение изображений

0)

В основе разработанных методов ОМС лежит метод оптимизации процесса поиска решения с учетом особенностей навигационных систем, имеющих в качестве датчиков глубин эхолоты и ДГАЛ

Априорная информация представлена базовой матрицей глубин в виде регулярной сетки Нпхт = {Ьч},т е эталонных значений глубин и координат точек глубин Рп><га = {фи ■ В процессе движения судна по заданному маршруту производится запись профилей глубин для формирования КРГ (Н,), данные о курсе и скорости судна, а также координаты судна (ф°Д°), определяемые по

.- т -г -г -г

-4-

т

■г"

гИтЫ

СРНС Начальная ошибка в опре--+Ч

делении местоположения судна 1 задается случайным образом с ра-

диусом погрешности Г Траектория движения судна Б разбивается Х-"] на участки движения [зк_15зк], оп-

ределяемые интервалом времени

ц.-!.-;--)^^^,^--!.^--! А1, = 10 20 секунд (рисунок 3), в

Рисунок 3 - Последовательная оптимизация течение которого осуществляется множества вероятных решений запись значений текущих коорди-

нат точек интервала и измеренных глубин в соответствующие массивы данных Счисление координат и запись глубин происходит с интервалом 1-2 секунды

Определение наиболее вероятных координат места судна производится через время Д12, равное 5-7 тактам по Д1:,

На основе имеющейся базовой матрицы глубин Нпхт, формируется локальная матрица глубин Нп1хт1 = |ЬЧ}, и соответственно матрица координат Рл|хт| = {фдДи} Граничные точки прямоугольной области полностью включают траекторию судна за время М2 с учетом радиуса погрешности г Шаг сетки

Лс1 < (V А1)кз /60 матрицы Нп1у1п1 соизмерим со скоростью судна V, причем, он меньше шага базовой матрицы в 2-3 раза (Д1 = 1 минута), к, - масштаб

Соответственно точкам вк е Я траектории Б судна из матрицы глубин Нп1хш1 выбираются точки Ьч, такие, что |Ьи -Ь5ь| < АЬ, где Ь5к — глубины, соответствующие точкам истинной траектории, АИ - заданная погрешность относительно средней величины глубин

Если за время ДЦ проведено q измерений, то получится q подмножеств С?к, к = 1, , ц (из множества всех возможных точек), для точек зк е 8 В каждом из подмножеств С?к остаются точки для которых р(Бк^к)<г, где

= Расстояние от данной точки траектории 8

с предполагаемыми координатами (ф(4, ) до выбранной точки (]и из подмножества <5к ={чк},к = 1, .,п ^ — число точек данного подмножества, г = 0,7 мили - радиус погрешности

На следующем этапе определения наиболее вероятных точек сопоставляются точки соседних подмножеств таким образом, что изменения по Дф,,ДА., между каждой парой двух соседних подмножеств не должны превышать шага Лфк,ЛА.к в расчетной траектории

Следующий этап оптимизации с учетом направления движения судна

|Ч\|-Ч'м-|ИАЧ'. (2)

где Ду — допустимое отклонение, 1|/,; - угол между направлением на N и вектором, образованным точками як1 е <Зк и як_П1 е <Зк_, соседних подмножеств

Цепочка оптимизации подмножеств продолжается до тех пор, пока в конечном подмножестве не определятся одна или две наиболее вероятные точки В реализованном алгоритме оптимизация проводится от конечного подмножества к начальному, пока в одном из подмножеств не останется одна или две наиболее вероятных точки, затем движение идет в обратном порядке к ко-

нечному подмножеству, восстанавливая цепочки, представляющие собой наиболее вероятные участки.

Неоднозначность возникает в случае, когда участок дна не имеет выраженного перепада глубин. В этом случае вычисляются счислимые координаты по данным курса и скорости.

Весь процесс вычислений повторяется на каждом следующем шаге, причем, радиус погрешности постепенно уменьшается, что, в свою очередь, приводит к сокращению всех вычислений.

Метод определения координат места судна по градиентам глубин с использованием ДГАЛ включает алгоритмы вычисления координат точек касания лучей лага с грунтом, определения градиентов глубин между точками, а также алгоритм квадратичной интерполяции глубин по КЗГ регулярной структуры для произвольной точки.

Моделирование работы корреляционно-экстремального алгоритма, использующего данные ДГАЛ, включает следующие этапы (рисунок 4). Для каждой точки траектории движения судна (с интервалом Л1 = I мин) определяются параметры градиентов глубин и координаты точки пересечения лучей ДГАЛ с дном. Определение наиболее вероятных координат места судна по градиентам глубин и имеющейся базе данных глубин осуществляется через А!:,, равное 5-7 тактам по Д1 следующим образом.

I. -14

2922 - | 2910 " ГМЗр ТТ2?69|--р833-|

"2944

©-точное место V- расчитанное по глубинам •в", •-точки подмножеств

Рисунок 4 - Результаты моделирования ОМС с использованием данных ДГАЛ

На основе базовой матрицы глубин формируется результирующая матрица градиентов глубин О = ,1 = 1, ,п,] = 1,. ,гп, элементами которой являются значения градиентов глубин относительно данной точки с координатами^,^), как это изображено на рисунке 4 Границы, определяемые координатами построенной области, включают траекторию движения судна на заданном временном интервале Д1,

Для каждой построенной точки траектории судна определяется подмножество вероятных точек, соответствующих всем возможным положениям места судна на данный момент времени, исходя из условий максимума корреляции градиентов глубин на траектории судна и результирующей матрицы Для этого находится величина минимума суммарной ошибки

Р(ёи,ё:) = тт X (к, к,) - е! (к, к, ))| (3)

где §к к градиенты глубин для точки 1 траектории судна соответственно лучам лага - Е,2. Би. 8н > Ё2з > Ё24 - ёз« > градиенты глубин результирующей матрицы - Ёп,ёЬ,ёи.Бзз,Ё24,834 Для фиксированных точек у

Полученные таким образом точки составят подмножество всех наиболее вероятных точек После того как подмножества сформированы, заключительная оптимизация осуществляется по алгоритму описанному выше

Определение градиентов текущих глубин в процессе движения судна с использованием четырехлучевой системы гидроакустического доплеровского лага (рисунок 5а) производится посредством расчетов значений глубин над точками подводной местности, с которыми контактируют лучи лага, и расстояний между этими точками

По разности между измеренными параметрами поля глубин и известным расстояниям между точками контакта лучей датчика глубин с подводным полем местности бортовой компьютер определяет градиенты текущих глубин в процессе движения судна по формуле

ль

где АЬ^ - разность глубин между точками контакта 1-го и у-го лучей с дном, Ъ - расстояние между точками контакта 1-го и у-го лучей датчиков с дном й,

Рисунок 5 - Определение градиентов глубин при использовании чегырехлучевой системы доплеровского гидроакустического лага

При диаметральном расположении лучей (рисунок 56), значения Н0 и Н, (Н0 и II,- расстояния между гидроакустическими преобразователями излучателями и контактной точкой дна в положении судна 1, 2 соответственно) определяются как

Н„=н;/81па„,н1=н;/81папр, (5)

где со5 0 = со5(алр-ая), а„ и а1ф- углы визирования контактной точки в моменты излучения и приема каналов, Н', - глубина над точкой подводной местности, с которой контактирует луч лага, 9 - угол между излученным аи и принятым а,,, лучом, V - скорость судна, Т - время линейного смещения судна Выражение для определения Н',

ут

"г

/ \ 2 / \

1 1

+

2хсоБ(а -а„)

ята х 81па„

(6)

fnp(c-VcosaH) fxV

где abarceos "" f w , fnp =f„(c +Veos anp)/(c-Veos a„) - частота

принятого сигнала, f„ - частота излучения, с - скорость звука

Аналогично находится значение глубины при излучении противоположного луча Для траверзного расположения лучей

II, =H2/sma, Н, =H0/sin9, (7)

где a-угол наклона луча лага от плоскости горизонта, Н0 = Н2 sinG/sina Выражение для определения Н2

. (V х T)sin а___(8)

-v/l + (sin О)2 - 2 sin 0 cos(0 - 90)

cx(f„p-fu) r c + 2V cosO c+VcosO ,

где 0 = arceos————, f =f-^-= f-, f„ - частота излуче-

fu x V "" "c-V.cos90 "с

ния, с - скорость звука, Vф eosG и VHcos90 - радиальные составляющие скорости судна в момент приема и излучения сигналов соответственно Для противоположного луча вычисления аналогичны Определение расстояний между точками контакта лучей лага с подводным полем местности производится по следующей методике

- из элементарных геометрических построений (рисунок 5а) следует, что кратчайшее расстояние L', между точками контакта лучей лага с подводным полем местности

ь;=л/ L,2-AH\ (9)

где АН-разность глубин Н'2 и H¡, L* = Hf + Н*-2H1H2cx)s0, (Hj и Н2 -расстояние между излучателем и точками контакта 1-го и 2-го лучей лага с подводным полем местности), 0 = 180 - 2а - угол между лучами.

Аналогично определяются все другие расстояния между точками контакта лучей с дном ь„ь2,ьз,ь4,ь5,ь6

>4

Рисунок 6 - Графическое изображение метода получения координат точек касания лучей лага с грунтом

Методика нахождения координат точек касания лучей лага с грунтом заключается в следующем (рисунок 6) проекции X, лучей на поверхность земли определяются из выражения

Х,=Ь, Д8а, 1 = 1,2,3,4, (10) где Ь1,Ь2,Ьз,Ь4 - глубины над точками касания лучей лага с грунтом, найденные способом, описанным выше, а — углы наклона лучей

Координаты касания первого луча с грунтом определяются по формулам

(И)

[ф1=Фс+(01+Х1)соз(ИК), [X, = Я.€ +(Э, +Х1)8.п(ИК)/со8(Фср1),

где фср1 = (ф, +фс)/2, Б, - расстояние от носового излучателя до точки с координатами (фсДс)

Аналогично определяются координаты точек касания второго луча с грунтом Для нахождения координат точек касания третьего луча с грунтом

необходимо определить величины С3 и угол уз = агсэт!

X.

С,]

между

диаметральной плоскостью судна и линией С3. После этого определяются координаты точек касания третьего луча по формулам ф3 = фс + С3 соз(ИК + агс51п(Х3 /С3)), Х3 =\ + Сз Б1п(ИК + )/собфср3 (12) Аналогично определяются координаты точек касания четвертого луча

В третьей главе разработано алгоритмическое обеспечение ОМС по глубинам с использованием предложенных методов Приведены обобщенные блок-схемы и описание их программных модулей

Управляющая процедура (Маш) выполняет начальную загрузку всех параметров, базу глубин соответствующего района плавания (рисунок 7)

Рисунок 7 - Обобщенная блок-схема алгоритма ОМС по глубинам

Основная функция - управление по таймеру группой программ, реализующих отдельные процедуры поиска наиболее вероятного решения Как видно из блок-схемы алгоритма, элементы первого таймера ^теН (программный таймер) через каждую секунду выполняют счисление элементов движения судна (Аф,ДХ) по курсу и скорости, пройденного расстояния ДБ и формируют значения измеренных глубин в вектор глубин Н(1)

Если параметр Д1, достигает заданного значения, то осуществляется запись измеренной глубины для текущего момента времени в матрицу, являю-

щуюся КРГ Параллельно фиксируются счислимые координаты для заданного момента времени и определяется интерполированная глубина для счислимой точки Интерполяцию глубин выполняет процедура "Deep" После чего на экране отображается графически текущая ситуация на фоне базы глубин.

Второй программный таймер (timer2) реализует процедуру уточнения места судна по глубинам для интервала At2, управляя процедурами формирования локальной сети ("Setka") и множеством вероятных решений Далее осуществляется последовательный поиск наиболее вероятного решения

Реализация процедуры последовательного поиска осуществлена программой сравнения "Sub Sravnen"

Графическая интерпретация процесса движения и поиска наиболее вероятного местоположения осуществляется при помощи вычисления экранных координат (х,у)с учетом преобразований географических координат каждой точки электронной карты в экранные прямоугольные координаты

В четвертой главе приведены результаты машинного и натурного моделирования системы Работоспособность методов ОМС проверена экспериментально на специально оборудованном катере на акватории Амурского залива Исходная база формировалась путем считывания с экрана глубин и их координат ЭКС Navi-Sailor 2500-3000 производства ЗАО «Транзас Марин» Масштаб устанавливался равным 1 25000 Глубины моря по маршруту плавания изменялись от 14 до 32 м

В процессе эксперимента при помощи навигационного приемника СРНС На-встар GPS с интервалами в 1 секунду велась непрерывная запись координат места судна, которые приняты за эталонные Относительная скорость судна определялась по лагу (SAL-R1), курс судна - по гироазимуткомпасу (PGM-C-009) Измерение глубин производилось с использованием эхолота НЭЛ-20К Весь путь разбит на три участка 1-й участок соответствует движению с относительно постоянным курсом, 2-й участок - сложная траектория, где выполнялось движение со сменой курса и скорости, 3-й участок - практически без смены курса (рисунок 8)

Начальная погрешность (заданная случайным образом) составляет по широте -Дф = 289м, по долготе - ДА. = 644 м

Для первого участка (рисунок 9) представлены графики отображающие погрешности ОМС по широте Дф и долготе АХ между вычисленными координатами и координатами, определенными по СРНС, в зависимости от пройденного расстояния

яо

шь 101 ]Э4 67

О 0,5 0,9 1,5 2 2,5 2,9 3,4 3,9 Э мили Рисунок 9 - Результаты работы алгоритма на первом участке плавания

Из рисунка видно, что первый шаг расчетов уменьшает погрешность почти в 3 раза по долготе и в 2 раза по широте На отметке 3,4 мили происходит изменение курса судна Величина абсолютной погрешности ОМС к концу 2-й мили по широте составляет менее 50 м Суммарное среднее значение погрешности с момента второй обсервации по широте Дсф = 41 м, по долготе ЛСА. = 101 м

Для повышения точности ОМС была проведена серия дополнительных

131*413' 131' «7' 131МЭ6'

131* 413'_131' 457'_131*49 В'

— Истижая граеяорня »■ ■ Расчетная траектория

Рисунок 8 - Траектория движения катера

измерений глубин с охватом по периметру второго участка с траекторией в виде конверта и включения их в базу данных (4-й участок) В процессе движения для контроля с интервалами в 2 секунды велась непрерывная запись координат места судна при помощи навигационного приемника СРНС Навстар GPS

Обобщенные результаты натурных экспериментов по ОМС сведены в таблицу 1

Таблица 1 - Результаты натурных экспериментов

№ участка Шаг сетки, м Дф, м Д^, м

I 4, =108, = 215 41 101

Д„=72, Д^ = 144 40 66

II Д, =108, А^ = 215 80 150

Д„=72, Д1 = 144 56 120

II - уточненная база дан- Д,=108, Av = 215 43 113

ных Д„ = 72, Д1=144 30 70

III Д, =108, Дх = 215 50 100

VI - уточненная база данных Д, =108, Д1 = 215 40 70

= 72, Д^ =144 15 60

Заключение

В диссертационной работе на основании выполненных исследований получены следующие основные научные результаты и выводы

1. В результате уточнения модели батиметрической системы навигации построенной на основе судовых датчиков навигационной информации, определена структура взаимодействия алгоритмов и основные задачи, выполняемые совокупностью распределенных подсистем, взаимосвязанных между собой и управляемых программно

2 Разработан метод и его алгоритмическое обеспечение формирования матрицы глубин с переменной структурой, обеспечивающей оптимизацию процесса поиска координат места судна

3 Разработаны новые методы определения координат точек касания лучей ДГАЛ с грунтом, градиентов глубин между точками и интерполяции глубин по КЗГ, а также их алгоритмическое обеспечение

4 Разработан метод и его алгоритмическое обеспечение последовательной оптимизации поиска наиболее вероятного места судна с использованием данных эхолота

5 Разработан метод определения места судна по градиентам глубин на основе данных ДГАЛ с использованием методов упомянутых в п 3, позволяющий исключить влияние систематических погрешностей в измерениях глубины

6 Разработан алгоритм уточнения исходной базы глубин по результатам текущих измерений глубин для повышения точности определения места судна

7 Результаты морских испытаний, а также имитационное моделирование функционирования разработанных методов определения места судна в различных условиях эксплуатации подтвердили правильность выводов и рекомендаций, полученных теоретическим путем

Основные положения диссертации опубликованы в работах

объемом 4 п л , с авторским вкладом 50-100%

Работы, опубликованные в изданиях, определенных ВАК РФ

(перечень 2005 г )

1 Клюева, С Ф Структура и алгоритм работы батиметрической системы навигации на базе доплеровского лага [Текст] / В В Завьялов, С Ф Клюева // Транспортное дело России Спецвыпуск № 2 - М. Морские вести России, 2004 - С 11-13

2 Клюева, С Ф Результаты вычислительного эксперимента с использованием алгоритма определения местоположения судна по глубинам морского дна [Текст] / В В Завьялов, С Ф Клюева // Транспортное дело России Спецвыпуск № 7 - М Морские вести России, 2006 - С 28-30

3 Клюева, С Ф Особенности моделирования корреляционно-экстремальных алгоритмов, использующих данные эхолота и доплеровского лага [Текст] / В В Завьялов, С Ф Клюева // Транспортное дело России Спецвыпуск № 7 - М Морские вести России, 2006 - С 67-69

Статьи

4 Клюева, С Ф Батиметрические системы навигации на базе ДГАЛ [Текст] / В В Завьялов, С Ф Клюева // Вестник морского государственного университета Судовождение - Владивосток МГУ им Г И Невельского, 2004 - С 116-124

Доклады на конференциях

5 Клюева, С Ф Восстановление навигационных параметров методом сплайн-интерполяции [Текст] / В В Завьялов, С Ф Клюева // Сб докладов пятьдесят первой региональной научно-технической конференции творческой молодежи "Наука делает мир лучшим" - Владивосток, МГУ им Г И Невельского,2003 -С.260-263.

6 Клюева, С Ф Алгоритм интерполяции глубин моря [Текст] / В В Завьялов, С Ф Клюева // Сб докладов пятьдесят первой региональной научно-технической конференции творческой молодежи "Наука делает мир лучшим" -Владивосток, МГУ им Г И Невельского, 2003 -С 264-271

7 Клюева С Ф Анализ систем определения места судна по рельефу морского дна [Текст] / С Ф Клюева // Материалы шестой международной научно-практической конференции "Проблемы транспорта Дальнего востока" 5-3 октября 2005 - Владивосток ДВО PAT, 2005 - С 207-208

8 Клюева, С Ф Анализ корреляционно-экстремальных алгоритмов батиметрических систем навигации [Текст] / В В Завьялов, С Ф Клюева // Материалы седьмой международной научно-практической конференции "Проблемы транспорта Дальнего востока" 3-5 октября 2007 - Владивосток ДВО PAT, 2007 -С 4-5

9 Клюева, С Ф Методы построения цифровой модели рельефа морского дна [Текст] / В В Завьялов, С Ф Клюева // Материалы седьмой международной научно-практической конференции "Проблемы транспорта Дальнего востока" 3-5 октября 2007 - Владивосток ДВО PAT, 2007 - С 29-30

Личный вклад автора. Работа [7] выполнена автором лично В работах [1, 4] автор участвовал в постановке задач, разработке методов, алгоритмов и структурных схем В работах [5, 6] автор участвовал в постановке задач, разработке методов и алгоритмов, анализе полученных результатов В работе [2] автор участвовал в организации натурных испытаний, проводил обработку и анализ результатов вычислений В работе [8] автор провел анализ алгоритмов КЭСН, дополнил классификацию данных алгоритмов В работе [3] автор принимал участие в постановке задачи, разработке методов и их алгоритмизации В работе [9] автор участвовал в постановке задач, разработке методов формирования ЦМР

Клюева Светлана Федоровна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА СУДНА ПО ГЛУБИНАМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУДОВЫХ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ НАВИГАЦИОННЫХ ПРИБОРОВ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уч-изд л 1,0 Формат 60 х 84'/16

Тираж 100 экз Заказ № 454

Отпечатано в типографии ИПК МГУ им адм Г И Невельского 690059, г Владивосток, ул Верхнепортовая, 50а

Введение.

1 Анализ систем определения места судна по рельефу морского

1.1 Анализ требований к точности определения места суда и батиметрической информации.

1.2 Анализ способов определения места судна по глубинам.

1.3 Анализ датчиков батиметрической навигационной информации.

1.3.1 Анализ технико-эксплуатационных характеристик корреляци- 25 онных лагов-эхолотов.

1.3.2 Анализ технико-эксплуатационных характеристик доплеров- 27 ских гидроакустических лагов.

1.3.3 Анализ технико-эксплуатационных характеристик навигаци- 30 онных эхолотов.

1.4 Анализ методов построения корреляционно-экстремальных 32 систем навигации.

1.5 Анализ методов построения цифровой модели рельефа морско- 40 го дна.

1.5.1 Общие вопросы методов построения цифровых моделей 40 рельефа.

1.5.2 Анализ методов преобразования нерегулярной сети в регу- 43 лярную.

1.6 Выводы по первой главе.

2 Разработка методов определения места судна по батиметрическим данным.

2.1 Уточнение модели батиметрической корреляционно- экстремальной системы обработки навигационной информации. . . 48 2.1.1 Уточнение состава элементов и задач навигационного комплекса.

2.1.2 Разработка конфигурации подсистемы корреляционно- 51 экстремальной обработки навигационной информации.

2.2 Разработка метода формирования базы глубин морского дна.

2.3 Разработка метода интерполяция глубин по карте заданных 57 глубин.

2.4 Разработка алгоритмов батиметрической системы навигации на 64 основе доплеровского гидроакустического лага.

2.4.1 Разработка метода определения градиентов глубин.

2.4.2 Разработка метода определения координат точек касания лу- 70 чей лага с грунтом.

2.5 Разработка методов определения места судна по глубинам.

2.5.1 Разработка методов определения места судна с использова- 73 нием данных эхолота и доплеровского лага.

2.5.2 Особенности реализации метода определения места судна с 80 использованием данных доплеровского гидроакустического лага

2.5.3 Оптимизация алгоритма последовательного поиска.

2.6 Выводы по второй главе.

3 Разработка программной реализации методов определения места судна по батиметрическим данным.

3.1 Разработка программной реализации метода определения места судна по глубинам, измеренным эхолотом.

3.1.1 Управляющая программа.

3.1.2 Процедура последовательного поиска.

3.1.3 Процедуры идентификации объектов.

3.1.4 Процедура формирования локальной сетки и множества веро- 104 ятных точек.

3.2 Разработка программной реализации метода определения места 108 судна по градиентам глубин.

3.3 Выводы по третьей главе.

4 Результаты машинного и натурного моделирования батиметрической системы навигации.

4.1 Результаты эксперимента с использованием данных эхолота.

4.1.1 Цель и программа испытаний.

4.1.2 Результаты эксперимента, полученные на практически прямо- 114 линейном участке плавания.

4.1.3 Результаты эксперимента при плавании с изменениями 118 курса и скорости.

4.1.4 Результаты эксперимента при плавании с резкими многократ- 122 ными и плавными изменениями курса.

4.2 Результаты испытаний после адаптации базы глубин.

4.3 Результаты моделирования алгоритма с использованием данных 131 доплеровского гидроакустического лага.

4.4 Выводы по четвертой главе.

Одной из важнейших задач судовождения была и остается задача автономного определения места судна.

С уменьшением маневренности крупнотоннажных судов, а также с увеличением их осадки требуется существенное повышение точности методов и средств определения места судна (ОМС). Еще более жесткие требования к точности определения места предъявляются в условиях плавания в каналах, узкостях, портах и прибрежном плавании. В связи с этим, важное значение имеет проблема автоматизации всего процесса судовождения в близи берегов, и её основная часть — автоматизация процесса ОМС.

Необходимая навигационная информация обеспечивается различными навигационными системами, состоящими из совокупности взаимодействующих навигационных устройств, которые позволяют определить те основные параметры, которые необходимо знать судоводителям для обеспечения безопасности судовождения: курс судна, статические и динамические углы крена и дифферента, скорость судна, пройденное расстояние, глубина моря под килем. Данная информация служит основой для функционирования различных систем автоматического управления движением судна.

В настоящее время наиболее полно удовлетворяют требованиям к навигационному обеспечению безопасности судоходства спутниковые радионавигационные системы (СРНС) Навстар GPS и ГЛОНАСС при использовании в штатном и дифференциальном режимах работы.

В то же время неавтономные системы навигации, к которым относятся СРНС, не обеспечивают надежности определения места судна в условиях существования сильных электромагнитных помех (магнитные бури, промышленные помехи в диапазоне частот СРНС) [32] и экранирования сигналов спутников естественными преградами в виде высоких берегов.

Альтернативным путем является использование резервной навигационной системы, работающей в автономном режиме без привлечения внешних средств.

Наибольшее распространение получили автономные навигационные системы (система счисления), состоящие из датчиков курса и скорости. В теории морской навигации описаны также способы определения и уточнения места судна по глубинам. Однако наличие только такой автономной навигационной системы и вышеупомянутых способов использования глубины с применением устаревших технологий не позволяет ОМС с заданной точностью.

К середине 90-х годов была обоснована концепция создания единых систем определения скорости и глубины под килем судна [24]. Создание подобных систем позволит: «повысить точность и устойчивость выработки рассматриваемых параметров в широком диапазоне воздействия дестабилизирующих факторов за счет разработанной субоптимальной процедуры обработки информации, поступающей от датчиков»; «увеличить информативность за счет определения параметров среды: вертикального профиля скорости течения, среднего уклона грунта, как по линии пути, так и на траверзных направлениях, опасной скорости сближения с грунтом»; «существенно уменьшить массогабаритные характеристики»; «снизить стоимость систем в серийном производстве эксплуатации».

Анализ существующего положения дел [65] и генеральных направлений развития средств и методов навигации, гидрографии и океанографии в мире указывает на следующие тенденции:

1. Стремление к глобальному навигационно-гидрографическому обеспечению основных групп объектов на суше, в околоземном космическом и воздушном пространстве, над водой и под водой.

2. Унификация минимального количества навигационно-гидрографического оборудования.

3. Стремление к минимально возможной стоимости оборудования и, в первую очередь, бортовой аппаратуры.

4. Автоматизация, обеспечивающая простоту получения, отображения и использования навигационной информации; интеграция навигационных систем с системи связи. Это нашло отражение в разработке за последние 15 лет по инициативе МО РФ «Комплексных программ навигационного обеспечения» (на периоды 1990—2000 гг.)

Большое внимание уделяется вопросам создания и внедрения навигационных информационных систем с отображением электронной карты, что следует рассматривать как реальное повышение точности и безопасности судовождения.

Интегрирование навигационных информационных систем с системами управления судна открывает широкие возможности по обеспечению безопасности мореплавания, автоматизации процесса судовождения.

Таким образом, возникает задача коррекции автономной навигационной системы посредством использования вспомогательной навигационной системы. Решением данной проблемы может быть навигация по естественному геофизическому полю Земли.

Теоретические и экспериментальные исследования, проводимые с целью дальнейшего совершенствования и развития аппаратуры автономной навигации, привели, по мнению отечественных и зарубежных специалистов, к разработке достаточно перспективных корреляционно-экстремальных навигационных систем. Такие системы основаны на сопоставлении информации устройств наблюдения (датчики поля) с картой поля, хранящейся в памяти бортового компьютера. В последнее время широкое применение находят гидроакустические навигационные системы, в которых используется информация о глубине под килем (батиметрические системы навигации).

Развитие и практическая реализация алгоритмов навигации по геофизическим полям [2, 3, 49, 59, 64, 76] может существенно повысить эффективность использования навигационных комплексов.

На пятой Российской научно-технической конференции "Современное состояние и проблемы навигации и океанографии" в докладе Алексеева С. П. [4] говорится, что «в области средств, методов и технологий морской навигации, в том числе навигационных комплексов главным направлением является дальнейшая разработка навигационных комплексов, развитие которых идет по пути дальнейшего увеличения точности выработки времени хранения навигационных параметров, а также расширения их номенклатуры»; «перспективным для навигационного вооружения всех кораблей всех классов представляется реализация интегрированных систем ориентации и навигации, сопряженных с электронными картографическими — информационными системами (ЭКНИС) и приемной аппаратурой (ПА) спутниковых навигационных систем (СНС) ГЛОНАССЛлРЗ, а таюке корреляционно-экстремальными навигационными системами (КЭСН)».

На этой же конференции в докладе Комарицина А. А. [51] сообщается, что «увеличение осадки и размерений судов потребует перейти на новые стандарты при создании карт на важные районы. Международная гидрографическая организация уже ввела в действие новый международный стандарт на гидрографические работы, в соответствии с которым требования к точности измерения и "привязки" глубин значительно ужесточены: погрешность в измерении глубины на подходах к портам не должна превышать 10 см, а в плановой "привязке" — 25-100 см». Важнейшим условием обеспечения безопасности мореплавания является наличие современных навигационных карт [76, 83].

В работе [7] приведены результаты анализа информационных ресурсов и технологий формирования и ведения банка океанографических данных Министерства обороны РФ, функционирующего на базе НИЦ

Гос.НИНГИ, и сделаны выводы: «необходимость обновления существующей электронной базы глубин»; «в ближайшей перспективе наряду с проектированием автоматизированного банка данных планируется освоить современные СУБД и создать реляционные базы океанографических данных по отдельным акваториям и видам наблюдений, а также "настольные" информационно-справочные системы».

Батиметрические системы навигации (БСН) на основе корреляционно-экстремальных систем (КЭС) в настоящее время находятся в стадии развития. Число разрабатываемых типов БСН, отличающихся как по принципу действия, так и по способам технической реализации, постоянно растет. Идея применения КЭС возникла в 44 году в США. Теория КЭС получила свое развитие в трудах русских ученых, таких как А. А. Кра-совский, И. Н. Белоглазов, В. К. Баклицкий и др.

Преимущества БСН заключаются в том, что при наличии соответствующей электронной базы глубин морского дна, система дает возможность с высокой точностью определить место судна, в любое время суток, в любых условиях видимости, не прибегая к использованию радионавигационных средств [100].

В БСН на базе гидроакустических лагов матрица глубин представляет карту глубин, для выбранного района океана, которая сопоставляется в процессе вычислений с данными глубин, полученными с помощью гидроакустического доплеровского лага, сразу в нескольких точках, покрывающих определенный участок дна.

Проблемная ситуация. С одной стороны, использующиеся в настоящее время на судах гидроакустические доплеровские лаги, эхолоты, электронные картографические информационные навигационные системы, СРНС не отвечают в полной мере растущим требованиям по обеспечению безопасности плавания в современных условиях судоходства по: точности, надежности и ремонтнопригодности, системности выделения и комплексной обработке информации от разнородных приборов, что значительно снижает потенциальные возможности перспективных гидроакустических навигационных систем. Описание способов определения и уточнения места судна по глубинам исключены из современных учебников по навигации ввиду их малой точности. В доступной литературе отсутствуют подробные сведения о теоретических и практических разработках реальных систем ОМС по глубинам, основанных на современных информационных технологиях для обеспечения безопасности мореплавания. Автономные гидроакустические навигационные системы для определения места судна отечественной промышленностью не производятся.

Разрешить указанную проблему необходимо путем разработки новых алгоритмов, моделей и систем ОМС на основе комплексной обработки информации от однородных и разнородных гидроакустических навигационных приборов и получения в результате этого улучшенных качественных и количественных показателей безопасности мореплавания.

Актуальность темы. Обеспечение безопасности мореплавания постоянно предъявляет все возрастающие требования к знаниям параметров морского дна.

В настоящее время при решении задач навигации по геофизическим полям (ГФП) используются корреляционно-экстремальные системы, для которых разработан достаточно большой комплекс эффективных алгоритмов обработки информации, методов оценки точности определения места [30].

Опубликованные в 1970—2005 годах работы отечественных и зарубежных ученых [6, 9, 10, 19, 58, 84, 109] по корреляционным экстремальным системам навигации(КЭСН), позволяют в теории построения КЭСН выделить три основных направления — поисковые системы, беспоисковые и рекуррентно-поисковые системы [72, 102—106]. У беспоисковых алгоритмов КЭСН имеется принципиальный недостаток, заключающийся в потере работоспособности при больших начальных отклонениях [58, 72, 103]. Поисковые алгоритмы [7, 9, 10, 19, 84, 102] не имеют ограничений по величине начальных ошибок, но требуют значительной производительности бортового компьютера. Методы поискового оценивания приведены в работах [58, 103, 105].

Следовательно, разработка алгоритмов оптимизирующих процесс поиска, и гибко сочетающих в себе достоинства алгоритмов разных направлений является актуальной задачей. В то же время в алгоритмах необходимо исключить влияние систематических погрешностей в измерениях глубин под килем, возникающих в основном вследствие непостоянства скорости распространения звука в воде, влияния приливо-отливных явлений, изменения осадки судна и т.п. на точность ОМС.

В работах [5, 30] указаны проблемы, не рассмотренные в теории КЭСН в настоящее время: «полученные зависимости (оценка точности определения места) не отражают численного влияния на точность определения места длины галса обсервации»; «основные принципы построения КЭСН известны, однако на конкретные вопросы, связанные с влиянием дискретности изображений, ошибок стабилизации объекта в пространстве, критериев сравнения изображений исчерпывающих ответов до настоящего времени нет».

Решением данной проблемы является привлечение методов статистического моделирования КЭСН на ЭВМ, предполагающих разработку и программную реализацию моделей, а также проведение с помощью созданных моделей статистических экспериментов с реальными снимками местности [5].

Необходимость такого подхода становится особенно актуальным при анализе и синтезе алгоритмов КЭСН, предназначенных для управления подвижными объектами в реальном времени и в реальных условиях работы.

Построение цифровых моделей рельефа (ЦМР) достаточно подробно описано в работах отечественных и зарубежных авторов [17, 25, 27, 31, 32, 46, 57, 67, 68, 71, 74,89-91, 93, 112-116, 126]. В настоящее время большое распространение получили модели рельефа в виде регулярной матрицы значений высот [46, 119, 125]. Преобразование нерегулярной сети [17, 25, 26, 106] в регулярную предпочтительно, так как при преобразовании имеется возможность использовать несколько методов интерполяции, аппроксимации или моделирования.

В работах [26, 29, 31, 32 112, 113], показано, что достаточно приемлемые результаты могут быть получены при представлении полей в аналитической форме с помощью сплайнов. Реализация процесса ОМС по глубинам в реальном времени, требует построения ЦМР с оптимальными характеристиками по быстродействию и памяти (загрузка в память заданного района, пересчет по сетке глубин) и оптимизации процесса поиска места судна. Возникает необходимость разработки метода формирования текущей карты глубин (ТКГ) переменной структуры, которая строится поверх карты заданных глубин (КЗГ). Границы КЗГ определяют область поиска, включающую траекторию движения судна на заданном интервале, что значительно сократит область поиска. Алгоритм должен сочетать качества оптимальные по сложности выполняемых вычислений и точности интерполирования глубин, что позволит реализовать процессы в реальном времени.

Точность ОМС во многом зависит от наличия высокоточной электронной базы глубин. Методы построения подробных электронных карт глубин требуют проведения дополнительных корректировок посредством дополнительного измерения глубин морского дна. Подобные методы должны учитывать адаптивные базы глубин, позволяющие, не изменяя структуры всей базы данных, накапливать новые данные, автоматически записывать их в базу глубин в процессе движения судна по заданному маршруту.

Цель диссертационной работы. Совершенствование методов определения места судна использованием судовых гидроакустических навигационных приборов для обеспечения безопасности мореплавания.

Область исследования - разработка методов и систем обеспечения безопасности плавания в современных условиях судоходства.

Объект исследования - совокупность методов и средств навигации и судовождения, в частности батиметрические корреляционно-экстремальные системы навигации.

Предмет исследования — совершенствование методов определения места судна с использованием судовых гидроакустических навигационных приборов.

Для достижения цели поставлены и решены следующие научные задачи:

1. Уточнение модели батиметрической системы навигации с выделением элементов и задач навигационного комплекса для формирования алгоритмически взаимосвязанного процесса обработки навигационной информации.

2. Разработка метода формирования матрицы глубин морского дна с переменной структурой.

3. Разработка метода определения координат точек касания лучей доплеровского гидроакустического лага с грунтом, градиентов глубин между ними и интерполяции глубин по карте заданных глубин.

4. Разработка метода последовательной оптимизации ОМС с использованием данных эхолота.

5. Разработка метода ОМС по градиентам глубин с использованием данных ДГАЛ.

6. Натурное и машинное моделирование процедуры ОМС на основе имеющейся базы глубин морского дна в заданном районе плавания и информации от датчиков глубин.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Уточенная модель батиметрической системы навигационного комплекса для формирования алгоритмически взаимосвязанного процесса обработки навигационной информации с учетом составляющих элементов и задач.

2. Метод формирования матрицы глубин морского дна с переменной структурой.

3. Метод последовательной оптимизации поиска места судна по данным эхолота.

4. Метод определения места судна по градиентам глубин с использованием ДГАЛ.

Методы исследования. При решении поставленных научных задач использовались методы теории гидроакустики, корреляционно-экстремальных систем навигации, интерполяции, имитационного моделирования и натурного эксперимента, теории автоматического управления.

Научная новизна. Уточнена модель батиметрической системы навигации на основе судовых датчиков навигационной информации с определением структуры взаимодействия алгоритмов и основных задач, выполняемых совокупностью распределенных подсистем взаимосвязанных между собой и управляемых программно. Теоретически обоснованы новые методы определения места судна по глубинам на основе данных эхолота и по градиентам глубин на основе данных ДГАЛ. Разработан алгоритм уточнения исходной базы глубин по результатам текущих измерений глубин, для повышения точности определения места судна. Разработан программный комплекс определения места судна по глубинам морского дна, позволяющий вести обработку и анализ результатов в реальном времени.

Обоснованность и достоверность результатов достигнута базированием на строго доказанных и корректно используемых выводах апробированного математического аппарата и совпадением результатов теоретических исследований с данными машинного моделирования и натурных испытаний при использовании реальной базы данных глубин.

Практическая ценность Практическая ценность работы заключается в разработке алгоритмов моделирования КЭСН, формирования ЦМР. Разработанные алгоритмы ОМС по глубинам на основе данных эхолота и ДГАЛ, методика организации вычислительного процесса и программный комплекс определения места судна по глубинам, позволяющий вести обработку и анализ результатов в процессе движения судна в реальном времени, могут найти применение в судовых интегрированных мостиках совместно с электронной картографической навигаци-онно-информационной системой.

Состояние исследуемого вопроса. В настоящее время продолжаются разработки алгоритмов и методов ОМС по глубинам. Также продолжаются исследования по формированию цифровых моделей глубин с использованием методов сплайн интерполяции и триангуляции. В теории КЭСН являются актуальными проблемы точностных характеристик ОМС, методов хранения и обработки больших массивов информации электронных карт. Актуальными являются вопросы создания единых баз данных глубин и баз данных алгоритмов КЭСН.

Тема связана с НИР и ОКР, проводимыми на кафедре «Технические средства судовождения» в ФГОУ ВПО МГУ им. адм. Г. И. Невельского в соответствии с федеральными целевыми программами «Мировой океан» (1998-2012 гг.) и «Модернизация транспортной системы России» (2002—2010 гг.), планами НИР вуза в рамках темы «Повышение эффективности технических средств навигации и разработка методов их комплексного использования».

Реализация результатов работы. Результаты работы непосредственно использованы при выполнении госбюджетных НИР, которые велись на кафедре «Технические средства судовождения» ФГОУ ВПО МГУ им. адм. Г. И. Невельского.

Выводы и рекомендации, полученные при разработке диссертации, внедрены в процесс обучения курсантов и студентов ФГОУ ВПО МГУ им. адм. Г. И. Невельского (лекции, курсовое и дипломное проектирование).

Апробация результатов работы. Основные теоретические положения подтверждены экспериментально при натурных испытаниях. При разработке алгоритмов и программ для ЭВМ использованы результаты теоретических исследований, изложенных в диссертационной работе.

Материалы работы были доложены и одобрены на: пятой международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока» - 2003 г.; пятьдесят первой региональной научно-технической конференции творческой молодежи. "Наука делает мир лучшим" — 2003; шестой международной научно-практической конференции «Проблемы транспорта Дальнего Востока» — 2005 г.; седьмой международной научно-практической конференции "Проблемы транспорта Дальнего востока"— 2007

Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 работ, из них 3 в изданиях рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация представлена на 152 листах машинописного текста и состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников и одного приложения. Работа содержит 60 рисунков, 8 таблиц и список использованных источников из 128 наименований.

4.4 Выводы по четвертой главе

В результате исследований, можно сделать выводы:

1. Результаты натурного моделирования функционирования разработанных методов определения места судна по данным эхолота показали следующее: точность ОМС соответствует потенциальной, указанной в п. 1.2; точность ОМС меньше шага сетки ЦМР КЗГ и примерно через одну милю плавания становится стабильной; уточнение базы данных глубин повысило точность ОМС примерно в

2 раза; уменьшение шага сетки ЦМР КЗГ на 30% повышает точность ОМС примерно на такую же величину; во время изменения курса судна погрешность ОМС увеличивается.

2. Результаты численного моделирования функционирования разработанных методов определения места судна по данным ДГАЛ показали следующее: точность ОМС меньше шага сетки ЦМР КЗГ; во время изменения курса судна погрешность ОМС увеличивается; уменьшение градиентов глубин приводит к увеличению погрешности ОМС.

3. Результаты морских испытаний, а также имитационное моделирование функционирования разработанных методов определения места судна в различных условиях эксплуатации подтвердили правильность выводов и рекомендаций, полученных теоретическим путем.

Основные научные результаты, изложенные в главе, опубликованы в работах [39, 40, 41,42]

Заключение .

В диссертационной работе на основании выполненных исследований получены следующие основные научные результаты и выводы:

1. В результате уточнения модели батиметрической системы навигации построенной на основе судовых датчиков навигационной информации определена структура взаимодействия алгоритмов и основные задачи, выполняемые совокупностью распределенных подсистем взаимосвязанных между собой и управляемых программно.

2. Разработан метод и его алгоритмическое обеспечение формирования матрицы глубин с переменной структурой, обеспечивающей оптимизацию процесса поиска координат места судна.

3. Разработаны новые методы определения координат точек касания лучей ДГАЛ с грунтом, градиентов глубин между точками и интерполяции глубин по КЗГ, а также их алгоритмическое обеспечение.

4. Разработан метод и его алгоритмическое обеспечение последовательной оптимизации поиска наиболее вероятного места судна с использованием данных эхолота.

5. Разработан метод определения места судна по градиентам глубин на основе данных ДГАЛ с использованием методов упомянутых в п. 3, позволяющий исключить влияние систематических погрешностей в измерениях глубины.

6. Разработан алгоритм уточнения исходной базы глубин по результатам текущих измерений глубин, для повышения точности определения места судна.

7. Результаты морских испытаний, а также имитационное моделирование функционирования разработанных методов определения места судна в различных условиях эксплуатации подтвердили правильность выводов и рекомендаций, полученных теоретическим путем.

1. Абсолютные и относительные лаги: справочник / К. А. Виноградов, В. Н. Кошкарев, Б. А. Осюхин, А. А. Хребтов. — Л.: Судостроение, 1990.-264 с.

2. Автономные подводные роботы: системы и технологии / М. Д. Агеев, Л. В. Киселев, Ю. В. Матвиенко и др.; под общ. редакцией М. Д. Агеева; отв. ред Л. В. Киселев.; Ин-т проблем морских технологий. -М.: наука, 2005. 398с.

3. Автономные необитаемые подводные аппараты / Под общ. ред. М. Д. Агеева. Владивосток: Дальнаука, 2000. — 272 с.

4. Андреев. Ю. А. Экспериментальное исследование цифровых корреляционно-экстремальных систем с использованием реальных изображений местности: автореф. дис.канд. техн. наук: 05.12.04 / Ю. А. Андреев. Томск, 1983. - 21 с.

5. Баклицкий, В. К. Корреляционно — экстремальные методы навигации / В. К. Баклицкий, А. Н. Юрьев. — М., Радио и связь, 1982. 256 с.

6. Балясников, С. Б. Состояние и проблемы развития банка океанографических данных Министерства обороны РФ / С. Б. Балясников, С. И. Мастрюков // Навигация и гидрография. — 2001. — №7.

7. Бахшиян, Б. Ц. Определение и коррекция движения / Б. Ц. Бах-шиян, Р. Р. Назиров, П. Е. Эльясберг. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980. 360 с.

8. Белоглазов, И. Н. Проблемы синтеза и анализа корреляционно-экстремальных систем / И. Н. Белоглазов // Адаптивные автоматические системы / Под ред. Г. А. Медведева— М.: Советское радио, 1972. — С.120-154.

9. Белоглазов, И. Н. Корреляционно-экстремальные системы / И. Н. Белоглазов, В. П. Тарасенко. Москва, Радио и связь, 1982. — 256 с.

10. П.Березин И. С., Жидков Н. П. Методы вычислений. Т.1. — М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. -С. 102-186.

11. Бендат, Дж. Прикладной анализ случайных данных / Дж. Бендат, А. Пирсол; пер. с англ. — М.: Мир, 1989. 540с.

12. Блинов, И. А. К вопросу о решении многоэкстремальных задач в гидрографии / И. А. Блинов, Э. М. Гаврилов // Проблемы морского судовождения: Сборник научных трудов. — М.: В/О Мортехинформреклама, 1983.-С. 100-102.

13. Блинов, И. А. Задача оценки качества гидрографической съемки / И. А. Блинов, А. Б Афонин // Проблемы безопасности мореплавания: Сборник научных трудов ЛВИМУ им. С. О. Макарова. М.: В/О Мортехинформреклама, 1987.— С 133—136.

14. Богородский, А. В. Гидроакустическая техника исследования и освоения океана / А. В. Богородский, Г. В. Яковлев, Е. А. Корепин, А. К. Должиков. — Ленинград. Гидрометеоиздат, 1984. — 264 с.

15. Боркус, М. К. Корреляционные измерители путевой скорости и угла сноса летательных аппаратов / М. К. Боркус, А. Е. Черный. — М.: Советское радио, 1973. — 264 с.

16. Бочкарев, А. М. Корреляционно-экстремальные системы навигации / А. М. Бочкарев // Зарубежная радиоэлектроника. — 1981. — №9. — С. 28-53.

17. Букатый, В. М. Гидроакустические лаги / В. М. Букатый, В. И. Дмитриев. М.: Пищевая промышленность, 1980. — 176 с.

18. Вагущенко, JI. JI. Обработка навигационных данных на ЭВМ/ Л. JI. Вагущенко. -М.: Транспорт, 1985. 144 с.

19. Виноградов, К. А. Гидроакустический корреляционный лаг / К. А. Виноградов, В. Н., Кошкарев, Б. А. Осюхин, Г. В. Яковлев // Судостроение за рубежом. 1977. - № 7. - С.53-65.

20. Виноградов, К. А. Навигационные эхолоты / К. А. Виноградов, Б. М. Манулис, Б. А. Осюхин, Г. В. Яковлев // Судостроение за рубежом. 1997. - № 7. - С. 54-74.

21. Виноградов, К. А. Гидроакустические навигационные системы и средства / К. А. Виноградов, И. А. Новиков // Навигация и гидрография. —2001.-№7.-С. 54-74

22. Волков, А. Е. Оценка координат судна градиентным методом / А. Е. Волков // Методы и технические средства морской навигации: сб. научн. тр. — М.: Мортеинформреклама, 1993. С. 38-^1.138

23. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов / Ю. Б. Баранов, А. М. Берлянт, Е. Г. Капралов, А. В. Кошкарев, Б. Б. Се-рапинас, Ю. А. Филиппов — М.: ГИС — Ассоциация, 1999. — 204 с.

24. Гидроакустические навигационные средства / В. И.Бородин, Г. Е. Смирнов, Н. А. Толстякова, Г. В. Яковлев. — Л.: Судостроение, 1983. -264 с.

25. Губернаторов, С.С. Картография в современной навигации / С. С. Губернаторов // Геопрофи. 2003 - №3. - С. 3-9.

26. Гузевич, С.Н. Методы, точность и эффективность навигации деятельности штурмана / С. Н. Гузевич // Навигация и гидрография. — 1996.-№2.-С. 37-43.

27. Дешнер, А.И. Сплайн интерполяция в минимаксной фильтрации для решения задач навигации по геофизическим полям мирового океана /А. И. Дешнер // Транспортное дело России. Спецвыпуск № 3 — М.: Морские вести России, 2005. — С. 136-139.

28. Дешнер, А. И. Анализ и синтез алгоритмов высокоточной морской навигации по геофизическим полям: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.22.19 / Дешнер Андрей Иванович ИАПУ ДВО РАН, Владивосток, 2004.-21с.

29. Дмитриев, С. П. Задачи навигации и управления при стабилизации судна на траектории / С. П. Дмитриев, А. Е. Пелеев. — Спб.: ГНЦ РФ-ЦНИИ Электроприбор, 2004. 160с.

30. Долотов, С.А. Точность определения угла прихода эхосигна-лов гидролокационным комплексом бокового обзора / С. А. Долотов, В. И. Кевицер, И. В. Смольянинов // Навигация и гидрография. — 1966. — № 3. — С. 100-103.

31. Жухлин, A.M. Использование метода спалайн-функций для описания опасной изобаты / А. М. Жухлин, К. П. Мамаев // Методы и технические средства морской навигации: сб. научн. тр. — М.: Мортеинформ-реклама, 1993. С. 38-41.

32. Завьялов, В.В. Измерители скорости с линейной базой направленных приемников / В. В. Завьялов. — Владивосток: Мор. гос ун-т им. адм. Г. И. Невельского, 2004. — 174 с.

33. Завьялов, В. В. Структура и алгоритм работы батиметрической системы навигации на базе доплеровского лага / В. В. Завьялов, С. Ф. Клюева // Транспортное дело России. Спецвыпуск № 2. — М.: Морские вести России, 2004. С. 11-13.

34. Завьялов, В. В. Батиметрические системы навигации на базе ДГАЛ / В. В. Завьялов, С. Ф. Клюева // Вестник морского государственного университета. Судовождение. — Владивосток: МГУ им. Г.И. Невельского, 2004.-С. 116-124.

35. Завьялов, В. В. Алгоритм интерполяции глубин моря / В. В. Завьялов, С. Ф. Клюева // Сб. докладов 51 региональной научно-технической конференции творческой молодежи. "Наука делает мир лучшим". — Владивосток, МГУ им. Г.И. Невельского-2003 — С. 264— 271.

36. Завьялов, В. В. Особенности моделирования корреляционно-экстремальных алгоритмов, использующих данные эхолота и доплеровского лага / В. В. Завьялов, С. Ф. Клюева // Транспортное дело России. Спецвыпуск № 7 — М.: Морские вести России, 2006. С. 67-69.

37. Завьялов, В.В., Анализ синхронности определения обсервован-ных широт GPS приемникамим GP-270ML и GP-37 / В. В. Завьялов, С. Ф. Клюева, Ю. А. Комаровский // Транспортное дело России. Спецвыпуск № 7, часть II М.: Морские вести России, 2006. - С. 14—15.

38. К. де Бор. Практическое руководство по сплайнам / К. де Бор; пер. с англ. В. К. Галицкого, С. А. Шестакова, под редакцией В. И. Ску-рихина. — М.: Радио и связь, 1985. 285 с.

39. Калиткин, Н. Н. Численные методы: уч. пособие для вузов / Н. Н. Калиткин/ под ред A.A. Самарского. — М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1978. — 512 с.

40. Киселев, Л. В. Задачи навигации, управления и ориентирования в подводном пространстве / Л. В. Киселев, А. В. Инзарцев, Ю. В. Матвиенко, Ю. В. Ваулин. Мехатроника, автоматизация управления. - 2004. - С. 51-63.

41. Комаровский, Ю. А. Оценка соответсвия таблицы 2.26 МТ-2000 Госудаственному стандарту по методлам преобразования координат / Ю. А. Комаровский // Научные проблемы транспорта Сибири и дальнего востока. Новосибирск, 2005. — С. 77-83

42. Кондрашихин, В. Т. Определение места судна / В. Т. Кондра-шихин. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1989. - 230 с.

43. Корнейчук, Н. П. Сплайны в теории приближения / Н. П. Корнейчук. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1984.-352 с.

44. Короченцев, В. И. Патент RU 2 248 007С2, МПК G 01 S 15/89 Способ построения навигационной карты морскогот дна / В. И. Короченцев, Е. М. Титов, № 2002118000.09, заявлено 10.02.2044; опубл. 10.03.2005, Бюл.№7-7С.

45. Костюк, Ю. Л. Гладкая аппроксимация изолиний однозначной поверхности, заданной нерегулярным набором точек / Ю. Л. Костюк, А. Л. Фукс // Геоинформатика — 2000. Труды межд. научно-практ. кон-фер. — Томск : Изд-во Томск, ун-та, 2000. — С. 37—41.

46. Красовский, А. А. Теория корреляционно-экстремальных навигационных систем / А. А. Красовский, И. Н. Белоглазов, Г. П. Чигин. М.: Наука, 1979. - 448 с.

47. Лесков, М. М. Навигация: учебник для вузов мор. трансп. / М. М. Лесков, Ю. К. Баранов, М. И. Гаврюк—М.: Транспорт, 1980. -344 с.

48. Макаров, Г. В. Учет корреляции при оценке места судна / Г. В. Макаров, Б. И. Никофоров, В. В. Порядков, П. В. Томсон // Проблемы морского судовождения. — М.: Мортеинформреклама, 1983 — С. 103-106.

49. Макаров, В. С. Перспективы развития средств и методов морской навигации, гидрографии и океанографии / В. С. Макаров // Навигация и гидрография. 1996. — №2. — С. 14—19.

50. Макаров, Г. В. Оценка точности коррелирующих параметров при уравнивании обобщенным методом наименьших квадратов / Г. В. Макаров // Проблемы морского судовождения: Сборник научных трудов. М.: Мортехинформреклама, 1983. - С. 106-108.

51. Малаев, П. И. Одно из возможных направлений в создании средств навигации морских объектов по физическим полям земли / П. И. Малаев // Навигация и гидрография. 1996. - №2. — С. 31—35.

52. Макода, В. С. Перспективы развития средств и методов морской навигации, гидрографии и океанологии // Навигация и гидрография.- 1996. №2 - С. 14-19.

53. Марчук, Г. И. Методы вычислительной математики / Г. И. Мар-чук. — М.: Наука, главная редакция физико-математической литературы, 1977.-456 с.

54. Мирза, Н. С. Триангуляция Делоне переменного разрешения / Н. С. Мирза, Р. В Чаднов // Материалы ХЫ1 Международной студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс". Информационные технологии. — С. 13—14.

55. Мирза, Н. С. Построение смежных триангуляции Делоне / Н. С. Мирза // Вестник Томского гос. ун-та, 2006. — № 16. С. 162-165

56. Мореходные таблицы (МТ-2000) СПб.: ГУНиО, 2002. - 576 с.

57. Морозов, В. А. Регулярные методы решения некорректно поставленных задач / В. А. Морозов. М.: Наука, гл ред. физ.мат лит-ры, 1998.-240 с.

58. Мусин, О. Р. Цифровые модели для ГИС. Информационный бюллетень. ГИС-Ассоциация. 1998. —№4(16). -30 с.

59. Навигационные приборы и системы / Б. Б. Самотокин, В. В. Мелешко, Ю. В. Степанковский. К.: Вища шк. Голоное изд-во, 1986.-343 с.

60. Навигация /А. П. Ющенко, М. М. Лесков. — М.: Транспорт, 1972.-360 с.

61. Новиков П. А. Метод построения цифровой модели навигационной карты порта (ЦМНКП) / П. А. Новиков // Методы и технические средства судовождения: Сборник научных трудов. — М.: В /О Мортехин-формреклама, 1985. — С. 124-128.

62. Орлович-Грудков, К. С. Навигационно-гидрографическое обеспечение плавания судов по внутренним водам России. // Геопрофи. — 2005.-№3.-С. 4-6.

63. Практическое кораблевождение для командиров кораблей, штурманов и вахтенных офицеров. Книга первая / Отв. ред. адмирал А. П. Михайловский. Министерство Обороны Союза ССР, Главное управление навигации и океанографии, 1989. С. 373-378.

64. Простаков, JI. JI. Электронный ключ к океану (Гидроакустическая техника сегодня) / JI. JI. Простаков — 2-е изд., перераб. и доп. — JL: Судостроение, 1986. — 184 с.

65. Радионов, А. И. Автоматизация судовождения / А. И. Радионов, А. Е. Сазонов.// Учеб. для вузов. 3-е изд, переработ, и доп.— М.: Транспорт, 1992.-192 с.

66. Райбман, Н. С. Адаптивные модели в системах управления / Н. С. Райбман, В. М. Чадеев.». — М.: Советское радио, 1966. — 160 с.

67. Разманов, В. М. Об одной особенности съемки рельефа дна ин-терферометрическим гидролокатором бокового обзора / В. М. Разманов, С. А. Долотов, В. И. Каевицер. Акустический журнал. — 1997. — Т. 43, № 4.- С. 559-562.

68. Решетняк, С. В. Оценка вероятности пропуска опасных глубин в зависимости от дискретности съемки / С. В. Решетяк // Навигация и гидрография. 1995. -№1. - С. 78-82.

69. Ржевкин, В. А. Автономная навигация по картам местности /

70. B. А. Ржевкин // Зарубежная радиоэлектроника. 1981. —№10. — С. 3—28.

71. Рубинштейн, Д. Н. Современная навигация / Д. Н. Рубинштейн. // Вестник Морского государственного университета. Вып.9 Серия: Судовождение. — Владивосток: Мор. Гос. Ун-т, 2005. — С. 31-41.

72. Рубинштейн, Д. Н. Новые международные требования к точности плавания в различных условиях / Д. Н. Рубинштейн // Вестник Морского государственного университета. Вып.9 Серия: Судовождение. — Владивосток: Мор. Гос. Ун-т, 2005. — С. 31-41.

73. Рубинштейн, Д. Н. Точность глубин на морских картах / Д. Н. Рубинштейн // Морской транспорт. Серия: «Судовождение, связь и безопасность мореплавания»: Экспресс-информация. — М.: Мортехин-формреклама, 2000.- Вып. 7 (374). С. 23-28.

74. Стоян, Ю. Г. Решение некоторых многоэкстремальных задач методом сужающихся окрестностей / Ю. Г. Стоян, В. 3. Соколовский. — Киев: Наук, думка, 1980. — 230 с.

75. Скворцов, А. В. Применение триангуляции для решения задач вычислительной геометрии / А. В. Скворцов, Ю. Л. Костюк // Геоинформатика: Теория и практика. Вып. 1. Изд-во Том. ун-та, Томск, 1998.1. C. 127-138.

76. Скворцов, А. В. Обзор алгоритмов построения триангуляции Делоне / А. В. Скворцов // Вычислительные методы и программирование, 2002.- т. 3, раздел 1. С. 82-92.

77. Скворцов, А. В. Сжатие координат узлов триангуляции /

78. A. В. Скворцов, Ю. Л. Костюк // Изв. вузов. Физика.-2002.-№5-С. 26-30.

79. Сорокин, А. И. Гидрографическое исследование Мирового океана / А. И. Сорокин. — Л.:. Гидрометеоиздат, 1980. — 288 с.

80. Справочник по гидроакустике / А. П. Евтюгов, А. Е. Колесников, Е. А. Корепин и др. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Судостроение, 1988.-522 с.

81. Судовые измерители скорости (справочник) / А. А. Хребтов,

82. B. Н. Кошкарев, Б. А. Осюхин, К. А. Виноградов, В. В. Чернявец. Л.: Судостроение,. — 1978. 290 с.

83. Тезиков, А. Л. Учет уклона дна и характеристика направленности эхолота при измерении глубины / А. Л. Тезиков, X. Г. Саманего, М. В. Цветков // В кн.: Методы и технические средства судовождения. — М.: В/О О «Мортехинформреклама», 1985. С. 142-145.

84. Технические средства судовождения / Е. Л. Смирнов, А. В. Яловенко, В. К. Перфильев, В. В. Воронов, В. В. Сизов // Том 2. Конструкция и эксплуатация. Учебник для вузов. — Спб.: «Элмор», 2000. 656 с.

85. Фрадкин, В. Н. Исследования в области методов комплексной обработки навигационной информации / В. Н. Фрадкин // Навигация и гидрография. -2001.-№7. С. 75-78.

86. Фадюшин, С. Г. Привязка изображения навигационной карты к системе координат графического редактора / С. Г. Фадюшин // Вестник Морского государственного университета. Вып.9 Серия: Судовождение. — Владивосток: Мор. Гос. Ун-т, 2005. — С. 62—65.

87. Фармаковский С. Ф., Черноглазов К. А. Зарубежные корабельные и судовые навигационные комплексы / С. Ф. Фармаковский, К. А. Черноглазов // Судостроение за рубежом. — 1972. — № 1. — 50 с.

88. Цветков М. В. Выбор подробности промера / М. В. Цветков, М. Ф. Макаров // Судовождение: Сборник научных трудов, вып. 2. М.: ЦРИА «Морфлот», 1979.-С. 145-149.

89. Щербатюк А. Ф. Поисковые алгоритмы определения местоположения объекта по характерной изолинии поля рельефа / А. Ф. Щербатюк // Препринт № 6(115). Владивосток: ИАПУ ДВНЦ АН СССР, 1984 г.-20 с.

90. Щербатюк А. Ф. Беспоисковое оценивание местоположения и скорости объекта по изолинии поля рельефа / А. Ф. Щербатюк // Препринт №7 (116). Владивосток: ИАПУ ДВНЦ АН СССР, 1984 г. - 19 с.

91. Шербатюк А. Ф. Моделирование работы корреляционно-экстремальных навигационных алгоритмов, использующих данные об изолинии поля рельефа / А. Ф. Щербатюк // Препринт №9 (138). — Владивосток: ИАПУ АН ССР, 1985. 31 с.

92. Щербатюк, А. Ф. Беспоисковые корреляционно-экстремальные алгоритмы коррекции местоположения / А.Ф. Щербатюк // В сб. "Коррекция в навигационных системах и системах ориентации искусственных спутников Земли".— Изд. Моск. университета, 1986. — 40 с.

93. Щербатюк А. Ф. Реккуренто-поисковое оценивание местоположения и скорости объекта по изолинии поля рельефа / А. Ф. Щербатюк // В сб. Подводные роботы и их системы. Владивосток, 1987. - 186 с.

94. Щербатюк, А. Ф. Навигационная система для автономного подводного робота / А. Ф. Щербатюк // В сб. Проблемы совершенствования устройств и методов приема, передачи и обработки информации. — М.: 1988.-110 с.

95. Шкирятов В. В. Радионавигационные системы и устройства / В. В. Шкирятов., М.: Радио и связь, 1984. 162с.

96. Экстремальная радионавигация / Под ред. Р. И. Полонникова, В. П. Тарасенко., М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1978. — 280 с.

97. Экспериментальная оценка точности определения координат судна по НИСЗ при выполнении гидрографических работ /О. В. Глады-шев, Е. В. Якшевич — В кн.: Методы и технические средства судовождения. М.: В/О «Мортехинформреклама», 1985. - С. 138-142.

98. Эльясберг, П. Е. Измерительная информация: сколько ее нужно? Как ее обрабатывать?/ П. Е. Эльясберг — М.: Наука. Главная редакция физики-математической литературы, 1983. — 208 с.

99. Ююкин, И. В. Восстановление навигационной изоповерхности методами В-сплайнов // Методы и технические средства морской навигации: Сб. научн. тр. — М.: Мортеинформреклама, 1993. С. 56-59.

100. Ююкин, И. В. Алгоритмизация навигационных задач на основе методов сплайн-функций / Учебн. Пособие. — Владивосток: ДВГМА, 2000. 16с.

101. Bajaj, С. L., Schikore D.R. Error bounded reduction of triangle meshes with multivariate data / C. L. Bajaj, D. R. Schikore // SPIE, 1996. -№2656-P. 34-45.

102. Cohen, A. Simplification envelopes / A. Cohen, D. Varshney, G. Manocha, H. Turk, P. Weber, F. Agarwal // In Computer Graphics Proc., Annual Conf. Series (SIGGRAPH '96), ACM Press, 1996.-Aug. 6-8- P. 119-128.

103. Chew, L. P. Constrained Delaunay triangulations. / L. P. Chew // Algorithmica, 1989. №4. - P. 97-108.

104. Denbigh, P. N. Swath Bathemetry: Principles of Operation and an Analysis pf Errors / Phyilip N. Denbigh // ШЕЕ J. Oceanic ENG. 1989.-V. 14. P.289—298.

105. Hutchinson, M. F. Calculation of hydrologically sound digital elevation models / M. F. Hutchinson // Proceedings, Third International Symposium on Spatial Data Handling, Sydney, Columbus: International Geographical Union, 1988.-P. 117-133.

106. Hutchinson, M. F. A new procedure for gridding elevation and stream line data with automatic removal of spurious pits / M. F. Hutchinson, // J. Hydrology, 1989. -№ 106: -P. 211-232.

107. Ingemar, N. Terrain Navigation for Underwater Vehicles Using the Correlation Method / Nygren Ingemar, Magnus Jansson // IEEE J. Oceanic ENG. 2004. - Vol. 29. - P. 906-913.

108. Moore, I. D. Digital terrain modeling — a review of hydrological / I. D. Moore, R. B. Grayson, A. R. Ladson // Geomorphological and biological applications. Hydrol. 1991. -№ 5, -P. 3-30.

109. Pike, R. J. Geomorphometry — progress, practice, and prospect / R. J. Pike // Geomorph. Suppl. 101, 1995. P. 221-238.

110. Schroeder, J. W. A topology modifying progressive decimation algorithm. / J. W. Schroeder // In R. Yagel and H. Hagen, editors, Proceedings IEEE Visualization^, 1997. P. 205-212.

111. Soille, P. Morphological image analysis / P. Soille // SpringerVerlag. -1999.

112. Soucy, M. Multiresolution surface modeling based on hierarchical triangulation / M. Soucy, D. Laurendeau // Computer Vision and Image Understanding, 1996. -V. 63, № 1. P. 1-14.

113. Volovov, V. 1. Determination of characteristics of horizontal motions of a ship by means of acoustic method / V. 1. Volovov, M. S. Klyuyev // Oceanology, English Translation, 1994. Vol.34, October. - P. 271-274.

114. Wise, S. M. The effect of GIS interpolation errors on the use of digital elevation models in geomorphology / S. M. Wise // Landform monitoring, modeling and analysis. Wiley, 1998, P. 139-165.f