Метод расчета координат характерных точек N-фокусной зоны навигационной безопасности

Рассмотрена концепция аппроксимации геометрической формы зоны навигационной безопасности судна в идеологии образов сплошных деформируемых сред как непрерывное множество точек N-фокусного эллипса, который также можно использовать применительно к задаче ограждения навигационных опасностей. Данная конфигурация позволяет точнее учитывать информацию о полях различных кинематических и динамических параметрах движения судна и генерировать управляющие воздействия по обеспечению заданного уровня безопасности плавания. Отмечается, что решение задачи обеспечения безопасности судовождения при формализации зоны навигационной безопасности судна в виде N-фокусного эллипса первоначально требует разработки принципов управления на кинематическом уровне. При этом возникает нетривиальная задача определения координат особых «характерных» точек на границе зоны навигационной безопасности, таких как точка, ближайшая к навигационной опасности, находящаяся на пересечении с линией относительного движения, «крайние» точки. В том числе из-за нелинейности уравнения N-фокусного эллипса, изменений размеров и формы зоны навигационной безопасности, вызванных движением собственного судна и меняющейся навигационной обстановки, предлагается решение, базирующееся на одном из классических методов определения местоположения в навигации — обобщенном методе линий положения. Основные положения изыскания подкреплены инфографикой и доведены до уровня непосредственного практического применения. Сделан вывод о том, что формализация предлагаемых методов и алгоритмов в автоматических навигационных комплексах или системах управления автономными судами позволит судоводителю на борту или управляющему ими дистанционно решать задачи судовождения на качественно новом уровне в неразрывной связи с традиционными методами контроля безопасности мореплавания.

1. Васьков А. С. Методы планирования ограждения опасностей для контроля в системах управления движением судна / А. С. Васьков, А. А. Мироненко // Морские интеллектуальные технологии. — 2023. — № 3–1(61). — С. 110–119. DOI: 10.37220/MIT.2023.61.3.036. — EDN OOIIQL.

2. Васьков А. С. Методологические основы управления движением судна и конфигурацией зоны навигационной безопасности: спец. 05.22.16: автореф. дисс. … д-ра техн. наук / А. С. Васьков. — СПб.: ГМА им. адм. С. О. Макарова, 1998. — EDN ZJKICF.

3. Васьков А. С. Модель многофокусного эллипса зоны навигационной безопасности судна / А. С. Васьков, А. А. Мироненко // Морские интеллектуальные технологии. — 2024. — № 4–1(66). — С. 259–266. DOI: 10.37220/MIT.2024.66.4.031. — EDN RNFIUG.

4. Егоров И. Б. Концепция зон навигационной безопасности и её применение в судовождении / И. Б. Егоров, В. А. Логиновский // Эксплуатация морского транспорта. — 2012. — № 3(69). — С. 13–17. — EDN PASLDR.

5. Пашенцев С. В. Построение зоны навигационной безопасности объекта и его кинематических характеристик на основе обсервации двух разнесенных точек объекта / С. В. Пашенцев // Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. — 2000. — Т. 3. — № 1. — С. 13–16. — EDN IIYANV.

6. Смоленцев С. В. Адаптивный динамический домен безопасности для различных условий плавания / С. В. Смоленцев, А. Е. Филяков, Д. В. Исаков // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 6. — С. 932–940. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-6-932-940. — EDN NYGUQS.

7. Швецова А. Ф. Концепция зоны навигационной безопасности: формирование и этапы развития / А. Ф. Швецова, А. А. Лентарев // Проблемы транспорта Дальнего Востока: доклады науч.-практ. конф. — 2017. — Т. 1. — С. 123–132. — EDN YXOSXT.

8. Dinh G. H. The combination of analytical and statistical method to define polygonal ship domain and reflect human experiences in estimating dangerous area / G. H. Dinh, N.-K. Im // International Journal of e-Navigation and Maritime Economy. — 2016. — Vol. 4. — Pp. 97–108. DOI: 10.1016/j.enavi.2016.06.009.

9. Lee H-J. Seafarers’ awareness-based domain modelling in restricted areas / H-J. Lee, Y. Furukawa, D-J. Park // Journal of Navigation. — 2021. — Vol. 74. — Is. 5. — Pp. 1172–1188. DOI: 10.1017/S0373463321000394.

10. Liu D. Research on Dynamic Quaternion Ship Domain Model in Open Water Based on AIS Data and Navigator State / D. Liu, Z. Zheng, Z. Liu // Journal of Marine Science and Engineering. — 2024. — Vol. 12. — Is. 3. DOI: 10.3390/jmse12030516.

11. Pietrzykowski Z. Effective ship domain — Impact of ship size and speed / Z. Pietrzykowski, M. Wielgosz // Ocean Engineering. — 2021. — Vol. 219. — Pp. 108423. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2020.108423.

12. Rawson A. Developing contextually aware ship domains using machine learning / A. Rawson, M. Brito // Journal of Navigation. — 2021. — Vol. 74. — Is. 3. — Pp. 515–532. DOI: 10.1017/S0373463321000047.

13. Szlapczynski R. Review of ship safety domains: Models and applications / R. Szlapczynski, J. Szlapczynska // Ocean Engineering. — 2017. — Vol. 145. — Pp. 277–289. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2017.09.020.

14. Zhang F. A Spatiotemporal Statistical Method of Ship Domain in the Inland Waters Driven by Trajectory Data / F. Zhang, X. Peng, L. Huang, M. Zhu, Y. Wen, H. Zheng // Journal of Marine Science and Engineering. — 2021. — Vol. 9. — Is. 4. DOI: 10.3390/jmse9040410.

15. Wielgosz M. The ship domain in navigational safety assessment / M. Wielgosz, Z. Pietrzykowski // PLOS ONE. — 2022. — Vol. 17. — Is. 4. — Pp. 1–21. DOI: 10.1371/journal.pone.0265681.

16. Wang Z. Risk Identification Method for Ship Navigation in the Complex Waterways via Consideration of Ship Domain / Z. Wang, Y. Wu, X. Chu, C. Liu, M. Zheng // Journal of Marine Science and Engineering. — 2023. — Vol. 11. — Is. 12. DOI: 10.3390/jmse11122265.

17. Гриняк В. М. Нечеткая система предупреждения об опасном сближении морских судов / В. М. Гриняк, А. С. Девятисильный // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. — 2016. — № 2. — С. 93. DOI: 10.7868/S0002338816010078. — EDN VPTMJN.

18. Дмитриев С. П. Синтез безопасных траекторий расхождения судов с использованием методов искусственного интеллекта / С. П. Дмитриев, Н. В. Колосов, А. В. Осипов // Судостроение. — 2000. — № 3(730). — С. 39–42. — EDN HYSLXB.

19. Коренев А. С. Использование решения задачи “машины Дубинса” для исключения ситуации опасного сближения двух судов / А. С. Коренев, С. П. Хабаров, А. Г. Шпекторов // Морские интеллектуальные технологии. — 2022. — № 2–1(56). — С. 127–135. DOI: 10.37220/MIT.2022.56.2.017. — EDN RUZNZC.

20. Кургузов С. С. Определение реальной дистанции расхождения судов по информации АИС / С. С. Кургузов, М. П. Хаджинов // Эксплуатация морского транспорта. — 2009. — № 2(56). — С. 31–33. — EDN KVEWRF.

21. Некрасов С. Н. Вычисление гарантированного курса расхождения при опасности сближения вплотную / С. Н. Некрасов, Д. В. Трененков, К. И. Ефимов // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2015. — № 1(29). — С. 1–15. DOI: 10.21821/2309-5180-2015-7-1-1-15. — EDN TKJMTZ.

22. Пелевин А. Е. Гарантированная оценка зоны допустимого сближения судов в море / А. Е. Пелевин // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2019. — Т. 11. — № 5. — С. 823–830. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-5-823-830. — EDN SOEIYS.