Введение к работе
Актуальность исследования.
Одной из важнейших современных проблем внутреннего водного транспорта является обеспечение надлежащего уровня безопасности плавания при навигации, как в прибрежных морских районах, так и акватории внутренних водных путей (ВВП) России, при соответствующем уровне организации транспортного процесса в целом.
Объясняется это ежегодным ростом интенсивности грузоперевозок на ВВП, внедрением современных речных и «река-море» крупнотоннажных судов, обладающих высокой эксплуатационной скоростью движения, причем в качестве основного метода судовождения штурманский состав в основном отдает предпочтение лоцманского методом судоходства, который не поз–воляет в полной мере обеспечить надлежащий уровень безопасности судоходства на ВВП России в соответствии с общепринятыми мировыми стандартами. В качестве конструктивного решения указанной комплексной задачи может выступать переход от лоцманского к инструментальному методу плавания на ВВП, базирующемся на использовании систем электронной картографии в сочетании с высокоточными системами позиционирования на основе спутниковых радионавигационных системы ГЛОНАСС/GPS и, конечно, создании и внедрении новых инфокоммуникационных систем водного транспорта.
В настоящее время значительный интерес у специалистов водного транспорта вызывают вопросы, связанные с внедрением на внутреннем водном транспорте Российской Федерации инфокоммуникационных систем типа: корпоративная речная информационная служба (КРИС); речная информационная система (РИС) и автоматизированная система управления движением судов (АСУ ДС) весьма актуальны с этой точки зрения.
Помимо обеспечения безопасности судоходства на сегодняшний день специалистов привлекают вопросы мониторинга и управления транспортным процессом на ВВП. Решение задач такого плана так же ведется с помощью береговой инфраструктуры иерархической триады КРИС-РИС-АСУДС.
Значительную роль в повышении эффективности мониторинга и управления играет информационная технология ХХ-ХХI веков – автоматизированные идентификационные системы (АИС), которая позволяют решить поставленную задачу при интеграции их в состав действующих береговых систем управления движением судов, в том числе для построения национальных и глобальных систем мониторинга и управления движением флота. Для регионов, входящих в Единую Глубоководную Систему РФ (ЕГС РФ), основным направлением определено именно развитие береговой инфраструктуры, в частности за счет построения цепей станций и ретрансляторов АИС. В то же время для других регионов и в особенности для протяженных рек Сибири и Дальнего Востока, вероятно, вследствие необходимости значительных финансовых вложений такой подход не будет применен в качестве основного, что подтверждается подписанием Федеральным агентством морского и речного транспорта Министерства транспорта РФ распоряжения от 7 июля 2006г.: "О развитии технологических сетей связи на внутренних водных путях" № АД-103-р, в соответствии с которым спутниковое оборудование спутниковой системы радионавигации и связи (ССРНС) «Глобалстар» и спутниковой системы связи (ССС) «ИНМАРСАТ» рекомендовано использовать на речных судах удаленных районов внутренних водных путей Сибири, Дальнего Востока и малонаселенных районов Европейской части России для обеспечения технологической связью и в целях повышения безопасности судоходства.
Значительную роль в повышении эффективности систем АИС по мониторингу и управлению транспортным процессом является применение в них помимо традиционных узкополосных сигналов с гауссовской ЧМ сложных сигналов, обеспечивающих высокую электромагнитную защищенность и устойчивость таких систем при воздействии комплекса мультипликативных и аддитивных помех, особенно взаимных. Последние вопросы исследованы в научно-технической литературе недостаточно.
В связи с изложенным, целью диссертационной работы является решение актуальной научной задачи повышения безопасности судоходства и эффективности мониторинга транспортного процесса на внутренних водных путях на основе внедрения последовательно-параллельных сложных сигналов с псевдослучайной прыгающей рабочей частотой в инфокоммуникационные системы АИС, как одного из важнейших, перспективных способов передачи цифровой информации в иерархических триадах.
Результаты выносимые на защиту:
-
Результаты анализа информационного обеспечения и принципов функционирования АИС в речных АСУДС.
-
Модели цифровых информационных каналов АИС и частотно-временных характеристик последовательно – параллельных сложных сигналов.
-
Алгоритмы и методики расчета электромагнитной защищенности информационных каналов автоматизированных идентификационных систем с псевдослучайной прыгающей рабочей частотой при воздействии взаимных помех.
-
Методики и результаты анализа и рекомендации по обеспечению функциональной устойчивости основных характеристик зон действия систем АИС с ППРЧ при воздействии взаимных помех.
Методологической основой исследования являются принципы системного анализа и управления технологическими процессами, экспертные оценки и методы их обработки, теория АСУ, теория радиосвязи, радиолокации, спутниковой навигации, методы формирования алгоритмов проектирования систем связи и управления.
Научная новизна работы состоит:
-
В создании современного метода построения инфокоммуникационных каналов в системах АИС для передачи цифровых данных в условиях комплекса мультипликативных и аддитивных, прежде всего взаимных, помех.
-
В разработке математического и алгоритмического обеспечения расчета электромагнитной защищенности и функциональной устойчивости систем АИС с псевдослучайной прыгающей рабочей частотой при воздействии взаимных помех.
-
В разработке методик и результатов анализа систем АИС с ППРЧ ври воздействии взаимных помех при различных мультипликативных помехах: отсутствие замираний сигналов и помех, их обобщенные релеевские замирания и наконец чисто релеевские замирания сигналов и помех.
-
В получении результатов сравнительного анализа систем АИС с традиционной узкополосной гауссовской ЧМ (АИС1, АИС2, АИСВ) с системами АИС изпользующими последовательно - параллельные сложные сигналы, прежде всего с ППРЧ.
Практическая ценность работы состоит в том, что сформулированные выводы и предложения могут быть использованы при реализации проектов создания комплексных систем управления движением судов и безопасности судоходства на внутренних водных путях России. Разработанные методы и модели использования АИС могут явиться базой для модернизации существующих и построения новых систем АИС на различных участках внутренних водных путей, а также существенно уменьшить риски, связанные с некорректным построением их информационных полей.
Реализация научных результатов. Отдельные положения диссертационной работы реализованы в Государственном Университете морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова, в Малом инновационном предприятии ООО «ИНФОКОМ», в ООО НПФ «МАРИНЕРУС».
Публикации и апробации работы. По тематике работы опубликовано 7 научных статей в изданиях, предусмотренных “Перечнем изданий ВАК”. Осуществлен доклад на межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Водный транспорт России: история и современность», посвященной 200-летию транспортного образования в России (СПГУВК, 2012).
Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка опубликованных источников, содержащего 121 отечественных и зарубежных работ, включает в себя 137 страниц текста, 30 рисунков, 6 таблиц.
