Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Бродский Евгений Лазаревич

Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути
<
Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Бродский Евгений Лазаревич. Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06.- Санкт-Петербург, 2002.- 175 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/779-6

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Анализ существующих и перспективных автоматизированных систем управления движением судов 12

1.1 Системы управления движением судов в морском судоходстве 12

1.2 Системы управления движением судов на внутренних водных путях 20

1.3 Концепция построения Речных Информационных Служб 31

Выводы по Главе 1 40

Глава 2 Проблемы обеспечения безопасности судоходства в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства ГБУ "Волго-Балт" 41

2.1 Зона управления Невско-Ладожского района водных путей и судоходства 41

2.2 Концепция и структура построения СУД С вНЛРВПиС 43

Выводы по Главе 2 67

Глава 3 Оптимизация структуры и математическое обеспечение построения подсистемы УКВ-радиосвязи 68

3.1 УКВ-радиосети на внутренних водных путях 68

3.2 Математическое обеспечение построения подсистемы УКВ-радиосвязи 74

Выводы по Главе 3 108

Глава 4 Оптимизация структуры и математическое обеспечение построения подсистемы АИС 109

4.1 Назначение и структура АИС 109

4.2 Математическое обеспечение построения подсистемы АИС 118

Выводы по Главе 4 153

Заключение 155

Литература 159

Приложения 169

Введение к работе

Актуальность темы исследования. Начиная с 1996 года отмечается ежегодный рост рост объема перевозок по Единой глубоководной системе Европейской части внутренних водных путей России. Волго-Балтийский водный путь является одной из самых напряженных водных артерий. В номенклатуре перевозимых грузов значительное место занимают нефть и нефтепродукты, химические удобрения и другие опасные грузы. В основном эти грузы перевозятся судами "река-море" плавания, подпадающими под требования международных конвенций, правил и требований по обеспечению безопасного судоходства. Суда, как правило, оснащены современным навигационным оборудованием и средствами связи, соответствующим международным требованиям и позволяющим работать минимальным составом экипажей. При этом подразумевается, что и береговая инфраструктура управления судоходством соответствует международным требованиям и обеспечивает международные стандарты безопасности.

На деле, в силу экономических причин последних лет, существует значительная диспропорция между уровнем оснащения флота и оснащением береговых служб, отвечающих за управление движением и обеспечением безопасности судоходства. Этот технологический разрыв имеет тенденцию к увеличению.

Известно также принципиальное намерение Правительства Российской Федерации открыть внутренние водные пути России для прохода иностранного флота, что потребует поднять на качественно новый уровень систему управления движением флота, обеспечить международные стандарты безопасности судоходства. Существующая на сегодняшний день система не отвечает таким стандартам с точки зрения технической оснащенности и применяемых технологий управления.

Содержание водных путей и управление движением флота Северо-Западного региона России обеспечивается Государственным учреждением "Волго-Балтийское государственное бассейновое управление водных путей и судоходства ( ГБУ "Волго-Балт")" через свои региональные филиалы - районы водных путей и судоходства.

Данная работа призвана сформулировать концептуальную модель построения системы управления движением судов для одного из наиболее ответственных участков Волго-Балта - Невско-Ладожского района водных путей и судоходства. Именно это участок одним из первых будет открыт для международного судоходства. Разработанная концептуальная модель может явиться основой построения аналогичных систем на других участках внутренних водных путей.

Целью диссертационной работы является:

новое решение актуальной научной задачи повышения безопасности судоходства в Невско-Ладожском РВП и С на основе разработки и обоснования АСУДС этого района и его важнейших информационных подсистем;

анализ существующего мирового и отечественного опыта;

определение современных подходов к созданию автоматизированных систем управления движением флота на внутренних водных путях на основе инженерно-кибернетических методов исследования;

разработка концепции использования конкретных технологий применительно к рассматриваемому объекту исследования.

С этой целью:

выполнить анализ;

разработать принципы и структуру АСУДС и ее подсистем;

предложить методику моделирования;

- провести количественный анализ и разработать математическое обеспечение для оптимизации построения подсистем разрабатываемой АСУДС. Объектом исследования является существующая и перспективная система управления движением судов на конкретном участке внутренних водных путей, а именно: река Нева - Ладожское озеро, позволяющая повысить безопасность и эффективность судоходства.

Предметом исследования являются системные и функциональные методы синтеза структуры АСУДС Невско-Ладожского РВП и С.

Методы исследования. Методологической основой исследования

являются постановка задач, экспертные оценки и методы их обработки,

теории АСУ, теории радиосвязи, радиолокации, спутниковой навигации,

формирование алгоритмов проектирования систем связи и управления .

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

Изучен и систематизирован современный зарубежный и отечественный опыт создания автоматизированных систем управления движением судов как одной из составляющей так наз. "Речных информационных служб";

Выявлены закономерности и пути формирования интегрированного сетевого информационного пространства НЛРВП и С;

Сформулирована единая структура АСУДС НЛРВП и С;

Положения, выносимые на зашиту:

  1. Аналитический обзор современного состояния и перспектив развития АСУДС и Речных Информационных Служб на внутренних водных путях Западной Европы и России.

  2. Концепция построения и модель речной АСУДС и РИС применительно к внутренним водным путям Северо-Запада России.

  3. Математическое обеспечение расчетов зон покрытия подсистемы УКВ - радиосвязи АСУДС применительно к бассейну Ладожского озера с учетом статистических свойств информационных каналов, рельефа местности между береговыми радиостанциями и судами и влияния перемещения судов относительно базовых станций; совмещение итоговых номограмм с географической картой для случая максимальной вероятности приема и допустимой вероятности 0,6.

  4. Математическое обеспечение расчетов зон покрытия подсистемы АИС АСУДС применительно к бассейну реки Нева с учетом статистических особенностей УКВ-каналов связи, влияния рельефа между береговыми радиостанциями и судами, а также процесса перемещения судов с транспондерами АИС относительно береговых базовых станций АИС; совмещение итоговых номограмм с географической картой для 4-х сочетаний рабочих частот и мощности излучения транспондеров АИС.

Практическая ценность работы состоит в том, что сформулированные выводы и предложения могут быть использованы при реализации утвержденных Службой Росречфлот программ реконструкции ведомственной системы связи ГБУ "Волго-Балт", и в том числе комплексной системы управления движением судов и безопасности судоходства на реке Неве и подходах ( Программа "Нева-2000"). Кроме того, эти выводы могут быть использованы при реализации аналогичных программ в других речных бассейнах Единой глубоководной системы ВВП РФ.

Реализация и внедрение. Отдельные положения диссертационной работы - модернизация системы УКВ-радиосвязи, организация зон радиолокационного контроля акваторий, использование Автоматизированных информационных систем для контроля местоположения судов на реке Неве и др. - уже находятся в стадии практической реализации. Другие положения используются при разработке технико-экономических обоснований ( проектов ) реконструкции системы связи ГБУ "Волго-Балт".

Апробация работы. Основные положения и ожидаемые результаты диссертационной работы докладывались на Международной научно-технической конференции "ТРАНСКОМ-99" ( октябрь 1999, Санкт-Петербург ), Второй Международной научно-практической конференции "Перспективы развития систем связи и навигации на морском и речном транспорте" ( февраль 2001 г., г.Москва ), Международной научно-технической конференции "ТРАНСКОМ-2001" ( июнь 2001 г., Санкт-Петербург ).

Публикации. По тематике диссертационной работы опубликовано 9 статей .

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, приложений и включает 95 страниц текста, 51 рисунок, 21 таблицу.

Системы управления движением судов в морском судоходстве

Как видно из рисунка, источниками информации о судоходной обстановке являются УКВ-радиостанции, радиолокационные станции, базовые станции АИС, телекамеры, радиопеленгаторы и средства коммуникаций, объединяющие все эти устройства в единую сеть. Обработка информации в СУДС, как правило, полностью автоматизирована, и выполняется специальным программным обеспечением. В результате обработки информации на ситуационных дисплеях или экранах коллективного пользования формируется картина судоходной обстановки.

В нашей стране работа по созданию и применению современных СУДС на морских акваториях проводится более 40 лет. Первая СУДС была введена в действие в 1960 году в Ленинградском порту на базе отечественной БРЛС "Раскат" [15,59] . Подобные же станции затем были установлены в портах Мурманск, Ильичевск, Мариуполь. В дальнейшем СУДС были созданы в портах Новороссийск, Одесса, Клайпеда, Вентс-пилс, Архангельск, Владивосток, Керчь, заливе Находка и в ряде других портов.

Всего в СССР было создано и функционировало 24 СУДС. В данный момент в России функционируют девять СУДС.

С 1993 года успешно функционирует новая СУДС порта Санкт-Петербург с расширенной зоной обслуживания и автоматической обработкой информации [15]. Закончено переоборудование и введены в эксплуатацию модернизированные СУДС залива Находка. В сентябре 1998 года освидетельствована новая модернизированная СУДС порта Архангельск. Заканчивается модернизация СУДС портов Владивосток и Вани-но. Продолжается модернизация СУДС порта Мурманск. Начаты работы по расширению СУДС порта Новороссийск. Эффективность внедрения СУДС показала целесообразность расширения зон их применения, создания региональных систем, охватывающих подходы к нескольким портам или целые прибрежные районы.

Начиная с 1997 года Росморфлотом ведутся работы по проектированию и созданию Региональных СУДС восточной части Финского залива и залива Петра Великого. [16]

В настоящее время на базе современных навигационных систем создаются новые перспективные СУДС, дополнительно включающие в себя дифференциальные станции спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS и автоматические информационные (идентификационные) системы (АИС). С их использованием обеспечивается метровая точность определения места судна в зоне действия (100 - 200 км.) станции дифференциальных поправок. Внедрение АИС будет иметь особое значение для СУДС. Требование об оснащенности всех судов валовой вместимостью более 300 per. тонн соответствующей аппаратурой уже включено в проект новой Главы V "Безопасность мореплавания" Конвенции СОЛАС. На базе АИС предполагается создание систем контроля (мониторинга) за движением судов. С помощью специализированного транс-пондера и средств УКВ-радиосвязи или системы спутниковой связи Ин-марсат из центра УДС будет возможно запросить и получить высокоточные данные о текущем местоположении судна. При использовании УКВ-радиосвязи зона действия подобной АИС будет охватывать район А1 ГМССБ. 1

С созданием региональной СУДС Финского залива и внедрением АИС, зона постоянного контроля за судами охватит всю восточную часть Финского залива от острова Родшер до акватории портов Санкт 17

Петербург, Выборг и других строящихся здесь портов. На западе она будет соединяться с зонами АИС Финляндии, Швеции и других стран Балтийского моря. На Дальнем Востоке такая зона в скором времени будет создана в Заливе Петра Великого. Аналогичную систему АИС планируется создать вдоль российского побережья в Азово-Черноморском бассейне на базе СУДС порта Новороссийск и внедряемых здесь береговых УКВ станций ГМССБ. Эта система позволит контролировать все суда, совершающие плавание в районе от Сочи до Таганрога и Ростова на Дону.

Региональная СУДС образуется посредством интеграции и координированной деятельности нескольких СУДС ( прибрежной, портовой ), расположенных в конкретном регионе. Региональная СУДС является объединяющим понятием, не предполагает наличия отдельных сооружений и технических средств.

В настоящее время в России действуют следующие основные нормативные документы по СУДС [15]: ? Типовое положение о СУДС ; ? Технико-эксплуатационные требования к СУДС № МФ-29/53-48; ? Типовые правила плавания в зонах действия СУДС; ? Типовая программа и методика освидетельствования СУДС; ? Типовая должностная инструкция лоцману-оператору СУДС.

Концепция и структура построения СУД С вНЛРВПиС

Существующая сеть технологической связи физически и морально изношена, характеризуется использованием устаревших технологий, не обеспечивает оперативное управление движением флота и необходимый уровень безопасности плавания на ВВП.

Проблема связи справедлива для всей системы речного транспорта, но особенно актуальна в отношении Ладожского озера - уникального естественного водоема Северо - Запада России [83], имеющего очевидную инвестиционную привлекательность как объект международного водного и ландшафтного туризма, водных видов спорта, спортивной охоты и рыболовства. Озеро по национальной классификации относится к категории морских водоемов. Условия плавания судов должны соответствовать международным требованиям по безопасности судоходства на море для районов А1 - А2 ( по терминологии Международной морской организации ).

Навигация на Ладожском озере открыта с мая по октябрь. В период навигации по южной трассе озера проходит в обоих направлениях до 6500 судов всех типов, по западной и восточной трассе - до 1800 судов.

По Распоряжению Правительства РФ № 280-р от 26.02.98 Ладожское озеро и прилегающие судоходные пути открыты для некоммерческого международного судоходства.

Существующая система связи с судами в Ладожском озере в целом крайне несовершенна. Имеются т.наз. "мертвые зоны", где связь с судами вообще отсутствует ( например, на подходе к о.Валаам, вся северная часть озера и др. ). Отсутствует надежная система передачи прогнозов погоды. В пределах озера недоступны услуги сотовой связи. Нет системы получения точной координатной спутниковой информации в дифференциальном режиме. Нет системы управления движением судов с использованием современных технологий.

Концепция построения СУДС в НЛРВПиС. Концепция развития телекоммуникационной инфраструктуры и создание на ее основе современной СУДС имеет целью: ? Повышение безопасности судоходства и, как следствие, развитие туризма, снижение рисков страховых компаний и страховых платежей судовладельцев, что позволит вернуть инвестиции в создание связной инфраструктуры; ? Развитие береговых систем связи, обеспечивающих как адекватность реакции служб спасения на аварийные ситуации на реке Неве и в Ладожском озере, так и реализующие потребность административных органов, населения и бизнес-структур в современных телекоммуникационных услугах. При рассмотрении структуры СУДС следует учесть: ? Рассматриваемая акватория входит в зону ответственности ГБУ "Вол-го-Балт", поэтому целесообразно применение проектных решений и технических средств, отвечающих концепции реконструкции всей бассейновой сети; ? Поскольку размеры акватории и условия судоходства на Ладожском озере весьма приближены к морским, то представляется целесообразным организация "псевдоморского" района А1 с элементами А2 (с учетом Постановления Правительства РФ № 813 от 03.06.97 г. "О создании и функционировании Глобальной морской системы связи при бедствии (ГМССБ)" ; Вся рассматриваемая акватория должна быть перекрыта УКВ- радиосвязью, а на Ладожском озере также связью в ПВ/,КВ диапазоне. При этом должно быть предусмотрено создание трех радиосетей,: - 1 -радиосеть;лжанал.-бедствия, срочности ДІ .безопасности г , . - 2-радиосеть: каналы диспетчерских служб ( как правило, в симплексном режиме); - 3-радиосеть: каналы радиопроводной технологической и коммерческой радиосвязи (дуплексные). ? Так как диапазон УКВ-частот на речном флоте отличается от принятых в международном судоходстве, то необходимо обеспечить возможность работы на двух УКВ-диапазонах: "речном" 300 - 336 МГц и морской подвижной службы 156 - 174 МГц; ? На наиболее сложных для судоходства участках, где необходимо диспетчерское регулирование движения флота, целесообразно использовать радиолокационные методы контроля акватории; ? С учетом рекомендации Главы V Конвенции СОЛАС, в соответствии с которой с 1 июля 2002 года планируется обязательное оснащение всех судов валовой вместимостью более 300 р.т. транспондерами АИС, целесообразно использовать технологию АИС для контроля и управления движением флота, для чего предусмотреть установку береговых базовых станций АИС ; ? Для организации и координации аварийно-спасательных работ целесообразно организовать Речной Региональный спасательно-координационный центр , который следует разместить в Шлиссельбурге, где уже имеется достаточно развитая связная инфраструктура; ? Для автоматизации процесса передачи навигационной информации следует организовать передающую станцию системы "Навтекс". Исходя из изложенной концепции, расматривается и предлагается структура СУДС в НЛРВПиС в двух аспектах - технологическом и организационном . На Рис.2.2 приведена структура СУДС с организационной точки зрения. Рассматриваемая СУДС в НЛРВП и С входит в состав Речных информационных служб ГБУ "Волго-Балт". Основной взаимодействующей структурой является Невский район судоходства, расположенный в Санкт-Петербурге, имеющий в своем составе главную диспетчерскую службу ГБУ "Волго-Балт", управляющий транзитным движением флота по всему Волго-Балтийскому пути и непосредственно движением в разводные мосты на р.Неве.

УКВ-радиосети на внутренних водных путях

Для речного флота выделены полосы частот 300,0125 - 300,5125 и 336,0125 - 336,5125 МГц . Полосы разбиты на фиксированные каналы с интервалом 25 кГц. Всего имеется 16 симплексных и 11 дуплексных каналов. Условия использования частот сухопутными и подвижными радиостанциями речного транспорта в пределах координационного расстояния ( 50 км. от береговой полосы ) определены совместным документом Службы речного флота Минтранса РФ и Главгоссвязьнадзора РФ - "Положением об использовании полос радиочастот на внутренних водных путях РФ " . Целью данного "Положения..." является обеспечение электромагнитной совместимости радиосредств различных предприятий речного транспорта . Проблемы совместимости , в основном, организационные, и при соблюдении указанного "Положения" совместимость радиосредств обеспечивается. Средняя дальность связи в этом диапазоне составляет 20 км.

Организации речного транспорта при связи с флотом в устьевых районах рек и акваториях морских портов могут ( или обязаны ) использовать УКВ-диапазон морской подвижной службы 156 - 174 мГц. Условия использования частот определяются "Руководством по радиосвязи морской подвижной службы". В этих случаях органами Госсвязьнадзора выделяются необходимые частоты из общего ресурса . Поскольку суда типа "река-море" обязательно имеют на борту УКВ-радиостанции морской подвижной службы, то связь в метровом диапазоне можно рассматривать как дополнительный частотный ресурс радиосвязи на ВВП. Средняя дальность связи составляет 30 км. 3.1.3. Основные типы УКВ-радиосетей и их назначение. 3.1.3.1. Радиосеть для передачи сигналов бедствия, безопасности и вызова. Организуется на каналах ( частотах ) : ? 5-й канал ( 300, 2 МГц ) в дециметровом диапазоне УКВ; ? 16-й канал (156,8 МГц) в метровом диапазоне УКВ (связь голосом ); ? 70-й канал ( 156,525 МГц ) в метровом диапазоне УКВ ( сигнал бедствия ЦИВ ); 3.1.3.2. Радиосеть диспетчерской радиосвязи. Организуется на симплексных каналах УКВ -диапазона ( метровых или дециметровых волн ). Использование конкретного канала на каждом участке ВВП определяется "Указаниями по радиосвязи.." [20]. 3.1.3.3. Радиосеть специальных передач. Обеспечивает передачу циркуляров, путевой информации, гидрометеорологической информации, навигационных сообщений. Организуется на симплексных или дуплексных каналах УКВ-диапазона (метровых или дециметровых волн). Использование конкретного канала на каждом участке ВВП определяется "Указаниями по радиосвязи". 3.1.3.4. Радиосеть общественной корреспонденции. Организуется на дуплексных каналах УКВ-диапазонов службами связи судоходных компаний или ГБУВП и С. При этом могут использоваться различные технологии: соединение через оператора, транкинговая связь и др. Обязательной компонентой является стык с береговыми сетями связи, как ведомственными, так и общего пользования ( ГТС, телеграф, междугородняя телефонная станция ). Радиосеть, как правило, используется в коммерческих целях. На Рис. 3.2. приведена обобщенная схема организации радиосвязи диспетчера района водных путей и судоходства ГБУВП и С. 74 3.2. Математическое обеспечение построения подсистемы УКВ-радиосвязи. При разработке структуры построения подсистемы УКВ-радиосвязи весьма важное значение имеет решение задачи оптимизации размеров зон действия радиостанций (PC), определяющей, в конечном счете, надежность передачи информации, архитектонику и технологические особенности построения системы судовых сообщений. В отечественной и зарубежной литературе известны различные процедуры такой оптимизации, базирующиеся как на детерминированных , так и на статистических моделях УКВ радиоканалов . В данном разделе,следуя модели А.В.Доровских и А.А.Сикарева [30], рассматривается решение задачи оптимизации размеров зон, основанное на наиболее общей статистической модели, учитывающей стохастическую природу трех основных факторов, влияющих на верность передачи сообщений: распространении УКВ радиоволн, изменения заграждающего рельефа и процесса перемещения корреспондентов относительно PC. При решении указанных задач в данной диссертационной работе принимается, что в сетях УКВ радиосвязи на внутренних водных путях как в настоящее время, так и в обозримом будущем будут применяться радиосредства, использующие аналоговые методы обработки сообщений. 3.2.1. Решение задачи оптимизации радиуса зоны при передаче аналоговых сообщений. Наличие радиосвязи в рассматриваемых УКВ радиолиниях есть ве роятность события: Р { связь есть } = Р { Uc U3 } , (3.1) где Uc - уровень принимаемого сигнала; U3 = a UBX (3.2) Здесь UBX - чувствительность приемника, а - заданное превышение Uc над UBX. Тогда решение задачи оптимизации размеров радиуса зоны PC имеет вид: R =argRw maxP {Uc U3} , (3.3) где R Сред - среднее расстояние между корреспондентами ( далее в тексте обозначаем Rcpefl как R). Для наиболее общего случая вероятность Р { Uc U3 } может быть определена как вероятность одновременного наступления следующих трех событий: расстояние между корреспондентами не превышает предельно допустимого Кпред при работе корреспондентов на ровной поверхности земли; случайный рельеф между корреспондентами не перекрывает 1-й зоны Френеля ( г) bi ); ожидаемый уровень сигнала при обязательном выполнении предыдущих условий превышает U3.

Назначение и структура АИС

В настоящей диссертационной работе представлено новое решение актуальной научной задачи повышения эффективности функционирования и безопасности судоходства в Невско -Ладожском районе водных путей и судоходства ГБУ "Волго-Балт" на основе разработки концептуальной модели построения АСУДС района и ее основных подсистем - УКВ-радиосвязи и АИС.

На этом пути получены следующие новые научные результаты: 1. Выполнен анализ существующего мирового и отечественного опыта создания АСУДС на морских акваториях и внутренних водных путях. Отмечено отсутствие в настоящее время таких систем на ВВП России. 2. Изложена концепция Речных Информационных Служб как обобщающего понятия для любых систем связи и информатики, использующихся на ВВП, как общий термин для для любых отдельных информационных служб, призванных обеспечивать судоходство на ВВП. 3. Разработаны концепции использования конкретных технологий применительно к рассматриваемому объекту исследования - НЛРВП и С. Структура АСУДС НЛРВП и С рассмотрена в организационном и технологическом аспектах. В технологическом аспекте основными структурами являются: - Подсистема коммуникаций; - Подсистема радиолокационного контроля; - Подсистема УКВ-радиосвязи; - Подсистема АИС; - База данных СУДС. 4. Предложено математическое и алгоритмическое обеспечение, а также методика решения многопараметрических стохастических задач, оп 156 тимизирующих структуры систем передачи информации. Применительно к объекту исследования рассмотрены задачи оптимизации зон действия береговых УКВ-радиостанций и береговых базовых станций АИС. Для решения поставленных задач использована модель А.В.Доровских - А.А Сикарева, учитывающий при расчете стохастическую природу трех основных факторов, влияющих на верность передачи сообщений: - статистические свойства УКВ-каналов радиосвязи; - случайный характер заграждающего рельефа между береговой радиостанцией и судном-корреспондентом; - случайный процесс перемещения судов относительно береговой радиостанции. 5. Для подсистемы УКВ-радиосвязи решена задача оптимизации радиуса зоны береговой радиостанции при передаче сообщений в аналоговой форме. Проведен количественный анализ зон и радиусов действия береговых УКВ-радиостанций, создающих сплошное электромагнитное поле для передачи аналоговых сигналов в «речном» диапазоне 300-336 МГц. Сделано сравнение для диапазона морской подвижной службы 156-162 МГц. Сравнение продемонстрировало явное преимущество использования этого диапазона при расстоянии между корреспондентами R 0,6 11Пред. При R Япред преимущество диапазона морской подвижной службы практически исчезает. Показано, что при наиболее характерном случае показательного закона распределения рельефа, максвелловского и релеевского законов распределения перемещения корреспондентов относительно береговой PC, оптимальные радиусы зон береговых PC имеют значения от 3 км. до 18 км. при верности приема аналоговых сообщений не хуже 0.7 - 0.8. Расчеты также подтверждают, что при внедрении современных УКВ-радиостанций и ан 157 тенных систем система УКВ-радиосвязи на Ладожском озере будет близка к оптимальной. 6. Для подсистемы АИС, впервые внедряемой на ВВП, рассмотрено применения этой технологии для решения задач контроля за местоположением судов в акватории реки Невы при проводке судов в разводные пролеты мостов. Проведен количественный анализ вероятности приема цифрового сигнала судового транспондера АИС береговой базовой станцией АИС. Сделано сравнение использование транспондеров в диапазоне морской подвижной службы 156-162 МГц с "речным" дипа-зоном 300-336 МГц. Сравнение продемонстрировало явное преимущество использования диапазона морской подвижной службы, но в то же время подтвердило принципиальную возможность работы в "речном" диапазоне. Найдено аналитическое решение для определения оптимального радиуса действия береговой базовой станции АИС. Исследована зависимость этого радиуса от параметров радиоканала и основных эксплуатационно-технических характеристик стандартных радиосредств АИС. Показано, что при Рош 10 4 значения радиусов зон действия береговых станций АИС без учета влияния рельефа и внешних помех связи лежат в пределах от 8,9 до 21,3 км. Наличие заграждающих препятствий и помех от других радиосредств снижают величину этого радиуса в 2 и более раз. Расчеты также подтверждают, что для внедрения технологии АИС в бассейне реки Невы достаточно двух базовых станций. При этом возможно использование переносных лоцманских транспондеров с выходной мощностью 2 Вт., что позволяет приступить к внедрению АИС до оснащения всех судов универсальными транспонд ерами согласно требований 5-й Главы СО Л АС. 7. Полученные результаты имеют практическое значение при проведении работ по реконструкции ведомственной системы связи ГБУ "Волго 158 Балт" и созданию СУДС на внутренних водных путях России. В то же время эти результаты будут, несомненно, полезны при разработке АСУДС в других бассейновых управлениях Государственной Службы речного флота Российской Федерации.

Похожие диссертации на Концептуальная модель построения автоматизированной системы управления движением судов в Невско-Ладожском районе водных путей и судоходства Волго-Балтийского водного пути