Введение к работе
Актуальность исследования.
Одной из важнейших проблем современного внутреннего водного
транспорта является обеспечение надлежащего уровня безопасности
плавания судов при навигации, как в морских районах, так и на внутренних
водных путях Российской Федерации (ВВП РФ), при соответствующем
уровне организации транспортного процесса в целом. Это можно
объяснить ежегодным ростом интенсивности судоходства на ВВП РФ,
внедрением современных высокоскоростных, крупнотоннажных речных
судов и судов «река-море» плавания, причем в качестве основного метода
судовождения штурманский состав в основном отдает предпочтение
лоцманскому методу судоходства. Указанный метод как показывает
практика, не всегда позволяет в полной мере обеспечить необходимый
уровень безопасности судоходства на ВВП РФ в соответствии с
общепринятыми мировыми стандартами. В качестве конструктивного
решения указанной задачи, может выступать переход от лоцманского к
инструментальному методу судоходства на ВВП РФ, базирующемся на
использовании систем электронной картографии функционирующих в
сочетании с высокоточными технологиями позиционирования опираю
щихся на спутниковые радионавигационные системы ГЛОНАСС, GPS и
вовлечение в процесс управления и мониторинга внутренним водным
транспортом инфокоммуникационных систем строящихся по
иерархическому принципу.
В настоящее время значительный интерес у специалистов водного
транспорта вызывают вопросы, связанные с внедрением на внутреннем
водном транспорте Российской Федерации таких систем: корпоративная
речная информационная служба (КРИС); речная информационная система
(РИС) и автоматизированная система управления движением судов (АСУ
ДС). Однако, полноценное функционирование указанных систем
невозможно без формирования в их зоне действия сплошного поля дифференциальной поправки. На акватории ВВП России такое поле формируется в СВ диапазоне контрольно-корректирующими станциями (ККС) локальной дифференциальной подсистемы (ЛДПС) ГЛОНАСС/GPS. Таким образом для повышения уровня безопасности судоходства, эффективного мониторинга и управления транспортным процессом на ВВП РФ одной из наиболее актуальных задач является создание конструктивной топологии зон действия ККС ЛДПС, используемых для передачи корректирующей информации в СВ диапазоне, адекватной структуре судоходных путей ВВП РФ. Реализация указанной задачи напрямую связана с учетом влияния подстилающей поверхности, загоризонтной рефракции и параметров приемопередающего оборудования на процесс передачи корректирующей информации поверхностной волной СВ
диапазона. Поэтому при построении практически любых речных инфокоммуникационных систем типа КРИС, РИС, АСУ ДС и их функциональных дополнений имеет место необходимость качественного определения топологии высокоточного местоопределения с учетом частных вариаций зон действия всех ККС ЛДПС, принимающих участие в создании такого поля, а также найти новое решение актуальной научной задачи по определению дальности передачи дифференциальных поправок в СВ диапазоне, что, безусловно, напрямую связанной с обеспечением безопасности судоходства и оптимизации транспортного процесса на ВВП Российской Федерации.
В связи с изложенным целью диссертационной работы является новое решение актуальной научной задачи по разработке математического обеспечения высокоточных полей местоопределения, формируемых речной ЛДПС ГЛОНАСС/GPS, для создания сплошных высокоточных телекоммуникационных полей в СВ и ПВ диапазонах в бассейне реки Лена с учетом влияния поликомпонентной подстилающей поверхности, параметров приемопередающего оборудования и учетом загоризонтной рефракции.
Предметом исследования являются - модели, методы и алгоритмы определения дальности передачи корректирующей информации в речных ЛДПС ГЛОНАСС/GPS для СВ и ПВ диапазонов, а также форм периметров зон действия как отдельных ККС, так и их цепей с учетом влияния поликомпонентной подстилающей поверхности, загоризонтной рефракции и параметров приемопередающего оборудования.
Объектом исследования является система мониторинга и управления движением судов внутреннего водного транспорта Российской Федерации.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Анализ текущего состояния и перспектив развития топологического распределения локальных функциональных дополнений ГНСС ГЛО-НАСС/GPS, функционирующих для нужд внутреннего водного транспорта.
-
Разработка логико-информационной модели для определения требований к точности и дискретности позиционирования судов на ВВП РФ при инструментальных методах судовождения.
-
Разработка методики расчета дальности действия речной дифференциальной подсистемы ГНСС ГЛОНАСС/GPS.
4. Разработка топологической структуры речной дифференциальной
подсистема ГЛОНАСС/GPS «Администрация Ленского бассейна
внутренних водных путей» в СВ и ПВ диапазонах.
Методы исследования. Методологической основой работы являются системный анализ. Использованы методы теории управления, теории случайных процессов и статических решений, теории математического моде-
лирования, экспертных оценок, статистической теории связи и методов моделирования на ЭВМ технологических процессов.
Научная новизна работы состоит в том, что найдено новое решение актуальной задачи по определению формы периметра зоны действия как одной ККС, так и их цепей с учетом однородной или кусочно-однородной подстилающей поверхности, загоризонтной рефракции и параметров приемопередающего оборудования, применительно к бассейну реки Лена.
Практическая ценность работы состоит в том, что создана методика выполнения аналитических расчетов, разработаны рекомендации и конструктивный инструментарий по оптимизации топологии и структуры зон действия ККС на реке Лена.
Реализация научных результатов.
Отдельные положения диссертационной работы реализованы в ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова», ООО «ИНФО-КОМ», АО «КБ НАВИС».
Публикации и апробации работы.
По тематике диссертации опубликовано 6 научных статей в изданиях, предусмотренных Перечнем изданий ВАК. Основные положения и результаты докладывались на 26 научно-технической конференции «Методы и технические средства обеспечения безопасности информации» в СПГПУ (26 июня – 29 июня 2017) в двух докладах.
Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка опубликованных источников, содержащего 111 отечественных и зарубежных работ, включает в себя 162 страницы текста, 74 рисунка, 48 таблиц, 97 формул, 18 графиков.