СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1 Классификация безэкипажных судов и основные элементы оборудования 7
1.1 Классификация безэкипажных судов 7
1.2 Обзор спутникового навигационного оборудования для позиционирования судна в акватории порта и на прилегающих территориях 14
1.3 Структуры основных элементов оборудования системы управления движением безэкипажного судна 30
Глава 2 Основные требования к программному обеспечению, идентификации и аутентификации. Концепция СДУ ДПМС 36
2.1 Эксплуатационные требования к программному обеспечению и
организации обмена данными в СДУ ДПМС 36
2.2 Методы идентификации, аутентификации управления доступом и
функционирование системы управления движением морского судна 46
2.3 Концепция СДУ ДПМС 69
Глава 3 Алгоритмы определения движения ДПМС 86
3.1 Алгоритм получения и расчета дополнительной навигационной информации для швартовки дистанционно пилотируемого морского судна в режиме реального времени 86
3.2 Алгоритм определения навигационных элементов движения дистанционно пилотируемого морского судна 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 97
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 98
Рассматривая современные тенденции развития технологии в транспортной индустрии невозможно не отметить повышенный интерес к задачам внедрения беспилотных технологий. Также, необходимо отметить, что исследования состояния обеспечения безопасности судоходства говорят о необходимости более глубокой автоматизации процессов лоцманской проводки и швартовки крупнотоннажных судов в портовой зоне. Применение, в целях снижения влияния человеческого фактора на возникновение аварийных ситуаций, передовых беспилотных технологии при проводке и швартовке судов в условиях порта, несомненно, может привести к значительному экономическому эффекту.
На сегодняшний день, уровень развития техники позволяет в качестве одного из самых перспективных направлений в развитии безэкипажных технологий отнести дистанционное управление. В случае реализации указанной технологии на борту судна отсутствует экипаж, а управление осуществляется дистанционно. Оператор или группа операторов, получает все необходимые данные для принятия решений, направленных на обеспечение безопасности судоходства от различных датчиков, расположенных на борту судна в режиме реального времени.
Реализация такой задачи возможна только в случае организации процедур высокоточного местоопределения подвижного объекта, определения углов пространственной ориентации подвижного объекта, организации устойчивого канала управления и мониторинга, аутентификации и идентификации удаленно подключаемого оператора. Кроме того, необходимо разработать программу и провести испытания навигационной аппаратуры с использованием навигационных сигналов ГНСС ГЛОНАСС и ее функциональных дополнений.
Актуальность данной темы обусловлена повышенным интересам мирового сообщества в целях создания безэкипажных судов, на сегодняшний день современные технологии дают возможность для создания таких проектов, в будущем безэкипажные суда должны если не вытеснить обычные суда, то взять под контроль большую часть морских и речных перевозок.
Целью данной работы является исследование алгоритмов получения и расчета дополнительной навигационной информации для швартовки безэкипажного судна в режиме реального времени.
Основные решаемые задачи данной дипломной работы:
• Обзор классификации безэкипажных судов
• Обзор спутникового навигационного оборудования
• Обзор структурной схемы СДУ ДПМС
• Исследование алгоритма получения и расчёта дополнительной навигационной информации для швартовки ДПМС в режиме реального времени
Современный уровень развития технической и научной базы позволяет начать работы по конструированию систем безэкипажного судовождения.
Исходя из необходимости увеличения эффективности работ по процессам проводки и швартовки судов в портовой зоне, целесообразно сконцентрировать научный интерес на данном направлении.
Успешная реализация проекта по созданию системы управления движением безэкипажных судов в условиях порта для выше обозначенных целей приведет к значительному росту эффективности и увеличению уровня безаварийности.
Целью данной работы являлось исследование алгоритма получения дополнительной навигационной информации для швартовки безэкипажных судов в режиме реального времени.
В ходе данной дипломной работы были выполнены следующие задачи:
• Рассмотрены классификации безэкипажных судов
• Произведен обзор спутниковых навигационных приборов
• Рассмотрена структурная схема СДУ ДПМС
• Исследован алгоритм получения и расчёта дополнительной навигационной информации для швартовки ДПМС в режиме реального времени
1. Першиц Р.Я. Управляемость и управление судном. — Л.:
Судостроение, 1983. — 272 с.
2. Снопков В.И. Технология перевозки грузов морем. — СПб.: Научное издательство и комплекс цифровой печати «Профессионал», 2005. — 560 с.
3. Снопков В.И. Управление судном. — СПб.: Научное издательство и комплекс цифровой печати «Профессионал», 2004. — 536 с.
4. Международный сервис морского и внутреннего водного транспорта “Инмарин”https://inmarin.ru/press-centr?id=332600(дата обращения 14.04.2021)
5. Положения по классификации морских автономных и дистанционно управляемых надводных судов (МАНС) НД № 2-030101-037 Санкт - Петербург 2020
6. Борисова А.Ю., Смаль А.В. Анализ разработок современных
бесплатформенных инерциальных навигационных систем // Инженерный вестник. — 2017. — № 5. — С. 50—57.
7. ГОСТ 29205-91 Совместимость технических средств
электромагнитная. Радиопомехи индустриальные от
электротранспорта. Нормы и методы испытаний. — М.: Изд-во
стандартов, 1993. — 8 с.
8. Шахнов С.Ф. Помехозащищенность и устойчивость радиолиний речных дифференциальных подсистем ГНСС ГЛОНАСС/GPS: монография. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. — 170 с.
9. Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии в 2 т. — Т. 2. — М.: ФГУП «Картгеоцентр», 2006. — 360 с.
10. Меерович В.Д., Долгий И.Д. Стохастическая фильтрация навигационных параметров подвижных объектов с использованием комплексирования спутниковых и трекерных измерений // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. — 2015. — № 1 (182). — С. 19—26.
11. Кульнев В., Михайлов С. Анализ направлений и состояния разработок функциональных дополнений к спутниковым радионавигационным системам // Беспроводные технологии. — 2006. — № 4. — С. 61—69.
12. Ведякова А.О. Идентификация в условиях внешнего возмущения с использованием нейронных сетей // International Journal of Open Information Technologies. — 2014. — Т. 2. — № 3. — С. 18—22.
13. Сазонов А.Е., Дерябин В.В. Прогнозирование траектории движения судна при помощи нейронной сети // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. — 2013. — № 3 (22). — С. 6—13.
14. Дерябин В. В. Нейросетевые системы прогноза скорости дрейфа судна // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. — 2015. — № 5 (33). — С. 7-14.
15. Дерябин В.В. Прогноз счислимых координат судна на основе нейронных сетей // Транспортное дело России. — 2015. — № 4. — С. 159—165.
16. Столлингс В. Основы защиты сетей. Приложения и стандарты: пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2002. — 432 с.
17. RFC 4120 The Kerberos Network Authentication Service (V5). — URL: https://tools.ietf.org/html/rfc4120 (дата обращения 12.05.2021)
18. Аутентификация. Теория и практика обеспечения безопасного доступа к информационным ресурсам. Учебное пособие для вузов / А.А Афанасьев, Л.Т. Веденьев, А.А.Воронцов и др.; под ред. А.А. Шелупанова, С.Л. Груздева, Ю.С. Нахаева. — М.: Горячая линия- Телеком, 2009. — 552 с.
19. RFC 4556 Public Key Cryptography for Initial Authentication in Kerberos (PKINIT). — URL: https://tools.ietf.org/html/rfc4556#section-3.2.3.1 (дата обращения 17.05.2021)
20. Басс Л., Клементс П., Кацман Р. Архитектура программного
обеспечения на практике. — СПб.: Питер, 2002. — 576 с.
21. О'Лири Д. ERP системы. Современное планирование и управление ресурсами предприятия. Выбор, внедрение, эксплуатация. — М.: ООО «Вершина», 2004. — 272 с
22. Постановление Правительства РФ от 15 июля 2006 г. №439 -23. «Об утверждении Таблицы распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации». — М.: Минсвязи, 2006. — 187 с.
23. Касти Дж. Большие системы. Связность, сложность и катастрофы: пер. с англ. — М.: Мир, 1982. — 216 с.
24. Квейд Э. Анализ сложных систем: пер. с англ. — М.: Сов. радио, 1979. — 519с.
25. Авдуевский B.C. Надежность и эффективность в технике: Справочник в 10-ти томах. — Т. 3 «Эффективность технических систем». — М.: Машиностроение, 1988. — 328 с.
26. Венцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология: монография. — М.: Наука, 1988. — 208 с.
27. Автоматизированные системы мониторинга судоходства / А.Н. Маринич, И.Г. Проценко, В.Ю. Резников и др.; Под общ. ред. Ю.М. Устинова. — СПб.: Судостроение, 2003. — 245 с.
28. Буцанец А.А Задача экспериментального исследования позиционирования корпуса судна для информационных систем.
29. Сикарев И.А. Гаранин А.В. Общие принципы построения систем управления движением дистанционно пилотируемого морского судна в портовой зоне на базе сетевого протокола NMEA-2000.
30. Вовченко Н.В. Роль Электронных информационных систем в развитии средств навигации.
31. Буцанец А.А. Разработка предложений по типовой структуре системы дистанционного управления беспилотным техническим флотом.
32. Сикарев И.А. Киселевич Г.В. Гаранин А.В. Методы аутентификации при построении системы дистанционно управления и мониторинга безэкипажных судов.
33. Сикарев И.А. Киселевич Г.В. Гаранин А.В. Предотвращение угрозы информационной безопасности с помощью применения протокола KERBEROS при организации системы удаленного управления судном.
34. Каретников В.В Бекряшев В.А Чистяков Г.Б Использование функционала ГАИС “ЭРА-ГЛОНАСС” для нужд маломерного флота и беспилотных судов.