Главная » 2014»Август»3 » Скачать Математическое и информационное обеспечение мониторинга и управления движением судов с использованием АИС на внутренних водных бесплатно
5:41 AM
Скачать Математическое и информационное обеспечение мониторинга и управления движением судов с использованием АИС на внутренних водных бесплатно
Математическое и информационное обеспечение мониторинга и управления движением судов с использованием АИС на внутренних водных путях России
Диссертация
Автор: Красников, Валерий Валерьевич
Название: Математическое и информационное обеспечение мониторинга и управления движением судов с использованием АИС на внутренних водных путях России
Справка: Красников, Валерий Валерьевич. Математическое и информационное обеспечение мониторинга и управления движением судов с использованием АИС на внутренних водных путях России : диссертация кандидата технических наук : 05.13.06 / Красников Валерий Валерьевич; [Место защиты: С.-Петерб. гос. ун-т вод. коммуникаций] - Санкт-Петербург, 2009 - Количество страниц: 154 с. ил. Санкт-Петербург, 2009 154 c. :
Объем: 154 стр.
Информация: Санкт-Петербург, 2009
Содержание:
ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РЕЧНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ИЕРАРХИЧЕСКОЙ ТРИАДЫ
11 Анализ структуры речной информационной иерархической триады 13 111 Реализация концепции Корпоративных Речных
Информационных Систем Речные информационные службы
112 Обзор предложений по структуре КРИС ЕГС
113 Системы Управления Движением Судов
114 Примеры реализации АСУ ДС
115 Новейшие направления развития концепции АСУ ДС
12 Основные принципы построения и функционирования речных АСУ ДС
121 Структура АСУ ДС
122 Информационное обеспечение АСУ ДС
123 Основные принципы управления информационными потоками
АСУ ДС
124 Обеспечение входящего информационного потока в АСУ ДС
13 Наземно-космические сети глобального уровня в концепции КРИС-РИС-АСУ ДС:
131 Система спутниковой связи «ИНМАРСАТ»
132 Система связи и радионавигации «Глобалстар»
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 1:
2 АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И АЛГОРИТМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АИС В РЕЧНЫХ АСУ ДС
21 Исследование информационного обеспечения в автоматизированных информационных системах
211 АИС в составе АСУ ДС
212 Аппаратура АИС
213 Типы и особенности судовых транспондеров, применяемых на судах
214 Принцип действия АИС
215 Применение технологии АИС для информационного обеспечения АСУ ДС
216 Типы и форматы судовых сообщений
217 Построение сетей БС АИС
218 Примеры реализации сетей АИС
22 Алгоритмы функционирования АИС Особенности применения технологии АИС в речных АСУ движением судов
221 Алгоритмы функционирования АИС
222 Особенности функционирования АИС на ВВП и смежных морских акваториях
223 Основные рекомендации по информационному обеспечению АСУ ДС данными АИС на ВВП
23 Комплексное использование АИС, систем спутниковой радионавигации и связи для целей АСУ ДС на ВВП
231 Реализация и особенности применения системы дальнего мониторинга на ВВП РФ
232 Интеграция системы дальнего мониторинга на основе ССРНС «Глобалстар» в АСУ ДС
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 2:
3РАЗРАБОТКА НЕЛИНЕЙНЫХ ИНТЕГРОДИФФЕРЕНЦИАЛЬ-НЫХ АЛГОРИТМОВ ОПТИМИЗАЦИИ ЗОН ДЕЙСТВИЯ БЕРЕГОВЫХ СТАНЦИЙ АИС НА ВВП РФ
31 Методика расчета зон действия береговых станций автоматизированных идентификационных систем на внутренних водных путях
311 Методика и общий алгоритм расчета дальности и зон действия БС при передаче сообщений АИС
312 Построение алгоритма расчета зон действия береговых станций при учете случайных перемещений судового транспондера относительно базовой станции
313 Оптимизация алгоритма расчета зон действия БС АИС при использовании моделей заграждающего рельефа
314 Алгоритм учета влияния моделей информационных каналов связи на зоны действия БС АИС
32 Алгоритмы расчета оптимальных зон действия БС АИС
321 Определение оптимального алгоритма расчета зон действия БС АИС при моделировании перемещения судового транспондера АИС относительно БС
322 Алгоритм приближенного вычисления дальности и зон действия БС речных АИС при релеевской модели перемещения судового транспондера относительно береговой станции
323 Анализ влияния заграждающего рельефа на расчетную дальность действия БС АИС
324 Сравнительный анализ эффективности моделей законов Максвелла и Релея при расчете зон действия речных АИС в условиях вариации высот заграждающего рельефа
325 Исследование влияния замираний сигнала в каналах связи «БС-судовой транспондер АИС»
326 Влияние взаимных помех радиосредств на верность передачи сообщений АИС в УКВ диапазоне
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 3:
4 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЗОН ДЕЙСТВИЯ БЕРЕГОВЫХ И СПУТНИКОВЫХ СТАНЦИЙ АИС ДЛЯ ОТДЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ И
РЕГИОНОВ ВВП РОССИИ
41 Анализ работ, посвященных построению цепей АИС для целей АСУ ДС на внутренних водных путях России
411 Построение цепи АИС в бассейне реки Невы
412 Исследование потенциально допустимых радиусов и зон действия АИС для зон РИС ГБУ «Волго-Дон» и канала им Москвы
42 Методика расчета зон действия БС АИС на ВВП РФ
421 Построение сети АИС для зоны РИС 1 - «Беломоро-Балтийский Канал»
422 Построение сети АИС для участка зоны РИС 5 «Волго-Донской канал им ВИ Ленина»
423 Построение непрерывного информационного поля АИС для зоны большой Волги (РИС 4)
424 Построение поля АИС для зоны РИС 7 - ФГУ "Камводпуть"
43 Методика расчета зон действия спутниковых АИС
431 Методика расчета зон зон действия ССРНС ГЛОБАЛСТАР для целей передачи сообщений АИС по каналам связи «судно-спутник» 134 432 Расчет зон действия ИСЗ «ГЛОБАЛСТАР» для целей передачи сообщений АИС
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 4:
Введение:
Актуальность темы исследования.
Потенциальные возможности речного транспорта Российской Федерации весьма значительны, а географические и технические возможности создают перспективную основу включения РФ в Европейскую систему внутренних водных путей, что требует повышения безопасности и эффективности транспортных сообщений, развития и совершенствования технических средств и систем, занятых в процессе мониторинга и управления движением судов.
В соответствии с требованиями Федеральной целевой программы "Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы)" (подпрограмма "Внутренние водные пути") и "Концепции развития внутреннего водного транспорта", утвержденной Распоряжением Правительства Российской Федерации от 3 июля 2003 г. № 909-р, обеспечение безопасности судоходства и экологической безопасности на внутренних водных путях является одним из приоритетов государственной политики.
Новейшие информационные системы, такие как "Автоматизированная идентификационная система (АИС)", 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.
Кроме того, с 31 декабря 2008 года вступил в силу закон о внедрении технологии дальнего мониторинга LRIT (Long Range Identification and Tracking System - система дальней идентификации и контроля за местоположением судов) и обязал страны отслеживать суда, находящиеся в зоне их ответственности.
В связи с изложенным, целью диссертационной работы является решение задач математического и информационного обеспечения повышения эффективности мониторинга и управления движением судов с использованием возможностей береговых станций АИС и ССРНС на ВВП России. Решение такой задачи невозможно без использования математических методов моделирования влияния различного вида факторов для определения перспектив использования АИС в составе автоматизированных систем управления движением судов (АСУ ДС).
Для достижения сформулированной цели в работе поставлены, обоснованы, решены и выносятся на защиту следующие научные результаты:
1. Оценка существующего мирового и отечественного опыта построения береговых сетей АИС, а также перспектив развития АСУ ДС в иерархической триаде "Корпоративная Речная информационная система
КРИС) - Речные информационные службы (РИС) - АСУ ДС" и предметной области в части принципов функционирования и особенностей информационного обеспечения, а также структуры системы базовых станций АИС как подсистемы речной АСУ ДС.
2. Методика, модели и алгоритмы решения многопараметрических стохастических задач, оптимизирующих структуру зон действия береговых и спутниковых станций АИС.
3. Аналитические решения для определения оптимальных радиусов и зон действия базовых и спутниковых станций АИС с учетом заграждающего рельефа, особенностей передачи сигналов по каналам связи и взаимного перемещения судов относительно базовых станций.
4. Научно-обоснованные предложения по созданию информационных полей АИС на ЕГС Европейской части России, а также для ВВП с низким уровнем развития инфраструктуры (Восточная Сибирь).
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:
1, В разработке методики и синтезе алгоритмов решения многопараметрических стохастических задач расчета зон действия береговых и спутниковых станций АИС при раздельном и совместном влиянии трех вероятностных факторов: взаимного перемещения транспондера АИС относительно базовой станции, вариаций высот заграждающего рельефа и особенностей передачи сигналов АИС по каналам связи;
2. В получении аналитических решений для определения оптимального радиуса и зон действия береговых станций АИС для создания сплошных информационных полей АИС в зонах РИС Беломоро-Балтийского канала, большой Волги, ГБУ "Волго-Дон", ФГУ "Камводпуть";
3. В разработке схемы интеграции системы дальнего мониторинга и управления движением судов в АСУ ДС для передачи сообщений АИС по каналам ССРНС «Глобалстар»;
4. В разработке методики определения зон действия спутниковых АИС для целей информационного обеспечения протяженных рек с низким уровнем развития инфраструктуры.
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 АСУ ДС' на различных участках внутренних водных путей, а также существенно уменьшить риски, связанные с некорректным построением информационных полей АИС.
Реализация научных результатов. Отдельные положения диссертационной работы реализованы в Санкт-Петербургском Государственном Университете водных коммуникаций, а также в составе систем мониторинга движения судов морского агентства ООО «РУСМАРИН».
Публикации и апробации работы. По тематике работы опубликовано 8 научных статей, в том числе 2 статьи 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, 2009).
Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка опубликованных источников, содержащего 107 отечественных и зарубежных работ, включает в себя 154 страницы текста, 49 рисунков, 12 таблиц.
