Модель многофокусного эллипса зоны навигационной безопасности судна
Authors: Васьков А.С. , Мироненко А.А. 
Published: December 2024

Концепции зон навигационной безопасности (ЗНБ) представляют необходимое пространство вокруг судна для безопасного плавания. Классификационные признаки структур ЗНБ содержат различные геометрические способы их задания: линейные, прямоугольные, круговые, секторные, эллиптические и обобщенные образы сплошных деформируемых сред. Разнообразие форм ЗНБ требует различные подходы применения для решения задач судовождения и реализации в системах управления. ЗНБ по форме неоднородные и разрывные представляют трудности оптимизации процессов управления судном и технической реализации. С позиций системного анализа ЗНБ представляется гибкой конфигурацией, форма и размеры которой зависят от взаимодействия множества внутренних и внешних факторов, определяемых целями, задачами судовождения, навигационной обстановкой. Предлагается обобщение концепций геометрических форм ЗНБ и представление их в идеологии образов сплошных деформируемых сред, как непрерывного множества точек многофокусного эллипса, способного перестраиваться под условия плавания, который может также применяться в приложении к задачам ограждения навигационных опасностей. Конфигурация многофокусного эллипса ЗНБ, позволяет представлять поля различных кинематических и динамических параметров движения судна, определять управляющие воздействия по обеспечению заданного уровня безопасности плавания. Основные положения подкрепляются графической интерпретацией и доведены до уровня практического применения. Формализация предлагаемых методов и алгоритмов в автоматических навигационных комплексах или системах управления автономными судами позволит судоводителю на борту и дистанционно решать задачи судовождения на качественно новом уровне в неразрывной связи с традиционными методами контроля безопасности мореплавания.

Ship’s domain (SD) concepts define the required space around a vessel for the safe navigation. SD can be classified on the basis of numerous geometric methods: linear, rectangular, circular, sector, elliptical and generalized forms as deformable continua. The variety of the SD forms requires different approaches for solving navigation problems and their implementation in control systems. The SD’s which are heterogenous and discontinuous is rather problematic for optimizing ship control processes and their technical implementation. From the perspective of system analysis SD is a flexible configuration the shape and size of which depend on the interaction of many internal and external factors determined by the navigation tasks and the current situation. The generalization of concepts of various SD geometric forms on the ground of deformable continua theory is proposed. It is based on the set of points of a multifocal ellipse being able to adapt to a current navigation situation and may also be applied to constructing the no-go-areas clearing isolines. The multifocal ellipse SD configuration allows to represent various kinematic and dynamic parameters of the vessel’s movement, and determine control actions to ensure the safety of navigation. The fundamental principles of the study are graphically interpreted and the given expressions are ready for practical application. The formalization of the proposed methods and algorithms in the automatic navigational systems or autonomous ship control systems will allow to solve the navigational tasks on the new level along with the traditional methods of seafaring safety.