Development of Vessel-Robot’s Model with automatic generation of Steering Program
Authors: Филатов В.И. , Астреин В.В. 
Published: December 2023

Статья посвящена теме разработки модели морского автономного необитаемого надводного аппарата (АННА), способного в автоматическом режиме вырабатывать программу движения и следовать по ней. Целью статьи является построение модели АННА, прообразом которого является реальное судно, на основании данных, полученных из журналов автоматической регистрации информации в навигационных приборах судна. Выполняется оценка адекватности модели на наборах данных, не учувствовавших в построении модели АННА. Перед моделью стоит задача осуществить плавание между заданными координатами в узкости. Новизна заключается в том, что совместно решается ряд задач идентификации параметров модели, построения программы движения судна, а управления судном по маршруту в автоматическом режиме в реальном времени. Для решения задач используются методы из теории графов, вычислительной геометрии, математического анализа, теории автоматического управления, в том числе нелинейные модели, а также статистические методы обработки данных. Особую роль в данной статье играет выработка программы движения АННА, которая учитывает его манёвренные характеристики. В статье приводятся результаты численного моделирования АННА, автоматического построения программы управления движением, а также автоматическое осуществление программы движения по маршруту в условиях возмущений внешней среды, приведены результаты оценки моментов времени начала изменения направления движения; ещё одной особенностью статьи является сравнение сигналов управляющих воздействий органов управления АННА в зависимости от заданных ограничений и внешних условий.

This article is about subject of development Model of Marine autonomous sailing vehicle (ASV), that can automatically generate its steering program by planning the route and execute it. This article directed to develop ASV model, which represented the behavior of original Vessel. Model has built, based on Data sourced from automatic registration information logs in navigational technical aids. Adequacy of Model tested on datasets, that were not used to build the Model ASV. There are following task exists – execute sailing between given coordinates in narrow channel. The novelty lies in sequential solvation of sub-tasks of ship’s system identification, ship steering program generation, and automatic steering the vessel through automatically pre-programmed tack, to steer the ASV through route in real time. To Solve the tasks the following methods used: graph theory, computer geometry, mathematical analysis, automatic control theory included non-linear models, and statistical methods of data analysis. In this article spotlighted generation of ASV’s steering program, that taken into account it’s maneuvering characteristics. The results of building ASV model, automatic generation of steering program, and automatic execution of sailing through calculated route with presents of outer noise demonstrated; presented the results of assessment the time-event moment of commencement of alteration direction of movement; one more result presented in the article – cross-reference of control system signals that generated in Control steering organs of ASV based on limitation order, given by operator and outer influence factors.