Источники информации для решения задачи выбора маневра судна в сложных навигационных условиях

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ВЫБОРА МАНЕВРА СУДНА В СЛОЖНЫХ НАВИГАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ

Н.В. Багин

В работе анализируются источники информации, используемые в настоящее время судоводителями при выборе маневра судна, рассматриваются перспективы использования навигационной информации, получаемой из автоматизированных систем (АИС).

The sources of information, used by navigators for the choice of ships manoeuvre at present time are analysed in the work. Prospects of using navigational information, obtained from the universal shipborne automatic identification system (AIS), are shown in this work.

Непрерывный рост количества морских перевозок внутри государств и экономических связей между ними ведет к интенсивному росту численности судов, их водоизмещения и скорости движения. Возрастает плотность транспортных потоков судов различного типа. Все труднее становится осуществлять безопасное плавание судов с высокими скоростями в опасных для судовождения районах.

Традиционные формы и методы сбора, обработки информации и принятия решений становятся не всегда достаточно эффективными. Заложенные в системы автоматизированной прокладки методы решения судоводительских задач постепенно устаревают вместе с самой аппаратурой.

В связи с увеличившимся в последнее время количеством столкновений судов в море одним из актуальных на сегодняшний день стал вопрос выбора оптимального маневра и, по возможности, в кратчайший срок. Уже считается нормой наблюдать на экране радаров одновременно несколько десятков движущихся целей. Естественно, что ручная обработка такого большого количества целей является трудоемкой и неэффективной. Учитывая, что в настоящее время во все сферы производства и жизнедеятельности человека внедряются электронные вычислительные системы, судовождение также не остается в стороне.

По числу участвующих в маневрировании судов различают три вида маневрирования: одностороннее, двухстороннее, многостороннее. Рассмотрим существующие методы и способы решения задач перечисленных видов маневрирования.

Одностороннее - это маневрирование одиночного судна относительно неподвижного объекта. Назовем его односторонним однообъектным маневрированием. Позиция при этом виде маневрирования задается дистанцией и пеленгом или курсовым углом. Расчеты по занятию позиции производятся в абсолютном движении методом графической прокладки или методом, основанным на использовании основных элементов маневрирования, которые рассчитываются по мореходным таблицам МТ-75.

В абсолютном движении методом графической прокладки задача решается просто и наглядно. Маневрирование судна относительно двух и более неподвижных объектов будем называть односторонним многообъектным. При этом виде маневрирования позиция задается дистанциями (или одной дистанцией) до нескольких объектов. Расчет маневра на занятие позиции производится в зависимости от выбранного критерия:

- занятие позиции на дистанции, менее заданной, относительно нескольких объектов - Д < Дзад;

- расхождение или уклонение от неподвижных объектов на дистанции, более заданной - Д > Дзад;

- сближение на дистанцию, менее заданной, с одними целями (Дзад1), в то же время находясь (уклоняясь) на дистанции, более заданной, для других целей (Дзад2), причем Д,ад1 > Дзад2, и другие критерии.

Расчеты по занятию позиции при одностороннем маневрировании основаны на методе абсолютного движения и производятся приемами навигационной прокладки. Данный метод нагляден, прост, не требует трудоемких расчетов, соблюдается принцип свободы выбора маневра, возможна автоматизация.

Двухстороннее - это маневрирование одиночного судна относительно одного подвижного объекта маневра. При этом виде маневрирования позиция относительно подвижного объекта маневра задается дистанцией, пеленгом или курсовым углом. Расчет маневра на занятие позиции в абсолютном движении неудобен, так как требует значительного времени, и большинство задач маневрирования не имеет точного и однозначного решения. Решаются только те задачи, в которых задано время маневра. Остальные задачи решения не имеют. Поэтому расчеты по занятию позиции при двухстороннем маневрировании производятся методом, основанным на использовании основных элементов маневрирования и методом относительного движения.

Многостороннее - это маневрирование одиночного судна относительно двух и более подвижных объектов маневра. При этом виде маневрирования позиция маневрирующему судну задается не

дистанцией и пеленгом или курсовым углом, а дистанциями (или одной дистанцией) до нескольких подвижных объектов маневра, т. е. так же, как и при одностороннем многообъектном маневрировании. Сложность расчета маневра на занятие позиции в этом случае заключается в том, что необходимо одновременно учитывать перемещения нескольких целей.

Какие же способы решения задач многостороннего маневрирования существуют на сегодняшний день?

По второму критерию (расхождение или уклонение на Д > Дзад) с несколькими целями:

- способ Морева,

- способ Деменцова,

- способ Министерства Морского Флота (ММФ).

По первому критерию (выход на Д = Дзад относительно нескольких целей) - способ Ушакова-Бундас, использующий понятие окружности и овала встреч.

Способ Морева основан на использовании свойств секторов опасных относительных курсов. Он дает некоторую наглядность решения задачи расхождения с несколькими целями одновременно, но не дает возможности быстро оценить обстановку, сильно загружает центр планшета, изобилует многочисленными построениями и переносами различных линий в ходе расчета. В этом случае возможно только ручное использование.

Способ Деменцова основан на использовании метода относительных смещений. Казалось бы, на первый взгляд, этот способ достаточно быстр в решении, прост и нагляден. Но при детальном рассмотрении, особенно в сложных ситуациях, он не работает, так как порой невозможно соблюсти неравенство времен: время маневра должно быть в пределах наименьшего времени сближения опасных целей на кратчайшую дистанцию относительно центра планшета. В противном случае необходимо значительно увеличивать скорость маневрирующего судна, что в сложных ситуациях крайне нежелательно. Поэтому этот способ рекомендуется только лишь для проверки расчетов и рекомендаций на расхождение со встречными целями.

Способ ММФ в настоящий момент наиболее часто используется в практике кораблевождения и судовождения. В справочнике «Штурман флота» сказано, что этот способ обеспечивает быструю оценку обстановки, значительно упрощает и ускоряет производство расчетов для выполнения маневра и разгружает центр планшета от дополнительных построений. С последним можно согласиться, так как треугольники скоростей строятся на периферии планшета в местах целей, что действительно разгружает центр планшета. Но насчет быстроты оценки обстановки, упрощения и ускорения расчетов дело обстоит не так, как хотелось бы авторам вышеуказанного справочника. При ручном использовании этого способа расчеты маневрирования по 3-4 целям занимают от нескольких минут до десятка минут. Даже при автоматизации способа ММФ нельзя быстро найти оптимальный курс расхождения с несколькими целями одновременно, т. к. в основу способа положен метод перебора.

Более наглядным и рациональным способом решения задач маневрирования является способ Ушакова-Бундас, использующий понятие окружности и овала встреч. Однако этот способ позволяет решать задачи многостороннего маневрирования только в двух частных случаях, когда цели изменяют дистанцию относительно маневрирующего судна в кратчайший срок или при постоянстве пеленга.

Проанализировав вышеизложенное, можно сказать, что каким бы ни был способ выбора маневра и сколько бы ни рассматривалось целей, всегда требуются одни и те же данные, которые характеризуют параметры движения одной, двух или нескольких целей. Естественно, что, в зависимости от выбора способа решения задач, можно те или иные данные не использовать, но устройства, от которых получают навигационные данные, остаются те же.

Итак, для решения выбора маневра судна необходимо знать следующие данные по цели: курс, скорость, пеленг на цель, дистанцию до цели.

Помимо данных по цели, также необходимо знать параметры собственного движения - курс и скорость, а для постановки задачи необходимо условие (как правило, это либо время, за которое выполняется задача, либо расстояние, в соответствии с которым должны сойтись или разойтись цели, либо и то, и другое сразу).

На текущий момент времени параметры собственного движения в счетно-решающие устройства, как правило, вводятся автоматически с таких судовых приборов, как лаг, гирокомпас, радиолокационная станция и приемоиндикатор навигационной системы GPS. Данные, получаемые от этих устройств, с избытком характеризуют собственное движение.

Что же касается данных по целям, то тут ситуация намного сложнее. Дело в том, что на текущий момент данные по окружающим нас целям мы можем получать только на основании наших собственных наблюдений за целями, которые мы проводим либо визуально, либо при помощи

радиолокационной станции. В алгоритмы работы большинства современных радиолокационных станций заложены возможности определения параметров движения целей на основе автоматического отслеживания траекторий их движения. Таким образом, информацию о параметрах движения окружающих судно целей, как правило, получают с радиолокационной станции.

Ситуация с трудностью получения данных об окружающих судно целях может в ближайшее время коренным образом измениться в лучшую сторону. Такое изменение связано с вводом в эксплуатацию автоматической информационной (идентификационной) системы (АИС).

Одной из особенностей построения данной системы является то, что суда, оснащенные аппаратурой системы АИС, будут передавать в УКВ-диапазоне данные, характеризующие параметры собственного движения. Эти данные могут быть приняты соседними судами и использованы как начальные условия в решении задачи выбора маневра судна.

Таким образом, с вводом в эксплуатацию системы АИС у судна появляется дополнительный орган чувств - «уши», который совместно с «глазами» (РЛС) позволяет получить более полную информацию об окружающей обстановке.

К неоспоримым плюсам следует отнести то, что получение информации об окружающих целях будет происходить не только на основании радиолокационной обстановки, но и на основании данных, принимаемых из эфира, что дает возможность решения проблем, возникающих при прохождении узостей, когда РЛС не видит цель, загораживаемую другим, более массивным объектом.

К сожалению, в системе АИС есть и свои минусы. Дело в том, что данные о местоположении цели получаются самой целью и ею же транслируются, что неизбежно приведет к желанию эти данные в определенных случаях, обычно связанных с нарушением законов и правил, изменить, а это может привести к трагическим последствиям.

Литература

1. Каманин В.И. Штурман флота. М.: Воениздат, 1986. - 539 с.

2. Маринич А.Н., Устинов Ю.М., Шигабутдинов А.Р. Перспективные глобальная и региональные автоматизированные системы мониторинга, построенные на основе использования судовых комплексов ИНМАРСАТ-С/АИС. - СПб.: гМа, 2001.