Способ контроля промысла водных биологических ресурсов, мониторинговый навигационно-связной комплекс промыслового судна и центр обработки данных для осуществления способа
METHOD OF CONTROL OF WATER BIOLOGICAL RESOURCES, MONITORING NAVIGATION COMMUNICATION COMPLEX OF PRODUCTION VESSEL AND DATA PROCESSING CENTER FOR THE IMPLEMENTATION OF THE METHOD

Предлагаемая группа изобретений относится к области космической навигации и связи, а именно к системам оперативного мониторинга промысловых судов (судов рыбопромыслового флота и тому подобное).
Предлагаемые способ контроля промысла водных биологических ресурсов и используемые для осуществления способа мониторинговый навигационно-связной комплекс промыслового судна и центр обработки данных представляют собой дальнейшее совершенствование научно-технических решений, описанных в патенте на полезную модель RU 117 196 (Российские космические системы, публикация 2012). В RU 117 196 предложена навигационно-информационная система мониторинга морских и речных судов и судовой навигационно-связной комплекс для решения задачи периодического определения местоположения судов и передачи полученных данных в центр мониторинга. Аналогичные задача с использованием схожих технических средств решается в системах мониторинга, известных из патентов на изобретения и полезные модели Китая CN 20 3 759 750 (Zhejiang Ocean University, 2014), CN 10 3 812 942 (Beijing CTTIC Xintong Science & Technology Dev. Company, 2014), CN 10 5 072 573 (Shanghai Pushi Navigation Technology Co. Ltd., 2015), CN 10 2 833 680 (East China Sea Fisheries Res. Inst. et al., 2012), CN 10 3 558 828 (Beijing Sifang Automation Co., 2014). В дальнейшем, для описания технических проблем, решаемых в предложенном изобретении, используем патент на полезную модель RU 117 196, в котором описано техническое решение, предложенное заявителем ранее для решения актуальных задач мониторинга водных биологических ресурсов.
В RU 117 196 техническом решении описано устройство навигационно-информационной системы мониторинга морских и речных судов и бортовой навигационно-связной комплекс. Данное устройство обеспечивает через встроенный модем сотовой связи GSM/GPRS передачу с определённой периодичностью данных о местоположении судна, получаемых на базе глобальной навигационной спутниковой системы ГЛОНАСС/GPS, и обмен информацией с центром мониторинга. На базе персонального компьютера из состава бортового навигационно-связного комплекса осуществляется обработка данных, поступающих от навигационных космических аппаратов, полученная информация о местоположении судна через приёмопередатчики бортового навигационно-связного комплекса отправляется в центр (центры) мониторинга. Наряду с функцией передачи навигационной информации бортовой навигационно-связной комплекс позволяет осуществлять обмен информацией с центром мониторинга по каналам сотовой связи и/или функцию интерфейса для подключения дополнительного приёмопередатчика спутниковой или наземной системы связи. Таким образом, в RU 117 196 описан способ контроля промысла водных биологических ресурсов, предусматривающий приём центром обработки данных результатов контроля промысла водных биологических ресурсов контрольной информации, характеризующей ход промысла водных биологических ресурсов от множества мониторинговых навигационно-связных комплексов промысловых судов с использованием систем связи заданного типа. Также в RU 117 196 предусматривают обратную передачу из центра обработки данных команд управления и/или информационных запросов, в отношении контрольной информации множеству навигационно-связных комплексов с использованием заданной системы связи.
Выявленные недостатки RU 117 196 заключаются в невозможности решения задач навигационно-информационного обеспечения потребителей в режиме реального времени, а также в невозможности получения достоверных оперативных данных мониторинга местоположения, элементов движения, состояния технологического оборудования промысловых судов и т.п. в необходимом объёме и требуемого качества. Так отчёты, содержащие данные о текущем местоположении, курсе и скорости движения судов, передаются с периодичностью от одного до двух часов, что затрудняет детальное восстановление картины возможных нарушений судном промысловой деятельности. Не обеспечивается контроль состояния рыбопромыслового оборудования и других технологических средств. Например, выявлены типичные случаи намеренного искажения данных о местоположении судов: экранирование антенны; использование компьютерных программ, имитирующих следование судна по недостоверному маршруту; несанкционированная переналадка и отключение технических средств контроля с имитацией их повреждения либо их переустановка на другие суда. Также, не обеспечивается устойчивая работа судовых приемо-передающих станций и системы ИНМАРСАТ-С на широтах выше 75º С.Ш.; услуги связи и телематики, предоставляемые системами ИНМАРСАТ-С и АРГОС приводят как к технологической зависимости от компаний, не являющихся национальными, так к возможности неуправляемого внешнего воздействия на систему при неблагоприятных социально-политических факторах. В итоге не обеспечивается необходимый уровень информационной безопасности, оперативности и достоверности данных о местоположении, элементах движения судов, состоянии систем контроля трального и технологического оборудования.
В свою очередь, в предлагаемом изобретении решаются перечисленные выше технические проблемы, выявленные при мониторинге промысловых судов, в результате чего обеспечивается достоверный (в том числе на высоких широтах) мониторинг местоположения промысловых судов и технологического оборудования, причём технология мониторинга в целом становится устойчивой к воздействию внешних технологических и социально-политических факторов. В результате, на новом качественном уровне решается актуальная для национального или регионального уровня управления задача мониторинга судов, ведущих промысел водных биологических ресурсов, включая вылов, приёмку, обработку, транспортировку, хранение, перегрузку продукции в прибрежной зоне, во внутренних морских водах, в территориальных водах, на континентальном шельфе, исключительной экономической зоне, открытом море.
Указанный выше технический результат достигается при использовании способа контроля промысла водных биологических ресурсов (рыбы, ракообразных, растительных ресурсов), основанном на приёме и/или ответной передаче результатов контроля промысла водных биологических ресурсов и команд управления и/или информационных запросов, в отношении контрольной информации соответственно. Данные результата контроля промысла водных биологических ресурсов принимают средствами, по меньшей мере, одного центра обработки данных, также эти данные состоят из, по меньшей мере, одного вида контрольной информации, характеризующей ход промысла водных биологических ресурсов. В свою очередь, данные результата контроля промысла водных биологических ресурсов поступают в центр обработки данных от множества мониторинговых навигационно-связных комплексов промысловых судов с использованием системы связи, по меньшей мере, одного типа. Также, в ходе действий по контролю водных биологических ресурсов из центра обработки данных команд передают команды управления и/или информационные запросы, относящиеся к контрольной информации, характеризующей ход промысла водных биологических ресурсов, множеству навигационно-связных комплексов с использованием системы связи заданного типа.
В отличие от аналога указанную контрольную информацию принимают заранее сформированной облачной средой контроля промысла водных биологических ресурсов, включающей упомянутый центр обработки данных, и/или передают команды управления и/или информационные запросы, в отношении указанной контрольной информации из этой облачной среды. То есть, используют единый отраслевой навигационно-информационный ресурс, сформированный в облачной среде – агрегатор, комплексирующий навигационные и информационные источники с многократным резервированием и высокой степенью защищенности от нарушений целостности ресурса и искажений. При необходимости, средствами облачной среды динамически изменяется состав центров обработки данных, перечень видов контрольной информации, характеризующей ход промысла водных биологических ресурсов и/или перечень используемых систем связи. Одновременно с использованием средств облачной среды выбирают центры обработки данных, системы связи и/или виды и средства получения контрольной информации, характеризующие ход промысла водных биологических ресурсов, для предпочтительного использования. Из перечисленных объектов в первую очередь выбирают решения способные к функционированию в высоких широтах, и/или на управление которыми не могут быть наложены внешние ограничения, связанные с воздействием человеческого и/или социально-политического фактора. Осуществление предложенного способа контроля промысла водных биологических ресурсов поддерживается, по меньшей мере, одним мониторинговым навигационно-связным комплексом промыслового судна и, по меньшей мере, одним центром обработки данных.
Центр обработки данных выбирают из перечня систем национального или регионального уровня, включающего, по меньшей мере, вычислительные системы первого, второго и третьего регулирующих органов (регуляторов, органов государственной власти). При этом центром обработки данных первого, второго и третьего регулирующего органа, соответственно, может являться центр приёма, обработки и распространения информации отраслевой системы мониторинга регулирующего органа в области рыболовства, комплексная интегрированная информационная система регулирующего органа в области транспорта «МоРе», центр приёма обработки и распространения данных автоматизированной информационной системы регулирующего органа в области космической деятельности. Систему связи выбирают из перечня, включающего, по меньшей мере: системы космической связи ГОНЕЦ, ИНМАРСАТ-С; систему навигации и связи АРГОС, системы наземной подвижной связи стандарта GSM, WiFi, WiMax. По преимуществу используют систему космической связи ГОНЕЦ при дублирующей системе космической связи ИНМАРСАТ-С и резервной системе навигации и связи АРГОС с использованием в прибрежной зоне наземной подвижной связи стандарта GSM, WiFi или WiMax. Мониторинговый навигационно-связной комплекс через терминалы спутниковой связи обеспечивает также телефонную и факсимильную связь (приём и передач телефонных и факсимильных сообщений) и представляет собой комплекс специализированных технических средств мониторинга на основе судовой навигационной аппаратуры потребителя ГЛОНАСС/GPS/GALILEO/BEIDOU, благодаря чему расширяется спектр решаемых задач навигационно-информационного обеспечения потребителей в режиме реального времени, включая постоянное фиксирование событий в «чёрном ящике», а также повышается возможность получения достоверных оперативных данных мониторинга местоположения, элементов движения, состояния технологического оборудования промысловых судов и т.п. в необходимом объёме и требуемого качества.
Используют следующий неисключительный перечень видов контрольной информации, характеризующей ход промысла водных биологических ресурсов, включающий сведения о географических координатах промыслового судна, а также сведения о ходе промысла. Контрольная информация позволяет автоматически фиксировать событие нештатной ситуации, требующее действий по предупреждению (расхождение навигационных спутниковых данных от данных штатного судового навигационного оборудования (компас, гирокомпас, доплеровский гидроакустический лаг, индуктивный лаг) больше заданных). Перечень сведений о географических координатах судна может включать: данные спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС (при контроле географических координат промыслового судна по преимуществу используют спутниковую навигационную систему ГЛОНАСС), данные спутниковой навигационной системы GPS, данные спутниковой навигационной системы GALILEO, данные спутниковой навигационной системы BEIDOU, данные системы навигации и связи АРГОС, данные инерциальной навигации, данные мониторинга движения судна, географические координаты районов разрешённого и запрещённого промысла, географические координаты районов разрешённой и запрещённой перегрузки улова. Перечень сведений о текущем ходе промысла может включать: идентификатор промыслового судна, комплексные или частичные сведения из электронного промыслового журнала, судовые суточные донесения, рапорты о прохождении контрольных точек, декларацию о запасах водных биологических ресурсов, время мониторинга. Перечень сведений о возможных искажениях информации о ходе промысла водных биологических ресурсов может включать: идентификатор неопределённости географических координат промыслового судна; данные мониторинга обстановки на борту промыслового судна, включая результаты видеонаблюдения; данные мониторинга промыслового оборудования, включая контроль состояния трала; идентификатор искажения информации о ходе промысла, включая подмену или повреждение оборудования. Перечень видов контрольной информации определяется с использованием средств облачной системы и корректируется исходя из конкретных целей мониторинга.
Практическое использование предложенной технологии контроля промысла водных биологических ресурсов (способа контроля промысла водных биологических ресурсов, мониторинговых навигационно-связных комплексов промысловых судов, центров обработки данных) может быть пояснено на приведённом ниже примере контроля промысловых судов, который не исключает любых возможных технических решений, комбинаций или улучшений, не противоречащих сути изобретения.
1
2
3
4
1
2
5
Орбитальные группировки навигационных космических аппаратов из состава глобальных навигационных спутниковых систем: ГЛОНАСС 1, GPS 1, GALILEO 1, BEIDOU 1 обеспечивают непрерывное формирование навигационных сигналов, которые поступают в судовой мониторинговый навигационно-связной комплекс 3 (см. фиг. 1, 2). После обработки и анализа навигационных данных сформированные информационные сообщения из мониторингового навигационно-связного комплекса 3 через спутники системы космической связи ГОНЕЦ 2(в основном режиме) или ИНМАРСАТ-С 2 (в дублирующем режиме)передаются на приёмные устройства операторов системы ГОНЕЦ 4 или системы ИНМАРСАТ-С 5 соответственно. Предусмотрено оснащение судового мониторингового навигационно-связного комплекса 3 комплектом технических средств контроля системы АРГОС, которая через спутниковую навигационно-связную систему 1 передаёт в резервном режиме данные о позиционировании промыслового судна на наземную приёмную станцию 6 данной системы. От приёмных устройств операторов системы ГОНЕЦ 4, системы ИНМАРСАТ-С 5 и наземных приёмных станций АРГОС 6 мониторинговая информация, обеспечивающая решение всего комплекса прикладных задач по контролю промысловых судов (более конкретно речь может идти о судах рыбопромыслового флота), поступает в сетевую вычислительную структуру – облачную среду, которая создана на базе сети Интернет 7. Из облачной среды мониторинговая информация оперативно передаётся на выполненные на базе персонального компьютера с процессором автоматизированные рабочие места потребителей (отраслевой 9 и региональный 10 центр приёма, обработки и распространения информации отраслевой системы мониторинга, комплексную интегрированную информационную систему «МоРе» 11 и пр.) через независимые связные оптоволоконные магистрали 8.
Для управления передачей мониторинговой и контрольной информации в отличие от имеющихся аналогов (систем мониторинга промысловых судов) впервые используют универсальную публичную облачную среду (фиг. 3) с основными составляющими национальной облачной платформы, включая биллинг услуг, управление нагрузкой и виртуальными машинами, что позволяет развертывать любые операционные системы, мгновенно масштабировать IT-инфраструктуру, производить сложные компьютерные вычисления. Формирование облачной среды (облачной платформы) позволит развернуть сервис контроля положения промысловых судов, соответствующего технологического оборудования, водных биологических ресурсов и т.п. на базе уже существующего оборудования при простом доступе потребителя к данному сервису и возможности обратного сворачивания сервиса без утилизации вычислительных мощностей. Также использование облачной среды позволит избежать пиковых нагрузок из-за доступа к оборудованию большого количества пользователей и отслеживать их динамику и статистику возникновения. Публичная облачная среда может быть дополнена сервисами геоинформационных систем, систем мониторинга, любыми прочими сервисами, совокупно использующими возможности данных систем. В итоге будет повышен уровень надёжности и работоспособности системы в целом.
В облачной среде выделен сегмент кибернетического пространства, в котором развернута совокупность навигационно-информационных сервисов, обеспечивающих пользователей ресурса мониторинговой информацией в режиме реального времени в соответствии с их правами доступа. В основе разработанной системы облачных вычислений лежит инфраструктура IaaS – комплекс программ, обеспечивающий работу алгоритмов виртуализации и распределенных вычислений на аппаратных ресурсах (серверы, системы хранения данных, телекоммуникационное оборудование). На базе инфраструктуры IaaS создается платформа PaaS – комплекс программ, представляющий набор инструментов для разработчиков облачных сервисов и SaaS – комплекс сервисов, обеспечивающий удовлетворение потребностей конечного пользователя. Таким образом, совокупность сервисов контроля промысловых судов облачной среды обеспечивает в режиме реального времени распределение мониторинговой информации между потребителями.
1
1
5
5
1
Мониторинговый навигационно-связной комплекс 3 из состава отраслевой системы мониторинга судов представляет собой комплекс специализированных технических средств мониторинга на основе судовой навигационной аппаратуры потребителей ГЛОНАСС/GPS/GALILEO/BEIDOU 3, которая сопряжена с техническими средствами контроля и общесудовыми системами. В состав мониторингового навигационно-связного комплекса 3 входят: судовая навигационная аппаратура 3, терминалы систем связи ГОНЕЦ 27 и ИНМАРСАТ-С 28 в комплекте с встроенными антеннами, судовой компьютер 25, технические средства визуального контроля, включая камеры видеонаблюдения 26, комплекс контроля состояния трала 29, технические средства контроля технологического оборудования 30. Комплекс контроля состояния трала 29 обеспечивает достоверное определение факта нахождения трала в рабочем (промысловом) положении (не учитываются факты непромыслового спуска трала для промывки) и передачу данных о рабочем/нерабочем состоянии трала через интерфейсный адаптер 19 в блок контроля и управления 3. Видеокамеры 26 обеспечивают в режиме реального времени получение и передачу в блок контроля и управления 3 изобразительной информации с промысловой палубы и других производственных площадок. Функционально в состав мониторингового навигационно-связного комплекса 3 входит компас 31, гирокомпас 32, доплеровский гидроакустический лаг 33, индуктивный лаг 34. Работа судовой навигационной аппаратуры потребителей 3 обеспечивается электропитанием от общесудовой сети через судовой блок 13 с функцией обеспечения резервного питания при отключении основного питания в судовой сети.
1
2
3
2
4
5
2
3
1
7
11
10
3
7
8
9
11
10
Навигационная судовая аппаратура 3 включает навигационно-связной блок ГОНЕЦ/ИНМАРСАТ-С 3, блок навигационного приёмника ГЛОНАСС/ GPS/GALILEO/BEIDOU 3, программно-математическое обеспечение и программно-технические средства защиты информации. Навигационно-связной блок 3 включает встраиваемый промышленный микрокомпьютер 3, блок контроля и управления с встроенной защищенной энергонезависимой памятью («черный ящик») 3, блок питания, интерфейсные адаптеры 15-24. Интерфейсные адаптеры 15, 16, 17, 18, 19, 20 выделены для подключения к судовому компьютеру 25, камерам видеонаблюдения 26, терминалам систем ГОНЕЦ 27 и ИНМАРСАТ-С 28 соответственно, а также средствам контроля состояния рыбопромыслового 29 и технологического 30 оборудования судна. Подключение навигационно-связного блока 3 к навигационным судовым системам 31, 32, 33, 34 выполнено через интерфейсные адаптеры 21, 22, 23, 24 соответственно. Блок навигационного приёмника 3 из состава судовой навигационной аппаратуры 3 обеспечивает приём на антенну 3 навигационных сигналов от космических аппаратов ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, BEIDOU, а также передачу с трансмиттера 3 через антенну 3 навигационного сигнала на космический аппарат навигационно-связной системы АРГОС. Навигационный приёмник 3 включает навигационную антенну ГЛОНАСС/GPS/GALILEO 3, навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS/GALILEO 3, микроконтроллер с встроенным блоком акселерометров 3, порты информационного обмена с линейным драйвером (усилителем) интерфейсного адаптера 14 и 15, трансмиттер системы АРГОС 3 с антенной 3, узел питания 12.
7
8
7
8
9
8
3
8
8
9
9
9
3
3
3
3
Навигационная антенна 3 обеспечивает приём сигналов космических навигационных систем ГЛОНАСС, GPS и GALILEO, которые передаются на навигационный приёмник 3, выполненный в едином конструктиве с антенной 3. Навигационный приёмник 3 находится в информационном взаимодействии с микроконтроллером 3, который с использованием специальных команд бинарного протокола осуществляет инициализацию приёмника 3, настройку режимов навигационных измерений, вычислений и формирования результатов. Инициализация приёмника осуществляется при подаче питания блоку 3, при возникновении сбоя в работе приёмника 3 и прочих случаях, предусмотренных алгоритмом работы. После инициализации навигационный приёмник 3 выдает в микроконтроллер 3 информацию с заданной частотой, содержащую навигационно-временные данные в формате протокола NMEA-0183. Микроконтроллер 3 содержит встроенный последовательный асинхронный интерфейс UART с уровнем входных и выходных сигналов, соответствующим уровню логических сигналов микроконтроллера. При необходимости микроконтроллер 3 обеспечивает работу с терминалом связи в автономном режиме, вследствие чего значительно расширяются потребительские свойства блока навигационного приёмника 3, поскольку при этом выполняются управляющие системные функции. Узел питания 12 обеспечивает электропитание блока навигационного приёмника 3 от сети  постоянного тока 13 напряжением 12-24 В. Программирование режимов работы блока навигационного приёмника 3 осуществляется через порты 14 и 15, при этом обеспечивается защита от несанкционированного изменения настроек с помощью технологий электронной цифровой подписи. Блок навигационного приёмника 3 функционирует в обычном (незащищенном) и защищённом режимах. Работа в защищённом режиме передачи данных обеспечивается с применением встроенной специальной криптографической смарт-карты или USB-ключа.
8
После выхода промыслового судна в акваторию судовой мониторинговый навигационно-связной комплекс 3 в режиме реального времени оперирует с контрольной информацией, характеризующей ход промысла водных биологических ресурсов. В части положения промыслового судна  мониторинговый навигационно-связной комплекс 3 определяет его географическое  местоположение (координаты: широту и долготу) и элементы движения (скорость, курс и пр.) по сигналам глобальный навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, BEIDOU, информация от глобальных навигационных спутниковых систем обрабатывается, передаётся в облачную среду и на запоминающие устройства совместно с данными от штатного судового навигационного оборудования (компаса, гирокомпаса, лага и др.). Для повышения достоверности навигационных определений и выявления попыток искажения контролируемых данных выполняют комплексирование и анализ навигационной информации, получаемой от встроенного приемника ГЛОНАСС/GPS/GALILEO/BEIDOU 3 и от штатного судового навигационного оборудования 31, 32, 33, 34. В части сведений о ходе промысла мониторинговый навигационно-связной комплекс 3 управляет видеонаблюдением за промысловой палубой и другими технологическими зонами, сохраняет видеоизображение в устройствах защищённой энергонезависимой памяти, регистрирует данные, показатели и события в электронном промысловом журнале судового компьютера 25. Также мониторинговый навигационно-связной комплекс 3 управляет защитой технических средств контроля 26, 29, 30 и их составных частей от несанкционированного доступа, подмены оборудования, искажения контролируемых данных, в частности защитой от несанкционированного доступа к интерфейсам сопряжения с навигационными судовыми системами 31, 32, 33, 34, рыбопромысловым и технологическим оборудованием 29, 30.
В ходе промысла при помощи мониторингового навигационно-связного комплекса 3 по каналам спутниковых систем связи ГОНЕЦ и ИНМАРСАТ-С центрами обработки данных (центрами приёма, обработки и распространения информации) 9, 10, 11 осуществляется их обработка и передача через терминал подвижной связи (ТПС) в составе спутниковых терминалов ГОНЕЦ 27 и ИНМАРСАТ-С 28 базовых сообщений, содержащих: идентификационные сведения о судовом мониторинговом навигационно-связном комплексе 3; данные о географическом местоположении судна; дата и время определения местоположения судна; элементы движения судна (курс, скорость и т.п.). Передача сообщений между мониторинговым навигационно-связным комплексом 3 и центрами обработки данных (центрами приёма, обработки и распространения информации) 9, 10, 11 при работе системы контроля осуществляется в следующих форматах: электронные почтовые сообщения и файлы данных по протоколу IMAP; пакетная передача данных (информационные сообщения одним пакетом с заданным периодом передачи данных); телефонная и факсимильная связь; идентификация абонентов; приём групповых циркулярных сообщений; базовые сообщения, защищённые от преднамеренного искажения, в том числе с помощью электронной цифровой подписи; доступ источников, пользователей и потребителей информации в соответствии с установленным порядком. Возможны режимы передачи сообщений по запросу, по расписаниям, с заданным периодом, по заданным условиям (например, при нарушении зоны промысла, обнаружении неисправности мониторингового навигационно-связного комплекса 3 и т.п.).
5
2
2
6
2
Навигационно-связной блок 2 обрабатывает навигационные данные по сигналам космических аппаратов глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS/GALILEO/BEIDOU и вычисляет координаты и элементы движения судна (координаты местоположения, скорость, курс, текущее время) по сигналам навигационных спутниковых систем. Возможна автономная работа навигационно-связного блока без подключения бортового комплекса управления 3 с автоматическим определением автономного режима работы и автоматическое выявление угроз информационной безопасности (вскрытие корпуса блока, прекращение подачи электропитания и работы навигационных имитаторов и др.). Навигационно-связной блок 3 управляет обменом информации с центрами обработки данных 9-11 по каналам связи системы ГОНЕЦ/ ИНМАРСАТ-С и настраивает режимы работы навигационно-связного комплекса по полученным командам. Электропитание навигационно-связного блока 3 осуществляет блок питания 3. Возможно питание от судового источника постоянного тока напряжением 12-24В 13 и в автономном режиме при прекращении подачи электропитания по общесудовой судовой сети. Объем энергонезависимой памяти навигационно-связного блока 3 обеспечивает хранение заданного количества записей навигационных параметров (новая информация записывается на место наиболее устаревшей), выполняя таким образом функцию «чёрного ящика».
4
5
2
2
5
2
На терминалы систем связи ГОНЕЦ 27 и ИНМАРСАТ-С 28 и далее потребителям в центры обработки данных 9-11 передаются информационные пакеты или расширенные информационные мониторинговые сообщения. Передаваемые сведения содержат информацию от встраиваемого компьютера 3, полученную из бортового комплекса управления 3 от средств контроля состояния промыслового 29 и технологического 30 оборудования через интерфейсные адаптеры 19 и 20, соответственно, а также от навигационных судовых систем 31, 32, 33, 34 через интерфейсные адаптеры 20, 21, 22, 23 соответственно. Также навигационно-связной блок 3 передаёт данные электронного промыслового журнала, которые через интерфейсный адаптер 15 поступают в судовой компьютер 25 и, после заверения электронной подписью капитана судна, приобретают статус документа электронного промыслового журнала. Одновременно с передачей данных навигационно-связной блок 3 принимает команды и сообщения от потребителей, в первую очередь, от центров обработки данных, расположенных в облачной среде, в соответствии с принятой иерархией и согласно с установленными правами доступа. Принятые команды и сообщения передают в бортовой комплекс управления 3, обрабатывают и через интерфейсный адаптер 15 направляют в судовой компьютер 25 для исполнения и внесения в электронный промысловый журнал. Возможны следующие режимы информационного обмена через навигационно-связной блок 3: короткие информационные мониторинговые сообщения в режиме реального времени,  команды из центра приёма обработки и распределения информации (например, для установки режима и порядка передачи коротких информационных мониторинговых сообщений), данные по запросам потребителей (в том числе с использованием энергонезависимой памяти). Короткие  информационные мониторинговые сообщения в режиме реального времени могут включать идентификационные сведения, навигационные параметры, данные по фактам, связанным с нештатной работой оборудования, попытками искажения информации и т.п.
2
5
5
5
4
2
5
5
Как и было указано выше, в состав навигационно-связного блока ГОНЕЦ/ИНМАРСАТ-С 3 входит бортовой комплекс управления 3 со встроенной защищенной энергонезависимой памятью («черным ящиком»). Объем встроенного «черного ящика» обеспечивает запись расширенных информационных мониторинговых сообщений и данных электронного промыслового журнала в течение 30 суток (новая информация записывается на место наиболее устаревшей). Периодичность записи данных в «черный ящик» устанавливается при конфигурировании бортового комплекса управления 3 в диапазоне значений от 10 до 3600 с и по возникновению события. Предусмотрена возможность санкционированного бесконтактного считывания (по каналам беспроводной связи) данных из «черного ящика». Бортовой комплекс управления 3 через интерфейсные адаптеры 21, 22, 23, 24 собирает данные от навигационных судовых систем 20, 21, 22, 23 для первичной обработки и передаёт обработанную информацию во встраиваемый промышленный микрокомпьютер 3. Также обеспечивают подключение датчиков инерциальной навигации 31, 32, 33, 34 и комплексирование данных со спутниковой навигационной информацией. В «чёрном ящике» регистрируют информацию, поступающую от навигационно-связного блока 3 (навигационные параметры, события, данные из энергонезависимой памяти), и информацию, поступающую через интерфейсные адаптеры 16, 19, 20 от соответствующих технических средств контроля 26, 29, 30. При нахождении промыслового судна в прибрежной зоне для информационного взаимодействия с центрами обработки данных к бортовому комплексу управления 3 подключают приёмо-передающую аппаратуру (модемы) наземной подвижной связи (GSM, WiFi, WiMax и т.п.). Электропитание бортового комплекса управления 3 осуществляется от судового источника питания постоянного тока напряжением от 12-24 В 13, предусмотрен встроенный резервный источник электропитания, обеспечивающего работоспособность в течение не менее четырех часов.
5
2
5
2
5
4
Бортовой комплекс управления 3 формирует расширенные информационно-мониторинговые сообщения, содержащие текущие данные от навигационно-связного блока 3, комплекса контроля состояния трала 29, средств контроля состояния технологического оборудования судна 30, а также информацию о событиях. В сообщения может быть отражена информация о вскрытии корпуса бортового комплекса управления 3, прекращении подачи электропитания, а также об отключении навигационно-связного блока 3, средств контроля 29 и 30, камер видеонаблюдения 26. Расширенные информационно-мониторинговые сообщения передают по расписанию (с заданным периодом), по событию, по запросу из центров приёма, обработки и распределения информации 9, 10, 11,. Установка расписания осуществляется из указанных центров 9, 10, 11. Бортовой комплекс управления 3 осуществляет подготовку документов электронного промыслового журнала, заверенных электронной подписью капитана судна, для последующей передачи в центры приёма, обработки и распределения информации 9, 10, 11. Документы электронного промыслового журнала содержат: судовые суточные донесения, рапорты о прохождении контрольных точек, сообщения о находящемся на борту судна улове, подлежащем таможенному декларированию без захода в порт. Расширенные информационно-мониторинговые сообщения и данные электронного промыслового журнала передают в микрокомпьютер 3 для последующей отправки через интерфейсные адаптеры (ГОНЕЦ) 17 и (ИНМАРСАТ-С) 18 в центры приёма, обработки и распределения информации 9, 10, 11 по каналам системы ГОНЕЦ (в основном режиме) или ИНМАРСАТ-С (в дублирующем режиме).
3
2
3
3
2
3
8
5
Блок навигационного приёмника 3 по сигналам спутниковых навигационных систем определяет координаты местоположения и параметры движения судна при одновременном информационном взаимодействии с навигационно-связным блоком 3 для последующей передачи в центры обработки данных. Для непосредственного комплексирования навигационных измерений в блок навигационного приёмника 3 поступают данные от штатного судового оборудования. Для обеспечения позиционирования судна в резервном режиме блок навигационного приёмника 3 передаёт навигационный сигнал на космические аппараты навигационно-связной системы АРГОС. Информационное взаимодействие блока навигационного приёмника 3 и навигационно-связного блока 3 осуществляется в защищённом режиме через интерфейсные адаптеры 14 и 15 порта информационного обмена с использованием для защиты целостности передаваемых данных при помощи смарт-карты (USB-ключа), реализующей на аппаратном уровне алгоритмы электронной цифровой подписи. Дополнительно, блок навигационного приёмника 3 накапливает навигационные данные, получаемые при помощи навигационного приёмника 3, с последующей передачей в энергонезависимую память («черный ящик») бортового комплекса управления 3; накопленную информацию считывают через интерфейсные адаптеры 14, 15 порта информационного обмена. Для выявления несанкционированного вскрытия и/или демонтажа блока навигационного приёмника с помощью встроенных акселерометров сопоставляют характер перемещения навигационной антенны 7 и инерционным параметрам судна.
1
2
5
1
2
5
1
2
Обмен информацией между мониторинговыми навигационно-связными комплексами 3 промысловых судов и центрами приёма, обработки и распределения информации 9, 10, 11 происходит в Интернет сетевой вычислительной структуре – облачной среде 7. Облачная среда 7 интегрируется с вычислительными сетями (информационными ресурсами) государственных и региональных ведомств, регулирующих промысел водных биологических ресурсов, такими как: навигационно-информационная составляющая отраслевой системы мониторинга Росрыболовства; центр приёма, обработки и предоставления данных  автоматизированной информационной системы Роскосмоса; система «МоРе» Минтранса. Например, в отраслевую систему мониторинга Росрыболовства передают информационные сообщения о прохождении судном контрольных пунктов при каждом входе в исключительную экономическую зону или при переходе из одной промысловой зоны в другую. Непосредственная передача данных обеспечивается космическими аппаратами систем космической связи ГОНЕЦ 2, ИНМАРСАТ-С 2, АРГОС 1 через операторов соответствующих систем 4, 5, 6. Облачная среда и автоматизированные рабочие места центров приёма, обработки и распределения информации 9, 10, 11 принимают информацию от мониторингового навигационно-связного комплекса 3 по каналам систем космической связи ГОНЕЦ 2, ИНМАРСАТ-С 2, АРГОС 1 для последующей обработки, архивирования, хранения и распространение. Команды управления и запросы на интересующую информацию передают из облачной среды 7 в мониторинговый навигационно-связной комплекс 3 по каналам систем космической связи ГОНЕЦ 2 и ИНМАРСАТ-С 2.
Облачная среда 7: управляет подключением и доступом удалённых автоматизированных рабочих мест других пользователей, например, судовладельцев; готовит и передаёт в режиме реального времени мониторинговую информацию для отображения на автоматизированных рабочих местах пользователей. Также облачная среда 7 задаёт географические границы районов добычи (вылова) водных биологических ресурсов, границ районов перегрузки/выгрузки продукции, маршруты движения промысловых судов, контрольных точек и другой пространственной навигационной информации. Анализ информации средствами облачной среды 7 позволяет автоматически формировать сообщения о нештатных ситуациях, таких как неопределенность текущих географических координат судна, вход судна в запрещенную зону, промысел и погрузочно-разгрузочные работы за пределами установленных границ районов добычи (вылова) и перегрузки уловов. Ситуацию «Неопределенность текущих географических координат судна» идентифицируют при обработке навигационной информации, полученной от бортового навигационно-связного комплекса при расхождении данных о местоположении судна, полученных от судового мониторингового навигационно-связного комплекса 3. Ситуацию «Вход судна в запрещенную зону» определяют при обработке навигационной информации и анализа заданных границ запрещённых зон. Ситуацию «Ведение промысла за пределами установленных границ районов добычи (вылова) водных биоресурсов» определяют при обработке навигационных данных, заданных границ районов добычи и информации от мониторингового навигационно-связного комплекса 3, полученных с помощью комплекса контроля состояния трала. Ситуацию «Ведение погрузочно-разгрузочных работ за пределами установленных границ районов перегрузки уловов водных биоресурсов» определяют при обработке навигационных данных, заданных границ районов перегрузки уловов и информации о работе соответствующего судового технологического оборудования.
Таким образом, при использовании предложенной технологии в режиме реального времени отслеживают перемещение промысловых судов за счёт формирования единого отраслевого навигационно-информационного ресурса в облачной среде – агрегатора, объединяющего (комплексирующего) в себе имеющиеся и вновь появляющиеся навигационные и информационные источники с многократным резервированием. Одновременно, интегрированы программно-технические средства мониторингового контроля и судового комплекса электронного промыслового журнала. Для контроля перемещения промысловых судов и, следовательно, хода промысла водных биологических ресурсов с российской территории в качестве базовых систем предложено использовать глобальную навигационную спутниковую систему ГЛОНАСС и через систему космической связи ГОНЕЦ. То есть, предложено использовать системы, на управление  которыми не могут быть наложены заведомые внешние ограничения, связанные с воздействием человеческого и/или социально-политического фактора (диверсии с заведомым искажением информации систем, отключение систем по политическим соображением и т.п.). Кроме того, по сравнению с системой ИНМАРСАТ-С, зоны радиовидимости станций системы ГОНЕЦ полностью охватывают территории Российской Федерации, Европы (включая районы севернее 75ºС.Ш.) и значительной части Азии. Использование систем ГЛОНАСС и ГОНЕЦ дополняется одновременным применением систем спутниковых навигационных систем GPS/GALILEO/BEIDOU (расширенный перечень спутниковых навигационных систем позволяет получать более точные данные для определения местоположения), системы космической связи ИНМАРСАТ-С (дублирование каналов связи) и космической навигационной системы АРГОС (резервирование каналов связи). Очевидно, что данный принцип выбора навигационных систем и систем связи для обеспечения устойчивости технологии контроля водных биологических ресурсов может быть использован исходя из географического и правового статуса системы мониторинга. Выбор, динамическое изменение состава систем и иного оборудования, задействованного при осуществлении способа, контроль целостности системы – всё управляется средствами облачной среды.
Таким образом, предложен способ оперативного мониторинга промысловых судов с комплексным использованием спутниковых систем навигации ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, BEIDOU, АРГОС и связи ГОНЕЦ, ИНМАРСАТ-С, основанный на междисциплинарной методологической основе системного анализа, теории информационного взаимодействия и управления безопасностью информационных систем, моделировании, технологиях и опыте практического решения задач управления и обработки информации в сложных программно-технических и человеко-машинных системах, который обеспечит высокий уровень информационной безопасности, оперативности и достоверности данных о местоположении, элементах движения судов, состоянии систем контроля трального и технологического оборудования.