НАВИГАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО МАНЕВРА СУДНА

Навигационное устройство относится к области навигации и может быть использовано для предотвращении столкновений и выбора оптимального маневра судов.
Известен радар RASCAR (Rasterscan Collision Radar)l содержащий такие блоки: антенна, дисплей, трансервер связанный с гирокомпасом и лагом, который позволяет отображать на индикаторе возможные области столкновения в виде шестиугольников по курсам целей. Однако такое представление информации позволяет решать задачу выбора маневра по критерию расхождения с несколькими целями на дистанции более безопасной, но не позволяет решать задачи многостороннего маневрирования по другим критериям.
Наиболее близким по технической сути устройством является навигационное устройство, позволяющее устранить столкновения судов 2, содержащее радар, соединенный с устройством отображения информации, гирокомпас и лаг, соединенные со счетно-решающим устройством, связанным с генератором импульсов и устройством управления, а также блок отображения информации, связанный с помощью регулятора управления с блоком автоматического сопровождения целей.
Это навигационное устройство позволяет рассчитать маневр расхождения на безопасную дистанцию с несколькими целями. Однако с помощью такого устройства невозможно рассчитать маневр при сближении с несколькими целями одновременно на заданную дистанцию или маневрирования относительно нескольких целей в заданном диапазоне дистанций.
Целью предлагаемой полезной модели является расширение возможности выбора маневра судна относительно нескольких целей по критериям:
1)расхождение с несколькими целями на дистанцию более безопасной;
Указанная цель достигается тем, что навигационное устройство, содержащее радарную систему с блоком индикации, гирокомпас и лаг, соединенные со счетно-решающим устройством, связанным с генератором импульсов и устройством управления, а также блок отображения информации, связанный с помощью регулятора управления с блоком автоматического сопровождения целей , снабжено блоком оптимизации, включенным между счетно-решающим устройством и устройством управления, в который введена модель и программа расчета фигур встреч с целями.
На фиг. 1 представлена блок-схема навигационного устройства. Навигационное устройство содержит радарную систему 1 с блоком индикации 2, на котором отображается курс движения собственного судна 3
и движущиеся объекты 4, 4 , блок отображения информации 5,
связанный с регулятором управления 6, блоком автоматического сопровождения целей 7, счетно-решающим устройством 8, связанным в свою очередь с генератором импульсов 9 и устройством управления 10, принимающим сигналы, поступающие с гирокомпаса 11 и лага 12, блок оптимизации 13 включен между счетно-решаюшим устройством 8 и устройством управления 10 .
Нроиллюстрируем работу навигационного устройства примерами конкретного выполнения.
Пример 1.
Рассмотрим задачу расхождения судна с несколькими целями на дистанции более заданной. Допустим, на встречных судну курсах лежат две цели:
Цель JNfol: дистанция 100 кбт, пеленг 270° , курс 70°, скорость 15 узлов.
Цель .№2: дистанция 110 кбт, пеленг 230° , курс 70°, скорость 15 узлов.
Скорость собственного судна - 10 узлов.
Допустим, что судну необходимо разойтись с обеими целями на дистанции более, чем Д 40 кбт.
Видеосигнал с блока индикации 2 и импульс начала развертки поступают в блок автоматического сопровождения целей 7. В этом блоке происходит обработка радиолокационного изображения на предмет выявления целей и определения параметров их движения. Полученные в результате работы данные передаются в счетно-решающее устройство 8. Счетно-решающее устройство 8, помимо данных о целях, снимает параметры собственного движения с лага 12 и гирокомпаса 11 (курс и скорость). Полученные данные обрабатываются до вида, пригодного к использованию в расчете блоком оптимизации 13 и записываются в буфер для промежуточного хранения. Блок оптимизации 13, реализуя модель и программу расчета фигур встреч с целями, выбирает сохраненные данные из промежуточного буфера и на их основе производит расчет фигур встреч. Фигура встреч - это кривая, в любой точке которой судно, имеющее определенную скорость, могло бы встретиться с целью на заданной дистанции при известных элементах начальной позиции и параметрах
движения цели. При решении задач маневрирования относительно нескольких целей фигуры встреч по ним необходимо рассматривать не как кривые линии, а как области, в любой точке которых судно могло бы находиться на дистанции менее заданной до целей. После расчета фигур встреч в работу включается генератор импульсов 9, который отвечает за вывод рассчитанных фигур встреч на экран блока отображения информации 5, который связан с регулятором управления 6, который может быть задействован оператором непосредственно с блока отображения информации 5 для изменения положения пера руля.
На фиг.2 (а, б, в, г) представлена ситуация, соответствующая поставленной задаче расхождения с двумя целями на дистанции более чем 40 кбт, для заданных целей .№1 и №2:
на фиг. 2а - 0-я минута,
на фиг. 26 - 15-я минута после начала маневра,
на фиг. 2в - 30-я минута после начала маневра,
на фиг. 2г - 60-я минута после начала маневра.
В результате качественного анализа полученных фигур встреч для этих двух целей очевидно, что единственно возможный вариант расхождения с обеими целями на дистанции более 40 кбт возможен только в случае выбора судном курса в диапазоне 111 - 126 .
Этот же пример можно использовать и для иллюстрации сближения с обеими целями на дистанцию менее заданной (менее 40 кбт). На фиг. 2а видно, что в секторе 240 - 250° фигуры встреч накладываются друг на друга. Это означает, что когда судно окажется в зоне перекрытия этих двух фигур, оно будет находиться на дистанции менее 40 кбт до обеих целей одновременно.
Пример 2.
Рассмотрим задачу маневрирования относительно нескольких целей в заданном диапазоне дистанций. Возьмем исходные данные примера 1 и дополним их второй заданной дистанцией Д2 60 кбт, дальше которой судну находиться не следует. Таким образом, судну следует находиться по отношению к целям не ближе дистанции Дь но и не далее, чем ДаПолученные для этого случая фигуры встреч будут иметь вид, представленный на фиг.З (а, б, в, г):
на фиг. За - 0-я минута,
на фиг. 36 - 15-я минута после начала маневра,
на фиг. Зв - 30-я минута после начала маневра,
на фиг. Зг - 60-я минута после начала маневра.
На фиг.З (а, б, в, г) заливкой темного цвета указаны области, находясь в которых судно будет находиться в заданном диапазоне дистанций по отношению к первой или второй цели. Заливкой более светлого цвета обозначена область, находясь в которой судно будет находиться в заданном диапазоне дистанций по отношению к двум целям одновременно.
Основными достоинствами навигационного устройства являются быстрая и полная оценка обстановки, возможность выбрать наиболее эффективный маневр для занятия позиции без нарушения принципа управления - свободы выбора маневра.
Использование навигационного устройства будет способствовать повышению эффективности решения повседневных задач сил флота, а также обеспечению безопасности мореплавания особенно в районах интенсивного судоходства.
Формула полезной модели.
Навигационное устройство для выбора оптимального маневра судна, содержащее радарную систему с блоком индикации, гирокомпас и лаг, соединенные со счетно-решающим устройством, связанным с генератором импульсов и устройством управления, а также блок отображения информации, связанный с помощью регулятора управления с блоком автоматического сопровождения целей, отличающееся тем, что оно снабжено блоком оптимизации, включенным между счетно-решающим устройством и устройством управления, в который введена модель и программа расчета фигур встреч с целями.
Источники информации:
1.Радар RASCAR (Rasterscan Collision Radar), техническое описание и руководство по эксплуатации.
2.Заявка Франции №2438878, публ. 13.06 80г. «Навигационное устройство, помогающее устранить столкновения судов (прототип). Авторы: l lb/Павелко И.В. Багин Н.В.