Pub Date : 2023-08-27DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.016
В.Ю. Каминский, Д.А. Скороходов, В.В. Васьков
Сложность объектов инфраструктуры Арктического региона и Северного морского пути, их разнообразный характер и многообразие измеряемых параметров, необходимых для контроля, диагностики и безопасного управления предполагает, что параметры, характеризующие техническое состояние и функционирование объектов, выраженные в виде математических зависимостей, адекватно отражают реальные физические связи между элементами инфраструктуры. Разработаны теоретические основы оптимизации измеряемых параметров, необходимых и достаточных для безопасной эксплуатации объектов инфраструктуры. Показано, что, анализируя физическое явление, можно представить его модель в любой системе координат. На практике для контроля технических процессов используют определённую координатную систему. Тем самым качество контроля и диагностирования физических параметров процесса определяется выбранной системой координат. Утверждается, что критериями выбора координатной системы являются возможность технической реализации измерения параметров и достаточная точность получаемых результатов. Показано, что такой подход позволяет обосновать критерий оценки эффективности используемой системы координат и обеспечивает возможность определения состава измеряемых параметров для безопасного контроля и управления объектами инфраструктуры. The complexity of the infrastructure facilities of the Arctic region and the Northern Sea Route, their diverse nature and the variety of measured parameters necessary for monitoring, diagnostics and safe management suggests that the parameters characterizing the technical condition and functioning of the facilities, expressed in the form of mathematical dependencies, adequately reflect the real physical connections between the infrastructure elements. The theoretical foundations of optimization of the measured parameters necessary and sufficient for the safe operation of infrastructure facilities have been developed. It is shown that by analyzing a physical phenomenon, it is possible to represent its model in any coordinate system. In practice, a certain coordinate system is used to control technical processes. Thus, the quality of monitoring and diagnostics of the physical parameters of the process is determined by the selected coordinate system. It is stated that the criteria for choosing a coordinate system are the possibility of technical implementation of parameter measurement and sufficient accuracy of the results obtained. It is shown that this approach makes it possible to theoretically substantiate the criterion for evaluating the effectiveness of the coordinate system used and provides the possibility of determining the composition of the measured parameters for the safe control and management of infrastructure facilities.
北极和北海沿线基础设施的复杂性、监测、诊断和安全管理所需的测量参数和多样性表明，以数学依赖的形式表示的技术状况和功能的参数充分反映了基础设施之间的实际物理联系。为安全使用基础设施提供所需和所需的可测量参数的优化提供了理论基础设施。通过分析物理现象，你可以在任何坐标系中想象它的模型。在实践中，使用特定的坐标系来控制技术过程。因此，物理过程参数的控制和诊断质量取决于选择的坐标系。有人认为，选择坐标系的标准是能够实现测量参数的技术实现，并有足够的准确性。它表明，这种方法可以根据所使用的坐标系的有效性来确定测量参数的组成，以便安全控制和管理基础设施设施。复杂度of The infrastructure设施of The Arctic区and The Northern Sea Route their diverse的nature and The variety of measured parameters necessary for监测,diagnostics and safe management suggests that The parameters characterizing The technical condition and functioning of The设施,绕过expressed in The form of数学adequately reflect The real physical connections between The infrastructure元素。“measured paramets基金会”“necessary和sufficent”“为基础设施开发”。这是一种体能反应，是一种体能反应，是一种体能反应。在practice中，certain coordinate系统是控制技术专业的。Thus，单声道和物理解析器是由自定义的coordinate系统解析的。这是一种标准的选择系统，是派拉米特媒体的一种技术诱导和支持的技术诱导。这是一个令人震惊的故事，讲述了一个关于如何在安全控制和管理基础设施方面建立一个互联互通系统的故事。
{"title":"The theoretical foundations of optimal monitoring of the parameters of the infrastructure of the Arctic region and the Northern Sea Route","authors":"В.Ю. Каминский, Д.А. Скороходов, В.В. Васьков","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.016","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.016","url":null,"abstract":"Сложность объектов инфраструктуры Арктического региона и Северного морского пути, их разнообразный характер и многообразие измеряемых параметров, необходимых для контроля, диагностики и безопасного управления предполагает, что параметры, характеризующие техническое состояние и функционирование объектов, выраженные в виде математических зависимостей, адекватно отражают реальные физические связи между элементами инфраструктуры. Разработаны теоретические основы оптимизации измеряемых параметров, необходимых и достаточных для безопасной эксплуатации объектов инфраструктуры. Показано, что, анализируя физическое явление, можно представить его модель в любой системе координат. На практике для контроля технических процессов используют определённую координатную систему. Тем самым качество контроля и диагностирования физических параметров процесса определяется выбранной системой координат. Утверждается, что критериями выбора координатной системы являются возможность технической реализации измерения параметров и достаточная точность получаемых результатов. Показано, что такой подход позволяет обосновать критерий оценки эффективности используемой системы координат и обеспечивает возможность определения состава измеряемых параметров для безопасного контроля и управления объектами инфраструктуры.\u0000 The complexity of the infrastructure facilities of the Arctic region and the Northern Sea Route, their diverse nature and the variety of measured parameters necessary for monitoring, diagnostics and safe management suggests that the parameters characterizing the technical condition and functioning of the facilities, expressed in the form of mathematical dependencies, adequately reflect the real physical connections between the infrastructure elements. The theoretical foundations of optimization of the measured parameters necessary and sufficient for the safe operation of infrastructure facilities have been developed. It is shown that by analyzing a physical phenomenon, it is possible to represent its model in any coordinate system. In practice, a certain coordinate system is used to control technical processes. Thus, the quality of monitoring and diagnostics of the physical parameters of the process is determined by the selected coordinate system. It is stated that the criteria for choosing a coordinate system are the possibility of technical implementation of parameter measurement and sufficient accuracy of the results obtained. It is shown that this approach makes it possible to theoretically substantiate the criterion for evaluating the effectiveness of the coordinate system used and provides the possibility of determining the composition of the measured parameters for the safe control and management of infrastructure facilities.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"1 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"79815132","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-27DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.007
А.В. Дологлонян, В.Т. Матвеенко, А.Г. Клименко
Предметом рассмотрения в статье является исследование влияния перепуска воздуха мимо регенератора на характеристики когенерационных газотурбинных установок с регенерацией теплоты на частичных нагрузках при генераторном и винтовом способах нагружения. Проведенные исследования показали, что относительная теплота, переданная на теплоснабжение, возрастает, а КПД установок падает с понижением относительного расхода воздуха через регенератор при любой нагрузке. Установлено, что для микрогазотурбинных установок (МГТУ) относительная теплота, переданная на теплоснабжение, возрастает с понижением относительного расхода воздуха через регенератор и снижается при уменьшении относительной мощности. Показано, что байпасирование циклового воздуха мимо регенератора позволяет изменять потоки механической и тепловой энергии в газотурбинном двигателе независимо друг от друга. Выявлено, что на любом режиме эксплуатации МГТУ уменьшение расхода воздуха через регенератор приводит к возрастанию мощности, что необходимо учитывать в процессе регулирования. The subject of the article is the study of the effect of air bypass past the regenerator on the characteristics of cogeneration gas turbine plants with heat recovery at partial loads with generator and screw loading modes. The conducted studies have shown that the relative heat transferred to heat supply increases, and the efficiency of the plants decreases with a decrease in the relative air flow through the regenerator at any load. It has been established that for micro gas turbine plants (MGTP) the relative heat transferred to heat supply increases with a decrease in the relative air flow through the regenerator and decreases with a decrease in the relative power. It is shown that bypassing the cycle air past the regenerator makes it possible to change the flows of mechanical and thermal energy in a gas turbine engine independently of each other. It was found that in any mode of operation of MGTP, a decrease in air flow through the regenerator leads to an increase in power, which must be taken into account in the regulation process.
{"title":"Control of heat generation in cogeneration gas turbine plants with regeneration at partial loads under various loading modes","authors":"А.В. Дологлонян, В.Т. Матвеенко, А.Г. Клименко","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.007","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.007","url":null,"abstract":"Предметом рассмотрения в статье является исследование влияния перепуска воздуха мимо регенератора на характеристики когенерационных газотурбинных установок с регенерацией теплоты на частичных нагрузках при генераторном и винтовом способах нагружения. Проведенные исследования показали, что относительная теплота, переданная на теплоснабжение, возрастает, а КПД установок падает с понижением относительного расхода воздуха через регенератор при любой нагрузке. Установлено, что для микрогазотурбинных установок (МГТУ) относительная теплота, переданная на теплоснабжение, возрастает с понижением относительного расхода воздуха через регенератор и снижается при уменьшении относительной мощности. Показано, что байпасирование циклового воздуха мимо регенератора позволяет изменять потоки механической и тепловой энергии в газотурбинном двигателе независимо друг от друга. Выявлено, что на любом режиме эксплуатации МГТУ уменьшение расхода воздуха через регенератор приводит к возрастанию мощности, что необходимо учитывать в процессе регулирования. The subject of the article is the study of the effect of air bypass past the regenerator on the characteristics of cogeneration gas turbine plants with heat recovery at partial loads with generator and screw loading modes. The conducted studies have shown that the relative heat transferred to heat supply increases, and the efficiency of the plants decreases with a decrease in the relative air flow through the regenerator at any load. It has been established that for micro gas turbine plants (MGTP) the relative heat transferred to heat supply increases with a decrease in the relative air flow through the regenerator and decreases with a decrease in the relative power. It is shown that bypassing the cycle air past the regenerator makes it possible to change the flows of mechanical and thermal energy in a gas turbine engine independently of each other. It was found that in any mode of operation of MGTP, a decrease in air flow through the regenerator leads to an increase in power, which must be taken into account in the regulation process.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"37 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-08-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"135182184","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-27DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.009
А.Е. Фатеев, И.С. Скварник
Системы управления движением судов (СУДС) оказывают большое влияние на безопасность и эффективность функционирования морского транспорта. Их важнейшим составным элементом является телекоммуникационная инфраструктура, обеспечивающая обмен данными между всеми участниками процесса мореплавания. На сегодняшний день в ее основе находятся устаревшие аналоговые технологи связи, которые тормозят развитие отечественной морской отрасли. Перспективным решением данной проблемы является применение технологии интернета вещей (IoT) в телекоммуникационной инфраструктуре системы управления движением судов. Данная технология находит широкое применение в различных областях мировой промышленности и экономики. Благодаря преимуществам, связанным со стоимостью, автономностью и энергоэффективностью, IoT-устройства способны обеспечить решение ряда существующих проблем. В работе предложена новая телекоммуникационная инфраструктура СУДС Владивосток, на основе использования технологии LPWAN-сетей. Определены основные ее параметры, а также произведен расчет зоны ее покрытия на основе модели Лонгли-Райса. По результатам расчетов сделан вывод об эффективности применения технологии IoT для совершенствования телекоммуникационной инфраструктуры СУДС. Vessel traffic management systems (VTMS) have a major impact on the safety and efficiency of maritime transport. Their most important component is the telecommunications infrastructure, which ensures the exchange of data between all participants in the navigation process. Today, it is based on outdated analog communication technologies that hinder the development of the domestic maritime industry. A promising solution to this problem is the use of the Internet of Things (IoT) technology in the telecommunications infrastructure of the vessel traffic management systems. This technology is widely used in various areas of the global industry and economy. With the advantages of cost, autonomy and energy efficiency, IoT-devices can provide a solution to a number of existing problems. The paper proposes a new telecommunications infrastructure for the VTMS Vladivostok, based on the use of LPWAN-network technology. Its main parameters are determined, and its coverage area is calculated based on the Longley-Rice model. Based on the results of the calculations, a conclusion was made about the effectiveness of the use of IoT technology to improve the telecommunications infrastructure of the VTMS.
{"title":"Prospects for the application of digital communication systems iot in ship traffic control systems","authors":"А.Е. Фатеев, И.С. Скварник","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.009","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.009","url":null,"abstract":"Системы управления движением судов (СУДС) оказывают большое влияние на безопасность и эффективность функционирования морского транспорта. Их важнейшим составным элементом является телекоммуникационная инфраструктура, обеспечивающая обмен данными между всеми участниками процесса мореплавания. На сегодняшний день в ее основе находятся устаревшие аналоговые технологи связи, которые тормозят развитие отечественной морской отрасли. Перспективным решением данной проблемы является применение технологии интернета вещей (IoT) в телекоммуникационной инфраструктуре системы управления движением судов. Данная технология находит широкое применение в различных областях мировой промышленности и экономики. Благодаря преимуществам, связанным со стоимостью, автономностью и энергоэффективностью, IoT-устройства способны обеспечить решение ряда существующих проблем. В работе предложена новая телекоммуникационная инфраструктура СУДС Владивосток, на основе использования технологии LPWAN-сетей. Определены основные ее параметры, а также произведен расчет зоны ее покрытия на основе модели Лонгли-Райса. По результатам расчетов сделан вывод об эффективности применения технологии IoT для совершенствования телекоммуникационной инфраструктуры СУДС.\u0000 Vessel traffic management systems (VTMS) have a major impact on the safety and efficiency of maritime transport. Their most important component is the telecommunications infrastructure, which ensures the exchange of data between all participants in the navigation process. Today, it is based on outdated analog communication technologies that hinder the development of the domestic maritime industry. A promising solution to this problem is the use of the Internet of Things (IoT) technology in the telecommunications infrastructure of the vessel traffic management systems. This technology is widely used in various areas of the global industry and economy. With the advantages of cost, autonomy and energy efficiency, IoT-devices can provide a solution to a number of existing problems. The paper proposes a new telecommunications infrastructure for the VTMS Vladivostok, based on the use of LPWAN-network technology. Its main parameters are determined, and its coverage area is calculated based on the Longley-Rice model. Based on the results of the calculations, a conclusion was made about the effectiveness of the use of IoT technology to improve the telecommunications infrastructure of the VTMS.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"81 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"86044217","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-27DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.014
С.Б. Егоров, Р.И. Горбачев
В работе получены вероятностные характеристики ожидания и обнаружения сигнала для пассивных обнаружителей движущихся источников шумоизлучения. Вывод характеристик выполнен путем использования выбросовой вероятностной модели непрерывного контроля текущих значений индикаторных процессов – помехового и суммарного (сигнально-помехового) в индикаторном устройстве обнаружителя. Рассмотрены обнаружители двух видов: однопороговый (с порогом обнаружения только по уровню) и двухпороговый (с порогами обнаружения по уровню и длительности). Характеристики однопорогового обнаружителя определены в полном диапазоне значений вероятностей ложной тревоги и правильного обнаружения. Для двухпорогового обнаружителя характеристика ожидания определена в диапазоне значений вероятности ложной тревоги менее 0.1, характеристика обнаружения – в диапазоне значений вероятности правильного обнаружения более 0.9. Эти диапазоны достаточны как для определения порогов обнаружения по уровню и длительности по заданной величине вероятности ложной тревоги, так и для определения индикаторной аппаратной чувствительности обнаружителя по заданной величине вероятности правильного обнаружения. Анализом и сравнением характеристик обнаружителей двух видов показаны дополнительные возможности, возникающие с введением порога обнаружения по длительности. The study presents probabilistic characteristics of signal waiting and detection for passive detectors of moving noise sources. These characteristics were obtained by employing an outlier-based probabilistic model of continuous monitoring of current values of indicator processes - noise and cumulative (signal-to-noise) in the indicator device of the detector. Detectors of two types were considered: single-threshold (with detection threshold based solely on level) and dual-threshold (with detection thresholds based on level and duration). The characteristics of the single-threshold detector are defined across the full range of false alarm probabilities and correct detection probabilities. For the dual-threshold detector, the waiting characteristic is defined within the range of values of false alarm less than 0.1 and detection characteristic - within the range of values of correct detection probability more than 0.9. These ranges are sufficient for both determining detection thresholds based on both level and duration for a given false alarm probability, as well as for determining the indicator hardware sensitivity of the detector for a given correct detection probability. Through analysis and comparison of the characteristics of the two types of detectors, additional capabilities arising from the introduction of a duration-based detection threshold are demonstrated.
{"title":"Probabilistic analysis of continuous operation of passive detectors of moving noise sources","authors":"С.Б. Егоров, Р.И. Горбачев","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.014","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.014","url":null,"abstract":"В работе получены вероятностные характеристики ожидания и обнаружения сигнала для пассивных обнаружителей движущихся источников шумоизлучения. Вывод характеристик выполнен путем использования выбросовой вероятностной модели непрерывного контроля текущих значений индикаторных процессов – помехового и суммарного (сигнально-помехового) в индикаторном устройстве обнаружителя. Рассмотрены обнаружители двух видов: однопороговый (с порогом обнаружения только по уровню) и двухпороговый (с порогами обнаружения по уровню и длительности). Характеристики однопорогового обнаружителя определены в полном диапазоне значений вероятностей ложной тревоги и правильного обнаружения. Для двухпорогового обнаружителя характеристика ожидания определена в диапазоне значений вероятности ложной тревоги менее 0.1, характеристика обнаружения – в диапазоне значений вероятности правильного обнаружения более 0.9. Эти диапазоны достаточны как для определения порогов обнаружения по уровню и длительности по заданной величине вероятности ложной тревоги, так и для определения индикаторной аппаратной чувствительности обнаружителя по заданной величине вероятности правильного обнаружения. Анализом и сравнением характеристик обнаружителей двух видов показаны дополнительные возможности, возникающие с введением порога обнаружения по длительности.\u0000 The study presents probabilistic characteristics of signal waiting and detection for passive detectors of moving noise sources. These characteristics were obtained by employing an outlier-based probabilistic model of continuous monitoring of current values of indicator processes - noise and cumulative (signal-to-noise) in the indicator device of the detector. Detectors of two types were considered: single-threshold (with detection threshold based solely on level) and dual-threshold (with detection thresholds based on level and duration). The characteristics of the single-threshold detector are defined across the full range of false alarm probabilities and correct detection probabilities. For the dual-threshold detector, the waiting characteristic is defined within the range of values of false alarm less than 0.1 and detection characteristic - within the range of values of correct detection probability more than 0.9. These ranges are sufficient for both determining detection thresholds based on both level and duration for a given false alarm probability, as well as for determining the indicator hardware sensitivity of the detector for a given correct detection probability. Through analysis and comparison of the characteristics of the two types of detectors, additional capabilities arising from the introduction of a duration-based detection threshold are demonstrated.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"12 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"85449478","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-27DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.011
А.В. Багницкий, А.В. Инзарцев, А. В. Панин
В настоящее время множество актуальных задач связано с изучением покрытых льдом приполярных акваторий: мониторинг морских биоресурсов, обследование нижней кромки льда, инспекция объектов подводной инфраструктуры и т. д. Использование для этих целей автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) позволяет экономить значительные материальные и людские ресурсы. Основные проблемы во время движения АНПА при выполнении таких работ доставляют неровная нижняя поверхность льда (включая ледяные кили) и необходимость поиска полыней для всплытия в случае непредвиденной ситуации. В статье рассматриваются алгоритмы работы информационно-управляющей системы АНПА, предназначенные для решения указанных задач. Алгоритмы обеспечивают движение АНПА подо льдом на различных горизонтах, со стабилизацией заданного отстояния от нижней кромки льда (если возможно), а также в покрытых льдом мелководных акваториях. Для избегания столкновений с возможными препятствиями предусмотрены варьируемые приоритеты стабилизации вертикального и горизонтального каналов управления. Для получения информации об окружающей ледовой обстановке используется эхолокационная система, состоящая из нескольких сонаров с фиксированными диаграммами направленности в передней полусфере АНПА. Поиск полыней для всплытия производится на основе данных от ориентированного вверх эхолокатора. Работоспособность алгоритмов подтверждена с применением методов математического моделирования. Currently, many actual tasks are associated with the survey ice-covered circumpolar water areas: monitoring of marine biological resources, inspection of the lower edge of the ice, inspection of underwater infrastructure facilities, etc. The use of autonomous underwater vehicles (AUV) for these purposes allows one to save significant material and human resources. The main problems during the movement of the AUV when performing such work are the uneven lower surface of the ice (including ice keels) and the need for finding ice holes for surfacing in case of an unforeseen situation. The article discusses the algorithms of the AUV information and control system, designed to solve these problems. The algorithms ensure the movement of the AUV under the ice at various horizons, with the stabilization of a given distance from the lower edge of the ice (if possible), as well as in ice-covered shallow waters. To avoid collisions with possible obstacles, variable priorities for stabilization of vertical and horizontal control channels are provided. To obtain information about the surrounding ice conditions, an echolocation system consisting of several sonars with fixed directional patterns in the AUV's anterior hemisphere is used. The search for a ice hole for surfacing is based on data from an upward-oriented sonar. The efficiency of the algorithms has been confirmed using mathematical modeling methods. Key words: autonomous underwater vehicle (AUV), movement under ice, obstacle avoidance, surfacing in ice hole, information and control
目前，许多紧迫的任务都涉及到对冰层覆盖的极地水体的研究:监测海洋生物资源，检查冰层下缘，检查水下基础设施等等。在这种工作中，安帕的主要问题是不均匀的底部冰(包括冰的龙骨)，以及在紧急情况下寻找落叶的必要性。本文讨论了用于解决这些问题的信息管理系统的算法。算法在不同的冰层下提供了安帕运动，稳定了从冰层下(如果可能的话)和冰覆盖的浅水区。为了避免与可能的障碍发生冲突，规定了稳定垂直和水平控制通道的优先事项。为了获得关于冰环境的信息，使用了一个回声定位系统，由多个声纳组成，在安倍的前半球体中有固定的方向图。对浮出水面的鼠标搜索是基于定向回声定位器的数据。使用数学建模方法验证了算法的性能。many actual tasks are Currently,美联社(associated with the survey ice - covered circumpolar water地区:监测of marine生物resources,检查of the edge of the ice下城,检查of水下infrastructure设施,etc。这是一辆由autonomous underwater vehicles (AUV)提供的。当“不可思议的表演技巧”是“不可思议的表演技巧”时，“需要最后的冰洞”是“不可思议的位置”。AUV的信息和控制系统设计了一个单独的问题。从冰的边缘(如果有的话)，就像冰的浅水区一样。《有能力的物体》(avoid colliation)，《眩晕》和《地平线控制》是一部预言家。在奥夫的解剖学家hemisphere上，several sonars系统与一名受试者建立了联系。搜索为冰洞，这是一个基于数据的数据点，来自于一个绿色的声纳。《阿尔戈利斯的作品》是由《数学模型》出版的。Key words: autonomous (AUV)， movement下冰，在冰洞上冲浪，信息和控制系统。
{"title":"Algorithmic support for the AUV operation under ice in the polar regions","authors":"А.В. Багницкий, А.В. Инзарцев, А. В. Панин","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.011","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.011","url":null,"abstract":"В настоящее время множество актуальных задач связано с изучением покрытых льдом приполярных акваторий: мониторинг морских биоресурсов, обследование нижней кромки льда, инспекция объектов подводной инфраструктуры и т. д. Использование для этих целей автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) позволяет экономить значительные материальные и людские ресурсы. Основные проблемы во время движения АНПА при выполнении таких работ доставляют неровная нижняя поверхность льда (включая ледяные кили) и необходимость поиска полыней для всплытия в случае непредвиденной ситуации. В статье рассматриваются алгоритмы работы информационно-управляющей системы АНПА, предназначенные для решения указанных задач. Алгоритмы обеспечивают движение АНПА подо льдом на различных горизонтах, со стабилизацией заданного отстояния от нижней кромки льда (если возможно), а также в покрытых льдом мелководных акваториях. Для избегания столкновений с возможными препятствиями предусмотрены варьируемые приоритеты стабилизации вертикального и горизонтального каналов управления. Для получения информации об окружающей ледовой обстановке используется эхолокационная система, состоящая из нескольких сонаров с фиксированными диаграммами направленности в передней полусфере АНПА. Поиск полыней для всплытия производится на основе данных от ориентированного вверх эхолокатора. Работоспособность алгоритмов подтверждена с применением методов математического моделирования.\u0000 Currently, many actual tasks are associated with the survey ice-covered circumpolar water areas: monitoring of marine biological resources, inspection of the lower edge of the ice, inspection of underwater infrastructure facilities, etc. The use of autonomous underwater vehicles (AUV) for these purposes allows one to save significant material and human resources. The main problems during the movement of the AUV when performing such work are the uneven lower surface of the ice (including ice keels) and the need for finding ice holes for surfacing in case of an unforeseen situation. The article discusses the algorithms of the AUV information and control system, designed to solve these problems. The algorithms ensure the movement of the AUV under the ice at various horizons, with the stabilization of a given distance from the lower edge of the ice (if possible), as well as in ice-covered shallow waters. To avoid collisions with possible obstacles, variable priorities for stabilization of vertical and horizontal control channels are provided. To obtain information about the surrounding ice conditions, an echolocation system consisting of several sonars with fixed directional patterns in the AUV's anterior hemisphere is used. The search for a ice hole for surfacing is based on data from an upward-oriented sonar. The efficiency of the algorithms has been confirmed using mathematical modeling methods. Key words: autonomous underwater vehicle (AUV), movement under ice, obstacle avoidance, surfacing in ice hole, information and control","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"31 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"75063862","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-27DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.018
А.С. Жук
Рассматривается задача гарантированного предотвращения столкновений судов на неограниченном горизонте планирования в условиях непредсказуемого движения судов-целей. Множества достижимости судов-целей с учетом зоны навигационной безопасности определяют области возможных столкновений. Безопасные управления определяются в пространстве скоростей в виде совокупности векторов скорости управляемого судна. Гарантированное предотвращение всех возможных столкновений достигается выбором управления, ведущего за пределы областей возможных столкновений каждого судна-цели. Информация о движении судов-целей ограничена координатами и курсом в текущий момент времени. Суда-цели движутся непредсказуемым образом, но имеют динамические ограничения. Обеспечение безопасности плавания на неограниченном горизонте планирования в условиях непредсказуемости движения судов-целей является приоритетной задачей управления судном. Предварительный маршрут перехода требует коррекции в зависимости от текущей навигационной обстановки. Предлагаемый итеративный метод планирования движения судна в реальном времени обеспечивает гарантированное предотвращение столкновений и минимизирует отклонения от предварительного маршрута перехода. Ожидаемое движение судна-цели определяется на основе текущих параметров. Множества достижимости судов-целей остаются ограниченными в пространстве скоростей даже при увеличении горизонта планирования до бесконечности. Множества достижимости судов-целей дополняются зоной навигационной безопасности и образуют области возможных столкновений. Управления, приводящие вектор скорости управляемого судна за пределы области возможных столкновений в пространстве скоростей, гарантированно предотвращают столкновения даже в условиях непредсказуемости движения судов-целей. Гарантированно безопасные состояния управляемого судна зависят от множеств достижимости судов-целей. Выполненные исследования способствуют совершенствованию перспективных для практического применения в современных навигационных комплексах методов управления судном. The problem of guaranteed prevention of ship collisions on an unlimited planning horizon under conditions of unpredictable motion of target ships is considered. The reachable sets of target ships, taking into account the navigational safety zone, determine the areas of possible collisions. Safe controls are defined in the speed space as a set of speed vectors of the controlled vessel. Guaranteed avoidance of all possible collisions is achieved by choosing a control that leads outside the areas of possible collisions of each target ship. Information about the movement of target ships is limited to the coordinates and course at the current time. Target ships move in unpredictable ways, but have dynamic limitations. Ensuring the safety of navigation on an unlimited planning horizon in the conditions of unpredictable movement of target ships is a priority task of ship handling. The preliminary passage route requires correction depending on the c
{"title":"Iterative method for ship motion planning in unpredictable navigational environment","authors":"А.С. Жук","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.018","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.018","url":null,"abstract":"Рассматривается задача гарантированного предотвращения столкновений судов на неограниченном горизонте планирования в условиях непредсказуемого движения судов-целей. Множества достижимости судов-целей с учетом зоны навигационной безопасности определяют области возможных столкновений. Безопасные управления определяются в пространстве скоростей в виде совокупности векторов скорости управляемого судна. Гарантированное предотвращение всех возможных столкновений достигается выбором управления, ведущего за пределы областей возможных столкновений каждого судна-цели. Информация о движении судов-целей ограничена координатами и курсом в текущий момент времени. Суда-цели движутся непредсказуемым образом, но имеют динамические ограничения. Обеспечение безопасности плавания на неограниченном горизонте планирования в условиях непредсказуемости движения судов-целей является приоритетной задачей управления судном. Предварительный маршрут перехода требует коррекции в зависимости от текущей навигационной обстановки. Предлагаемый итеративный метод планирования движения судна в реальном времени обеспечивает гарантированное предотвращение столкновений и минимизирует отклонения от предварительного маршрута перехода. Ожидаемое движение судна-цели определяется на основе текущих параметров. Множества достижимости судов-целей остаются ограниченными в пространстве скоростей даже при увеличении горизонта планирования до бесконечности. Множества достижимости судов-целей дополняются зоной навигационной безопасности и образуют области возможных столкновений. Управления, приводящие вектор скорости управляемого судна за пределы области возможных столкновений в пространстве скоростей, гарантированно предотвращают столкновения даже в условиях непредсказуемости движения судов-целей. Гарантированно безопасные состояния управляемого судна зависят от множеств достижимости судов-целей. Выполненные исследования способствуют совершенствованию перспективных для практического применения в современных навигационных комплексах методов управления судном. The problem of guaranteed prevention of ship collisions on an unlimited planning horizon under conditions of unpredictable motion of target ships is considered. The reachable sets of target ships, taking into account the navigational safety zone, determine the areas of possible collisions. Safe controls are defined in the speed space as a set of speed vectors of the controlled vessel. Guaranteed avoidance of all possible collisions is achieved by choosing a control that leads outside the areas of possible collisions of each target ship. Information about the movement of target ships is limited to the coordinates and course at the current time. Target ships move in unpredictable ways, but have dynamic limitations. Ensuring the safety of navigation on an unlimited planning horizon in the conditions of unpredictable movement of target ships is a priority task of ship handling. The preliminary passage route requires correction depending on the c","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"31 5","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"72483650","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Повышение конкурентоспособности внутреннего водного транспорта возможно за счет увеличения скорости движения большегрузных судов по внутренним водным путям. Для этого необходима постройка судов новых типов, которыми могут стать большегрузные катамаранные паромы. В то же время повышение скорости влечет за собой увеличение высот корабельных волн при движении судна, что в свою очередь отрицательно сказывается как на гидродинамических характеристиках самого судна, так и на экологическом состоянии водных объектов, гидротехнических сооружениях. В настоящей работе представлены результаты исследования процессов волнообразования численными методами в диапазоне числе Фруда от 0,18 до 0,35, который характеризуется большой амплитудой колебаний коэффициентов сопротивления. Волнообразование изучалось для катамаранов длиной 112, 132 и 152 м, при ширине одного корпуса 9 и 10 метров с относительным клиренсом от 0,3 до 0,56. Для исследования использовался программный комплекс NUMECA/FineMarineTM. Для верификации результатов численного моделирования по величине коэффициентов сопротивления и форме волновой поверхности использовались работы М.Я. Алферьева, в том числе информация о практическом опыте эксплуатации речных катамаранов типа КТ-619. Полученные результаты позволяют утверждать, что высоты корабельных волн, образующихся при движении катамарана, имеют меньшие высоты, чем волны от однокорпусного судна таких же размерений, а также подтвердились предположения о существовании диапазонов скоростей движения и размерений катамаранов, которые обеспечивают снижение высот волн и коэффициентов сопротивления. Improvement competitiveness of inland water transport can be achieved by increasing the speed of large cargo ships. This requires building new ships types, for example, the large cargo catamaran ferries. From the other hand, an increase in speed entails the growth in the heights of ship waves when the ship, which in turn adversely affects both the hydrodynamic characteristics of the ship itself and the ecological state of water bodies and hydraulic structures. This paper presents the results of studying the processes of wave generation by numerical methods for the Froude numbers from 0.18 to 0.35. This range of the Froude number characterized by a large amplitude of fluctuations in the drag coefficients. Wave generation was studied for catamarans with a length of 112, 132 and 152 m, with a width of one hull of 9 and 10 meters with a relative clearance from 0.3 to 0.56. NUMECA/FineMarineTM software was used. Verification of numerical simulation results was based on the works of M.Ya. Alferyev, including information about practical experience of operating the river KT-619 type catamarans. Comparison of the drag coefficients and the shape of the wave surfaces showed good agreement. The results obtained allow us to assert that the heights of ship waves formed during the movement of a catamaran have lower heights than waves from a single-hull vessel of the same dimension
提高国内水路竞争力的一种方法是提高国内水路上载重船只的速度。要做到这一点，就需要建造新的船只，这可能是大型双体船。与此同时，随着船舶的运动，船速的提高会增加船舶的高度，而这又会对船舶自身的水动力特性和水生条件，水力设施产生负面影响。本项工作提供了对数值波动过程的研究结果，范围从0.18到0.35不等，其特征是阻力系数的大振幅。波长112、132米和152米是双体船的研究，宽9米和10米，相对较大的坡度在0.3到0.56之间。它使用NUMECA/FineMarineTM软件系统进行研究。alferiev使用了他的作品，包括kt -619型河双体船的实际操作经验，来验证阻力系数和波形表面的数值建模结果。结果表明，在双体船运动中产生的波长比单个船的波长要小，同时也证实了存在降低波长和阻力系数的双体速度范围和速度范围。这艘巨大的cargo船的速度是无限的，这艘船的速度是无限的。这艘新船的建造，是为了执行任务，这是一辆巨大的cargo catamaran ferries。从另一个手臂开始，当船下沉的时候，当船下沉的时候，当船下沉的时候，当船下沉的时候。这张纸代表了从0.18到0.35不等的一系列数字中产生的wamerical介质。这是一个由“竞争对手”中的一个更大的“竞争对手”组成的数字列表。Wave generation是由112个、132个和152个m组成的catamarans工作室。NUMECA/FineMarineTM软件是used。《模拟人生》的重述是基于M.Ya的作品。Alferyev, incluction about practtical express操作卡马兰河619型。《龙coefficents》和《wave surface》的配音都很好。这艘船的形状像一艘船的形状像一艘船的形状像另一艘船的形状像另一艘船的形状。《速度与激情》的配音和《卡玛兰》的配音，《战火与战火之间的决斗》。
{"title":"Study of wave formation of a large cargo catamaran for Inland waterways by numerical methods","authors":"Е.Ю. Чебан, Е.А. Лукина, С.Г. Митрошин, О.В. Мартемьянова, Д.В. Никущенко","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.021","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.021","url":null,"abstract":"Повышение конкурентоспособности внутреннего водного транспорта возможно за счет увеличения скорости движения большегрузных судов по внутренним водным путям. Для этого необходима постройка судов новых типов, которыми могут стать большегрузные катамаранные паромы. В то же время повышение скорости влечет за собой увеличение высот корабельных волн при движении судна, что в свою очередь отрицательно сказывается как на гидродинамических характеристиках самого судна, так и на экологическом состоянии водных объектов, гидротехнических сооружениях. В настоящей работе представлены результаты исследования процессов волнообразования численными методами в диапазоне числе Фруда от 0,18 до 0,35, который характеризуется большой амплитудой колебаний коэффициентов сопротивления. Волнообразование изучалось для катамаранов длиной 112, 132 и 152 м, при ширине одного корпуса 9 и 10 метров с относительным клиренсом от 0,3 до 0,56. Для исследования использовался программный комплекс NUMECA/FineMarineTM. Для верификации результатов численного моделирования по величине коэффициентов сопротивления и форме волновой поверхности использовались работы М.Я. Алферьева, в том числе информация о практическом опыте эксплуатации речных катамаранов типа КТ-619. Полученные результаты позволяют утверждать, что высоты корабельных волн, образующихся при движении катамарана, имеют меньшие высоты, чем волны от однокорпусного судна таких же размерений, а также подтвердились предположения о существовании диапазонов скоростей движения и размерений катамаранов, которые обеспечивают снижение высот волн и коэффициентов сопротивления.\u0000 Improvement competitiveness of inland water transport can be achieved by increasing the speed of large cargo ships. This requires building new ships types, for example, the large cargo catamaran ferries. From the other hand, an increase in speed entails the growth in the heights of ship waves when the ship, which in turn adversely affects both the hydrodynamic characteristics of the ship itself and the ecological state of water bodies and hydraulic structures. This paper presents the results of studying the processes of wave generation by numerical methods for the Froude numbers from 0.18 to 0.35. This range of the Froude number characterized by a large amplitude of fluctuations in the drag coefficients. Wave generation was studied for catamarans with a length of 112, 132 and 152 m, with a width of one hull of 9 and 10 meters with a relative clearance from 0.3 to 0.56. NUMECA/FineMarineTM software was used. Verification of numerical simulation results was based on the works of M.Ya. Alferyev, including information about practical experience of operating the river KT-619 type catamarans. Comparison of the drag coefficients and the shape of the wave surfaces showed good agreement. The results obtained allow us to assert that the heights of ship waves formed during the movement of a catamaran have lower heights than waves from a single-hull vessel of the same dimension","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"167 5 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"76875647","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-27DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.020
Д.А. Альбаев, Р.Р. Фахурдинов
Данная статья рассматривает определение коэффициентов присоединённых масс и демпфирования при вынужденных колебаниях шпангоутного контура с использованием численных методов. Составлена система уравнений, дополненная краевыми условиями. Выполняется численный расчёт задачи качки в пакете “OpenFOAM” с помощью динамической сетки “OverSet”, позволяющей выполнить расчёт сложного движения тела для однофазных и многофазных задач. Метод состоит в создании сетки с граничными условиями, имеющей несколько областей, и получении на её основе необходимого решения с помощью интерполяции. Представлены результаты расчёта гидродинамических коэффициентов с помощью численного метода. Согласованность численного моделирования с экспериментальными результатами подтверждает применимость предложенного метода в случае решения задачи качки. Также на основе методов численного моделирования произведены расчёты и представлены результаты присоединённых масс и демпфирования для горизонтальной, вертикальной и бортовой качки при различных отношениях ширины борта к осадке судна. The article uses numerical methods to determine the coefficients of the attached masses and damping for forced oscillating motion of the frame contour. A system of equations supplemented by boundary conditions is composed. A numerical calculation of the oscillations is performed in the "OpenFOAM" package using the "OverSet" dynamic mesh, which makes it possible to calculate the complex motion of the object for single-phase and multi-phase problems. The essence of the method is to create a mesh with boundary conditions, which has several areas, and obtain the necessary solution using interpolation based on it. The results of calculating the hydrodynamic coefficients using the numerical method are presented. The consistency of the numerical simulation with the experimental results confirms the proposed method's applicability in solving the ship's oscillating motion problem. Also, based on numerical modeling methods, calculations were made. The results of calculating the attached mass and damping coefficients for rolling and pitching at various ratios of the side width to the ship's draft are shown.
{"title":"Determination of hydrodynamic coefficients of the added masses and damping due to oscillations of the frame contour by computational methods","authors":"Д.А. Альбаев, Р.Р. Фахурдинов","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.020","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.020","url":null,"abstract":"Данная статья рассматривает определение коэффициентов присоединённых масс и демпфирования при вынужденных колебаниях шпангоутного контура с использованием численных методов. Составлена система уравнений, дополненная краевыми условиями. Выполняется численный расчёт задачи качки в пакете “OpenFOAM” с помощью динамической сетки “OverSet”, позволяющей выполнить расчёт сложного движения тела для однофазных и многофазных задач. Метод состоит в создании сетки с граничными условиями, имеющей несколько областей, и получении на её основе необходимого решения с помощью интерполяции. Представлены результаты расчёта гидродинамических коэффициентов с помощью численного метода. Согласованность численного моделирования с экспериментальными результатами подтверждает применимость предложенного метода в случае решения задачи качки. Также на основе методов численного моделирования произведены расчёты и представлены результаты присоединённых масс и демпфирования для горизонтальной, вертикальной и бортовой качки при различных отношениях ширины борта к осадке судна.\u0000 The article uses numerical methods to determine the coefficients of the attached masses and damping for forced oscillating motion of the frame contour. A system of equations supplemented by boundary conditions is composed. A numerical calculation of the oscillations is performed in the \"OpenFOAM\" package using the \"OverSet\" dynamic mesh, which makes it possible to calculate the complex motion of the object for single-phase and multi-phase problems. The essence of the method is to create a mesh with boundary conditions, which has several areas, and obtain the necessary solution using interpolation based on it. The results of calculating the hydrodynamic coefficients using the numerical method are presented. The consistency of the numerical simulation with the experimental results confirms the proposed method's applicability in solving the ship's oscillating motion problem. Also, based on numerical modeling methods, calculations were made. The results of calculating the attached mass and damping coefficients for rolling and pitching at various ratios of the side width to the ship's draft are shown.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"18 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"83684818","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-27DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.008
Б.А. Скороход, П.В. Жиляков
В статье рассматривается задача наведения автономных подводных аппаратов (АПА) на заданный объект в горизонтальной плоскости при действии неконтролируемого постоянного течения. Управление формируется по изображениям, поступающих с видеокамеры или гидроакустического датчика, измеряя угол визирования, характеризующий положение объекта. Наш подход основывается на методах теории устойчивости, позволяющих обеспечить желаемое поведение АПА. Специфика рассматриваемой задачи анализа устойчивости определяется ее терминальным характером – правые части замкнутой управляемой системы имеют сингулярную точку в момент окончания процесса наведения. Это обстоятельство существенно затрудняет решение задачи, не позволяя использовать известные методы. Мы формализуем желаемое поведение АПА в виде определений устойчивости, разрабатываем подход к анализу их устойчивости, основанный на методе функций Ляпунова, и предлагаем критерии устойчивости. Полученные результаты иллюстрируются компьютерным моделированием. The article deals with the problem of guidance autonomous underwater vehicles (AUV) to a given object in a horizontal plane under the action of an uncontrolled constant current. The control is formed from images coming from a video camera or a hydroacoustic sensor, measuring the angle of sight that characterizes the position of the object. Our approach is based on the methods of stability theory, which allow us to ensure the desired behavior of the AUV. The specificity of the stability analysis problem under consideration is determined by its terminal nature – the right parts of a closed controlled system have a singular point at the end of the guidance process. This circumstance significantly complicates the solution of the problem, not allowing the use of known methods. We formalize the desired behavior of APAS in the form of stability definitions, develop an approach to the analysis of their stability based on the Lyapunov function method, and propose stability criteria. The proposed results are illustrated by computer modeling.
{"title":"Stability of the guidance system of autonomous underwater vehicles in the presence of underwater currents","authors":"Б.А. Скороход, П.В. Жиляков","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.008","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.008","url":null,"abstract":"В статье рассматривается задача наведения автономных подводных аппаратов (АПА) на заданный объект в горизонтальной плоскости при действии неконтролируемого постоянного течения. Управление формируется по изображениям, поступающих с видеокамеры или гидроакустического датчика, измеряя угол визирования, характеризующий положение объекта. Наш подход основывается на методах теории устойчивости, позволяющих обеспечить желаемое поведение АПА. Специфика рассматриваемой задачи анализа устойчивости определяется ее терминальным характером – правые части замкнутой управляемой системы имеют сингулярную точку в момент окончания процесса наведения. Это обстоятельство существенно затрудняет решение задачи, не позволяя использовать известные методы. Мы формализуем желаемое поведение АПА в виде определений устойчивости, разрабатываем подход к анализу их устойчивости, основанный на методе функций Ляпунова, и предлагаем критерии устойчивости. Полученные результаты иллюстрируются компьютерным моделированием.\u0000 The article deals with the problem of guidance autonomous underwater vehicles (AUV) to a given object in a horizontal plane under the action of an uncontrolled constant current. The control is formed from images coming from a video camera or a hydroacoustic sensor, measuring the angle of sight that characterizes the position of the object. Our approach is based on the methods of stability theory, which allow us to ensure the desired behavior of the AUV. The specificity of the stability analysis problem under consideration is determined by its terminal nature – the right parts of a closed controlled system have a singular point at the end of the guidance process. This circumstance significantly complicates the solution of the problem, not allowing the use of known methods. We formalize the desired behavior of APAS in the form of stability definitions, develop an approach to the analysis of their stability based on the Lyapunov function method, and propose stability criteria. The proposed results are illustrated by computer modeling.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"55 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"87319723","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Pub Date : 2023-08-27DOI: 10.37220/mit.2023.61.3.013
В.В. Астреин, В.И. Филатов
Успех реализации Морского автономного надводного судна (МАНС) заключается прежде всего в надежности, бесперебойности и работоспособности различных навигационных систем, применяемых в автономных судах. Эти требования распространяются прежде всего на интеллектуальные системы мониторинга, прогнозирования, планирования и принятия решений, которые образуют интеллектуальную Систему поддержки принятия решений (СППР) безопасности судовождения в режиме реального времени [1]. Одна из наиболее сложных задач решаемых СППР – это задача предупреждения столкновений судов (ЗПР/ПСС) . Сложность ( ЗПР/ПСС) заключается в проблеме многофакторного анализа, связей и противоречий интересов частей и системы в целом. На этапе разработки концепции автономного судна должна быть выполнена предварительная оценка навигационных систем по критериям надежности и точности для их установки на морских автономных и дистанционно управляемых надводных судах. Эта оценка должна включать список и всесторонний анализ навигационных систем, которые должны использоваться для решения ( ЗПР/ПСС). Кроме того, должны быть разработаны технологические методы повышения точности источников навигационной информации, схемы резервирования, комплексирования в случае отказа или угрозы изменения нормальных рабочих режимов навигационного оборудования МАНС для решения со стороны злоумышленников. The success of the implementation of the Maritime Autonomous Surface Vessel (MANS) lies primarily in the reliability, un-interrupted operation and performance of various navigation systems used in autonomous ships. These requirements apply first of all to intelligent systems for monitoring, prediction, planning and decision-making, which form an intelligent decision support system (DSS) for the safety of navigation in real time mode [1]. One of the most difficult tasks solved by the DSS is the collision avoidance. The complexity of collision avoidance challenge lies in the problem of multivariate analysis, connections and contradictions between the interest’s parts of the system and such system itself. At the stage of developing the concept of an autonomous vessel, a preliminary assessment of navigation systems should be carried out according to the criteria of reliability and operability before their installation on marine autonomous and remotely controlled surface vessels. This assessment should include a list and a comprehensive analysis of the navigation systems to be used to solve the task of ship collision avoidance. Additionally technological methods should be developed to improve the accuracy of navigation information sources, redundancy schemes, and integration in a case of failure or a threat to change the normal operating modes of MANS navigation equipment to solve the task of ship collision avoidance by intruders.
{"title":"Navigation systems and methods for improving their reliability and accuracy to solve problems of collision avoidance of an autonomous ship at the stage of concept development","authors":"В.В. Астреин, В.И. Филатов","doi":"10.37220/mit.2023.61.3.013","DOIUrl":"https://doi.org/10.37220/mit.2023.61.3.013","url":null,"abstract":"Успех реализации Морского автономного надводного судна (МАНС) заключается прежде всего в надежности, бесперебойности и работоспособности различных навигационных систем, применяемых в автономных судах. Эти требования распространяются прежде всего на интеллектуальные системы мониторинга, прогнозирования, планирования и принятия решений, которые образуют интеллектуальную Систему поддержки принятия решений (СППР) безопасности судовождения в режиме реального времени [1]. Одна из наиболее сложных задач решаемых СППР – это задача предупреждения столкновений судов (ЗПР/ПСС) . Сложность ( ЗПР/ПСС) заключается в проблеме многофакторного анализа, связей и противоречий интересов частей и системы в целом. На этапе разработки концепции автономного судна должна быть выполнена предварительная оценка навигационных систем по критериям надежности и точности для их установки на морских автономных и дистанционно управляемых надводных судах. Эта оценка должна включать список и всесторонний анализ навигационных систем, которые должны использоваться для решения ( ЗПР/ПСС). Кроме того, должны быть разработаны технологические методы повышения точности источников навигационной информации, схемы резервирования, комплексирования в случае отказа или угрозы изменения нормальных рабочих режимов навигационного оборудования МАНС для решения со стороны злоумышленников.\u0000 The success of the implementation of the Maritime Autonomous Surface Vessel (MANS) lies primarily in the reliability, un-interrupted operation and performance of various navigation systems used in autonomous ships. These requirements apply first of all to intelligent systems for monitoring, prediction, planning and decision-making, which form an intelligent decision support system (DSS) for the safety of navigation in real time mode [1]. One of the most difficult tasks solved by the DSS is the collision avoidance. The complexity of collision avoidance challenge lies in the problem of multivariate analysis, connections and contradictions between the interest’s parts of the system and such system itself. At the stage of developing the concept of an autonomous vessel, a preliminary assessment of navigation systems should be carried out according to the criteria of reliability and operability before their installation on marine autonomous and remotely controlled surface vessels. This assessment should include a list and a comprehensive analysis of the navigation systems to be used to solve the task of ship collision avoidance. Additionally technological methods should be developed to improve the accuracy of navigation information sources, redundancy schemes, and integration in a case of failure or a threat to change the normal operating modes of MANS navigation equipment to solve the task of ship collision avoidance by intruders.","PeriodicalId":43947,"journal":{"name":"Marine Intellectual Technologies","volume":"361 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.1,"publicationDate":"2023-08-27","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"73991959","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
京公网安备 11010802042870号
京ICP备2023020795号-1
扫码关注我们
求助内容：
应助结果提醒方式：