Совершенствование методов определения места судна с использованием судовых гидроакустических навигационных приборов

• Автор: Клюева, Светлана Федоровна
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Введение

1 Анализ систем определения места судна но рельефу морского

1.1 Анализ требований к точности определения места суда и батиметрической информации.

1.2 Анализ способов определения места судна но глубинам

1.3 Анализ датчиков батиметрической навигационной информации.

1.3.1 Анализ техникоэксплуатационных характеристик коррсляци

онных лаговэхолотов

1.3.2 Анализ техникоэксплуатационных характеристик доплеров

ских гидроакустических лагов

1.3.3 Анализ техникоэксплуатационных характеристик навигаци

онных эхолотов

1.4 Анализ методов построения корреляционноэкстремальных
систем навигации
1.5 Анализ методов построения цифровой модели рельефа морско
го дна.
1.5.1 Общие вопросы методов построения цифровых моделей
рельефа.
1.5.2 Анализ методов преобразования нерегулярной сети в регу
1.6 Выводы по первой главе
2 Разработка методов определения места судна по батиметрическим данным
2.1 Уточнение модели батиметрической корреляционно экстремальной системы обработки навигационной информации. . .
2.1.1 Уточнение состава элементов и задач навигационного комплекса.
2.1.2 Разработка конфигурации подсистемы корреляционно экстремальной обработки навигационной информации.
2.2 Разработка метода формирования базы глубин морского дна. . .
2.3 Разработка метода интерполяция глубин по карте заданных
глубин.
2.4 Разработка алгоритмов батиметрической системы навигации на основе доплеровского гидроакустического лага.
2.4.1 Разработка метода определения градиентов глубин
2.4.2 Разработка метода определения координат точек касания лу
чей лага с грунтом
2.5 Разработка методов определения места судна по глубинам. .
2.5.1 Разработка методов определения места судна с использова
нием данных эхолота и доплеровского лага.
2.5.2 Особенности реализации метода определения места судна с использованием данных доплеровского гидроакустического лага . .
2.5.3 Оптимизация алгоритма последовательного поиска.
2.6 Выводы по второй главе.
3 Разработка программной реализации методов определения места судна по батиметрическим данным
3.1 Разработка программной реализации метода определения места судна по глубинам, измеренным эхолотом.
3.1.1 Управляющая программа
3.1.2 Процедура последовательного поиска.
3.1.3 Процедуры идентификации объектов.
3.1.4 Процедура формирования локальной сетки и множества веро 4 ятных точек
3.2 Разработка программной реализации метода определения места
судна по градиентам глубин.
3.3 Выводы по третьей главе.
4 Результаты машинного и натурного моделирования батиметрической системы навигации.
4.1 Результаты эксперимента с использованием данных эхолота. . .
4.1.1 Цель и программа испытаний.
4.1.2 Результаты эксперимента, полученные на практически прямо
линейном участке плавания
4.1.3 Результаты эксперимента при плавании с изменениями
курса и скорости.
4.1.4 Результаты эксперимента при плавании с резкими многократ
ными и плавными изменениями курса.
4.2 Результаты испытаний после адаптации базы глубин.
4.3 Результаты моделирования алгоритма с использованием данных
доплеровского гидроакустического лага
4.4 Выводы по четвертой главе
Заключение.
Список использованных источников


В работах 5, указаны проблемы, не рассмотренные в теории КЭСН в настоящее время полученные зависимости оценка точности определения места не отражают численного влияния на точность определения места длины галса обсервации основные принципы построения КЭСН известны, однако на конкретные вопросы, связанные с влиянием дискретности изображений, ошибок стабилизации объекта в пространстве, критериев сравнения изображений исчерпывающих ответов до настоящего времени нет. Решением данной проблемы является привлечение методов статистического моделирования КЭСЫ на ЭВМ, предполагающих разработку и программную реализацию моделей, а также проведение с помощью созданных моделей статистических экспериментов с реальными снимками местности 5. Необходимость такого подхода становится особенно актуальным при анализе и синтезе алгоритмов КЭСН, предназначенных для управления подвижными объектами в реальном времени и в реальных условиях работы. Построение цифровых моделей рельефа ЦМР достаточно подробно описано в работах отечественных и зарубежных авторов , , , , , , , , , , ,, , , 6. Преобразование нерегулярной сети , , , 6 в регулярную предпочтительно, так как при преобразовании имеется возможность использовать несколько методов интерполяции, аппроксимации или моделирования. В работах , , , 2, 3, показано, что достаточно приемлемые результаты могут быть получены при представлении полей в аналитической форме с помощью сплайнов. Реализация процесса ОМС по глубинам в реальном времени, требует построения ЦМР с оптимальными характеристиками по быстродействию и памяти загрузка в память заданного района, пересчет по сетке глубин и оптимизации процесса поиска места судна. Возникает необходимость разработки метода формирования текущей карты глубин ТКГ переменной структуры, которая строится поверх карты заданных глубин КЗГ. Границы КЗГ определяют область поиска, включающую траекторию движения судна на заданном интервале, что значительно сократит область поиска. Алгоритм должен сочетать качества оптимальные по сложности выполняемых вычислений и точности интерполирования глубин, что позволит реализовать процессы в реальном времени. Точность ОМС во многом зависит от наличия высокоточной электронной базы глубин. Методы построения подробных элекгронных карт глубин требуют проведения дополнительных корректировок посредством дополнительного измерения глубин морского дна. Подобные методы должны учитывать адаптивные базы глубин, позволяющие, не изменяя структуры всей базы данных, накапливать новые данные, автоматически записывать их в базу глубин в процессе движения судна по заданному маршруту. Цель диссертационной работы. Совершенствование методов определения места судна использованием судовых гидроакустических навигационных приборов для обеспечения безопасности мореплавания. Область исследования разработка методов и систем обеспечения безопасности плавания в современных условиях судоходства. Объект исследования совокупность методов и средств навигации и судовождения, в частности батиметрические корреляционноэкстремальные системы навигации. Предмет исследования совершенствование методов определения места судна с использованием судовых гидроакустических навигационных приборов. Уточнение модели батиметрической системы навигации с выделением элементов и задач навигационного комплекса для формирования алгоритмически взаимосвязанного процесса обработки навигационной информации. Разработка метода формирования матрицы глубин морского дна с переменной структурой. Разработка метода определения координат точек касания лучей доплеровского гидроакустического лага с грунтом, градиентов глубин между ними и интерполяции глубин по карте заданных глубин. Разработка метода последовательной оптимизации ОМС с использованием данных эхолота. Разработка метода ОМС по градиентам глубин с использованием данных ДГ АЛ. Натурное и машинное моделирование процедуры ОМС на основе имеющейся базы глубин морского дна в заданном районе плавания и информации от датчиков глубин. Уточенная модель батиметрической системы навигационного комплекса для формирования алгоритмически взаимосвязанного процесса обработки навигационной информации с учетом составляющих элементов и задач.