RU2672840C1 - Способ построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата - Google Patents
Способ построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672840C1 RU2672840C1 RU2018111166A RU2018111166A RU2672840C1 RU 2672840 C1 RU2672840 C1 RU 2672840C1 RU 2018111166 A RU2018111166 A RU 2018111166A RU 2018111166 A RU2018111166 A RU 2018111166A RU 2672840 C1 RU2672840 C1 RU 2672840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- route
- grid
- squares
- auv
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Z—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G16Z99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass
Abstract
Изобретение относится к способу построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА). Для прокладки маршрута получают и вводят в ЭВМ предварительные параметры гидрометеорологических характеристик и параметры ограничивающих движение факторов, производят вычисление координат и прокладывают маршрут движения, наносят на морскую навигационную карту ограничивающие движение факторы стационарной системой освещения подводной обстановки, наносят сетку прямоугольных координат на внутреннюю рамку карты, совмещают нулевые координаты сетки с верхними левыми координатами карты, выделяют квадраты с абсолютным и временным запретами на прохождение в них АНПА, квадраты с запретом всплытия, вычисляют координаты этих квадратов и вводят их в ЭВМ, выполняют расчет вероятности безопасного прохождения в каждой точке сетки прямоугольных координат, осуществляют обратный переход к географическим координатам, осуществляют предварительную прокладку маршрута АНПА. Обеспечивается повышение возможности безопасного прохождения АНПА. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области робототехники, а именно к навигационному обеспечению маршрута автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА) и средствам для его осуществления. Изобретение может быть использовано для осуществления предварительной прокладки маршрута для самостоятельного перехода в подводном положении АНПА в район предназначения с учетом факторов, ограничивающих его свободное маневрирование на протяжении всего маршрута.
Известна система планирования маршрута судна Navi-Planner 4000, которая разработана российской компанией «TRANZAS» (А.Д. Акмайкин, Д.Б. Хоменко, С.Ф. Клюева. Обзор функциональных возможностей и перспективы современных автоматизированных систем планирования маршрута судна // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. Том 9. - 2017. - №5. - С. 237-251.). Данная система позволяет обеспечить безопасную и эффективную предварительную прокладку, а также выполнение плана перехода судна по маршруту. С точки зрения функциональности система Navi-Planner 4000 представляет собой приложение обработки электронных карт ЭКНИС, а также набор баз данных, приложений и сервисов, необходимых при выполнении предварительной прокладки. Система подходит как для использования на судне в качестве дублирующего приложения, так и для применения на берегу в качестве административного инструмента. Программное обеспечение Navi-Planner 4000 создает план перехода на основе электронного редактора курса, включающего:
- предварительную прокладку от порта к порту;
- автоматическую предварительную прокладку;
- контроль глубины под килем и просвета прохода под мостами;
- проверку предварительной прокладки на предмет навигационных опасностей и информирование о найденных опасностях;
- автоматический расчет опорных точек;
- точки предоставления докладов по радио;
- списки карт ENC и SENC для бумажных и электронных карт;
- экспорт/импорт предварительной прокладки;
- интеграцию с системой Navi-Sailor 4000 ЭКНИС;
- возможность получения онлайн корректуры бумажных карт и извещений от компании Thomas Gunn Technologies;
- создание плана перехода от порта к порту и от причала до причала;
- поддержку процедур ISM и управления судном.
Система Navi-Planner 4000 позволяет построить быстрый маршрут на основе таблиц расстояний из точки А в точку В через точку С. Маршруты рассчитываются на базе таблиц морских дистанций компании AtoBviaC и могут применяться для быстрого расчета расстояний, выбора электронных карт формата (S)ENC и их последующего приобретения, а также использоваться для детального выполнения предварительной прокладки и последующего создания плана рейса. Таблицы расстояний из точки А в точку В, через точку С предлагают разнообразные варианты формирования маршрутов и правила построения маршрута. Погодная функциональность в системе Navi-Planner 4000 обеспечивает судоводителя инструментом по принятию оптимального решения при планировании маршрута с учетом погодных условий, оптимизируя при этом скорость и расход топлива, а также условия обеспечения безопасности мореплавания, экипажа судна и перевозимого груза.
Данные о погоде поступают от метеорологической службы Meteo Consult. Поступающая информация включает следующие данные: давление воздуха, прогнозы ветра и волн, прогнозы тропических циклонов, температур, атмосферных осадков и границ льда.
К недостаткам известного способа следует отнести необходимость периодичной связи с глобальной сетью Интернет для корректуры морских навигационных карт и получения прогнозов погоды с целью корректуры плана перехода, а также отслеживание местоположения судна только с помощью космических навигационных систем и невозможность учета факторов, ограничивающих возможность его свободного маневрирования (районы интенсивного судоходства и рыболовства, районы мусорных образований, районы, закрытые для плавания судов гражданских ведомств, районы дежурств военных кораблей иностранных государств).
Известен также способ определения наивыгоднейшего оптимального пути судна в зависимости от гидрометеорологических факторов (патент РФ №2570707, МПК G01C 21/00, В63В 51/00, опуб. 10.12.2015 г.), разработанный в открытом акционерном обществе «Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт» (ОАО «ГНИНГИ»). Суть данного способа заключается в следующем. Перед выходом в море и в процессе плавания по маршруту посредством судовой аппаратуры приема и обработки метеорологической спутниковой информации, включающей комплекс программно-аппаратных средств обработки и представления гидрометеорологической информации и обеспечивающей прием APT, WEFAX, HRPT сигналов от среднеорбитальных метеорологических искусственных спутников Земли (ИСЗ) в диапазоне 137-138 МГц и от 1690 до 1710 МГц, получают параметры гидрометеорологических характеристик по маршруту движения. В ЭВМ на основе полученных гидрометеорологических данных выполняется расчет климатического пути судна, который в дальнейшем является «осью» для расчета оптимального пути, а за основу расчета может быть также взята дуга большого круга. При этом получают от внешних источников трех или пятисуточный прогноз волнения, рассчитывают величины ветроволновых потерь скорости судна для различных курсов на первые, вторые, третьи сутки плавания, посредством ЭВМ перебирают большое количество вариантов, концы суточных плаваний соединяют кривой линией - изохроной, при этом некоторая из точек изохроны, построенной на конец третьих суток, окажется ближе к пункту прихода, при этом курс судна располагают так, чтобы выйти в эту ближайшую точку, с получением нового прогноза вычисления повторяются. Посредством ЭВМ также выполняют оценку ветроволновых потерь скорости судна по величине X, равной отношению суммарной длины траектории судна, проходящей через области с неблагоприятными условиями к общей длине траектории L.
По маршруту следования судна также определяют цикличность штормов и функции распределения их количества и непрерывной продолжительности путем построения имитационной модели штормов и окон погоды. Для этого в качестве исходных данных о состоянии природной среды достаточно иметь сведения об интегральной повторяемости штормов, которые приведены в многочисленных пособиях по режиму ветра и волнения и которые хранятся в электронном виде в ПЗУ системы «Прогноз». Для построения модели используются сведения о статистических связях повторяемости штормов со средними значениями количества штормов и их непрерывной продолжительности, а также статистические связи между функциями распределения числа штормов и их непрерывной продолжительности со средними значениями количества штормов и их непрерывной продолжительности.
Известный способ является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и принят в качестве прототипа.
К недостаткам данного способа следует отнести то, что при формировании маршрута он учитывает только один фактор, ограничивающий свободное маневрирование, связанный с неблагоприятными гидрометеорологическими условиями, а также необходимость связи со среднеорбитальными метеорологическими искусственными спутниками Земли для приема гидрометеорологической информации. Кроме того, не обеспечивается необходимая степень безопасности перехода АНПА по маршруту и исключается использование в глубоководных комплексах.
В основу изобретения поставлена задача разработать способ построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата, обеспечивающий повышение возможности безопасного прохождения маршрута АНПА за счет снижения возможности взаимодействия с ограничивающими свободное маневрирование факторами.
Поставленная задача достигается тем, что в способе построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА), при котором получают предварительные параметры гидрометеорологических характеристик и параметры факторов, ограничивающих возможность его свободного маневрирования, вводят полученные исходные данные в ЭВМ, производят вычисление координат и прокладывают маршрут движения, дополнительно на морскую навигационную карту наносят обстановку факторов, ограничивающих свободное маневрирование АНПА, преимущественно стационарной системой освещения подводной обстановки (ССОПО), затем на внутреннею рамку морской навигационной карты с нанесенной обстановкой факторов, ограничивающих возможность его свободного маневрирования, наносят сетку прямоугольных координат, с помощью которой осуществляют переход от географических координат морской навигационной карты к прямоугольным координатам сетки, при этом нулевые координаты сетки совмещают с верхними левыми координатами морской навигационной карты. После чего визуально на карте определяют и выделяют квадраты с абсолютным и временным запретом на прохождение в них АНПА, квадраты, запретные для всплытия АНПА в надводное положение на сеанс связи и определения места, вычисляют координаты этих квадратов, вводят данные в ЭВМ и выполняют расчет вероятности безопасного прохождения АНПА в каждой точке сетки прямоугольных координат, относительно ССОПО. Затем вычисляют точки с наименьшей вероятностью взаимодействия с ССОПО и с учетом выявленных квадратов с абсолютным и временным запретом на прохождение в них АНПА, координаты квадратов, запретных для всплытия АНПА в надводное положение на сеанс связи и определения места. После чего осуществляют обратный переход от прямоугольных координат сетки к географическим координатам морской навигационной карты и получают географические координаты выявленных точек, по которым выполняют предварительную прокладку маршрута АНПА.
Поставленная задача достигается также тем, что вертикальные и горизонтальные линии сетки прямоугольных координат выполняют с интервалом не более 1 см.
В заявленном способе общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:
- получают предварительные параметры гидрометеорологических характеристик и параметры факторов, ограничивающих возможность его свободного маневрирования;
- вводят полученные исходные данные в ЭВМ;
- производят вычисление координат;
- прокладывают маршрут движения.
Сопоставимый анализ существенных признаков заявленного способа и прототипа показывает, что первый в отличии от прототипа имеет следующие отличительные признаки:
- на морскую навигационную карту наносят обстановку факторов, ограничивающих свободное маневрирование АНПА, преимущественно стационарной системой освещения подводной обстановки (ССОПО),
- затем на внутреннею рамку морской навигационной карты с нанесенной обстановкой факторов ССОПО наносят сетку прямоугольных координат, с помощью которой осуществляют переход от географических координат морской навигационной карты к прямоугольным координатам сетки, при этом нулевые координаты сетки совмещают с верхними левыми координатами морской навигационной карты,
- визуально на карте определяют и выделяют квадраты с абсолютным и временным запретом на прохождение в них АНПА, квадраты, запретные для всплытия АНПА в надводное положение на сеанс связи и определения места,
- вычисляют координаты этих квадратов,
- вводят данные в ЭВМ и выполняют расчет вероятности безопасного прохождения АНПА в каждой точке сетки прямоугольных координат, относительно ССОПО,
- затем вычисляют точки с наименьшей вероятностью взаимодействия с ССОПО и с учетом выявленных квадратов с абсолютным и временным запретом на прохождение в них АНПА, координаты квадратов, запретных для всплытия АНПА в надводное положение на сеанс связи и определения места,
- после чего осуществляют обратный переход от прямоугольных координат сетки к географическим координатам морской навигационной карты и получают географические координаты выявленных точек, по которым выполняют предварительную прокладку маршрута АНПА.
Данная совокупность общих и отличительных существенных признаков обеспечивает получение технического результата. Именно такая совокупность существенных признаков заявленного способа построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата позволила существенно повысить возможность безопасного прохождения маршрута АНПА.
Технический результат изобретения заключается в том, что создан новый способ построения предварительной прокладки маршрута АНПА, обеспечивающий надежный переход по маршруту с учетом факторов, ограничивающих возможность свободного маневрирования, а его использование в глубоководных подводных технических средствах, преимущественно в АНПА дальнего радиуса действия, полностью исключает возможность взаимодействия с этими факторами.
На основе изложенного можно заключить, что совокупность существенных отличительных признаков заявленного способа имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом. Следовательно, заявленный способ является новым, обладает изобретательским уровнем и пригодным для использования в глубоководных робототехнических системах дальнего радиуса действия.
Изобретение поясняется чертежами: где на фиг. 1 и 2 представлена морская навигационная карта с обстановкой факторов, ограничивающих свободное маневрирование АНПА, сеткой прямоугольных координат и вариантом прокладки маршрута АНПА, разделенная на две фигуры, на фиг. 3 представлена блок-схема действий при построении предварительной прокладки маршрута АНПА.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - морская навигационная карта;
2 - внутренняя рамка морской навигационной карты;
3 - сетка прямоугольных координат;
4 - район действия судна гидроакустической разведки;
5 - район действия подводной лодки;
6 - гидрофон ССОПО;
7 - граница зоны действия ССОПО со своей вероятностью;
8 - маршрут АНПА;
9 - начальный пункт маршрута АНПА;
10 - конечный пункт маршрута АНПА.
Способ построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата осуществляется следующим образом.
Перед выходом АНПА в море на морскую навигационную карту 1 наносят полученные параметры факторов 4, 5, ограничивающих свободное маневрирование АНПА, преимущественно стационарной системой освещения подводной обстановки (ССОПО) 6 и граница ее зоны действия 7. Затем на внутреннюю рамку 2 морской навигационной карты 1 с нанесенной обстановкой факторов 4, 5, 6, 7 наносят сетку прямоугольных координат 3, вертикальные и горизонтальные линии которой выполняют с интервалом не более 1 см и с помощью которой осуществляют переход от географических координат морской навигационной карты 1 к прямоугольным координатам сетки 3, при этом нулевые координаты сетки совмещают с верхними левыми координатами морской навигационной карты 1. Визуально на морской навигационной карте 1 определяют и выделяют квадраты с абсолютным и временным запретом на прохождение в них АНПА, квадраты, запретные для всплытия АНПА в надводное положение на сеанс связи и определения места. Вычисляют их координаты, вводят данные в ЭВМ и выполняют расчет вероятности безопасного прохождения АНПА в каждой точке сетки 3 прямоугольных координат, относительно факторов 6, 7. Затем выявляют точки с наименьшей вероятностью взаимодействия с ССОПО и с учетом выявленных квадратов с абсолютным и временным запретом на прохождение в них АНПА, квадратов, запретных для всплытия АНПА в надводное положение на сеанс связи и определения места. Осуществляют переход от прямоугольных координат сетки 3 к географическим координатам морской навигационной карты 1 и получают географические координаты выявленных точек, по которым выполняют предварительную прокладку маршрута 8 АНПА из начального пункта 9 в конечный пункт 10.
Claims (2)
1. Способ построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА), при котором получают предварительные параметры гидрометеорологических характеристик и параметры факторов, ограничивающих возможность его свободного маневрирования, вводят полученные исходные данные в ЭВМ, производят вычисление координат и прокладывают маршрут движения, отличающийся тем, что дополнительно на морскую навигационную карту наносят обстановку факторов, ограничивающих свободное маневрирование АНПА, преимущественно стационарной системой освещения подводной обстановки (ССОПО), затем на внутреннюю рамку морской навигационной карты с нанесенной обстановкой факторов ССОПО наносят сетку прямоугольных координат, с помощью которой осуществляют переход от географических координат морской навигационной карты к прямоугольным координатам сетки, при этом нулевые координаты сетки совмещают с верхними левыми координатами морской навигационной карты, визуально на карте определяют и выделяют квадраты с абсолютным и временным запретом на прохождение в них АНПА, квадраты, запретные для всплытия АНПА в надводное положение на сеанс связи и определения места, вычисляют координаты этих квадратов, вводят данные в ЭВМ и выполняют расчет вероятности безопасного прохождения АНПА в каждой точке сетки прямоугольных координат, относительно ССОПО, затем вычисляют точки с наименьшей вероятностью взаимодействия с ССОПО и с учетом выявленных квадратов с абсолютным и временным запретом на прохождение в них АНПА, координаты квадратов, запретных для всплытия АНПА в надводное положение на сеанс связи и определения места, после чего осуществляют обратный переход от прямоугольных координат сетки к географическим координатам морской навигационной карты и получают географические координаты выявленных точек, по которым выполняют предварительную прокладку маршрута АНПА.
2. Способ построения маршрута по п. 1, отличающийся тем что вертикальные и горизонтальные линии сетки прямоугольных координат выполняют с интервалом не более 1 см.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018111166A RU2672840C1 (ru) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Способ построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018111166A RU2672840C1 (ru) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Способ построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2672840C1 true RU2672840C1 (ru) | 2018-11-19 |
Family
ID=64328105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018111166A RU2672840C1 (ru) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | Способ построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2672840C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112798475A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-05-14 | 西安科技大学 | 一种岩土体中注浆浆液扩散面积的监测方法、系统及装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120046819A1 (en) * | 2008-09-25 | 2012-02-23 | Honeywell International Inc. | System for integrating dynamically observed and static information for route planning in a graph based planner |
US8543261B2 (en) * | 2009-03-05 | 2013-09-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparati for predicting and quantifying threat being experienced by a modeled system |
RU2572279C1 (ru) * | 2013-12-02 | 2016-01-10 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Система для планирования мультимодального маршрута поездки |
US20160320773A1 (en) * | 2013-11-29 | 2016-11-03 | Fedex Corporate Services, Inc. | Autonomous transport navigation to a shipping location using elements of a wireless node network |
WO2017113367A1 (zh) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | 华为技术有限公司 | 一种路线推荐方法、电子设备及图形用户界面 |
-
2018
- 2018-03-28 RU RU2018111166A patent/RU2672840C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120046819A1 (en) * | 2008-09-25 | 2012-02-23 | Honeywell International Inc. | System for integrating dynamically observed and static information for route planning in a graph based planner |
US8543261B2 (en) * | 2009-03-05 | 2013-09-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparati for predicting and quantifying threat being experienced by a modeled system |
US20160320773A1 (en) * | 2013-11-29 | 2016-11-03 | Fedex Corporate Services, Inc. | Autonomous transport navigation to a shipping location using elements of a wireless node network |
RU2572279C1 (ru) * | 2013-12-02 | 2016-01-10 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Система для планирования мультимодального маршрута поездки |
WO2017113367A1 (zh) * | 2015-12-31 | 2017-07-06 | 华为技术有限公司 | 一种路线推荐方法、电子设备及图形用户界面 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112798475A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-05-14 | 西安科技大学 | 一种岩土体中注浆浆液扩散面积的监测方法、系统及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hutchins | Cognition in the Wild | |
CN104267723B (zh) | 远洋船舶导航自动航行系统及导航方法 | |
CN107886773B (zh) | 一种基于信息量的船舶所处会遇态势紧迫度量化分析方法 | |
Richardson et al. | The United States Coast Guard Computer‐Assisted Search Planning system (CASP) | |
CN106681342B (zh) | 一种飞机搜索救援方法 | |
KR101894674B1 (ko) | 해양 내비게이션 장치 및 항로 제공 방법 | |
KR101799216B1 (ko) | 해양 내비게이션 장치 및 항로 제공 방법 | |
CN111580518B (zh) | 一种基于改进果蝇优化和动态窗口法的无人艇分层避障方法 | |
KR101719142B1 (ko) | 해양 내비게이션 장치 및 항로 제공 방법 | |
KR101275277B1 (ko) | 사각단위항로 생성기법을 이용한 가항항로내 선박 피항 항로 탐색 지원 시스템 | |
Wang et al. | Benchmark study of five optimization algorithms for weather routing | |
RU2672840C1 (ru) | Способ построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата | |
Neumann | Method of path selection in the graph-case study | |
CN110969289A (zh) | 一种无人船气象航线连续动态优化方法和系统 | |
Yang et al. | Multi agents to search and rescue based on group intelligent algorithm and edge computing | |
Loeches et al. | METOC-driven Vessel Interdiction System (MVIS): Supporting decision making in Command and Control (C2) systems | |
von Oppeln-Bronikowski et al. | Overview of a new ocean glider navigation system: OceanGNS | |
Bennett et al. | Climate change and the opening of the Transpolar Sea Route: Logistics, governance, and wider geo-economic, societal and environmental impacts | |
Mannarini et al. | VISIR-I: Small vessels, least-time nautical routes using wave forecasts | |
Hinostroza et al. | Global and local path-planning algorithm for marine autonomous surface ships including forecasting information | |
Naus et al. | The idea of using the A* algorithm for route planning an unmanned vehicle “Edredon” | |
Zeng et al. | Planning a collision avoidance model for ship using genetic algorithm | |
Li et al. | A method to determine the local optimal path of ship navigation for convex obstacle | |
Wnorowski et al. | The concept of determining the ship’s route based on the capability plots | |
Yau et al. | Search-theoretic and ocean models for localizing drifting objects |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TC4A | Altering the group of invention authors |
Effective date: 20190307 |