RU2678762C1 - Method and system for control of vessel location by means of fuzzy logic - Google Patents

Method and system for control of vessel location by means of fuzzy logic Download PDF

Info

Publication number
RU2678762C1
RU2678762C1 RU2018105412A RU2018105412A RU2678762C1 RU 2678762 C1 RU2678762 C1 RU 2678762C1 RU 2018105412 A RU2018105412 A RU 2018105412A RU 2018105412 A RU2018105412 A RU 2018105412A RU 2678762 C1 RU2678762 C1 RU 2678762C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vessel
coordinates
navigation
lines
fuzzy
Prior art date
Application number
RU2018105412A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Кондратьев
Дмитрий Евгеньевич Студеникин
Марспет Лерникович Джавукцян
Виталий Владиславович Глимбоцкий
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова"
Priority to RU2018105412A priority Critical patent/RU2678762C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2678762C1 publication Critical patent/RU2678762C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements

Abstract

FIELD: navigation systems.SUBSTANCE: control of the vessel’s location includes obtaining navigation parameters entering the input information block, and then into the information processing block, using fuzzy logic: in the created matrix, each cell is assigned X and Y coordinates, after which it is subjected to fuzzy clustering to highlight areas with increased danger. Location of the vessel is determined by cumulative accounting of navigation information from various sources using fuzzy numbers, as well as the degree of danger of following the vessel along the lines obtained in the block generating preliminary lines in a clustered environment. In the blocks for finding the coordinates X and Y, the coordinates of the cells through which the preliminary laying lines pass are determined. Output data is entered into the unit for checking pre-laying lines in a clustered environment, receiving a current hazard rating and the magnitude of the hazard in a graphical form as you follow the route. It is possible to comprehensively evaluate the safety of the route, safety in the current navigation environment and comprehensively evaluate data from various sources.EFFECT: significantly increases the security of the wiring of the vessel.2 cl, 10 dwg, 1 tbl

Description

Группа изобретений относится к области судовождения, а конкретно к способам и системам контроля местоположения судна, основанным на нечеткой логике, и может быть использована для повышения безопасности плавания в стесненных условиях навигации.The group of inventions relates to the field of navigation, and in particular to methods and systems for controlling the position of a vessel based on fuzzy logic, and can be used to improve navigation safety in cramped navigation conditions.

В настоящее время существует важная задача постоянного контроля местоположения судна. Вместе с тем, что современные приборы навигационного мостика обладают, очевидно, достаточно хорошими параметрами работы, такими как надежность, целостность, точность, комплексирование отдельных показаний представляет собой первостепенную задачу. При этом важен контроль правильности предварительной и исполнительной прокладок.Currently, there is an important task of constant monitoring of the location of the vessel. At the same time, the modern instruments of the navigation bridge obviously have quite good operating parameters, such as reliability, integrity, accuracy, and the integration of individual readings is a paramount task. At the same time, the correctness of the preliminary and executive gaskets is important.

Известен способ по патенту РФ на полезную модель №107124 «Информационно-управляющий комплекс для автоматизации судовождения и динамического позиционирования судна», опубликован 10.08.2011 г.автоматического управления движением судном динамического позиционирования судна. Его сущность заключается в максимальной синергии совокупного применения аппаратуры ряда различных средств координирования судна, полноты измерений внешних возмущающих воздействий и использования в качестве объектов управления всех без исключения движительных судовых систем и устройств. Технический результат достигается следующим образом: информационно-управляющий комплекс для автоматизации судовождения и динамического позиционирования судна содержит блок измерителей параметров движения судна, блок датчиков внешних воздействий, блок объектов управления, информационные выходы которых подключены к вычислительному блоку, а также блок управления, связанный информационно-управляющим входом-выходом с вычислительным блоком, причем он включает блок судовых навигационных приборов в составе эхолота, лага и гирокомпаса, навигационную радиолокационную станцию и навигационный модуль в виде приемоиндикатора спутниковой навигационной системы, блок датчиков внешних воздействий включает датчики параметров ветра и волнения, блок объекта управления включает объекты управления в виде судовых движителей и рулевого устройства с подключенными к ним датчиками, вычислительный блок включает контроллер, блок и центральный процессор, при этом к входам контроллера подключены информационные выходы других блоков, а выходы контроллера и блока программного обеспечения подключены к входам центрального процессора, который выполнен с возможностью сравнения данных измерений текущих параметров движения судна с заданными программными значениями и формирования по результатам этого сравнения управляющих сигналов на объект управления.There is a method according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 107124 "Information-control complex for the automation of navigation and dynamic positioning of a vessel", published August 10, 2011 automatic control of the movement of a vessel by a vessel dynamic positioning of a vessel. Its essence lies in the maximum synergy of the combined use of the equipment of a number of different means of coordinating the vessel, the completeness of measurements of external disturbing influences, and the use of all propulsion ship systems and devices as control objects. The technical result is achieved as follows: the information-control complex for automating navigation and dynamic positioning of the vessel contains a block of measuring instruments for the motion of the vessel, a block of sensors of external influences, a block of control objects, the information outputs of which are connected to the computing unit, and also a control unit associated with the information-control input-output with a computing unit, and it includes a block of marine navigation devices comprising an echo sounder, log and gyrocompass, n a navigational radar station and a navigation module in the form of a satellite navigation system receiver indicator, an external impact sensor unit includes wind and wave parameter sensors, a control object unit includes control objects in the form of ship propulsion and steering device with sensors connected to them, the computing unit includes a controller, unit and the central processor, while the information outputs of other blocks are connected to the inputs of the controller, and the outputs of the controller and software block connected to the inputs of the central processor, which is configured to compare the measurement data of the current parameters of the vessel’s movement with the specified program values and generate control signals to the control object from the results of this comparison.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

Отсутствие возможности комплексно оценивать безопасность маршрута, равно как и безопасность в текущей навигационной обстановке, так как упомянутый способ не предусматривает измерение этих параметровThe inability to comprehensively assess the safety of the route, as well as safety in the current navigation environment, since the mentioned method does not provide for the measurement of these parameters

Нет четкого указания механизма фильтрации и комплексования данных от различных источников, что может породить целый ряд проблем, в частности, проблемы сочетания навигационных параметров разной природы.There is no clear indication of the mechanism of filtering and combining data from various sources, which can give rise to a number of problems, in particular, the problems of combining navigation parameters of different nature.

Известен способ по патенту РФ №2207296 «Способ автоматической проводки судна», опубликован 13.10.2000 г.автоматического управления движением судна. Суть изобретения состоит в том, что в способе автоматической проводки судна, включающем измерение параметров движения судна от датчиков угла курса и угловой скорости, от датчика положения руля и навигационного прибора, определяющего текущее положение судна, их последующее сравнение с программными значениями данных параметров движения и формирование управляющего сигнала на рулевой привод в функции данных рассогласования и скорости судна, определяемой навигационным прибором, программные параметры движения, определяющие положение судна, получают путем обработки сигналов о положении судна от навигационного прибора при эталонном проходе судна по заданному маршруту, при этом выделяют участки судового хода, которые в зависимости от ширины участка судового хода аппроксимируют прямыми линиями, для которых программные значения угла курса постоянные, и криволинейные участки, соединяющие прямолинейные, которые аппроксимируют дугами круга радиуса разворота и переходными участками, при этом программные значения угла курса, угловой скорости, положения руля определяют в соответствии с упрощенной моделью движения судна в функции радиуса разворота, текущей скорости и времени.The known method according to the patent of the Russian Federation No. 2207296 "Method for automatic piloting of a vessel", published on 10/13/2000 of the automatic control of the movement of the vessel. The essence of the invention lies in the fact that in a method of automatically navigating a vessel, including measuring the parameters of the vessel’s motion from heading and angular velocity sensors, from the rudder position sensor and a navigation device that determines the current position of the vessel, their subsequent comparison with the programmed values of these motion parameters and forming control signal to the steering gear as a function of the data of the mismatch and speed of the vessel, determined by the navigation device, software motion parameters that determine the position of the court a, obtained by processing the signals about the position of the vessel from the navigation device with the reference passage of the vessel along a given route, while highlighting sections of the passage, which, depending on the width of the section of the passage, are approximated by straight lines for which the programmed values of the course angle are constant and curved sections connecting straight, which are approximated by arcs of a circle of a radius of a turn and transitional sections, while the program values of the course angle, angular speed, steering position are determined in accordance etstvii with a simplified model of the ship traffic in the function of the radius of the turn, current speed and time.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

Отсутствие возможности комплексно оценивать безопасность маршрута, равно как и безопасность в текущей навигационной обстановке, так как упомянутый способ не предусматривает измерение этих параметров.The inability to comprehensively assess the safety of the route, as well as safety in the current navigation environment, since the mentioned method does not provide for the measurement of these parameters.

Нет четкого указания механизма фильтрации и комплексования данных от различных источников, что может породить целый ряд проблем, в частности, проблемы сочетания навигационных параметров разной природы.There is no clear indication of the mechanism of filtering and combining data from various sources, which can give rise to a number of problems, in particular, the problems of combining navigation parameters of different nature.

В качестве прототипа для предлагаемой группы изобретений взят патент РФ №2519315, опубликованный 10.06.2014 г.«Способ автоматического управления судном по курсу и интеллектуальная система для осуществления способа».As a prototype for the proposed group of inventions taken patent of the Russian Federation No. 2519315, published on 06/10/2014, "Method of automatic control of the vessel at a heading and an intelligent system for implementing the method."

Группа изобретений прототипа относится к способу автоматического управления судном по курсу и интеллектуальной системе автоматического управления судном по курсу. Способ заключается в том, что в качестве модели объекта управления используют нейросетевую модель объекта управления. Для настройки настраиваемых параметров алгоритма нечеткой логики получают и идентифицируют данные движения судна по курсу и данные управляющих воздействий, определяют данные критериальных признаков движения судна по идентифицированным данным движения судна по курсу и данным управляющих воздействий с использованием базы знаний поведения судна по курсу, выбирают нейросетевую модель объекта управления на базе определенных данных критериальных признаков движения судна, определяют данные настраиваемых параметров алгоритма нечеткой логики в соответствии с выбранной нейросетевой моделью объекта управления. Интеллектуальная система содержит регулятор на нечеткой логике, эмулятор для корректировки управляющего воздействия, прямые и обратные связи между объектом управления, регулятором на нечеткой логике и эмулятором. Эмулятор выполнен в виде нейросетевого эмулятора. Нейросетевой эмулятор включает нейросетевой классификатор, блок нейросетевой модели объекта управления и блок оптимизации. Нейросетевой классификатор содержит базу знаний поведения судна по курсу. Технический результат заключается в обеспечении высокого быстродействия процессов управления и эффективной фильтрации случайных возмущений системы.The group of inventions of the prototype relates to a method for automatic control of a ship on course and an intelligent system for automatic control of a ship on course. The method consists in using a neural network model of the control object as a model of a control object. To configure the settings of the fuzzy logic algorithm, the vessel’s movement data along the heading and the data of the control actions are obtained and identified, the criteria data of the ship’s motion according to the identified heading data and the data of the control actions are determined using the knowledge base of the ship’s course behavior, a neural network model is selected control on the basis of certain data of the criterial signs of the movement of the vessel, determine the data of the custom parameters of the fuzzy algorithm ogics in accordance with the selected neural network model of the control object. The intelligent system contains a fuzzy logic controller, an emulator for adjusting the control action, direct and feedback connections between the control object, a fuzzy logic controller and an emulator. The emulator is designed as a neural network emulator. A neural network emulator includes a neural network classifier, a block of a neural network model of a control object, and an optimization block. The neural network classifier contains a knowledge base of the ship's course behavior. The technical result is to provide high-speed control processes and efficient filtering of random disturbances of the system.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

Отсутствие возможности комплексно оценивать безопасность маршрута, равно как и безопасность в текущей навигационной обстановке, так как упомянутый способ не предусматривает измерение этих параметров.The inability to comprehensively assess the safety of the route, as well as safety in the current navigation environment, since the mentioned method does not provide for the measurement of these parameters.

Нет четкого указания механизма фильтрации и комплексования данных от различных источников, что может породить целый ряд проблем, в частности, проблемы сочетания навигационных параметров разной природы.There is no clear indication of the mechanism of filtering and combining data from various sources, which can give rise to a number of problems, in particular, the problems of combining navigation parameters of different nature.

Технической задачей предлагаемого способа и системы контроля местоположения судна является повышение безопасности плавания судов при прохождении узкостей, фарватеров и других участков водных путей.The technical task of the proposed method and system for monitoring the location of the vessel is to increase the safety of navigation of vessels when passing narrow places, fairways and other sections of waterways.

Для решения поставленной задачи предлагается способ контроля местоположения судна, включающий получение навигационных параметров, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что используют нечеткую логику, для чего создают матрицу, каждой ячейке которой присваивают координаты Х и У, после чего ее подвергают нечеткой кластеризации для выделения участков с повышенной опасностью из-за близости к навигационным опасностям, определяют местоположение судна путем совокупного учета навигационной информации от различных источников с помощью нечетких чисел, определяют координаты ячеек, через которые проходят линии предварительной прокладки, выходные данные вводят в блок для проверки линий предварительной прокладки в кластеризованной среде, получают оценку опасности в текущий момент и величину опасности в графическом виде при следовании по маршруту.To solve this problem, a method for controlling the vessel’s location is proposed, which includes obtaining navigational parameters, DIFFERENT in that they use fuzzy logic, for which they create a matrix, each cell of which is assigned the coordinates X and Y, after which it is subjected to fuzzy clustering to highlight areas with increased risk from - due to the proximity to navigational hazards, determine the location of the vessel by aggregating accounting for navigation information from various sources using fuzzy numbers, determine the coordinates of the cells through which the preliminary laying lines pass, the output data is input into a block for checking the preliminary laying lines in a clustered environment, and the current hazard rating and the hazard value in graphical form when following the route are obtained.

Для решения поставленной задачи предлагается система контроля местоположения судна, включающая блоки входной и выходной навигационной информации, блоки обработки информации, ОТЛИЧАЮЩАЯСЯ тем, что система содержит матрицу с ячейками, обозначенными координатами Х и У, содержащими значения навигационной безопасности, получаемые нечеткой кластеризацией, блок генерации линий предварительной прокладки в кластеризованной среде, блок проверки генеральных линий предварительной прокладки на наличие опасностей, блоки нахождения координат Х и У.To solve this problem, a vessel position control system is proposed, including input and output navigation information blocks, information processing blocks, DISTINCTING in that the system contains a matrix with cells indicated by X and Y coordinates containing navigation safety values obtained by fuzzy clustering, a line generation block preliminary laying in a clustered environment, a block for checking the general lines of a preliminary laying for hazards, blocks for finding X coordinates and U.

Технический результат заключается в возможности комплексно оценивать безопасность маршрута, равно как и безопасность в текущей навигационной обстановке и комплексно оценивать данные от различных источников, что может существенно повысить безопасность проводки судна, а также явиться базой для юридического описания процесса принятия решения о следовании по маршруту.The technical result consists in the ability to comprehensively assess the safety of the route, as well as safety in the current navigation situation and comprehensively evaluate data from various sources, which can significantly increase the safety of the ship's wiring, as well as provide the basis for a legal description of the decision-making process regarding the route.

Технический результат достигается вследствие логических преобразований, происходящий в ячейках матриц, в которых навигационные параметры учитываются в виде степени принадлежности конкретной ячейки к функции принадлежности навигационного параметра.The technical result is achieved due to logical transformations that occur in the cells of the matrices, in which the navigation parameters are taken into account as the degree of belonging of a particular cell to the membership function of the navigation parameter.

Сущность предлагаемой группы изобретений заключается в следующем.The essence of the proposed group of inventions is as follows.

В случае навигационных опасностей, например в проливе, на подходе к порту, в узкостях и т.п., активизируется механизм генерации матрицы и дальнейшего функционирования алгоритма. Сгенерированные линии предварительной прокладки получают оценку опасности следования, а судоводитель также получает оценку опасности текущего состояния судна, в соответствии с которым может принять решение о дальнейших действиях на более высоком уровне для осуществления операции используется система, включающая блоки входной и выходной навигационной информации, блоки обработки информации, блок генерации линий предварительной прокладки в кластеризованной среде, блок проверки генеральных линий предварительной прокладки на наличие опасностей, блоки нахождения координат Х и У.In the case of navigational hazards, for example, in the strait, on the approach to the port, in the narrowness, etc., the matrix generation mechanism and the further functioning of the algorithm are activated. The generated preliminary laying lines receive an assessment of the danger of following, and the skipper also receives an assessment of the danger of the current state of the vessel, in accordance with which he can decide on further actions at a higher level for the operation, a system is used that includes input and output navigation information blocks, information processing blocks , block for generating preliminary laying lines in a clustered environment, block for checking general lines for preliminary laying for availability dangers, blocks finding the coordinates of X and U.

В предлагаемом способе указанные в аналогах и прототипе недостатки устраняются. Преимущество данного способа контроля местоположения судна заключается в том, что он позволяет оценить текущий уровень безопасности при следовании по маршруту. При этом легко учесть все данные навигационных приборов. Более того, данный подход позволяет сделать вывод о целесообразности захода в порт в текущей навигационной обстановке, базируясь на численных данных, что в свою очередь может явиться впоследствии важным юридическим инструментом.In the proposed method, the disadvantages indicated in the analogues and prototype are eliminated. The advantage of this method of monitoring the location of the vessel is that it allows you to evaluate the current level of security when following a route. In this case, it is easy to take into account all the data of navigation devices. Moreover, this approach allows us to conclude that it is advisable to call at the port in the current navigation situation, based on numerical data, which in turn may subsequently be an important legal tool.

Изобретение поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.

Фиг.1 Блок проверки генеральных линий предварительной прокладки на наличие опасностей.Figure 1 Block checking the general lines of the preliminary laying for hazards.

Фиг.2 Матрица значений;Figure 2 Matrix of values;

Фиг.3 Дискретная функция;Figure 3 Discrete function;

Фиг.4 Непрерывная функция;Figure 4 Continuous function;

Фиг.5 Фигура погрешностей;5 Figure error;

Фиг.6 Координаты точек пересечения и их степени принадлежности;6 Coordinates of intersection points and their degrees of belonging;

Фиг.7 Фигура принадлежности места судна;Fig. 7 Figure of a ship's seat;

Фиг.8 Блок генерации линий предварительной прокладки в кластеризованной среде;Fig. 8 Pre-laying line generation unit in a clustered environment;

Фиг.9 Подсистема отвечающая за нахождение координаты ячейки матрицы по оси x;Fig.9. The subsystem is responsible for finding the coordinates of the matrix cells along the x axis;

Фиг.10 Подсистема отвечающая за нахождение координаты ячейки матрицы по оси y;Figure 10 The subsystem responsible for finding the coordinates of the matrix cells along the y axis;

Предложенный способ контроля местоположения судна с помощью нечеткой логики реализуется следующим образом.The proposed method for controlling the position of the vessel using fuzzy logic is implemented as follows.

Общая схема представлена на фиг.1. На ней показана взаимосвязь блоков системы, включая подсистему счетчика, который останавливается при попадании в недопустимые значения параметров безопасности следования по маршруту.The general scheme is presented in figure 1. It shows the interconnection of the system blocks, including the counter subsystem, which stops when it enters the invalid values of the route safety parameters.

В качестве входных данных выбирают сложный в навигационном плане участок, на основе которого создается матрица фиг 2. Каждой ячейке в матрице присваиваются координаты X и Y. Значению «X» соответствуют координаты ячейки по горизонтали, а «Y» – по вертикали. В матрице «1» является навигационной опасностью, а «0» – участком, где возможен безопасный проход судна. После оцифровки данный информационный слой подвергается кластеризации с целью выделения участков с повышенной опасностью из-за близости к навигационным опасностям. Мерой расстояния выбрана мера Манхеттена в виду особенностей представления данных.As the input data, a site that is difficult to navigate is selected, on the basis of which the matrix of Fig. 2 is created. Each cell in the matrix is assigned X and Y coordinates. The value “X” corresponds to the horizontal coordinates of the cell, and “Y” - to the vertical. In the matrix, “1” is a navigation hazard, and “0” is the area where safe passage of the vessel is possible. After digitization, this information layer undergoes clustering in order to identify areas with increased danger due to proximity to navigational hazards. The Manhattan measure was chosen as a measure of distance in view of the features of the presentation of data.

Для того чтобы понять сколько ячеек матрицы занимает площадь фигуры погрешности определения места судна (ОМС), определяется местоположение судна и оценивается точность полученных координат с помощью способа, основанного на нечеткой логике.In order to understand how many matrix cells occupies the area of the figure of the error in determining the position of the vessel (OMS), the location of the vessel is determined and the accuracy of the coordinates obtained is estimated using a method based on fuzzy logic.

Сущность предлагаемого способа определения местоположения судна заключается в соотнесении координатам степени принадлежности, получаемой при обработке различных линий положения. Обработка серии измерений производится с помощью теории нечетких чисел. Из n измерений определяется степень принадлежности значений навигационного параметра по методам, указанным в [4]. Имеется серия измерений на ориентир 1. Обработка данных представлена в виде таблицы:The essence of the proposed method for determining the location of the vessel is to correlate the coordinates of the degree of belonging obtained by processing various position lines. Processing a series of measurements is performed using the theory of fuzzy numbers. From n measurements, the degree of belonging of the values of the navigation parameter is determined by the methods specified in [4]. There is a series of measurements for landmark 1. Data processing is presented in the form of a table:

Таблица. Обработка измерений по ориентиру 1Table. Landmark measurement processing 1

Навигационный параметрNavigation parameter ni/Nn i / N Нормирование результатовRationing results 106,7106.7 0,020.02 0,0454545450,045454545 106,8106.8 0,080.08 0,1818181820.181818182 106,9106.9 0,440.44 1one 107107 0,340.34 0,7727272730.772727273 107,1107.1 0,070,07 0,1590909090.159090909 107,2107,2 0,050.05 0,1136363640.113636364

В первом столбце указаны значения навигационного параметра. Далее количество измерений в группе (ni) делится на общее число измерений (N). Полученные во втором столбце результаты нормируются, то есть делятся на максимальное значение. Для наглядности строится график в соответствии с данными третьего столбца. Полученные значения представлены на фиг.3.The first column shows the values of the navigation parameter. Next, the number of measurements in the group (n i ) is divided by the total number of measurements (N). The results obtained in the second column are normalized, i.e. divided by the maximum value. For clarity, a graph is constructed in accordance with the data of the third column. The obtained values are presented in figure 3.

Аналогично обрабатываются измерения по ориентиру 2.Landmark 2 measurements are processed in the same way.

Дискретные значения затем интерполяционно сглаживаются. Применяется интерполяция гауссианами второй степени. Выводится формула (1), описывающая непрерывную функцию.Discrete values are then interpolated smoothed. Applied interpolation by the second degree Gaussians. Formula (1) is derived that describes a continuous function.

F(x)=a1*exp(-((x-b1)/c1)^2) (1)F (x) = a1 * exp (- ((x-b1) / c1) ^ 2) (1)

Полученная непрерывная функция представлена на фиг.4 применительно к ориентиру 1.The resulting continuous function is presented in figure 4 with reference to landmark 1.

Соответствующие действия производятся и для ориентира 2.Corresponding actions are taken for reference 2.

Для построения поверхности нахождения судна соответствующие степени принадлежностей наносятся в каждую ячейку. Для ОМС по пеленгу получаем следующую последовательность: определяются координаты точек пересечения крайних значений пеленгов. Полученная фигура погрешностей заключается в условный прямоугольник, границы которого известны (см. фиг.5).To build the surface of the vessel, the corresponding degrees of accessories are applied to each cell. For compulsory medical insurance, we obtain the following sequence for bearing: the coordinates of the points of intersection of the extreme values of bearings are determined. The resulting error pattern is in a conditional rectangle, the boundaries of which are known (see figure 5).

В пределах полученного прямоугольника проводятся значения измерений на ориентир 1 и соответственно на ориентир 2. Находятся координаты всех точек пересечений с помощью тригонометрических функций (см. фиг.6). С помощью формулы (1), описывающей непрерывную функцию, для каждой ячейки находятся значения пеленгов центра на ориентир 1 и 2. Данным значениям присваивается соответствующая степень принадлежности. Значениям пеленгов, выходящих за рамки фигуры погрешностей вписанной в прямоугольник, присваиваются степень принадлежности 0. Определяются индивидуальные степени принадлежности каждого пеленга, которые находятся в диапазоне [0, 1].Within the obtained rectangle, measurement values are taken for landmark 1 and, accordingly, for landmark 2. The coordinates of all intersection points are found using trigonometric functions (see Fig. 6). Using formula (1), which describes a continuous function, the values of bearings of the center for landmark 1 and 2 are found for each cell. These values are assigned the corresponding degree of belonging. Bearing values that go beyond the error figure inscribed in the rectangle are assigned the degree of membership 0. The individual membership degrees of each bearing, which are in the range [0, 1], are determined.

В конечном итоге в вышеупомянутой фигуре погрешностей выделяются области, заданные координатами с одинаковыми степенями принадлежности, которые дают наглядную оценку местоположения судна. Полученные области представлены на фиг.7.Ultimately, in the aforementioned figure of errors, the regions defined by the coordinates with the same degrees of membership are distinguished, which give a visual assessment of the location of the vessel. The resulting areas are presented in Fig.7.

Необходимо заметить, что фигура погрешности ОМС по способу указанному выше занимает площадь в 6 раз меньшую, чем площадь одной ячейки матрицы, что в свою очередь позволяет проверять генеральные линии предварительной прокладки на наличие опасностей без использования различных норм, мер или правил объединения ячеек.It should be noted that the figure of the OMS error according to the method described above occupies an area 6 times smaller than the area of one matrix cell, which in turn allows you to check the general lines of the preliminary laying for hazards without using different norms, measures or rules for combining the cells.

Блок генерации линий предварительной прокладки, изображенный на фиг.8, позволяет определять координаты ячеек через которые проходят линии предварительной прокладки в кластеризованной среде, он состоит из нескольких подсистем представленных на фиг.9 и 10. Первая подсистема отвечает за нахождение координаты ячейки матрицы по оси x, вторая подсистема – по оси y. Для начала работы необходимо ввести координаты ячейки матрицы с которой начнется отсчет и значение курса в градусах. После того, как данные введены в соответствующие блоки, происходит обработка, и в конечном итоге получаются координаты всех ячеек матрицы, через которые проходит генеральная линия предварительной прокладки в виде таблицы. Далее, на основании полученных данных, линии проверяются на наличие опасностей с помощью блока представленного на фиг.1. Если обнаруживается опасность в одной из ячеек, через которую проходит линия, то происходит остановка процесса проверки и загорается блок «Stop simulation». Результаты моделирования показывают как величину опасности в текущий момент, так и график опасности сопряженный со следованием по данному курсу. Способ является крайне быстрым в вычислениях и достаточно простым.The block for generating pre-laying lines, shown in Fig. 8, allows you to determine the coordinates of the cells through which the lines of pre-laying in a clustered environment pass, it consists of several subsystems shown in Figs. 9 and 10. The first subsystem is responsible for finding the coordinate of the matrix cell along the x axis , the second subsystem is along the y axis. To get started, you must enter the coordinates of the matrix cell with which the countdown and the course value in degrees will begin. After the data has been entered into the corresponding blocks, processing takes place, and ultimately the coordinates of all the cells of the matrix are obtained, through which the general line of the preliminary laying in the form of a table passes. Further, on the basis of the data obtained, the lines are checked for hazards using the block shown in figure 1. If a danger is detected in one of the cells through which the line passes, then the verification process stops and the “Stop simulation” block lights up. The simulation results show both the magnitude of the hazard at the moment and the hazard graph associated with following at this course. The method is extremely fast in calculations and quite simple.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №107124 «Информационно-управляющий комплекс для автоматизации судовождения и динамического позиционирования судна»1. RF patent No. 107124 “Information management complex for the automation of navigation and dynamic positioning of a vessel”

2. Патент РФ №2207296 «Способ автоматической проводки судна».2. RF patent No. 2207296 "Method for the automatic wiring of a vessel."

3. Патент РФ №2519315 «Способ автоматического управления судном по курсу и интеллектуальная система для осуществления способа» (прототип)3. RF patent No. 2519315 "Method for automatic control of a vessel at a heading and an intelligent system for implementing the method" (prototype)

4. Л. Рутковский. Методы и технологии искусственного интеллекта/пер. с польск. И.Д. Рудинского. – М.: Горячая линия–Телеком, 2010.- 520 с., ил.4. L. Rutkovsky. Methods and technology of artificial intelligence / trans. from polish. I.D. Rudinsky. - M .: Hotline – Telecom, 2010.- 520 p., Ill.

Способ и система контроля местоположения судна с помощью нечеткой логикиMethod and system for vessel position control using fuzzy logic

Claims (2)

1. Способ контроля местоположения судна, включающий получение навигационных параметров, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что используют нечеткую логику, для чего создают матрицу, каждой ячейке которой присваивают координаты X и У, после чего ее подвергают нечеткой кластеризации для выделения участков с повышенной опасностью из-за близости к навигационным опасностям, определяют местоположение судна путем совокупного учета навигационной информации от различных источников с помощью нечетких чисел, определяют координаты ячеек, через которые проходят линии предварительной прокладки, выходные данные вводят в блок для проверки линий предварительной прокладки в кластеризованной среде, получают оценку опасности в текущий момент и величину опасности в графическом виде при следовании по маршруту.1. A method of monitoring the position of the vessel, including obtaining navigation parameters, DIFFERENT in that they use fuzzy logic, which creates a matrix, each cell of which is assigned the coordinates X and Y, after which it is subjected to fuzzy clustering to highlight areas with increased risk due to proximity to navigational hazards, determine the location of the vessel by aggregating the navigation information from various sources using fuzzy numbers, determine the coordinates of the cells through which In the process of preliminary laying, the output data is input into the block for checking the preliminary laying lines in a clustered environment, they receive the current hazard assessment and the hazard value in graphical form when following the route. 2. Система контроля местоположения судна, включающая блоки входной и выходной навигационной информации, блоки обработки информации, ОТЛИЧАЮЩАЯСЯ тем, что система содержит матрицу с ячейками, обозначенными координатами X и У, содержащими значения навигационной безопасности, получаемые нечеткой кластеризацией, блок генерации линий предварительной прокладки в кластеризованной среде, блок проверки генеральных линий предварительной прокладки на наличие опасностей, блоки нахождения координат X и У.2. A system for monitoring the position of the vessel, including input and output navigation information blocks, information processing units, DISTINCTING in that the system contains a matrix with cells indicated by X and Y coordinates, containing navigation safety values obtained by fuzzy clustering, a block for generating preliminary laying lines in a clustered environment, a unit for checking the general lines of the preliminary laying for hazards, blocks for finding the coordinates of X and Y.
RU2018105412A 2018-02-13 2018-02-13 Method and system for control of vessel location by means of fuzzy logic RU2678762C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018105412A RU2678762C1 (en) 2018-02-13 2018-02-13 Method and system for control of vessel location by means of fuzzy logic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018105412A RU2678762C1 (en) 2018-02-13 2018-02-13 Method and system for control of vessel location by means of fuzzy logic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2678762C1 true RU2678762C1 (en) 2019-01-31

Family

ID=65273400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018105412A RU2678762C1 (en) 2018-02-13 2018-02-13 Method and system for control of vessel location by means of fuzzy logic

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2678762C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2735163C1 (en) * 2020-06-01 2020-10-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" Method of preliminary ship routing generation
RU2752725C1 (en) * 2020-11-12 2021-07-30 Акционерное общество "Ситроникс КТ" System for predicting safe divergence of ships

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2207296C2 (en) * 2000-10-13 2003-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение автоматики Method of automatic pilotage of ship
RU107124U1 (en) * 2011-01-25 2011-08-10 Григорий Константинович Орлов INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX FOR AUTOMATION OF SHIPPING AND DYNAMIC POSITIONING OF A SHIP
RU2519315C2 (en) * 2012-08-01 2014-06-10 Нелли Алексеевна Седова Method for automatic control of heading of ship and intelligent system for realising said method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2207296C2 (en) * 2000-10-13 2003-06-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-производственное объединение автоматики Method of automatic pilotage of ship
RU107124U1 (en) * 2011-01-25 2011-08-10 Григорий Константинович Орлов INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX FOR AUTOMATION OF SHIPPING AND DYNAMIC POSITIONING OF A SHIP
RU2519315C2 (en) * 2012-08-01 2014-06-10 Нелли Алексеевна Седова Method for automatic control of heading of ship and intelligent system for realising said method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2735163C1 (en) * 2020-06-01 2020-10-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" Method of preliminary ship routing generation
RU2752725C1 (en) * 2020-11-12 2021-07-30 Акционерное общество "Ситроникс КТ" System for predicting safe divergence of ships

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7080320B2 (en) Collision warning device and collision warning method
US20170080950A1 (en) Method and device for operating a vehicle
RU2678762C1 (en) Method and system for control of vessel location by means of fuzzy logic
CN107346138A (en) A kind of unmanned boat method for lateral control based on enhancing learning algorithm
US20200117553A1 (en) Method, apparatus, and computer-readable storage medium having instructions for cancelling a redundancy of two or more redundant modules
US11443637B2 (en) Proximity sensing system and method for a marine vessel
Sedova et al. Automated stationary obstacle avoidance when navigating a marine craft
Zhang et al. Neural network based uncertainty prediction for autonomous vehicle application
KR20230137439A (en) A computer-implemented method for assessing the accuracy of swarm trajectory locations.
Vagale et al. Evaluation of path planning algorithms of autonomous surface vehicles based on safety and collision risk assessment
Sedova et al. The neural-fuzzy approach as a way of preventing a maritime vessel accident in a heavy traffic zone
CN113538734A (en) Method, apparatus, electronic device and storage medium for processing driving data
Orrick et al. Failure detection in an autonomous underwater vehicle
RU134681U1 (en) EXPERT SYSTEM FOR RISK ANALYSIS DURING MANEUVERING TANKERS IN PORT WATERS
CN116461549A (en) Driving assistance device and method for performing at least semi-automatic vehicle functions
Benedict et al. 1 Manoeuvring simulation on the bridge for predicting motion of real ships and as training tool in ship handling simulators
Hongdan et al. Deterministic Vessel Automatic Collision Avoidance Strategy Evaluation Modeling.
CN107367279A (en) Large ship navigates in high precision and method of docking
KR102501450B1 (en) Distance measurement method and distance measurement device using the same
RU2735163C1 (en) Method of preliminary ship routing generation
CN111159918B (en) Coastal ship navigation simulation auxiliary decision-making method and system
CN114089750A (en) Semi-physical unmanned ship berthing system based on artificial potential field method and evaluation method
RU2780081C1 (en) Vessels safe passing prediction system
KR102293852B1 (en) Method and Apparatus of Automatic Planar motion mechanism test for Ship Maneuverability in Circulating water channel
US20220171019A1 (en) Radar display features

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210214