WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные матриалы
 

Pages:   || 2 |

«ВЕСТНИК МОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА Серия Судовождение Вып. 23/2008 УДК 656.61.052(066) Вестник Морского государственного университета. Вып. 23. ...»

-- [ Страница 1 ] --

ВЕСТНИК

МОРСКОГО

ГОСУДАРСТВЕННОГО

УНИВЕРСИТЕТА

Серия

Судовождение

Вып. 23/2008

УДК 656.61.052(066)

Вестник Морского государственного университета. Вып. 23. Серия:

Судовождение. – Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2008. – 87 с.

Редакционная коллегия

Лентарев А. А., д-р техн. наук

, проф. (отв. ред.),

Лобастов В. М., канд. техн. наук, проф. (отв. ред.),

Завьялов В. В., д-р техн. наук, проф., Чепцов Н. Р., канд. юр. наук, доцент.

© Морской государственный университет ISBN 978-5-8343-0452-3 имени адмирала Г. И. Невельского, 2008

ДАНИЭЛЬ НАУМОВИЧ РУБИНШТЕЙН

Вся жизнь Д. Н. Рубинштейна – пример служения Родине и добросовестного труда на её благо. После окончания Черноморского высшего военно-морского училища он проходил службу в составе Военно-морского флота на различных офицерских должностях, в том числе в должности штурмана соединения боевых кораблей. С 1967 года по 1981 год служил в ТОВВМУ им. адм. С. О. Макарова в должности старшего преподавателя, а затем доцента. После увольнения в запас Д. Н. Рубинштейн был принят на работу в ДВВИМУ им. адм.

Г. И. Невельского. Более 25 лет он трудился на кафедре судовождения, вёл курсы навигации и лоции, математических основ специальности. Его высокий профессионализм широко проявился в преподавательской и научно-исследовательской работе.

За эти годы Даниель Наумович опубликовал более 50 научных трудов, в том числе учебных пособий по специальности, принимал активное участие в научноисследовательской работе, конференциях и семинарах. В своей повседневной деятельности Даниэль Наумович сочетал в себе лучшие человеческие качества – компетентность, принципиальность, творческую инициативу, деловой подход к решению сложных проблем, требовательность к себе и к курсантам, внимательное отношение к людям, благодаря чему он по праву снискал заслуженный авторитет и глубокое уважение со стороны коллег и курсантов. Память о нем надолго сохранится в наших сердцах.

ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КООРДИНАТ

ОТЕЧЕСТВЕННЫХ МОРСКИХ НАВИГАЦИОННЫХ КАРТ

Д. Н. Рубинштейн МГУ им. адм. Г. И. Невельского, г. Владивосток В постановлении Правительства Российской Федерации от 28 июля 2000 г. № 568 «Об установлении единых государственных систем координат» указано: «Установить следующие единые государственные системы координат:

Система геодезических координат 1995 года (СК-95) для использования при осуществлении геодезических и картографических работ, начиная с 1 июля 2002 года;

Геодезическая система координат «Параметры Земли 1990 года»

(ПЗ-90) для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач».

Этим же постановлением на Федеральное агентство геодезии и картографии России возлагалось проведение организационнотехнических мероприятий для перехода к использованию Системы координат 1995 г. (СК-95), до завершения которых использовалась Система координат 1942 г. (СК-42).

В 1946 г. Постановлением Совета Министров СССР от 7 апреля 1946 г. № 760 в нашей стране был принят новый референц-эллипсоид, получивший название «Эллипсоид Красовского» и введена единая система геодезических координат и высот на территории СССР – СК-42. 4 октября 1957 года в Советском Союзе впервые был выведен на орбиту искусственный спутник Земли (ИСЗ).

Этому событию предшествовала огромная научно-исследовательская и организационная работа в различных отраслях науки и техники. Одной из важнейших задач являлись баллистические расчеты. При этом выяснилось, что для создания высокоточной спутниковой навигационной системы с началом координат ОХУZ в центре массы Земли и надежного прогноза орбит полетов ИСЗ, имеющихся сведений о параметрах гравитационного поля и фигуре нашей планеты, совершенно недостаточно.

Наиболее слабо изученным было гравитационное поле Мирового океана. В 1950-х годах в СССР и США начались интенсивные работы, которые привели к созданию высокоточных геоцентрических систем координат «Параметры Земли 1990 года» (ПЗ-90) и «Мировая геодезическая система» (WGS-84) после разработки ряда промежуточных моделей и выполнения Мировой гравиметрической съемки на суше и в Мировом океане.

Значение Мирового океана в экономическом, военном и политическом отношении резко возросло с начала 1950-х годов. Освоение природных ресурсов океана, гидротехническое строительство, развитие морского транспорта изменили требования к точности определения координат, характеру карт и навигационных пособий на всех акваториях Мирового океана. В связи с этим начала развиваться морская геодезия.

После появления спутниковых радионавигационных систем GPS и ГЛОНАСС стало возможным определять место на любых акваториях Мирового океана с высокой точностью. В резолюции ИМО А.953(23) от 5.12.2003 определены эксплуатационные требования к Всемирной радионавигационной системе (для судов со скоростью до 30 узлов).

Они следующие:

– плавание на входах в порты, подходах к портам и в прибрежных водах, погрешность определения места судна (Р = 95 %) 10 метров;

– плавание в океанских водах – погрешность определения места судна (Р = 95 %) – 100 метров.

Анализ требований к точности определения координат на море показывает, что эту задачу можно реализовать на базе высокоточной единой геоцентрической спутниковой навигационной системы с начальным пунктом в центре масс Земли, а референцные геодезические системы здесь в принципе непригодны, так как любая из них наилучшим образом подходит к ограниченной территории, а не ко всей планете. Именно поэтому для решения навигационных задач постановлением от 28 июля 2000 года № 568 предусмотрена геоцентрическая система координат ПЗ-90. Следовательно, российские морские навигационные карты (НМК), коллекция которых охватывает весь Мировой океан, должны быть переведены в ПЗ-90, которая эквивалентна WGS-84 (с определенным допуском).

С помощью отечественных геодезических спутников к 1990 году было выполнено примерно 30 млн спутниковых измерений на суше и в Мировом океане, что позволило вычислить земной эллипсоид, не уступающий по своим характеристикам эллипсоиду WGS-84. По оценкам 1990 г. средние квадратические ошибки (СКО) отнесения пунктов космической геодезической сети (КГС) к центру масс Земли не превышали 2 м, а взаимного положения пунктов КГС 0,2-0,3 м. В дальнейшем для контроля и оценки точности координаты пунктов КГС вычислялись ежегодно (1991, 1992 и т.д.).

В США последовательно использовались геодезические системы координат WGS-60, WGS-66, WGS-72. Каждая последующая была точнее предыдущей. Требования к точности определения координат на суше и на море быстро возрастали. Вскоре выяснилось, что геоид и гравитационная модель Земли, принятые для СК WGS-72 устарели, а на точность определения координат оказывают заметное влияние относительно небольшие ошибки ориентации и масштабы этой системы.

Специалисты США разместили по всей планете 1591 доплеровскую станцию для определения с помощью ИСЗ поправок перевода местных систем координат в систему WGS-84. В марте 1983 г. Международное гидрографическое бюро (МГБ) рекомендовало всем гидрографическим службам мира использовать систему WGS в качестве основной для всех навигационных морских карт, и с конца 1983 г. США, Англия и некоторые другие страны начали издавать новые карты в системе WGS-72. На этих картах печатались поправки для перехода от WGS-72 в систему данной карты. В 1985 году было установлено, что начало координат системы WGS-84 смещено на 4,5 метра к югу от начала координат WGS-72, а нулевой меридиан WGS-84, от которого ведется счет долгот, смещен на 0,554 к западу от нулевого меридиана WGS-72. Поэтому с конца 1986 г. новые навигационные морские карты на прибрежные воды США и Канады начали издавать в североамериканской системе координат 1983 г. (NAD83), а в системе WGSряд стран издают карты и планы масштаба 1 : 50 000 и крупнее на порты, гавани и бухты по всему мировому океану.

В настоящее время в Европе существует сеть постоянно действующих станций наблюдения за ИСЗ систем GPS и ГЛОНАСС, в которой точность автономных определений координат пунктов 1-3 см.

Важную роль в создании высокоточных геоцентрических систем координат как в США, так и в СССР сыграли данные о гравитационном поле Земли (ГПЗ). Особенно активно участвовали в гравиметрических съемках в Мировом океане и на суше США, Англия, Канада, Италия, СССР, Япония.

В 1996 г. по программе «Европейский геоид» Институт геодезии Ганноверского университета рассчитал новый уточненный геоид EGG-96. При этом были использованы 27 млн гравиметрических пунктов и 700 млн высот земной поверхности в комбинации с глобальной моделью геопотенциала. Новая модель геоида для районов с хорошим обеспечением пунктами высокого качества оценивается СКП, равной ±1-5 см на расстоянии от 10 км до нескольких сотен и ±5-20 см – на расстоянии нескольких тысяч километров.

В настоящее время в СК WGS-84 издают НМК следующие страны:

США, Канада, Австралия, Япония, Республика Корея, Новая Зеландия, Англия, Германия, Дания, Швеция, Латвия, Эстония, Польша, Аргентина, Венесуэла, Колумбия, Перу, ЮАР. Начали переиздание карт в этой системе Франция, Италия, Испания, Китай (карты масштаба 1: 500000 и мельче), Бразилия и др.

Следует подчеркнуть, что геоцентрические СК ПЗ-90 и СК WGS-84 создавались раздельно, без какой-либо совместной интеграции. Система ПЗ-90 закреплена координатами 30 опорных пунктов на территории бывшего СССР, полученными динамическим методом космической геодезии, разработанным в СССР.

Параметры СК ПЗ-90 и СК WGS-84 приведены в таблице.

Система координат а, м f PЗ-90 6 378 136 1 : 298,257839303 WGS-84 6 378 137 1 : 298,257223563 Навигационные морские карты на воды, находящиеся под юрисдикцией Российской Федерации, и на открытые воды Мирового океана вне иностранной юрисдикции создаются в единой государственной геоцентрической системе координат «Параметры Земли 1990 года»

(ПЗ-90).

Навигационные морские карты на иностранные воды создаются в системах геодезических координат, принятых на иностранных исходных картографических материалах.

Специальные карты для ВМФ, морские вспомогательные и справочные карты создаются в единой государственной геодезической системе координат 1995 г. (СК-95).

На морских картах масштабов крупнее 1 : 2 000 000 приводится название cистемы геодезических координат карты.

На навигационных морских картах масштабов 1 : 500 000 и крупнее указываются поправки для перехода от Всемирной геодезической системы координат WGS-84 к системе геодезических координат данной карты, если линейные значения поправок на картах превышают 0,3 мм. Если же эти значения поправок не превышают 0,3 мм - на карте помещается надпись «Для перехода от любой геоцентрической системы координат к системе координат данной карты введения поправок не требуется».

На навигационных морских картах масштабов мельче 1 : 500 000 значения поправок приводятся только в тех случаях, когда линейные значения поправок на карте превышает 0,5 мм (извлечения из приложения к выпуску ИМ ГУНиО МО 9959.07; 2005 год).

Литература Попов Б.Г. Плановое обеспечение навигационных морских карт //Записки по гидрографии. – 2007. - № 268. – с. 36-45.

–  –  –

Основой дальнейшего совершенствования СНС GPS является реализация новой структуры сигналов, как для военных, так и для гражданских потребителей.

В СНС GPS применена сложная структура сигналов, излучаемых космическими аппаратами. Каждый космический аппарат СНС GPS по существу представляет собой движущиеся по орбите атомные часы (сверхвысокостабильный генератор частоты). Передающая аппаратура действующих ныне космических аппаратов излучает синусоидальные сигналы на двух несущих частотах: L1 = 1575,42 МГц и L2 = 1227,6 МГц. Перед этим сигналы модулируются так называемыми псевдослучайными цифровыми последовательностями. Причем частота L1 модулируется двумя видами кодов: С/А кодом (код свободного доступа) и Р-кодом (защищенный код), а частота L2 – только Р-кодом. Кроме того, обе несущие частоты дополнительно кодируются навигационным сообщением, в котором содержатся данные об орбитах космических аппаратов (КА), информация о параметрах атмосферы, поправки системного времени.

Кодирование излучаемого спутником радиосигнала преследует несколько целей:

1. Обеспечение возможности синхронизации сигналов КА и приемника;

2. Создание наилучших условий различения сигнала в приемнике на фоне шумов;

3. Реализация режима ограниченного доступа к GPS когда высокоточные измерения возможны лишь при санкционированном использовании системы.

Код свободного доступа С/А (Coarse Acquisition) имеет частоту следования импульсов 1,023 МГц и период повторения 0,001 с, поэтому его декодирование в приемнике осуществляется достаточно просто.

Однако точность автономных измерений с его помощью невысока.

Защищенный код Р (Рrotected) характеризуется частотой следования импульсов 10,23 МГц и периодом повторения 7 суток. Кроме того, раз в неделю происходит смена этого кода на всех спутниках.

В аппаратуре потребителя (СНС-приемника) принимаемый сигнал декорируется, т. е. из него выделяются кодовые последовательности либо С/А, либо С/А и Р, а также служебная информация. Полученный код сравнивается с аналогичным кодом, который генерирует сам СНС-приемник, что позволяет определить задержку распространения сигнала от спутника и таким образом вычислить псевдодальность.

Точность определения псевдодальности по Р-коду примерно на порядок выше, чем по С/А коду.

Соответственно возможны определения местоположения потребителя обыкновенной (стандартной) точности SPS (Standart Position Service) когда используется гражданский С/А-код и измерения производятся на одной частоте L1, и повышенной точности РPS (Precise Position Service), когда используется Р-код и измерения производятся на двух частотах L1 и L2.

До недавнего времени измерения по Р-коду могли выполнять только потребители, получившие разрешение Министерства обороны США. Однако в результате утечки секретной информации «Тайное»

стало «явным» и к Р-коду получил доступ широкий круг потребителей. МО США предприняло меры дополнительной защиты Р-кода.

При этом выполняется дополнительное шифрование Р-кода, и он превращается в У-код. Расшифровка У-кода возможна только аппаратно, с использованием специальной микросхемы (криптографического ключа), которая устанавливается в СНС-приемнике. В любой момент без предупреждения может быть включен противопомеховый режим AS (Anti Spooffing).

Кроме того, для снижения точности определения координат несанкционированными потребителями МО США ввело так называемый режим выборочного доступа (ВД) (SA-Selective Availability). Иногда его называют режимом ограниченного или селективного доступа. В этом режиме в навигационное сообщение намеренно вводится ложная информация о поправках к системному времени и орбитах космических аппаратов, что приводит к снижению точности навигационных определений в 3-4 раза.

В первоначальной спецификации СНС GPS предусматривалась точность определения местоположения порядка 16 м для военных и 100 метров в режиме ВД для гражданских потребителей.

В интересах гражданских потребителей первый реальный шаг в сторону совершенствования СНС GPS был сделан несколько раньше, когда тогдашний президент США Клинтон дал указание о прекращении в полночь по восточному летнему времени 1 мая 2000 г. работы в режиме ВД. После отмены режима ВД погрешность определения места гражданского потребителя уменьшилось до 22,5 м в горизонтальной плоскости (95 %), 33 м по вертикали (95 %) и 200 нс (95 %) относительно Всемирного координированного времени (UТС) международного стандарта хранения времени.

Следующим, самым существенным фактором, определяющим погрешность определения местоположения в СНС GPS, является искажение сигнала, вызванное влиянием ионосферы Земли. Ионосфера – это ионизированный атмосферный слой в диапазоне высот 50-500 км, который содержит свободные электроны, концентрация, которых меняется в течение суток. Наличие этих электронов вызывает задержку распространения сигнала спутника, которая прямо пропорциональна концентрации электронов и обратно пропорциональна квадрату частоты радиосигнала. Для компенсации возникающей при этом ошибки определение псевдодальности используется метод двухчастотных измерений на частотах L1 и L2 (в двухчастотных приемниках). Линейные комбинации двухчастотных измерений не содержат ионосферных погрешностей первого порядка.

Военные потребители в настоящее время имеют доступ к двум частотам (поскольку Р-код передается на частотах L1 и L2) и поэтому могут путем сочетания измерений псевдодальности на частотах L1 и L2 исключать ошибку задержки сигнала в ионосфере, которая зависит от частоты сигнала. Для гражданских потребителей сейчас имеется только один полностью доступный сигнал (С/А на частоте L1). Поэтому основной задачей совершенствования с гражданской точки зрения является внедрение дополнительных кодированных гражданских сигналов.

В 1998 г. вице-президент Гор объявил, что второй гражданский сигнал будет передаваться на частоте L2 (его обозначили L2С). Как видно из таблицы использование С/А-кода на частоте L2 в сочетании с сигналом на частоте L1 уменьшит стандартную погрешность из-за влияния ионосферы и доведет автономную точность определения места до 8,5 м по сравнению с примерно 22,5 м при использовании только частоты L1.

Однако для удовлетворения еще более высоких требований служб по охране человеческой жизни в гражданской авиации к точности определения места самолета необходимо дополнительно ввести третий сигнал. В январе 1999 г. была выбрана частота третьего гражданского сигнала, которую обозначили как L5. она равна 1176,45 МГц и находится в той части спектра, которая отведена для аэрорадионавигационных служб. Вице-президент США также заявил, что такой сигнал будет передаваться начиная с 2005 г. Выигрыш от применения дополнительных сигналов будет значительным и создаст возможность выполнять точный заход на «слепую» посадку по приборам по третьей (самой трудной) категории сложности при минимальном дополнительном вложении средств в наземную инфраструктуру.

–  –  –

Примечание:

1. Под автономным понимается определение места, когда принимаются только сигналы космического аппарата, и не используются подсистемы, расширяющие возможность СНС (дифференциальные, широкозонные, региональные, локальные и др.).

2. ГФ – геометрический фактор ухудшения точности определения места, зависящий от расположения используемых космических аппаратов (КА) относительно приемника.

Для автономных потребителей СНС GPS в реальном времени добавление второго и третьего гражданского сигнала даже без использования дифференциальных подсистем СНС обеспечит резервирование сигнала, повысит точность определения местоположения, увеличит доступность и целостность сигнала, улучшит непрерывность услуг и повысит устойчивость к радиочастотным помехам. (Под целостностью понимают способность системы обеспечивать потребителей своевременным предупреждением в случаях, когда систему нельзя использовать для навигации).

Для вариантов применения СНС GPS с научными целями, промеров, съемок в нединамическом режиме или не в реальном масштабе времени возникает возможность более быстрого и экономичного достижения точностей на уровне сантиметров, чем это возможно сегодня, за счет наличия трех частотных «дорожек» для разрешения целочисленных неоднозначностей при точных измерениях фазы несущей.

Три разнесенные в спектре гражданские частоты в сочетании с улучшенными характеристиками структуры сигнала значительно снизят вероятность воздействия неумышленных помех. В результате анализа выполненного ВВС США в середине 1990-х гг., был сделан вывод о необходимости значительного усиления сигнала, используемого военными. Кроме того, необходимость предотвращения несанкционированного использования СНС послужила стимулом для проведения исследований, направленных на совершенствование идентификации сигналов и оптимальное распределение выделенного для СНС спектра частот. Компания Aerospace Corporation возглавляла работы по поиску способов выделения военного сигнала без необходимости использования дополнительного спектра в уже сильно перегруженных полосах радиочастот.

Был сделан вывод о том, что в пределах выделенного диапазона частот возможно разместить новый военный сигнал большей мощности в менее широко используемых внешних частях выделенных полос частот. Сигнал получил название М-кода.

Структура военного сигнала будет усовершенствоваться путем введения М-кода на частотах L1 и L2. В то время как гражданский сигнал С/А передается в центральной части каждого частотного диапазона, перекрывая военный сигнал Р (У) М-код будет передаваться ближе к краям диапазона и будет иметь большую мощность. Большая мощность увеличит помехозащищенность, а разнесение спектров облегчит защиту системы GPS при одновременном исключении её использования противником в пределах театра военных действий путем ввода искажений в гражданский сигнал. При этом военные приемники США сохранят возможность работать и использовать систему.

В М-коде используется структура шифрования следующего поколения, которая делает его более защищенным, чем применяемый в настоящее время Р(У)-код (с точки ограниченности доступа, идентификации и секретности). Сигнал М-кода будет существовать совместно с сигналом С/А-кода и Р(У)-кода на частотах L1 и L2, не мешая работе существующего и будущего оборудования военных или гражданских потребителей.

Базовая схема захвата сигнала состоит в прямом захвате навигационного сигнала М-кода, а выигрыш при обработке достигается с помощью больших схем коррелятора в СНС-приемнике. Это дает возможность увеличить помехозащищенность сигнала меньшей мощности, охватывающего все «видимое» полушарие Земли (МЕ) и сигнала большей мощности, охватывающего локальный район действий.

Одной из важнейших проблем в связи с увеличением мощности сигнала является его воздействие на ранее выпущенные приемники. Считают, что в настоящее время можно увеличить силу сигнала только на 25 дБ, иначе сигнал не позволит использовать приемники, выпущенные ранее для гражданских потребителей.

Литература

1. Соловьев Ю., Спутниковая навигация и её приложения. М.: ЭкоТрендз. 2003. с. 7.

2. Заколодяжный В.П., Алексеев С.П., Комарицын А.А. Спутниковая навигационная система: применение в вооруженных силах США.

СПб.: ГУНиО МО РФ, 2006. С. 164-168.

УЧЕТ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ФАКТОРА

ПРИ РАДИОЛОКАЦИОННОМ НАБЛЮДЕНИИ

–  –  –

В настоящее время считается, что, выполняя те или иные действия, судоводитель ведет себя так, как предписывают нормативные документы. При этом различие между предписанным и действительным поведением обычно объясняется недостаточной подготовкой, ошибками, непониманием, помехами и т.д. Если судоводитель ошибается, то это, как правило, объясняется тем, что он плохо знает свое дело, либо относится к нему небрежно. Но зачастую не учитывается, что навигационная информация поступает в форме, не совсем удобной для быстрого восприятия и осмысливания. В подобных случаях даже высокая квалификация и добросовестность не могут застраховать судоводителя от ошибок.

В самом общем случае на работоспособность судоводителя влияют не только нормативные предписания, но и эмоциональное состояние, опыт, подготовка, время, которым он располагает для решения задачи, и множество других «переменных». Вместе с тем судоводитель остается человеком со всем присущим ему многообразием психофизических качеств.

Таким образом, учет человеческого фактора в судовождении ставит своей целью исследование свойств судоводителя не как информационного и управляющего звена, а как человека, перерабатывающего информацию. Такое понимание человеческого фактора является руководящим принципом современной инженерной психологии — принципом «активного оператора». Эта концепция органично направлена на то, чтобы технику максимально приспособить к человеку.

Конечно, в разработанных и предлагаемых блок-схемах операции зачастую взаимосвязаны и подвержены взаимовлиянию, которое выражается при последовательной структуре операций наличием следовых процессов от предыдущих действий. Иначе говоря, у человека нет "кнопки стирания памяти". Кроме того, судоводитель часто использует операцию контроля выполнения действия. Она представляет собой активное восприятие и осознание признака выполнения действия.

Операция контроля относится не только к элементарным действиям, но и к более высоким общим операциям. Обычно разделяют два класса контроля: повторения и проверки по специальным алгоритмам.

Операции первого класса ни что иное, как повторное выполнение проверяемого действия. Операции второго класса представляют либо часть (но наиболее характерную) проверяемого действия, либо совершенно иной алгоритм (зачастую упрощенный).

Одним из основных принципов человеческого поведения, который имеет важное значение в судовождении, является представление, что чем большее число операций содержит деятельность, тем менее вероятно, что она может быть выполнена безошибочно. Избыток разнородной информации быстро утомляет человека и в определенный момент вполне здоровый и знающий судоводитель не в состоянии ответить на элементарный вопрос. Психологами составлена определенная математически выведенная таблица приведенная ниже.

Зависимость вероятности безошибочной работы Р среднего оператора от числа элементарных операций в блоке алгоритма выражается следующим образом:

Таблица 1 Число элементарных действий Р 1 7 0,995 515 0,99 1030 0,95 Прорабатывая задачу на уклонение от столкновения, основной операцией после процесса приема и переработки информации является создание оперативного образа (концептуальной модели) процесса расхождения. Оценивая обстановку, судоводитель выделяет из нее по степени риска и срочности те суда-цели, относительно которых будет маневрировать и должен принять решение. Затем просчитывают маневр графически или с использованием САРП и определяют параметры собственного судна после маневра. Учет результатов переработки информации, конкретной «навигационной обстановки, гидрометеорологических условий и требований МППСС-72 придает процессу строго направленный избирательный характер. В деятельности судоводителя существенную роль играет «Образное мышление», т.е. оперирование представлениями реальной ситуации, воссозданными на основе принятой и декодированной информации. Неотъемлемым компонентом образного мышления является предвидение (прогнозирование) хода процесса расхождения с судами и их возможное изменение положения параметров движения. Умение предвидеть не является некоторым качеством судоводителя. Оно формируется в процессе накопления профессионального опыта. Этому можно и необходимо обучать на радиолокационных тренажерах. Изложенное показывает, что при выполнении операции создания оперативного образа выполняется значительный объем графических работ, включающих около 20 элементарных действий (в зависимости от количества судов-целей), и время продолжает оставаться существенным фактором. Проигрывание расхождение на САРП и визуально-пространственное прогнозирование развития ситуации значительно повышает вероятность правильности выбранного маневра. Однако безошибочность выполнения этой операции в большей степени зависит от опыта судоводителя, практического знания МППСС-72 и динамических качеств собственного судна.

Опыт радиолокационных тренажёров показывает, что расчет маневра на расхождение с 3-4 опасными судами и полная оценка ситуации, ранее без использования САРП, практически занимала все время упреждения. В этих условиях оперативный контроль зачастую не производился, и судоводитель работал в неоптимальном режиме, поэтому вероятность безошибочного выполнения операции снижалась до значения Р-0,8.

При использовании САРП расчет маневра заменяется его имитацией, т.е. проигрыванием задуманного изменения курса и/или скорости с индикацией на экране индикатора нового положения символов целей на условный момент окончания маневра. Такое представление результатов маневра значительно сокращает время судоводителя для создания оперативного образа и полной оценки ситуации.

–  –  –

При этом необходимо отметить широко известные в эргономике особенности поведения оператора:

судоводители охотнее рискуют при трудных (неопределенных), чем при легких (определенных) стандартных решениях;

ему требуется больший объем информации для изменения своего решения, чем для его первоначального принятия;

он чувствителен к достоверности источника информации; при увеличении количества противоречивой информации судоводитель стремится к его уменьшению.

Опыт и подготовка штурманов улучшает деятельность по принятию решений, при этом их практическая подготовка является доминирующей. В силу этих причин обучение на тренажере в настоящее время рассматривается, прежде всего, как тренировка способности принимать решение.

В заключение можно сделать вывод, что человеческий фактор при ведении радиолокационного наблюдения является одним из важнейших условий, от которого зависят эффективность и надежность применяемых средств и методов.

Литература

1. Ломов Б.Ф. Методологические и теоретические проблемы психологии.- М.: Наука, 1984. - 444 с.

2. Рекомендации по использованию судовой РЛС для предупреждения столкновений судов.–М.: В/О «Мортехинформреклама», 1983.–48 с.

3. Справочник по инженерной психологии / Под ред. Б.Ф.Ломова.М.: Машиностроение, 1982. - 368 с.

ПЛОТНОСТЬ ВИДИМЫХ СПУТНИКОВ НА НЕБЕСНОЙ СФЕРЕ

–  –  –

Спутники системы Навстар GPS по сути дела являются радионавигационными ориентирами, с помощью которых определяется место судна по расстояниям. Из элементарных рассуждений становится ясно, что от расположения спутников относительно антенны приёмника СРНС Навстар GPS зависит точность определения места. Косвенным показателем, с помощью которого принято оценивать точность текущих обсервованных координат, в приёмниках GPS выступает горизонтальный геометрический фактор, или HDOP (Horizontal Dilution of Precision). В документе [1] упоминается о том, что точность определения места зависит от географических координат судна. К сожалению, HDOP не в состоянии учесть влияние широты и долготы, а поэтому не может применяться для оценки потенциальной точности в данном районе плавания. В силу этого возникает необходимость критерия, учитывающего особенности прохождения спутников относительно наблюдателя в данной точке поверхности Земли.

Видимое перемещение спутников по небесной сфере относительно неподвижного наблюдателя строго детерминировано вследствие постоянства параметров орбит. Когда же вследствие неизбежных возмущений параметры орбиты изменяются и выходят из заданных пределов, спутник по команде с Земли выполняет соответствующий манёвр. Следовательно, положение спутников на небесной сфере всегда можно предвычислить, зная параметры его орбиты. Отсюда следует другой вывод: спутники на небесной сфере не могут занимать какое угодно положение относительно неподвижного наблюдателя в данной точке земной поверхности. Таким образом, если в течение длительного времени фиксировать координаты видимых спутников и наносить их, скажем на звёздный глобус, то окажется, что плотность распределения спутников на небесной сфере будет неодинаковой. Там, где она выше, спутники будут наблюдаться чаще в течение длительного времени. Если диаметрально противоположные участки сферы имеют различные плотности, то по этому направлению следует ожидать большие средние квадратические погрешности определения обсервованных координат судна, так как случайные погрешности измерения псевдодальностей не компенсируются.

Чтобы рассчитать плотность спутников по различным участкам небесной сферы и оценить распределение плотностей, необходимо сначала решить задачу деления небесной сферы на равные по площади части. Обозначим через h высоту спутника. Высотой будем считать угол между плоскостью горизонта и направлением на спутник из точки наблюдателя O. Угол h отсчитывается от 0 до 90. Азимутом спутника A будем считать угол между нордовой частью истинного меридиана наблюдателя и направлением из точки O на точку проекции спутника на плоскость горизонта. Азимут отсчитывается от 0 до 360 по ходу часовой стрелки.

Судовые приёмники СРНС Навстар GPS выбирают для определения места спутники не с любыми высотами. Как правило, сигналы спутников с высотами менее 10 и более 70 не используются для получения обсервованных координат. Следовательно, необходимо получить формулы деления на равные части пояса верхней небесной полусферы.

–  –  –

рового пояса небесной сферы. В результате будет получен двумерный n p массив, служащий характеристикой потенциальной точности определения обсервованных координат.

Литература

1. Global Positioning System. Standard Positioning Service Signal Specification. 2nd Edition, June 2, 1995. – 89 p.

ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ НА ОРИЕНТИР

С ПОМОЩЬЮ GPS-ПРИЁМНИКА GP-37

–  –  –

Необходимость точного определения поправки курсоуказателя возникает перед выходом судна в рейс, например, после прихода гирокомпаса в меридиан. Такая процедура выполняется на ошвартованном судне. В качестве удалённых ориентиров в этом случае выбираются такие точечные ориентиры, которые нанесены на карту крупного масштаба или на план. В последние годы решение подобных задач значительно упростилось в связи с переходом большинства государств на изготовление морских карт в геодезической системе координат WGS-84.

Для пояснения постановки задачи данного исследования обратимся к рис. 1.

Рис. 1. Погрешность направления на удалённый ориентир Пусть в точке O находится антенна судового приёмника СРНС Навстар GPS. Координаты точки O (X, Y) известны с высокой точностью, так как получены осреднением n текущих обсервованных координат приёмника за длительный промежуток времени, например, за сутки.

1n 1n X i, Y i. (1) n i 1 n i 1 Координаты ориентира (0, 0), расположенного в точке A, также известны заранее с высокой точностью. Поэтому будем считать угол 0 истинным направлением на ориентир. В i-й момент времени примник определяет свои текущие координаты,. Отсюда возникает задача оценки погрешности, которая создаётся в ситуациях, когда штурман принимает обсервованные координаты, в качестве X, Y при расчётах истинного направления на ориентир.

Для решения поставленной задачи сначала преобразуем координаты, выраженные в угловой мере, в линейную меру таким образом:

xi (i X ) 1p, yi ( i Y ) 1m ; (2) x0 (o X ) 1p, y 0 ( 0 Y ) 1m ;

где x0, y0 – линейные координаты (в метрах) ориентира относительно начала координат в точке O, xi, yi – линейные координаты (в метрах) текущего обсервованного места судна относительно начала координат в точке O, 0, 0 – широта и долгота ориентира, Y, X – долгота и широта соответственно истинного места установки антенны судового приёмника, 1m, 1p – длина (в метрах) одной минуты меридиана и одной минуты параллели соответственно в точке установки антенны приёмника СРНС Навстар GPS.

Обозначим через i угол, который отсчитывается от оси X до линии, проходящей через точку с текущими координатами xi, yi и место ориентира.

Величина этого угла определится так:

y yi i arctg 0 x x. (3) 0 i Если пренебречь погрешностью определения места судна (ОМС) с помощью судового приёмника СРНС Навстар GPS (точки O), то образующаяся вследствие этого текущая погрешность i расчёта направления на ориентир естественно определится как разность i i 0. (4) Понятно, что абсолютная величина i убывает с увеличением расстояния до ориентира. Здесь давно назрела необходимость исследования самого угла i с тем, чтобы при малых расстояниях до ориентира, еcли не исключить его полностью, то существенно уменьшить. В Приложении 4 к Рекомендациям по организации штурманской службы на судах Минморфлота СССР (РШС-89) учреждается минимальное расстояние до ориентира 200 м. Зададимся этим расстоянием в дальнейшем анализе.

Для решения поставленной задачи в качестве метода исследования выбрано имитационное моделирование. В нём случайные величины и не генерировались с помощью ЭВМ, а последовательно выбирались из массива реальных наблюдений за работой приёмника СРНС Навстар GPS GP-37. Наблюдения были выполнены автором осенью 2006 года на высокоточном полигоне в Артёмовской топографогеодезической экспедиции Приморского аэрогеодезического предприятия. Для данного моделирования были взяты суточные наблюдения с 0 часов до 24 часов UTC 7 октября. После устранения сбойных записей и дополнительного форматирования получился массив, состоящий из 43194 пар обсервованных широт и долгот. Затем были выполнены расчёты по формулам (1) – (2).

Чтобы оценить влияние величины пеленга с судна на ориентир (K0) на исследуемую погрешность, расчёты по формулам (3) – (4) выполнялись для K0 от 0° до 110° с шагом 5°. При этом расстояние до ориентира оставалось неизменным и равным 200 м. В результате вычислений было получено 23 массива погрешностей i, каждый из которых содержал 43194 элемента. Далее для каждого массива по известным формулам были рассчитаны средние значения погрешностей и их средние квадратические отклонения (СКО). Результаты вычислений представлены на графиках рис. 2.

Рис. 2. Зависимость средней погрешности и СКО от пеленга На рис. 2 видно, что средние значения погрешностей определения истинных направлений (левая панель) ничтожно малы и не превышают по абсолютной величине 0,0004 градуса. Тем не менее, характер изменения средних значений позволяет сделать заключение о том, что большая ось фигуры погрешностей обсервованных координат, использованных в имитационном моделировании, не параллельна меридиану.

Дальнейшие расчёты позволили определить, что большая ось фигуры погрешностей отклонена от меридиана на 3,3 градуса к востоку.

Гораздо больший интерес представляет правая панель рис. 2, на которой можно видеть, что СКО погрешностей меняются от 0,2683 градусов до 0,3322 градусов. Отсюда можно сделать важный вывод о том, что при использовании приёмников СРНС Навстар GPS заявленных в РШС-89 200 метров до удалённого ориентира явно недостаточно для достижения точности не хуже 0,1 градуса. На графике видно, что минимальная погрешность достигается тогда, когда ориентир находится по пеленгу 3,3 градуса, а минимальная – по пеленгу 93,5 градуса. Следовательно, если известна ориентация главных осей фигуры погрешностей обсервованных координат, получаемых приёмником СРНС Навстар GPS на стоянке судна, то ориентир для пеленгования необходимо выбирать так, чтобы он располагался как можно ближе к большей оси этой фигуры.

Чтобы иметь представление о характере распределения случайной величины i, на рис. 3 изображена гистограмма для ориентира, расположенного по пеленгу 95 градусов.

Рис. 3. Гистограмма распределения погрешностей На гистограмме ширина интервала равна 0,2 градуса. На ней видно, что максимум частоты приходится не на 0 градусов, а на интервал с серединой 0,2. Этот факт свидетельствует об асимметрии расположения обсервованных координат, полученных приёмником GP-37 7 октября 2006 года, относительно линии истинного пеленга 95 градусов.

Факт асимметрии также подтверждает результат расчёта моды распределения случайной величины i для этого пеленга. Величина моды составила 0,13057 градуса, что значительно отличается от нулевого значения, которое бы соответствовало симметричному характеру распределения погрешностей i.

–  –  –

Сравнение средних величин погрешностей позволяет сделать вывод о том, что при использовании приёмника GP-37 достигается точность почти на порядок выше. В два раза у этого приёмника СКО меньше по сравнению с приёмником GP-270ML. Такой же вывод можно сделать о размахе варьирования погрешностей. Следовательно, применение приёмника GP-37 предпочтительнее по сравнению с приёмником GP-270ML.

В заключении следует сказать о том, что подобные исследования необходимо продолжить в направлении оценки скорости сходимости осреднённых координат к их истинному значению. Здесь неизбежно возникнет проблема оценки вклада систематических погрешностей определения обсервованных координат. К сожалению, до сих пор известно только, что систематические погрешности зависят от типа примника СРНС Навстар GPS, времени суток и сезона, а также от широты места.

РЕГРЕССИОННЫЙ АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТИ СЛУЧАЙНЫХ

ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ СКОРОСТИ

ПРИЕМНИКОМ GP-37 НА ХОДУ СУДНА

–  –  –

Работа любого измерителя скорости судна характеризуется неизбежным присутствием в его показаниях систематических и случайных погрешностей. Систематические погрешности принято исправлять поправками, которые зависят от скорости судна. Поправки определяются на мерной линии или другим способом. Что же касается случайных погрешностей, то считается, что при длительном плавании постоянной скоростью они компенсируют друг друга и в конечном итоге не оказывают влияния на точность определения лагом пройденного судном расстояния.

В последние годы интересы создателей судовых измерителей скорости стали всё чаще распространяться на проектировании систем, обеспечивающих безопасную швартовку и доковые операции крупнотоннажных судов. Достаточно перспективным техническим решением в этой области выглядит объединение в одну систему приёмников спутниковой радионавигационной системы (СРНС) Навстар GPS, устанавливаемых на носу и на корме судна. В таких системах величины случайных погрешностей измерения мгновенной скорости могут существенно повлиять на результат того или иного решения по управлению судном, что, в свою очередь, может привести к крайне нежелательным последствиям для корпуса судна и для причала. Причал начинает разрушаться, если на заключительном этапе швартовки крупнотоннажного судна его скорость превышает 0,05 м/с – 0,08 м/с [1].

Современные профессиональные судовые GPS-приёмники, например NavTracXL, способны измерять абсолютную скорость с разрядностью 0,01 узла (0,00514 м/с) [2,3,4]. Чаще всего на судне можно встретить приёмники СРНС, измеряющие абсолютную скорость с разрядностью 0,1 узла (0,0514 м/с), чего недостаточно для реализации системы швартовки.

На точность измерения абсолютной скорости GPS-приёмником оказывают влияние многие факторы. Многочисленные эксперименты с разными типами приёмников на неподвижном основании позволили выявить зависимость статистических характеристик случайных погрешностей скорости от восхода-захода Солнца, времени суток, геомагнитной обстановки, горизонтального геометрического фактора и среднего значения скорости [4 – 14]. В ходе морских испытаний на движущимся судне с целью оценки чувствительности приёмников был выявлен ранее неизвестный факт того, что приёмник GP-270ML компании Icom прекращал измерение скорости, когда она становилась менее 1 узла [8]. В работе [4] было теоретически обосновано уменьшение погрешностей измерения абсолютной скорости с её увеличением. В экспериментах с неподвижным приёмником была получена противоположная зависимость [15]. Поэтому возникла необходимость проведения экспериментов на движущемся судне, которое могло бы перемещаться переменными ходами.

К сожалению, выполнить такой эксперимент в полной мере не удалось. Экспериментальные наблюдениями проводились на боту учебной научно-исследовательской лаборатории (УНИПЛ) “Галс”, принадлежащей кафедре технических средств судовождения МГУ им.

адм. Г. И. Невельского. Наблюдения проводились 20.08.07, 27.08.07 и 3.09.07 во время рейсов между водной станции МГУ и бухтой Нарва.

Источником абсолютной скорости (SOG) был навигационный приёмник СРНС Навстар GPS GP-37, изготовленный компанией Furuno. Во время рейсов режим осреднения скорости в приёмнике был отключён.

Данные от приёмника в виде предложений стандарта NMEA 0183 автоматически записывались на жёсткий диск ноутбука. Модули абсолютной скорости судна (SOG), время, текущие координаты и путевые углы (COG) в ходе последующей предварительной обработки выделялись из предложения NMEA $GPRMC. График изменения SOG во время рейса из Владивостока представлен на рис. 1.

Рис. 1. Изменение SOG в рейсе в б. Нарва 3 сентября 2007 года На рис. 1 видно как изменялась абсолютная скорость судна в Амурском заливе под действием течений. Размах SOG в этом рейсе составил 1,2 узла.

Затем полученный массив абсолютных скоростей был разбит на одноминутные и двухминутные смежные интервалы. По каждому такому интервалу были рассчитаны средние значения SOG и средние квадратические отклонения (СКО). Задавшись линейной зависимостью СКО от средних величин SOG, были рассчитаны коэффициенты этой регрессии. Корреляционные поля и графики зависимостей представлены на рис. 2. Левая панель рис. 1 соответствует одноминутным интервалам осреднения, а правая – двухминутным интервалам.

–  –  –

Знаки полученных коэффициентов корреляции подтверждают факт уменьшения случайных погрешностей измеряемой GPS-приёмником абсолютной скорости с её увеличением. С увеличением интервала осреднения коэффициент корреляции увеличивается, хотя остаётся заметно меньше –0,5.

На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы.

1. Результаты обработки собранного статистического материала подтверждают предположение об уменьшении погрешностей SOG, измеряемых GPS-приёмниками, при увеличении SOG, выдвинутое в [4].

Это, в свою очередь, входит в противоречие с результатами, полученными в ходе экспериментов с неподвижным приёмником. Следовательно, на уровне чувствительности приёмника существует грань, разделяющая механизмы формирования погрешностей измерения SOG на подвижном носителе и на неподвижном.

2. Полученные регрессионные выражения справедливы для SOG, изменяющихся от 7,4 узлов до 8,2 узлов. Диапазона изменения SOG в экспериментах на УНИПЛ “Галс” явно недостаточно, чтобы получить регрессионную зависимость случайных погрешностей от величины абсолютной скорости судна, изменяющейся в более широких пределах. Поэтому целесообразно продолжить наблюдения на других плавсредствах с иной динамикой. С точки зрения полезности таких экспериментов для создания систем безопасной швартовки наибольший интерес представляет диапазон скоростей от 0 до 2 узлов.

Литература

1. Хребтов А. А. и др. Судовые измерители скорости. Справочник [Текст] / А. А. Хребтов, В. Н. Кошкарёв, Б. А. Осюхин, К. А. Виноградов, В. В. Чернявец – Л.: Судостроение, 1978. – 286 с.

2. Комаровский Ю. А. Система предупреждения дрейфа судна на якоре [Текст] / Ю. А. Комаровский // Материалы международной научнопрактической конференции MARINE ECOLOGY-2002 (MORECМГУ им. адм. Г. И. Невельского, Владивосток, 2002. Том 2. – С.

7 – 14.

3. Комаровский Ю. А. Анализ измерений абсолютной скорости судна приёмоиндикатором СРНС Навстар GPS [Текст] / Ю. А. Комаровский // Современные информационные технологии и проблемы экологии Дальневосточных морей: Материалы регионального научн.-практ. семинара. – Владивосток.: ДВГМА, 2000, С. 26 – 31.

4. Комаровский Ю. А. Анализ проблемы оценки точности измерения скорости судовым GPS-приёмником [Текст] / Ю. А. Комаровский // Транспортное дело России. – Москва, 2005. Специальный выпуск № 3.

С. 103 – 108.

5. Комаровский Ю. А. Исследование измерений ПИ Навстар GPS скорости неподвижного судна без режима избирательной доступности [Текст] / Ю. А. Комаровский // Современные технологии судовождения на базе систем электронной картографии и спутниковой навигации. – Владивосток.: ДВГМА, 2001, C. 78 – 81.

6. Комаровский Ю. А. Оценка влияния времени суток на точность измерения SOG [Текст] // Ю. А. Комаровский // Судовождение – 2002.

Сб. науч. тр. Новосиб. гос. акад. водн. трансп. – Новосибирск, 2002, С.

58 – 66.

7. Комаровский Ю. А. Погрешность измерения скорости неподвижным приёмником GP-37 [Текст] / Ю. А. Комаровский // Материалы междунар. научн.-практ. конф. “Морская экология” (“MAREC–2005”).

5–7 окт. 2005 г. Том II. – Владивосток: МГУ им. адм. Г. И. Невельского, 2006. С. 56 – 66.

8. Комаровский Ю. А. Пригодность приёмника СРНС Навстар GPS для измерения перемещения дрейфующих буёв [Текст] / Ю. А. Комаровский // Материалы междунар. научн.-практ. конф. “Морская экология” (“MAREC–2005”). 5–7 окт. 2005 г. Том II. – Владивосток: МГУ им. адм. Г. И. Невельского, 2006. С. 30 – 38.

9. Комаровский Ю. А. Оценка влияния захода Солнца на точность определения абсолютной скорости перемещения пятна нефти [Текст] / Ю. А. Комаровский // Вестник Морского государственного университета. Серия “Теория и практика защиты моря”. Владивосток: Мор. гос.

ун-т, (3/2004) – 2004. С. 13 – 19.

10. Комаровский Ю. А. Анализ погрешностей измерения абсолютной скорости навигационным приёмником СРНС НАВСТАР GPS [Текст] / Ю. А. Комаровский // Вестник Морского государственного университета. Серия “Судовождение”. Владивосток: Мор. гос. ун-т, (2/2004) –

2004. С. 3 – 10.

11. Комаровский Ю. А. Статистическая оценка точности измерения абсолютной скорости судна приёмниками СРНС НАВСТАР GPS [Текст] / Ю. А. Комаровский // Проблемы и методы разработки и эксплуатации вооружения и военной техники ВМФ: Сб. ст./ ТОВВМИ им. С. О. Макарова. – Вып. 39. – Владивосток, 2002. С. 149 –157.

12. Комаровский Ю. А. Исследование горизонтального геометрического фактора приёмников GPS дрейфующих буёв [Текст] / Ю. А. Комаровский // Вестник Морского государственного университета. Серия “Теория и практика защиты моря”. Владивосток: Мор. гос. ун-т, (3/2004) – 2004. С. 19 – 30.

13. Комаровский Ю. А. Влияние восхода-захода Солнца на погрешности определения абсолютной скорости судна приёмником GP-37 [Текст] / Ю. А. Комаровский // Владивосток: Дальнаука, 2007. С. 43 – 49. (Тр. УАФО; т. 10, вып. 10).

14. Комаровский Ю. А. Корреляционный анализ зависимости HDOP и погрешности измерения приёмником GP-37 абсолютной скорости [Текст] / Ю. А. Комаровский // Вестник Морского государственного университета. Вып. 15. Серия: Судовождение. – Владивосток: Мор.

гос. ун-т, 2007. С. 3 – 9.

15. Комаровский Ю. А. Исследование декорреляции погрешностей измерения абсолютной скорости приёмником системы GPS [Текст] / Ю. А. Комаровский // Транспортное дело России. – Москва, 2005.

Специальный выпуск № 3. С. 37 – 40.

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТОЧНОСТИ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБСЕРВОВАННЫХ КООРДИНАТ ПРИЁМНИКА

SPR-1400

–  –  –

Как показали предыдущие исследования, характеристики точности определения координат приёмником спутниковой радионавигационной системы (СРНС) Навстар GPS GP-37 компании Furuno изменяются в зависимости от времени года [1]. В 2006 году в лабораторию радионавигационных приборов кафедры технических средств судовождения Морского государственного университета им. адм. Г. И. Невельского поступили два приёмника СРНС Навстар GPS SPR-1400, изготовленные в Республике Корея компанией Samyung ENC Co., Ltd.

С 7 ноября по 28 декабря 2006 года были выполнены наблюдения за работой одного из них.

В течение этого периода времени выход примника был подключён к ноутбуку, на жёсткий диск которого каждую секунду записывались обсервованные координаты. Результаты обработки собранных данных опубликованы в работе [2]. В частности, было обнаружено явление суперпозиции двух распределений в общем распределении широт и долгот. Оно проявлялось в том, что помимо значений обсервованных координат, принимавших значения с разрядностью 0,0001, наблюдались резко выделяющиеся частоты, соответствующие значениям обсервованных координат с разрядностью 0,001 (см. рис. 1). Этот факт свидетельствовал об одновременном существовании двух различных распределений обсервованных широт и долгот.

Рис. 1. Гистограмма общего распределения частот широты приёмника SPR-1400 в зимних наблюдениях 2006 года [2] В работе [2] распределению координат, принимавших значение с разрядностью 0,0001 присвоено название основного распределения, а другому – дополнительного. Таким образом, погрешности координат приёмника SPR-1400 характеризовались тремя распределениями: основным, дополнительным и общим.

Летом 2007 года с 3 июля по 7 августа проводился повторный эксперимент с тем же приёмником с целью проверки влияния времени года на характеристики обнаруженных распределений. Обработка полученных данных проводилась по тем же алгоритмам, по которым обрабатывались зимние 2006 года наблюдения. Они изложены в работе [2]. Основные характеристики, полученные по результатам обработки зимних и летних наблюдений представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Основные характеристики зимних 2006 года и летних 2007 года распределений обсервованных координат приёмника SPR-1400

–  –  –

Из табл. 1 следует, что летом дополнительное распределение превалирует над основным по сравнению с зимними наблюдениями. Если попытаться построить гистограммы общего распределения широты и долготы, аналогичные рис. 1, то частоты основного распределения не будут различимы из-за масштаба. Поэтому на рис. 2 и 3 изображены гистограммы основного и дополнительного распределений широт соответственно раздельно.

Сравнение рис. 2 и 3 позволяет сделать вывод о том, что выборочная плотность основного распределения широты обладает большей симметричностью, нежели дополнительного.

Рис. 2. Гистограмма летнего основного распределения широты SPR-1400 Рис. 3. Гистограмма летнего дополнительного распределения широты SPR-1400

–  –  –

Сравнение результатов табл. 2 и 3 с аналогичными результатами зимних наблюдений позволяет сделать следующие выводы. Как и в зимних наблюдениях, летом основные распределения широты и долготы отличаются наибольшей точностью. Размахи варьирования общих распределений широты и долготы летом составили 37,2168 м и 17,2269 м. Зимой они были равны 22,0338 м и 11,1229 м соответственно. Таким образом, размах варьирования широты увеличился в 1,7 раз, а долготы – в 1,5 раза. Средние квадратические погрешности определения широты и долготы общих распределений летом равны 2,1720 м и 1,3649 м. Зимой они составили 1,6734 м и 1,1288 м соответственно. Увеличение средних квадратических погрешностей по широте в 1,3 раза, а по долготе – в 1,2 раза. Всё это говорит о явном ухудшении точности работы приёмника SPR-1400 летом.

Следующим показателем точности работы приёмника СРНС Навстар GPS является угол между меридианом и большей осью эллипса рассеивания обсервованных координат.

Этот угол определяется по следующей формуле:

2K arc tg 2 2, где K – корреляционный момент, с помощью которого оценивается теснота корреляционной связи между координатами, представленными в виде центрированных случайных величин в метрах, и – средние квадратические отклонения центрированных широт и долгот соответственно, выраженных в метрах.

В результате обработки летних 2007 года наблюдений оказалось, что угол равен 15,25 градусов к востоку. В зимних наблюдениях он был равен 0,48 градуса. Это ещё раз подтверждает сделанный ранее автором факт изменения ориентации эллипса погрешностей обсервованных координат в зависимости от времени года. В зимнее время большая ось эллипса погрешностей почти совпадает с меридианом.

С помощью угла наклона были рассчитаны размеры полуосей стандартного эллипса погрешности. Они получили следующие значения: a = 2,2513 м и b = 1,4148 м. Для зимних наблюдений они имели величины 1,6734 м и 1,1288 м соответственно. Таким образом, летом большая полуось эллипса погрешностей увеличилась в 1,35 раза, а малая ось – в 1,25 раза. Следовательно, летом эллипс погрешностей становится больше по площади, а также уже и вытянутее по сравнению с эллипсом погрешностей в зимних наблюдениях.

Отсюда радиальная средняя квадратическая погрешность определения обсервованных координат приёмником SPR-1400 для летних 2007 года наблюдений оказалась равной 2,5653 м, а удвоенная (с вероятностью 0,95) – 5,1305 м. Для зимы они равнялись 2,0185 м и 4,0371 м соответственно.

Сравнение результатов летних и зимних наблюдений позволяют сделать следующие выводы.

1. Точность ОМС при эксплуатации приёмника SPR-1400 в летних условиях почти в два раза выше установленной ИМО и вполне сравнима с гарантируемой точностью ОМС с использованием подсистем дифференциальной GPS.

2. В зимних условиях приёмник SPR-1400 работает точнее.

3. Среднее обсервованное место, полученное в ходе летних наблюдений, сместилось относительно среднего места в зимних наблюдений на 0,25 м к югу и на 0,678 м к западу.

4. В летних наблюдениях повторилась сложная структура распределения координат, которой ещё следует дать объяснение. Однако соотношение видов распределений координат претерпело существенное изменение.

Литература

1. Комаровский Ю. А. Влияние времени года на точность определения координат приёмником GP-37 // Судовождение – 2006. Сб. науч. тр./ Новосиб. гос. акад. вод. трансп. – Новосибирск, 2006. С. 56 – 71.

2. Комаровский Ю. А. Оценка точности определения координат примником СРНС Навстар GPS SPR-1400 // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. Сб. науч. тр./ Новосиб. гос. акад.

вод. трансп. – Новосибирск, 2007. С. 61 – 68.

–  –  –

С 20 сентября 2007 года между 16 и 21 часами Московского времени спутники системы Глонасс и её наземная инфраструктура переведены на работу в новой версии геодезической системы “Параметры Земли 90 года” (ПЗ-90.02). Изменения коснулись, во-первых, величины сжатия опорного эллипсоида, во-вторых, параметров перехода к геодезической системе ITRF-2000. Если до 20 сентября во всех расчётах знаменатель сжатия референц-эллипсоида ПЗ-90 принимался равным 298,257839303 [1], то в новой версии ПЗ-90.02 он стал уже 298,25784. Внесённые изменения не коснулись ориентации нового эллипсоида в пространстве. Установлены следующие параметры сдвига для перехода от ПЗ-90.02 к ITRF-2000: x = – 36 см, y = +8 см, z = +18 см.

Так как форма эллипсоида изменилась, а его ориентация в пространстве – нет, то точка на физической поверхности Земли не изменит своей долготы при переходе от ПЗ-90 к ПЗ-90.02, чего не скажешь о её широте. Поэтому цель данной работы заключается в расчётах изменения широты, а также линейного сдвига, вызванных изменением формы опорного эллипсоида. Для пояснения методов расчёта обратимся к рис. 1.

Рис. 1. Пояснение изменения широты

На рис. 1 видно, как вследствие изменения сжатия эллипсоида при неизменности его большей оси a происходит неизбежное изменение широты точки M, принадлежащей физической поверхности Земли. О том, насколько изменится геодезическая широта точки M при переходе от ПЗ-90 к ПЗ-90.02, можно также судить по разности расстояний AA1 и AA2, где AA2 – расстояние по меридиану от экватора по поверхности референцэллипсоида ПЗ-90, а AA1 – по поверхности референц-эллипсоида ПЗ

–  –  –

На рис. 1 возвышение h – это расстояние A1M или A2M в зависимости от того, для какого референц-эллипсоида выполняются вычисления геодезической широты точки M.

Формула (2) предполагает вычисления широты в ходе итераций. Первое приближение выбирается из уравнения

–  –  –

В геодезической системе ПЗ-90 расстояние от экватора до параллели точки М составило 4984943,57223 м, а во вновь принятой геодезической системе ПЗ-90.02 оно получилось равным 4984942,55176 м. Следовательно, переход от ПЗ-90 к ПЗ-90.02 в широте 45° вызывает линейное смещение к югу на 1,02047 м.

Выполненные расчёты и рассуждения позволяют сформулировать следующие выводы и предложения.

1. Изменение параметров референц-эллипсоида в новой версии системы геодезических координат ПЗ-90.02 не вызывает таких изменений в обсервованных координатах, которые могли бы сказаться на точности определения места судна приёмниками СРНС Глонасс.

2. Так как обнаруженное влияние практически ничтожно (изменение широты составило всего лишь 0,0000022), то тез ущерба для практической точности судовождения можно продолжать использовать прежние параметры перехода от WGS-84 к СК-95 и обратно, приведённые в ГОСТ Р 51794-2001 [5].

3. Тем не менее, изменение сжатия референц-эллипсоида придётся учитывать в картографии. Планы масштаба 1:5000 и крупнее, составленные в системе геодезических координат ПЗ-90.02, уже должны быть чувствительными к смещению широты к югу по сравнению с прежней системой ПЗ-90.

4. Обнаружена нечувствительность алгоритмов прямого вычисления геодезических координат по прямоугольным пространственным.

5. В программных обеспечениях судовых приёмников СРНС Навстар GPS применяются главным образом алгоритмы прямого преобразования. Крайне важно проделать анализ таких алгоритмов с тем, чтобы оценить их вклад в постоянные погрешности вычисления обсервованных координат.

Литература

1. Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ (ред. 5.0), Москва, 2002. – 60 с.

2. Генике А. А., Побединский Г. Г. Глобальная спутниковая система определения местоположения GPS и её применение в геодезии. – М.: “Картоцентр” – “Геодезиздат”, 1999. – 272 с.

3. Elliot D. Kaplan. Understanding GPS. Principles and Applications. Artech House, Boston, 1996. – 554 p.

4. Каврайский В.В. Записки по сфероидической геодезии. Избранные труды, том I, Астрономия и геодезия. Издание Управления начальника Гидрографической службы ВМФ СССР, 1956. С. 141 – 248.

5. Государственный Стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 51794Аппаратура радионавигационная глобальной навигационной спутниковой системы и глобальной системы позиционирования. Системы координат. Методы преобразования координат определяемых точек. – М.:

Госстандарт России, ИПК Издательство стандартов, 2001. – 11 с.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАСЧЕТНО-ИНФОРМАЦИОННОГО

КОМПЛЕКСА «ЗАГРУЗКА» И ЕГО САМОДОСТАТОЧНОСТЬ

В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ

–  –  –

В МГУ имени адмирала Г.И. Невельского на кафедре Теории и устройства судов разработаны, постоянно совершенствуются и широко используются в учебном процессе тестирующие и обучающие программы для объективной оценки знаний, умений и навыков курсантов, студентов и специалистов морского флота.

Наибольший опыт накоплен по использованию Расчетноинформационного комплекса (РИК) «ЗАГРУЗКА», который применяется для расчета и контроля посадки, остойчивости, прочности, безопасности плавания на попутном волнении и непотопляемости. РИК «ЗАГРУЗКА» имеет типовое одобрение Российского Морского Регистра Судоходства и Регистра Ллойда. В МГУ комплекс используется как тренажер грузобалластных операций, предназначенный для обучения курсантов судоводительского факультета.

Лабораторные работы проводятся в двух вариантах: составление оптимального грузового плана по известному количеству запасов и грузу, и корректировка грузового плана несоответствующего требованиям посадки, остойчивости, прочности и непотопляемости. Каждый из вариантов задания прорабатывается не только с разными типами грузов, но и на различных типах судов.

Рис. 1. Общий вид интерфейса РИК «ЗАГРУЗКА»

Многовариантность исходных данных позволяет персонифицировать процесс обучения и существенно повысить его качество. Контроль за выполнением каждого задания может производиться как во время проведения занятий, так и после них. Для этого система позволяет сохранить проделанные работы в виде отдельного файла, в котором обязательно указываются идентификационные данные обучающегося и номер задания.

Помимо составления и корректировки грузового плана комплекс имеет возможность моделировать различные ситуации, влияющие на параметры посадки остойчивости и прочности, связанные с погрузкой-разгрузкой, балластировкой, перемещением, подъемом грузов на борту судна и наличием свободных поверхностей жидкостей.

Опыт использования тренажера показал, что от обучающегося не требуется специальных знаний и навыков, связанных с работой на вычислительной технике. Программа самодостаточна, информативна, в интерфейсе используются специальные «всплывающие» строкиподсказки, позволяющие быстро ориентироваться в окнах программы.

Работа с РИК «ЗАГРУЗКА» помогает получить навыки решения эксплуатационных задач составления грузового плана и оперативного контроля мореходных качеств судна. Наглядное представление информации на экране, простота диалога и исчерпывающий сервис вспомогательных функций программы делает процесс обучения увлекательным и эффективным. Все данные РИК «ЗАГРУЗКА» сформированы для реальных морских транспортных, промысловых и рыбоперерабатывающих судов Дальневосточного бассейна.

РАБОТА СУДОВОДИТЕЛЯ КАК ОПЕРАТОРА ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

–  –  –

Судовая система мониторинга и сигнализации (Centralized

Monitoring and Alarm System) предназначена:

– для непрерывного контроля технологических процессов безопасности судна и выполнения его целевых функций;

– для выработки предупреждений о явлениях и ситуаций, требующих вмешательство оператора.

В перечень решаемых задач системы входят:

– постоянное наблюдение с целью обнаружения чрезвычайных событий;

– надзор за состоянием объектов;

– непрерывный контроль работы главных устройств управления судном;

– слежение за функционированием вспомогательных судовых систем и механизмов.

Система мониторинга может иметь самое разнообразное построение. Это зависит от того, имеются ли на судне локальные устройства контроля, диагностики, какие и сколько. При наличии таких локальных устройств система должна обеспечивать возможность управления их данными: включать и выключать сигнализацию, по требованию судоводителя представить подробную информацию о процессе, контролируемом локальным устройством.

Контроль работы главных средств управления Мониторинг рулевого устройства отслеживает параметры работы гидравлического оборудования, параметры электропитания компонентов рулевого привода, параметры работы системы дистанционного управления рулевым приводом (системы авторулевого), положение руля. В случае выхода из строя основного источника питания (обесточивание судна), установки рулевого привода автоматически подключается питание от аварийного либо другого резервного источника электроэнергии.

Мониторинг главной движительной установки состоит в непрерывном отслеживании параметров процессов работы главного двигателя и его вспомогательного оборудования. Датчики информации обеспечивают контроль работы и диагностики по частоте вращения гребного вала, скорости изменения этой частоты, давления надувочного воздуха, масла, охлаждающей воды, топлива, температуре выхлопных газов и деталей цилиндропоршневой группы, а также по другим параметрам ГДУ. Современные системы мониторинга и сигнализации обеспечивают возможность по требованию просмотреть другие контролируемые величины и имеют «генераторы» рекомендаций. Они на базе текущего прогноза по ходу работы автоматически выдают судоводителям советы о действиях, которые следует предпринять для обеспечения нормальной работы ГДУ. Модуль защиты двигателя автоматически принимает меры, предупреждающие поломку главного двигателя.

Это достигается следующим образом:

– введением в действие резервного агрегата и остановкой неисправного;

– изменением режима работы на облегченный;

– остановкой главного двигателя.

В современных ДАУ для диагностики и выработки рекомендаций по обеспечению нормальной работы и восстановления работоспособности судовых систем используются интеллектуальные «открытые»

экспертные системы. «Открытость» обеспечивает возможность дополнения базы знаний экспертной системы новыми сведениями о причинах возникающих неполадок и методов их предупреждения.

Мониторинг с целью обнаружения чрезвычайных событий Целью этого постоянного наблюдения является обнаружение пожара, опасных газов, чрезмерное поступление воду в отсеки, обнаружение других опасных явлений, а также контроль состояния объектов и устройств, препятствующих развитию чрезвычайных ситуаций. По результатам мониторинга вырабатываются предупреждения о контролируемых параметрах к предельным значениям, и производится сигнализация о появлении опасных значений.

Деятельность оператора в системе «Человек – машина»

Не смотря на активные процессы компьютеризации флота по прежнему сохраняется творческая роль человека – оператора как центральной фигуры. Преобладающими способностями человека становятся его информационные функции, то есть функции программирования и контроля управления производственных процессов. Ставится задача оптимального согласования конструктивных возможностей приборов и машин и психологических способностей человека. Наиболее характерным в работе оператора является умения, связанные с хранением и переработкой информации. Информационный поток представляет собой «разрывную» структуру, в которой значение и смысл выступают в роли медиаторов информационных переходов, Этот поток может бесконечно перемешиваться и выдавать на выходе абсолютно новое решение, например: начальная информация – значения и смыслы – промежуточная информация – значения и смыслы – промежуточная информация – значения и смыслы – конечная информация (рис.1).

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОТОК

–  –  –

Эффективность деятельности судоводителя во многом зависит от оптимального и своевременного принятого решения.

Принятие решения судоводителем включает четыре этапа:

создание субъективного представления о задаче ( прежде всего это оценка неопределенности и риска );

оценка последствий от альтернатив ( выбор из двух или более решений);

оценка условий;

выбор альтернативы при соотнесении возможного решения (требуемых или предписанных действий).

Оптимальность решений и их реализация достигается при полноте информации о каждой альтернативе, в соответствии с конкретным временным моментом или интервалом.

Функциональные обязанности судоводителя разделяются на две большие группы – операторские (взаимодействия с машиной) и управленческие (взаимодействия с людьми). Оптимизация трудового процесса и повышение эффективности труда в системе « человек – машина » зависит от комплексного решения задач – приспособление техники и условий труда к человеку-оператору и приспособление человека к технике. Реализация воздействия в соответствии с принятым решением сопровождается поступлением сигналов обратной связи, необходимых для обеспечения адаптивности поведения человека. Таким образом, формируется замкнутый контур циркуляции информации.

Деятельность оператора в системе «человек – машина» состоит из четырех основных этапов:

Прием информации – осуществляется восприятие информации об объекте управления и тех свойствах окружающей среды и системы «человек – машина» в целом, которые важны для решения текущей задачи. Операционально данный этап состоит из обнаружения сигналов, выделения из их совокупности наиболее значимых, их расшифровка и декодирование, составления целостного предварительного представления о состоянии управляемого объекта. На эффективность данного этапа влияют сложность воспринимаемого сигнала, вид и количество индикаторов, организация информационного поля, размеры изображений и их звуко-светотехнические характеристики.

Оценка и переработка информации – производится сопоставлением заданных и текущих режимов работы системы «человек – машина», анализ и обобщение информации, выделяются критические объекты и ситуации. На основании заранее известных критериев важности и срочности определяется очередность обработки информации.

Операционально данный этап состоит из запоминания информации, извлечения информации из памяти и т.д. На эффективность этого этапа влияют способы кодирования, степень сложности и объем информации, динамика смены информации.

Принятие решения – принимается решение о необходимых действиях на основе проведенного анализа и оценки информации, а также других известных сведений о целях и условиях работы системы, возможных способов действия, последствий правильных и ошибочных решений. На эффективность данного этапа влияют тип решаемой задачи, число и сложность алгоритма и количество возможных вариантов решения.

Реализация принятого решения – принятое решение приводится в исполнение путем выполнения определенных действий или отдачи соответствующих команд/распоряжений. Операционально данный этап состоит из поиска нужного органа управления, движения руки к органу управления и манипуляций с ним. На эффективность этого этапа влияют число и тип органов управления, их характеристики (размер, форма, и т.д.), особенности рабочего места, характеристики окружающей среды, индивидуальные характеристики оператора.

Объем кратковременной памяти и внимания человека ограничен 5±2 объектами, то есть в фокусе сознания могут удерживаться не более 6, а для тренированного оператора не более 9 смысловых единиц.

Анализ информации нередко требует от судоводителя выполнения сложных логических и арифметических действий. Значительная часть принимаемой для переработки информации «уходит» на периферию сознания, тогда как она может быть важной в работе системы «человек-машина».

Создается предпосылка к ошибке оператора типа:

НЕ ОБРАТИЛ ВНИМАНИЯ, НЕ ПРИДАЛ ЗНАЧЕНИЯ.

Адекватность и правильность принятия решения зависит от того, насколько точно осуществлен прием информации, насколько правильно произведен ее анализ. При реализации принятого решения вахтенный помощник осуществляет моторные (воздействует на орган управления) и коммуникативные (отдает распоряжения) действия.

Однако ведущее значение по-прежнему принадлежит восприятию, вниманию, мышлению оператора, поскольку его основными функциями являются наблюдение и контроль.

На этом этапе могут суммироваться все предыдущие допущенные ошибки:

ПЕРЕПУТАЛ СТОРОНЫ СМЕЩЕНИЯ И/ИЛИ ПОВОРОТА

«ЗАПАД – ВОСТОК» «ПРАВО – ЛЕВО». ПОТЕРЯЛ КОНТРОЛЬ

ЗА ВЫПОЛНЕНИЕМ КОМАНДЫ И/ИЛИ ОКОНЧАНИЕ МАНЕВРА.

Состояние монотонности или «ватного» сознания, возникающие вследствие действий однообразных раздражителей, делает человека не способным принимать и анализировать даже небольшой объем информации. Тоже самое относится и к эмоциональному возбуждению (встревоженность, разозленность) на начало вахты. Создается предпосылка к ошибке оператора типа :

НЕ УВИДЕЛ, НЕ СЛЫШАЛ, НАЖАЛ ДРУГУЮ КНОПКУ.

В качестве примера приведем выполнение операторских функций вахтенного помощника при изменении курса. Информация, которая поступает от репитера гирокомпаса, воспринимается в количестве 457 оптических сигналов. Оператор воспринимает всю совокупность сигналов и выделяет из нее 4 наиболее значимых смысловых единиц (360-градусную шкалу, шкалу десятых долей градуса, стрелку, стороны изменения). Затем расшифровывает и декодирует информацию, в результате получает одну смысловую единицу – курс судна. При работе с радиолокатором и САРП, первичный объем информации может быть меньше – около 445 оптических сигналов, но количество важных смысловых единиц, которые оператор должен выделить, в несколько раз больше (количество целей на экране, элементы их движения, шкала, кратчайшая дистанция и др.). Кроме того, расшифровка и декодирование информации в данном случае представляет собой значительно более сложные процессы.

Соответственно, прием информации с 20 приборов означает обработку последовательно, а в некоторых случаях параллельно, чрезвычайно широкого информационного поля из нескольких тысяч сигналов разного характера и степени сложности. Это обуславливает возникновение множества ошибок типа:

НЕПРАВИЛЬНО СЧИТАЛ ЦЕНУ ДЕЛЕНИЯ, НЕПРАВИЛЬНО

ПРОИНТЕРПОЛИРОВАЛ ЗРИТЕЛЬНЫЕ СИГНАЛЫ,

НЕ РАЗЛИЧИЛ ЦИФРЫ, ПОСМОТРЕЛ НЕ В ТУ ЯЧЕЙКУ,

ЗАБЫЛ СНЯТЬ ПОКАЗАНИЯ СИГНАЛА ИЛИ ПРИБОРА.

Возникновение информационной перегрузки возможно при накладывании на постоянно действующие факторы еще и тревожные сигналы от системы мониторинга. Как правило, информационная перегрузка характеризуется резкой сменой монотонности и однообразия на противоположное. При резком изменении условий плавания или вахты необходимо заблаговременно определить «зоны риска» возникновения информационной перегрузки у судоводителя и принять соответствующие меры по ее предотвращению.

Еще один пример выполнения операторских функций старшим помощником в процессе грузовых операций. Какие функциональные действия и ограничения накладываются на процедуры грузовых операций? Во-первых, нарушение привычного ритма сна и бодрствования (старший помощник отвечает за весь цикл грузовых операций и не несет ходовую вахту. Во-вторых, длительность – до десятков часов, что обуславливает поддержание должного уровня работоспособности и в свою очередь приводит к выраженному состоянию утомления и нервно-психического напряжения. В-третьих, выполнение разного рода действий: моторные, коммуникативные, интеллектуальные, быстрое переключение с одной процедуры на другую. В-четвертых, насыщенность рассматриваемого периода времени различными событиями. Допуская искусственную самостимуляцию (с помощью кофе, шоколада, сигарет) старший помощник заканчивает выполнение своих обязанностей по грузовым операциям и подготовке судна к выходу в рейс, но на момент выхода судна из порта начинается его ходовая вахта.

Очевиден неблагоприятный прогноз эффективности выполнения им деятельности по управлению судном. Данный пример представляет собой неблагоприятное стечение обстоятельств. Но и разного рода промежуточные варианты (недосыпание, чрезмерное волнение, стресс, напряженность и др.) могут стать причиной неэффективности человека – оператора, усугубляя воздействие фактора информационной перегрузки и повышая вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций.

Можно определить алгоритм действий судоводителя – оператора при мониторинге свето-звуковой предупредительной и тревожной сигнализации (Рис.2).

ПРИЕМ СИГНАЛА ИНФОРМАЦИИ

ЧТЕНИЕ СИГНАЛА С ДИСПЛЕЯ, ИСМ, ДАУ

АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИИ

КРИТИЧЕСКАЯ НЕКРИТИЧЕСКАЯ ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНАЯ

НЕТ НЕТ

СИГНАЛИЗАЦИЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ

ДА ДА ДА

КВИТИРОВАНИЕ

АВАРИЙНОГО РЕКОМЕНДАЦИИИ

ПО УСТРАНЕНИЮ

ХАРАКТЕРА ДА

ПРИНЯТИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ

РЕШЕНИЙ

КВИТИРОВАНИЕ

АВАРИЙНЫЙ ЧЕК-ЛИСТ

ПРИНЯТИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ

РЕШЕНИЙ

РЕКОМЕНДАЦИИИ -ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ

ПО УСТРАНЕНИЮ УПРАВЛЕНИЯ

-ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ

ДВИЖЕНИЯ

-ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ

ДЕЙСТВИЯ ПО РЕАЛИЗАЦИИ

ОГРАНИЧЕНИЯ

РЕШЕНИЙ

-ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ

-ИЗМЕНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ

СИГНАЛА УПРАВЛЕНИЯ

- ЗАПУСК ТЕСТ ПРОГРАММЫ

-ИНФОРМИРОВАТЬ ВАХТ. МЕХ

-ИНФОРМИРОВАТЬ ЭЛ.МЕХ

-ИНФОРМИРОВАТЬ КАПИТАНА

–  –  –

Психологические ошибки человека-оператора

1. Наиболее вероятные источники ошибок:

1.1 Индивидуальные особенности:

способность к реакции;

готовность к реакции;

мотивация реакции,

1.2 Групповое давление:

степень внушаемости;

устойчивость самооценки;

уровень самоуважения;

тревожность;

уважение окружающих;

степень сплоченности группы;

положение в группе.

1.3 Ошибки наблюдателя:

сам наблюдатель;

наблюдаемый объект или событие;

инструмент наблюдения;

окружение, в котором происходит наблюдение.

2. Цепь ошибок AMDIGUITY – неясность, неопределенность.

Место положение судна по радару и GPS не согласуется; показания эхолота не совпадают с данными карты; мнения двух членов состава вахты на мостике по тому или иному действию расходятся.

DISTRACTION – Отвлечение внимания, рассеянность.

Человек все свое внимание обращает только на одно обстоятельство, забыв об остальном. Это может быть вследствие чрезмерной загруженности, стресса или переутомления, экстремальных обстоятельств или, что чаще всего по вероятности невнимание к деталям.

INADEQUACY AND CONFUSION – несоответствие и замешательство.

Как результат недостаточного опыта. Человек чувствует, что что-то не так и не знает, что может произойти. Последствия – потеря контроля над ситуацией.

COMMUNICATION BREAKDOWN – нарушение связи.

Плохая связь как внутренняя, так и внешняя- показатель того, что есть риск потери контроля ситуации. Внутренняя – излишний шум или лишние люди на мостике, языковые трудности, Различные методы общения. Внешние – языковые трудности или простое непонимание.

INPROPER CONN OR LOOKOUT – Неточное ведение исполнительной прокладки или ненадлежащее наблюдение.

NONCOMPLIANCT WITH PLAN – невыполнение плана.

Отступление от плана может быть вследствие неточностей исполнительной прокладки или ошибок в управлении, либо вызвано обстоятельствами.

PROCEDURAL VIOLATION – Нарушение процедуры (изменение порядка действий).

Неоправданное отклонение от ясно обозначенной и понятной процедуры. Например, нарушение последовательности при выполнении чек-листа, нарушение МППСС, в системе разделения движения (выбранный неверный путь или не знание истинного места судна).

ЛИТЕРАТУРА

1. А.И. Маурер, О. А. Истомина. Информационная перегрузка как фактор аварийности.

2. Д.Г. Зубарев. Когнитивная сфера профессионалов экстремальных профессий.

3. А.В. Пилипенко. Психологический анализ принятия решения судоводителем.

4. И.В. Герасимова. Основные психологические характеристики, обуславливающие эффективность деятельности морских специалистов.

В МОРЕ – БЕЗ СЛУЧАЙНОСТЕЙ

Л. В. Папышева, Представительство СК «Инвестфлот», г. Владивостоке В безопасной эксплуатации морских судов заинтересован весь спектр участников торгового мореплавания: судовладельцы, отправители груза, фрахтователи, получатели, страховые компании, а также федеральный орган исполнительной власти в области транспорта – Министерство Транспорта Российской Федерации. Несмотря на все усилия вышеназванных организаций, полностью избежать аварийных случаев при перевозке грузов морем весьма затруднительно, но сократить их до минимума - достижимая задача. Обеспечение безопасности мореплавания, включающее сохранение человеческой жизни и здоровья членов экипажей и пассажиров судов, сохранность самих судов и перевозимых ими грузов, предотвращение ущерба морской среде, является заботой государственной власти.

Важную роль в обеспечении высоких стандартов безопасности играет Российский Морской Регистр Судоходства ведущий технический надзор за постройкой судов и их эксплуатацией. Не менее значимую роль занимает государственный портовый контроль осуществляемый службой капитана морского порта, обеспечивающий безопасность мореплавания как путем контроля: пригодности судна к плаванию, правильности загрузки, технического оснащения судов; так и проверками соответствия требованиям нормативных документов профессионализма и компетентности экипажа.

Все мы понимаем, что море – зона повышенной опасности, где может случиться всякое. Морское страхование сегодня – является важнейшим инструментом для полного урегулирования убытка и его возмещения. Морское страхование имеет давнюю историю и сложившиеся традиции.

В настоящее время можно считать, что за 15 лет отечественный рынок страхования морских рисков уже преодолел наиболее сложный этап становления и перешел в стадию развития, а в некоторых регионах достиг значительных успехов. В первую очередь в число таких «передовиков» входят восточные рубежи России, чья жизнь неразрывно связана с морем. А поэтому можно по праву считать, что сегодня именно здесь – на Дальнем Востоке - образовался центр российского морского страхования.

Как и в любой другой сфере деятельности, в страховании существуют свои проблемы, решение которых, как правило, осуществляется на протяжении всей истории развития морского страхования.

Эксплуатация морского транспорта связана с многочисленными случайностями и опасностями. С какими проблемами особенно часто сегодня приходится сталкиваться морским страховщикам в своей практике и в каких случаях требуется наиболее серьезная работа страховых компаний? Основываясь на многолетнем опыте, можно с уверенностью сказать: что лидирующую позицию продолжает удерживать – человеческий фактор. Он остается основной причиной происшествий в море: 70 процентов всех страховых случаев происходят вследствие ошибок экипажа. Несоблюдение наставлений, правил технической эксплуатации и других нормативных документов приводят к повреждению машин и механизмов, посадке судов на мель, столкновениям и т.д.

Следующим немаловажным фактором являются непредсказуемые погодные условия.

Другой фактор – фактор Классификационного Общества. Если судно имеет классификационные документы Регистра, входящего в Международную Ассоциацию Классификационных Обществ, вопросов у Страховщика по состоянию судна практически не возникает. Достаточно посмотреть предъявляемые классификационные свидетельства.

Но довольно часто приходится сталкиваться с так называемыми «безнадзорными судами», попадающими в группу повышенного риска.

Естественно, в случае работы с такими объектами мы пытаются отследить их историю, поскольку периодически может меняться и судовладелец, и название судна, но остается неизменным его номер ИМО, присваиваемый с момента закладки киля.

Теперь обратимся к вопросу – что страхуют? У каждого участника транспортной цепочки свое страхование:

Владелец груза – страхует груз;

Судовладелец – страхует свою ответственность за несохранную перевозку груза;

Менеджер судна – страхует свою ответственность перед судовладельцем, на случай, что не так пароход будет использовать;

фрахтователь – тоже страхуется – на случай, если его стивидоры груз повредят;

стивидоры страхуются – на случай если груз или судно покалечат;

портовые власти страхуются – на случай, если буй не в том месте поставят или глубины неправильные укажут.

На Дальневосточном рынке морского страхования сегодня востребованы два класса – это страхование судов, т.е. страхование корпуса судна, его машин и оборудования и страхование ответственности судовладельцев перед третьими лицами, т.е. P&I (Protection and Indemnity- защита и возмещение). Третье – страхование потери фрахта (Loss of Hire), т.е. если пароход сломался или поврежден, стоит в ремонте или в его ожидании и не получает доход, тогда страховщик возместит убытки, рассчитав средний доход (тайм-чартерный эквивалент) за прошлые рейсы.

Отличительной особенностью работы морского страховщика является то, что его качества и профессионализм проявляются не в период оценки имущества, возможных рисков и заключения договора, а именно в тот момент, когда происходит сам страховой случай. И от того, насколько грамотно страховая компания сможет оценить ситуацию и оказать оперативную помощь, зависят и жизни людей, и объемы имущественных, финансовых убытков, и правовые последствия.

Специализируясь на страховании средств водного транспорта с 1993 года, Страховая Компания «Инвестфлот» на протяжении долгих лет уверенно удерживает лидирующие позиции на рынке морского страхования. Огромный опыт работы в различных точках Мирового океана позволяет компании входить в первую десятку российских страховщиков судов и ответственности судовладельцев.

С 1 марта 2005 года «Инвестфлот» одним из первых был одобрен Министерством транспорта Японии как надежный страховщик ответственности для судов, заходящих в японские порты. Таким образом, все судовладельцы, застрахованные в Страховой Компании «Инвестфлот», после прохождения процедуры одобрения, получают сертификаты финансовой безопасности японского Правительства, в которых финансовым гарантом выступает Инвестфлот. В течение каждого года Страховщик непрерывно работает с японским Министерством, подтверждая свою андеррайтинговую политику. Именно, поэтому, наши страховые тарифы по страхованию P&I в японских территориальных водах не обремены брокерскими и агентскими вознаграждениями.

Поскольку наша компания имеет большой опыт работы с японской стороной, мне хотелось бы в качестве положительного опыта, который стоило бы применить и у нас, в России, предложить способ защиты экологии через страхование.

Согласно закону Японии об ответственности за ущерб от загрязнения нефтепродуктами (от 1975 года), с 1 марта 2005 года Министерство земель инфраструктуры и транспорта Японии ввело лимиты ответственности для судов не танкерного флота, заходящих в воды этой страны. Теперь каждый судовладелец обязан иметь сертификат P&I, в котором указано три вида ответственности. В документе оговаривается, что если судно, имеющее тоннаж 588 тонн, въедет в сети прибрежного хозяйства, то оно должно быть готово выплатить за подобный ущерб более 1,5 млн. долларов. Разлив нефти, в зависимости от объема ущерба, обойдется судовладельцу уже примерно в 5 млн. долларов (для больших судов эта сумма может превышать 30 млн. долларов).

При этом в сертификате указывается ответственная страховая компания из числа специально аккредитованных японской стороной. Таким способом правительство Японии защищает свое государство, и, замечу, весьма эффективно. Т.е. если раньше часто случалось так, что судовладелец просто бросал свое аварийное судно и властям приходилось за свой счет организовывать спасательную операцию и т.п., то теперь все эти работы осуществляются за счет страховщика. И судовладельцам не приходится в таких случаях сбегать от ответственности, поскольку они уверены, что даже уборка загрязнения будет ему потом возмещена по страховому договору. Понятно, что реализация подобного закона потребует дополнительного оснащения и усиления контрольных функций портовых служб, но все это, несомненно, окупится. И в результате у нас появится возможность прекратить сознательное уничтожение природы, которое происходит сейчас в России.

Помимо мощного инструмента финансовой защиты бизнеса, СТРАХОВАНИЕ может являться фактором социально-экономической стабильности всего общества. К сожалению, в России до сих пор далеко не в полной мере используется потенциал этой системы. Хотя в целом страхование, и в частности его морское направление, могли бы весьма эффективно способствовать реализации государственных проектов в различных сферах экономики. Особенно в свете последних планов по преобразованию морской инфраструктуры страны.

Представительство СК «Инвестфлот» во Владивостоке начало свою деятельность в 2002 году. И сегодня мы можем с уверенностью сказать, что нас знают, нам доверяют и, ощутив преимущества ведения бизнеса под надежной защитой страховщика, наши клиенты уже не меняют своего партнера в лице «Инвестфлота». А все потому, что мы предлагаем клиенту высокий сервис обслуживания. Политика нашей компании заключается в том, чтобы максимально доступно объяснить судовладельцу условия страхования, выбрать оптимальные ставки и виды покрытия. Таким образом, уменьшая риски, мы снижаем и страховые премии. При этом всегда объясняем клиенту, что при наступлении страхового случая, он должен полностью доверять своему страховщику и относиться к нему как к личному адвокату или врачу!

Конечно, подобное сотрудничество подразумевает и VIPобслуживание для каждого судовладельца: наши специалисты работают 24 часа в сутки, в любое время вы сможете получить квалифицированную консультацию «Инвестфлота», а представители компании окажут необходимую помощь при возникновении страхового случая в любой точке мира.

«Инвестфлот» имеет многолетний опыт работы с морскими судами, развитую сеть сюрвейеров и корреспондентов в более 400 портах мира, общий тоннаж застрахованного флота - 2 млн. регистровых тонн.

И, конечно, возможность решения возникающих вопросов и минимизации убытков у компании несравнимо выше, чем у судовладельца.

Тем более что квалифицированные сотрудники «Инвестфлота» имеют опыт в урегулировании претензий как на западных, так и юговосточных рынках, с учетом всех особенностей законодательства этих стран.

Так за текущий год нами были урегулированы следующие претензии к судовладельцам от третьих лиц:

в порту Манила, Филиппины. «Человеческий фактор» – залит мазутом груз. Первоначальная претензия грузовладельца составляла – 350 тысяч долларов. Грамотные согласованные действия Инвестфлота, судовладельца и корреспондента P&I уменьшили убыток до 70 тысяч долларов, которые и были возмещены Судовладельцу;

в данный момент у другого судовладельца, в той же Маниле, Филлипины по той же причине «человеческий фактор» - залит груз металла балластной водой. В настоящий момент данный претензионный вопрос находится на урегулировании. К слову, отмечу, что судно благополучно - без ареста – ушло в свой следующий порт. Конечно, такое возможно, только при наличии профессиональной репутации Страховщика на международном морском рынке;

порту Японии, Йокогама – вновь « человеческий фактор» – повреждение причала. Убыток составил 90 тысяч долларов. Инвестфлот регулировал данную претензию с японскими властями 2 месяца, после чего произвел напрямую возмещение японской стороне. Самое примечательное в данном событии - что судовладелец абсолютно не участвовал в данном урегулировании. Его участие первоначально состояло в заявлении в Страховую компанию о повреждении судном японского причала. А вторично - что ему нужно было возместить франшизную часть японской стороне. И все. Считаю, что достижение такого уровня сервиса для судовладельца, возможно, только при наличии у Страховщика абсолютно профессиональных кадров в морском страховании;

гибель теплохода «Синегорье» - действие «непреодолимых сил».

Инвестфлотом по данному событию была урегулирована и оплачена претензия Судовладельцу от Корейских властей в связи с загрязнением лесом территориальных вод Южной Кореи вследствие кораблекрушения тх «Синегорья» и произведенная уборка данного леса с акватории территориальных вод Южной Кореи. Уборка леса, буксиры и все к ней относящееся производилась по согласованию между Инвестфлотом, южнокорейской морской полицией и нашим корреспондентом P&I в Корее;

в порту Японии Инвестфлотом была отрегулирована претензия к судовладельцу по намотке сетей. По данному случаю были возмещены также расходы по H&M, связанные с ремонтом поврежденного винта судна.

Перечень таких событий достаточно велик, каждый случай из морской страховой практики индивидуален и каждый случай регулируется по разному и зависит от поведения всех участников морского предприятия.

Обращаю Ваше внимание еще на один важный аспект морского страхования – страхование членов экипажей. Большое внимание «Инвестфлот» уделяет страхованию жизни моряков. К сожалению, сегодня некоторые судовладельцы еще позволяют себе экономить на данной статье расходов, так как в Кодексе торгового мореплавания не установлены соответствующие лимиты. Но поскольку «Инвестфлот»

профессионально занимается морским страхованием, кому как ни нам знать, что такое жизнь и здоровье членов экипажа. Поэтому мы стремимся реально оценивать подобные риски и придерживаться международных стандартов в данной области. Так, уже на протяжении 5 лет наша компания практикует страхование членов экипажа по нормам ITF (Международной федерации транспортных рабочих), которые постоянно индексируются. В последний раз они менялись 2 года назад и на сегодняшний день остаются на уровне 180 тысяч долларов США.

Работая на протяжении пяти лет с Приморским морским пароходством по страхованию членов экипажа, Инвестфлот всегда выполнял принятые на себя обязательства по таким высоким международным стандартам.

Отметим также, что только в компании «Инвестфлот» - на Дальневосточном рынке - страхование членов экипажа осуществляется без франшизы, то есть мы не освобождаем себя от обязательств возмещать убытки в полном объеме. Это, несомненно, выгодно для судовладельца, поскольку при любой травме члена экипажа он получает возмещение, что также защищает страхователя от излишних затрат. К тому же страхование персонала – это отличный инструмент мотивации сотрудников, который позволяет повысить отдачу в работе, сократить текучесть кадров. Страхование членов экипажа мы предлагаем судовладельцу включать в страхование P&I с самым полным покрытием, т.е. ответственность судовладельца «За ущерб, причиненный жизни, здоровью и имуществу членов экипажа судна Страхователя при исполнении ими трудовых обязанностей, в результате несчастного случая и/или болезни, включая медицинские расходы, репатриацию, и/или замену члена экипажа, и/или погребение.».

Именно, такой человечный и профессиональный подход Страховщика к возмещению убытков по жизни и здоровью членов экипажа считаю очень важным критерием для Судовладельца при выборе страховой компании. Так как часто такие возмещения, к большому сожалению, связаны с трагедией и потерей близких.

Именно, такие возмещения были нами произведены своевременно родственникам погибших на теплоходе «Ароса».

При гибели теплохода «Мартиника», все члены экипажа – были спасены - по просьбе судовладельца в связи с возникшими финансовыми трудностями нами были напрямую оплачены расходы на гостиницу для членов экипажа и их репатриацию во Владивосток.

Мы не привлекаем к себе клиентов обещаниями о заоблачных скидках на услуги и послаблениях при оценке имущества судовладельца для заключения договора страхования. В условиях существующей конкуренции на рынке страхования демпинговая политика уже не способна обеспечить компании достойный интерес и доверие клиентов. Повышение качества обслуживания, предоставление комплексных услуг, объективность, независимость и профессионализм – таковы приоритетные направления в деятельности «Инвестфлота» на сегодняшний день.

Страхование – это финансовый инструмент защиты бизнеса. В наше техногенное время необходимо закладывать в бюджет компании расходы на настоящее профессиональное страхование. Данная статья расходов всегда будет осуществлять настоящую защиту вашего бизнеса от всех стихий.

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ

МОДЕЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ СУДНА НА ЦИРКУЛЯЦИИ

–  –  –

Особенности современного судоходства, в частности, рост численного состава флота и увеличение размеров судов, предъявляют повышенные требования к точности и надежности плавания и маневрирования в тех районах Мирового океана, которые принято называть стесненными водами. Хотя официально утвержденных критериев стесненных вод не существует, и это понятие во многом является индивидуальным для каждого судна в отдельности, основываясь на сути процесса, можно считать, что к стесненным можно отнести такие акватории, размеры которых имеют один порядок с размерами судна.

Помимо традиционных проблем навигации и управления судном при плавании в стесненных районах возникают и другие факторы, которые следует учитывать с тем, чтобы обеспечить безопасность мореплавания. К таким факторам относится влияние мелководья на поворотливость и управляемость судна, т. е. на скорость и элементы циркуляции судна.

Принято считать, что влияние мелководья мелководье начинает сказываться на элементах циркуляции, когда отношение глубины Н к осадке судна Т становится меньше 46 [1,2]. Однако до сих пор у судоводителя, стоящего на мостике, нет ни инструкций, ни рекомендаций о том, как определить, например, фактические элементы циркуляции своего судна при заданных значениях осадки и угла перекладки руля на глубинах, которые относятся к малым.

Если в отношении влияния мелководья на скорость судна в учебной и научной литературе имеются определенные оценки (так, в учебнике [2] говорится, что « … на мелководье скорость судна обычно падает на 10…15% за счет увеличения сопротивления воды движению судна», а в работе [3] приводится модель О. Шлихтинга, на основе которой можно количественно определить потери скорости на мелководье за счет увеличения вязкостной и волновой составляющих сопротивления движению), то в части влияния мелководья на элементы циркуляции судна в доступных источниках нет ни одной теоретической модели, которая позволила бы рассчитать, например, радиус установившейся циркуляции в зависимости от отношения глубины к осадке, размеров судна (хотя бы с обычными обводами), угла перекладки руля, других параметров судна. Такая ситуация объясняется тем, что в теории корабля традиционный подход заключается в разработке моделей влияния мелководья на силы, моменты, присоединенные массы, различные гидродинамические и другие коэффициенты, определяющие динамику судна. Такой подход имеет целью решение проблем проектирования судна, но фактически бесполезен для практики судовождения.

Вариантом, альтернативным теоретическим исследованиям, является проведение модельных и натурных экспериментов. Однако таких работ крайне мало. По рассматриваемой проблеме в представленной выше формулировке удалось найти лишь статью Д.

Рейнольдса [4], в которой приводится следующая эмпирическая зависимость радиуса установившейся циркуляции на мелководье RMуст от отношения глубины к осадке:

H М Rуст 2.5 Rуст exp 0.

3, (1) T где Rуст - радиус установившейся циркуляции на глубокой воде.

В работе утверждается, что эта формула получена на основе натурных испытаний и справедлива для большинства грузовых судов с обычными обводами корпуса. Следует обратить внимание, что в формуле (1) отсутствует такой параметр, как угол перекладки руля, кроме того, в работе не указана достоверность результатов, получаемых на основе этой зависимости.

В монографии [5] приводятся такие оценки влияния мелководья на управляемость судна: если запас воды под килем составляет более 40 % от осадки судна, то минимальный радиус установившейся циркуляции на мелководье RMуст (очевидно RMуст при максимальном угле перекладки руля) равен примерно 3,5 длинам судна, в случае же если запас воды уменьшается до 15 % от осадки, то значение RMуст становится равным более чем 7 длин судна, т. е. увеличивается более чем в 2 раза. Следует отметить, что такие оценки в этой работе ничем не обосновываются, их происхождение не объясняется.

Между тем в подобных случаях весьма эффективным и практичным способом является использование регрессионных зависимостей, полученных на основе статистического анализа данных, полученных или на основе теоретических расчетов, либо экспериментальным путем.

Примером может служить следующая простая зависимость, полученная еще три десятилетия назад группой специалистов во главе с С. Г.

Погосовым [6]:

Sт = 0,335V1,596Lc, (2) где Sт - тормозной путь судна (с полного переднего на полный задний), м; V – скорость судна перед началом торможения, м/с; Lс - длина судна, м. Достоверность этой формулы составляет 26 % при уровне вероятности 0,95 или 13 % при вероятности 0,68. Эта и подобная ей зависимости были использованы для разработки критериев безопасности плавания, в частности, для автоматизированной системы управления движением судов в заливе Находка. Еще одним таким примером являются исследования японского профессора Ф. Яхея [7].

Цель настоящей работы заключается в определении возможности и целесообразности использования методов статистического анализа для получения регрессионных уравнений, определяющих зависимости элементов циркуляции судна от отношения глубины к осадке. В общем случае такие уравнения достаточно просты, поэтому в аналитическом или графическом виде могут быть использованы непосредственно на мостике судна при плавании в условиях мелководья.

Напомним, что в тех случаях, когда установление точной функциональной зависимости между двумя числовыми совокупностями, описывающими какой-либо процесс, невозможно или затруднено в силу сложной физической природы этого процесса, довольно часто единственным практически приемлемым выходом остается определение статистической зависимости между этими совокупностями. Затем на основе расчета конкретных критериев можно установить, насколько близко эта статистическая зависимость приближается (или не приближается) к функциональной.

Обычно для этих целей используются несколько критериев, и одним из наиболее популярных является коэффициент корреляции, который может быть рассчитан по следующей формуле [8]:

1n ( xср x )( yср y ) n 1 i 1 r (3) SxSy где xi и yi – текущие значения элементов обеих совокупностей; xср и yср – их средние значения; n – количество элементов в обеих совокупностях; Sx и Sy – среднеквадратические отклонения для каждой совокупности элементов. Коэффициент корреляции количественно определяет уровень статистической (корреляционной) связи между двумя числовыми совокупностями, он является безразмерной величиной и может изменяться от 0 до ±1. Чем он ближе к 1 (независимо от знака), тем теснее связь между двумя рассматриваемыми совокупностями (результативным признаком yi и факторным признаком xi), и при r = ±1 эта связь превращается в чисто функциональную зависимость.

В качестве статистического показателя используется также коэффициент детерминации (индекс причинности) R2, который численно равен квадрату коэффициента корреляции (r2). Он показывает, в какой мере изменение результативного признака (функции) у объясняется влиянием факторного признака (аргумента) х. Следовательно, та доля изменения у, которая определяется значением 1 – R2, не связана с аргументом х.

Статистический анализ проводился на основе результатов моделирования движения судна на циркуляции, выполненного на навигационном тренажере NT PRO фирмы «Транзас Марин». Понятно, что в данном случае встает вопрос о достоверности математической модели судна, реализованной в тренажере. Однако этот вопрос здесь не рассматривается, поскольку выходит за рамки данной работы.

Моделировалось движение на циркуляции балкера (водоизмещение 33089 т, длина наибольшая 182,9 м, длина между перпендикулярами 177,3 м, ширина 22,6 м, осадка носом 10,1 м, осадка кормой 10,7 м, скорость на момент перекладки руля 14 узлов). Итерации моделирования выполнялись при изменении угла перекладки руля от 10° через 5° до 35° и отношения глубины к осадке судна (кормой) Н/Т от 11,5 до 1,25. Положение судна на циркуляции фиксировалось путем измерения пеленга и расстояния до точечного ориентира. Возможности режима «пауза» обеспечивали точность измерения пеленга, равную ±0,1°и точность измерения расстояния ±0,1 м. (искусственный буй). Затем кривые циркуляции восстанавливались на бумаге в масштабе 1м = 4 мм. По этим кривым измерялись следующие элементы циркуляции: радиус установившейся циркуляции, тактический диаметр и выдвиг. Такая процедура обеспечивала точность измерения элементов циркуляции порядка ±20-30 м.

Полную процедуру статистического анализа результатов моделирования покажем на примере данных таблицы 1, где представлены значения радиуса установившейся циркуляции на мелководье RMуст (результативный признак) при различных значениях угла перекладки руля и отношения глубины к осадке Н/Т (факторные признаки). В результате моделирования подтвердились оценки, приведенные в других работах (например, [1,2]) о том, что влияние мелководья на

–  –  –

Рис. 1. Зависимость радиуса установившейся циркуляции на мелководье (RMуст) от отношения глубины к осадке (Н/Т) при углах перекладки руля () 35° и 15° Статистический анализ был выполнен с применением стандартного пакета Excel. Для примера на рис.1 в графическом виде представлены полученные зависимости для случаев с максимальным (угол перекладки руля 35°) и минимальным (угол перекладки руля 15°) коэффициентом корреляции. Обобщенные результаты статистического анализа парной корреляции показаны в таблице 2.

Таблица 2 Расчетные параметры корреляции между радиусом установившейся циркуляции на мелководье RMуст и отношением глубины к осадке Н/Т

–  –  –

В этой таблице представлены значения константы b и коэффициента с уравнения регрессии (4), а также коэффициента парной корреляции r и коэффициента детерминации R2. То, что коэффициент корреляции превышает 0,98 (минимальное значение – 0,9811), свидетельствует о том, что между RMуст и Н/Т имеет место практически функциональная зависимость. Минимальное значение коэффициента детерминации составляет 0,9626 или 96,26 %, т. е. более чем на 96 % изменения RMуст объясняются изменением Н/Т. Адекватность уравнений регрессии обычно проверяется с использованием или F-критерия (критерий Фишера), либо коэффициента детерминации R2. Критическое значение коэффициента детерминации на уровне значимости 1% для рассматриваемого случая (размер выборки – 6, число переменных – 1) равно R2крит = 0,841 [8]. Поскольку R2расч R2крит, то с вероятностью более 99% можно утверждать о наличии высокой достоверности полученного уравнения регрессии (4).

–  –  –

Рис. 2. Зависимости константы b и коэффициента с уравнения регрессии (4) от угла перекладки руля На рис. 2 показаны зависимости свободного члена b и коэффициента регрессии с от угла перекладки руля. Как видно эти зависимости имеют практически линейный характер и выражаются в виде b = -89,314 +11152, (5) с = -0,0137 – 0,2663. (6) Эти уравнения, особенно формула (6), также имеют высокий уровень достоверности, поскольку коэффициенты детерминации равны, соответственно, 0,9705 и 0,9958. Их можно использовать для получения уравнения регрессии для любого значения угла перекладки руля.

Следующий этап статистического анализа заключался в выполнении множественной регрессии, т. е. в получении такого уравнения множественной регрессии, которое бы определяло зависимость радиуса установившейся циркуляции на мелководье RMуст как результативного признака (или функции) от двух факторных признаков (аргументов): отношения глубины к осадке судна Н/Т и угла перекладки руля. Предварительный графический анализ с учетом возможностей статистического пакета Excel позволили предположить экспоненциальный характер такой зависимости RMуст =bm1(H/T)m2, (7) где b, m1 и m2 – константа и коэффициенты экспоненциальной регрессии, соответственно.

Затем с использованием стандартного пакета Excel были получены оценки параметров выражения (7), и в результате уравнение регрессии приняло следующий вид:

RMуст =155250,81(H/T)0,98. (8)

Для данного уравнения были получены следующие статистики:

стандартная ошибка первого коэффициента регрессии se1 = 0,014;

стандартная ошибка второго коэффициента se2 = 0,002; стандартная ошибка константы seb = 0,062; коэффициент детерминации R2 = 0,901;

стандартная ошибка результативного признака sey = 0,111; критерий Фишера F = 149,74; количество степеней свободы df = 33; сумма квадратов регрессии ssreg = 3,69; остаточная сумма квадратов ssresid = 0,407.

Высокая достоверность уравнения (8) подтверждается как коэффициентом детерминации R2, так и критерием Фишера F. Так, критическое значение коэффициента детерминации на уровне значимости 5% для рассматриваемого случая (размер выборки – 6, число переменных

– 2) равно R2крит = 0,864 [8]. Поскольку R2расч R2крит (0,9010,864), то с вероятностью более 95% можно утверждать о наличии высокой достоверности полученного уравнения (8). Проверка с помощью критерия Фишера говорит о том, что уровень достоверности этого уравнения достигает 99 %.

Таким образом, на основании данной работы можно сформулировать следующие выводы:

– теоретические модели, которые можно было бы использовать для непосредственного расчета элементов циркуляции на мелководье, отсутствуют. Экспериментальных работ на эту тему крайне мало;

– современные навигационные тренажеры с сертифицированными математическими моделями судов позволяют выполнять моделирование движения судов в любых условиях, в том числе на циркуляции;

– по результатам моделирования можно получить уравнения регрессии, определяющие зависимость элементов циркуляции от глубины.

Достоверность этих уравнений находится на уровне 95-99 %.

Представленные в данной работе исследования предполагается продолжить в следующих направлениях: а) проверка полученных закономерностей для других типов и размеров судов; б) определение элементов циркуляции на мелководье как функций от длины судна; в) сравнение полученных результатов в данными натурных экспериментов и с результатами, представленными в других работах.

Литература

1. Костюков А. А. Сопротивление воды движению судна. Л.: Судостроение, 1966. – 448 с.

2. Баранов Ю. К., Гаврюк М. И., Логиновский В. А., Песков Ю. А. Навигация. Учебник для вузов – 3-е издание, переработанное и дополненное. СПб: Издательство «Лань», 1997. – 512 с.

3. Мартюк Г. И., Юдин Ю. И., Юдин А. Ю. Учет мелководья в математической модели судна с целью оценки его влияния на маневренные характеристики. Вестник МГТУ, 2004. – Т. 7. – № 3. – С. 390-397

4. Rejnolds J. Ship’s turning characteristics in different water depths. Safety at Sea International. 1976. – № 9

5. Clark I. C. Ship Dynamics for Mariners. London: The Nautical Institute, 2005 – 298 p.

6. Погосов С. Г., Борисов Е. В., Королева В. П. Обеспечение безопасности движения судов в портовых водах // ЦБНТИ ММФ. Обзорная информация "Судовождение и связь". - М.: Транспорт, 1974. – 42 с

7. Fujii Y. Introduction of Marine Traffic Theory. - Kaibundo, 1971. – 146 p.

8. Бараз В. Р. Корреляционно-регрессионный анализ связи показателей коммерческой деятельности с использованием программы Excel: Учебное пособие. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2005. – 102 с.

ОЦЕНКА ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В СУДОХОДСТВЕ

–  –  –

Безопасность мореплавания обусловливается многими факторами, среди которых можно выделить следующие:

техническое состояние флота;

организация и обеспечение управления безопасностью мореплавания;

умение определять возможные риски при ведении морехозяйственной деятельности и страховаться от них;

личностные качества, уровень профессиональной подготовки и компетенция морских специалистов, то, что принято называть человеческим фактором.

В последнее время много внимания уделяется именно человеческому фактору. И неспроста: по статистическим данным на долю этого фактора приходится около 80 % коллизий случающихся в судоходстве. Анализ аварийности в морском судоходстве РФ за период 2002 – 2007 гг., показывает, что, несмотря на предпринимаемые меры, аварийность не только не уменьшается, но и продолжает расти. В большинстве случаев её причиной являются не штормы и туманы, не рифы и айсберги, а сами люди, допустившие ошибку или при проектировании и постройке судов, или при управлении ими.

Международное морское сообщество также обратило внимание на то, что в условиях участия человека во всех аспектах деятельности на море, включая проектирование, изготовление, управление, эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт, почти во все аварии и инциденты на море вовлечены человеческие факторы. Всё чаще от имени Международной морской организации слышны настоятельные призывы к правительствам учитывать при ведении морехозяйственной деятельности человеческий фактор и предоставлять особую защиту морякам.

Чтобы понять, что такое человеческий фактор, надо понять самого человека, т. е. пришла пора философского осмысления ставшей популярной, опять же благодаря самому человеку, категории «человеческий фактор в мореплавании». Базируясь на докладах участников конференции «Безопасность судоходства в Дальневосточном бассейне», прошедшей во Владивостоке в октябре 2007 г., проанализируем, что представляет собой эта категория.

В результате исследований, проводимых на кафедре психологии труда в особых условиях Морского государственного университета имени адмирала Г. И. Невельского, по результатам анкетирования установлено, что на принятие решения морскими специалистами влияют следующие факторы: время, которому отводится около 30 %, погодные условия – 27,8 %, технические условия – 22,6 %, ограниченное пространство – 19,5 %, опыт – 25,4 %.

По мнению экспертов ДВМП необходимо обратить внимание на такие факторы как: действия по принятию решения – 34,6%, опыт – 20,8%, восприятие – 14,9%, время – 12,9%, эмоциональное состояние, знания, взаимодействие экипажа – все по 5,6%.

При контент-анализе текстового документа «Столкновение судов и их причины» Р. А. Кейхилл значимыми оказались следующие факторы: опыт – 22,4 %, эмоциональное состояние – 12,8 %, время – 12,7 %, знания и взаимодействие экипажа – 9,6 %, ответственность, действия по принятию решения – 9,2 %, восприятие – 8 %, внимание – 6,8 %.

Опираясь на результаты этих исследований и другие статистические данные, можно в качестве субъективных, составляющих сущность категории «человеческий фактор в мореплавании», рассматривать такие факторы:

психологические качества морского специалиста как личности;

уровень профессиональной подготовки;

опытность;

время.

Дадим краткую характеристику перечисленным факторам.

Фактор первый – личностный, на долю которого приходится примерно 23 % коллизий на море.

Каждая личность обладает своими способностями и имеет ограничения, будь они физические, психосоциальные, физиологические или психофизиологические. Но в заключениях и выводах комиссий по расследованию происшествий на море их причиной чаще всего называется некомпетентность командного состава. При этом тот факт, что бремя ответственности на командный состав, особенно капитана, закреплённое различными законодательными актами и нормами превысило человеческие возможности и продолжает расти, в расчёт не принимается.

Обычно к человеку предъявляются профессиональные требования, но при этом не учитывается, что в условиях рейса востребована личность целиком. И если профессиональные качества можно тренировать и совершенствовать, то развитие личности, поведенческая активность, переживание собственных кризисов, взлетов и падений, по существу является личным делом каждого.

Моряк – это ярко очерченный типаж с предельно заостренными личностными чертами. Для моряков характерна индивидуалистичность, тревожность, импульсивность и невротический сверхконтроль.

Индивидуальные особенности в рамках представленного типажа проявляются в степени заостренности конфликта – либо он предельно выражен и уровень его проявления существенно превышает норму, либо уровень сверхконтроля укладывается в границы нормы и заметно уступает преобладающей тревожности.

Кроме того, ярко выраженные черты характера личности моряка создают внутренний конфликт, мощное силовое поле внутренней напряженности, проявляющейся в борьбе между независимостью взглядов – и ориентацией на нормы, установки, правила; между свободой собственного выбора в принятии решений – и исполнительностью, ответственностью.

Тревожно-мнительные черты: обязательность, ответственность, высоко развитое чувство долга, приверженность правилам и нормам, альтруистические проявления, причудливым образом могут сменяться психопатическими формами поведения: замкнутостью, пассивностью, своеобразием суждений и поступков, мотивов и интересов, отстраненностью и эмоциональной холодностью, оторванностью от реальных жизненных проблем, вплоть до параноидных проявлений и шизофореноподобных состояний. По существу можно говорить о профессиональных деформациях личности.

Адаптация человека к условиям работы на судне без специальной психофизической подготовки по причине личностного фактора может длиться от 5 до 7 лет.

Фактор второй – уровень профессиональной подготовки (8 %).

Страховщики международных клубов взаимного страхования P&I Clubs все чаще выражают озабоченность падением уровня профессионализма в судоходстве. Из анализа статистики можно прийти к выводу, что достигнутые в 90-х годах успехи в области обеспечения безопасности мореплавания, в новом столетии сведены на нет.

По данным аналитиков Шведского Клуба взаимного страхования, наиболее частым видом морских происшествий в 2004-2006 гг. были столкновения судов. Причина, как правило, одна и та же: невыполнение стандартных правил и инструкций судовождения, позволяющих избежать столкновения, вследствие падения уровня профессионализма и недостаточного опыта у морских специалистов.

Аналитики говорят об общем снижении уровня квалификации и опыта офицерских кадров, вызванном недостаточной по количеству и качеству их подготовкой, необоснованно быстрым продвижением молодых офицеров по службе при высоком спросе на командный состав в условиях бума в пополнении мирового флота. К тому же, постоянно увеличиваются нагрузки на судовых офицеров из-за увеличения отчетности и количества инспекций судов в портах. Нехватка знаний и опыта, помноженная на усталость – идеальное условие для морских происшествий.

Фактор третий – опытность морского специалиста (23 %).

Недостаточная опытность становится обычным явлением в мировом судоходстве, и доказательством этого служит возросшая частота тяжелых морских происшествий по причине невыполнения элементарных правил и требований судовождения. Предложений и рекомендаций, как исправить положение, множество – от увеличения срока стажировок молодых офицеров, обязательного ценза для повышения в должности, выделения времени для повышения квалификации, усиление контроля над уровнем компетентности молодых офицеров при направлении на судно. Говорят о необходимости передачи им опыта старшими офицерами, особенно при назначении молодого офицера на более высокую должность или при работе судна в сложных условиях плавания (известный у нас в стране институт капитанов-наставников).

Опыт можно передать, но ему нельзя научить. Опытный капитан, например, в момент маневра руководствуется сенсорными оценками «далеко» – «близко», «рано» – «поздно». Притом все эти оценки он производит интуитивно. Интуиция представляет собой подсознательное использование накопленного опыта и чаще всего проявляется в экстремальных ситуациях, при дефиците времени. Вот в такие ответственные моменты человек и принимает решения на основании своего опыта.

Опыт есть ни что иное как – профессиональные знания, плюс практика.

Фактор четвёртый – время (19 %).

Время это не только мера существования материальных живых существ и неживой материи. Как понятие психологии время является формой приведения в порядок движения материи и различных процессов. Но, почему беспорядок и хаос не снижаются со временем?

Очевидно, ответ на этот вопрос надо искать в законах термодинамики, согласно которым материя во Вселенной стремиться к хаосу. Но, по мнению многих учёных, при стремлении материи к хаосу, сознание человека стремится, напротив, к внутренней концентрации, внутреннему порядку и совершенству, используя свою шкалу времени. Поэтому время как субъективный фактор необходимо рассматривать в двух формах: технологическое, и психологическое.

Люди понимают мир в основном технологично, в соответствии со своими технологическими возможностями. Исходя из представлений о движении, воспроизводимости действий и обстоятельств, повторяемости событий, строится представление о мире. Поэтому время противопоставляют человеку. Говорят, что оно не зависит от человека, что оно только условие его жизни. Соответственно и мышление у человека, живущего по законам технологического времени, становится технократическим. В этом случае коллизии просто неизбежны.

Предположим, капитан, проанализировав факсимильную карту погоды согласно метеорологическим данным, принял решение продолжать плавание, но при этом не учёл, что карта составлялась человеком и в результате судно попало в жестокий шторм. Причины при этом, как всегда, будут списаны на счёт оператора-капитана, единственная вина которого – его технократическое мышление, привитое ему в стенах учебного заведения.

Психологическое время это движение субъекта, просчитанное, продуманное, заученное, удерживаемое усилием субъекта, контролируемое субъектом и синхронизованное с другими движениями. Для психологического времени характерно такое свойство как «скорость течения времени». Это свойство типично для операторского труда, например для судоводителя, когда быстрое усложнение ситуации требует изменения скорости выполнения деятельности.

Психологическое время – это форма приведения в порядок сознания, человеческих мыслей. У индивидуума, живущего по законам психологического времени, мышление интуитивное, основанное на опыте и здравом смысле (хорошей морской практике).

К концу пятидесятых годов прошлого века, исследователи пришли к выводу, который в настоящее время представляется очевидным: основным объектом исследований, направленных на обеспечение безопасности мореплавания, должна быть система «человек и машина»

(«человек и судно»). При этом в равной мере должны учитываться характеристики, как человека, так и машины. Усилия же должны быть направлены на то, чтобы, исходя из требования максимальной производительности системы в целом, приспособить их друг к другу.

Однако, до сих пор старания специалистов, занятых в морской отрасли, в основном обращались на совершенствование «машины»

(судна и его систем, средств и способов навигации и т. п.). Но, как показывает практика, пришла пора серьёзного изучения категории «человеческий фактор» в сложном механизме морехозяйственной деятельности.

Литература

1. Сборник докладов научно-практической конференции «Безопасность судоходства в Дальневосточном бассейне». 24-25 октября 2007 года, г. Владивосток.

ВЛИЯНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

НА ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНИКИ ФЛОТА

–  –  –

Одними из факторов определяющих исход любой операции, являются количественные и качественные тактико-технические характеристики военной техники противоборствующих сторон.

Тактико-технические характеристики не остаются постоянными в различных гидрометеорологических условиях. Именно их изменения вследствие изменения указанных условий и определяют физический механизм влияния воздушной и морской среды на конечные результаты.

Функцией влияния называется количественная зависимость тактико-технических характеристик военной техники кораблей, летательных аппаратов, а также эффективности их применения от гидрометеорологических условий.

Речь идет о влиянии гидрометеорологических условий именно на военную технику, а не исход тех или иных операций. Определяется такой подход тем, что число объектов — типов образцов, моделей военной техники, ограничено, в то время как количество возможных комбинаций гидрометеорологических и прочих условий проведения типовой операции неограниченно. Следовательно, сведения о функции влияния могут быть собраны в полном или почти полном объеме, в то время как априорные данные о влиянии гидрометеорологических условий на результаты операции не всегда полны.

Функции влияния могут быть получены различными способами.

Экспериментальный способ определения функций влияния состоит в накоплении и статистической обработке данных при эксплуатации объекта в ходе повседневной деятельности, опытовых учений и испытаний в различных гидрометеорологических условиях. Накопление и обработка данных по каждому объекту осуществляется в соответствии с планом, предусматривающим организацию, порядок, объем и время сбора данных, и методикой, разработанной с использованием положений теории эксперимента и математической статистики с учетом специфики каждого объекта.

При необходимости разрабатывается математическая модель влияния гидрометеорологических условий на конкретные объекты, и проводятся расчеты с целью выбора оптимальных характеристик процесса накопления и обработки данных о функциях влияния.

Экспериментальный способ позволяет получить наиболее достоверные данные, необходимые для определения надёжной функции влияния. Реализовать этот способ трудно, т. к. экспериментальное определение функций влияния на объекте должно предусматривать многократные испытания в различных условиях, что требует больших затрат.

Наиболее сложными и дорогостоящими окажутся испытания в экстремальных гидрометеорологических ситуациях, когда есть опасность утраты испытуемого объекта и даже гибели людей. Это заставляет сомневаться в возможности добиться хороших результатов на основе «попутных» наблюдений, в ходе повседневной деятельности, которая редко проводится в экстремальных условиях.

Способ моделирования предполагает построение математической (аналитической, имитационной, физической и др.) модели влияния гидрометеорологических условий на рассматриваемый объект. Этот способ применим во всех случаях, однако он сложен и в ряде случаев для разработки модели может оказаться необходимым выполнение специальных исследований.

Способ экспертной оценки состоит в опросе группы экспертов на основе общих принципов получения экспертных оценок, и применим во всех случаях.

Способ аналогов состоит в придании рассматриваемому объекту известной функции влияния гидрометеорологических условий на аналогичный объект. Способ применим во всех случаях.

Комбинированный способ состоит в сочетании двух или более способов, перечисленных выше. Например, модель объекта может включать постоянные величины (коэффициенты), значения которых определяются экспериментальным способом. Возможна также комбинация способа аналогов или способа моделирования с экспериментальным способом, где второй способ используется для проверки результатов применения первого. Подобная ситуация возникает тогда, когда экспериментальным способом может быть получен лишь ограниченный объём данных, недостаточный для определения функций влияния, но пригодный для оценки степени ее достоверности в отдельных точках.

Точность функций влияния, полученных различными способами, различна. Наименее точные результаты получаются при использовании способов экспертной оценки и аналогов, но отказ от них приведет к отказу от применения количественных методов решения задач и переходу к вербальным, качественным методам. Последние не могут дать лучшие результаты, поскольку качественные сведения о влиянии гидрометеорологических условий на военную технику не более надежны, чем те, которые получены упомянутыми способами. Лучше располагать ненадежными функциями влияния, чем никакими.

Исходя из общих физических представлений, функции влияния гидрометеорологических условий на военную технику должны иметь непрерывный и гладкий характер. В технической документации на военную технику часто приводятся предельные значения гидрометеорологических параметров, в пределах которых данное изделие сохраняет тактико-технические характеристики, не хуже указанных в документации.

Предельные значения используются для ограничения применения изделия в мирное время, но могут не приниматься во внимание в военное время и в экстремальных ситуациях, когда обстановка потребует применения изделия за пределами упомянутого диапазона. Поэтому отождествление ступенчатой функции, описывающей предельное значение, с функцией влияния неправомерно.

В конкретных условиях командир, возглавляющий выполнение некоторой операции, может указать значения гидрометеорологических параметров, за пределами которых применение тех или иных образцов военной техники в полной мере запрещается. Эти значения называются критическими, соответствующие ступенчатые функции также не являются функциями влияния. Они устанавливаются исходя из анализа функций влияния гидрометеорологических условий на военную технику.

Учёт влияния гидрометеорологических условий при использовании технических средств кораблями и судами ВМФ позволяет оценить и прогнозировать эффективность их применения и может быть найден путём нахождения закона распределения критерия эффективности при возможных состояниях среды.

В общем виде эта зависимость выражается соотношением:

Р = f (gi), где P – вероятность получения не менее заданного значения критерия эффективности;

gi – гидрометеорологические условия, состоящие из возможных значений гидрометеорологических параметров, влияющих на использование сил и средств.

В настоящее время используется замена множества значений гидрометеорологических параметров двумя диапазонами, в одном из которых указанная вероятность равна единице (Р=1), а в другом достичь заданного значения критерия эффективности практически невозможно (Р=0).

Такая замена допустима в случаях:

резкого уменьшения вероятности (Р) при переходе хотя бы одного гидрометеорологического параметра, входящего в конкретный диапазон через какое-то определённое (критическое) значение;

плавного изменения вероятности (Р), когда при критических значениях параметра вероятность решения может достичь такого, отличного от нуля значения, когда решение задачи становится нецелесообразным.

Сочетание градаций параметров, не выходящих за критические значения считаются благоприятными гидрометеорологическим условиями.

Переход хотя бы одного из параметров, входящих в благоприятные гидрометеорологические условия, через критическое значение, приводит к невозможности или нецелесообразности использования сил и средств.

Когда выполнение задачи возможно только при совместном числе выделенных сил и средств, при гидрометеорологических условиях, не позволяющих использовать хотя бы один из них, задача не имеет решения.

Если решение задачи возможно при ограниченном числе выделенных сил и средств, она может быть решена при гидрометеорологических условиях, позволяющих использовать их ограниченное число.

Оценка возможности использования всех выделенных средств сводится к следующему. Для решения задачи выделено несколько видов средств: с1,…сj,…сm,...

Невозможность использования хотя бы одного из этих средств приводит к невыполнению задачи. На средства оказывают влияние гидрометеорологические условия: g1…, gi…, gn (рис. 1).

–  –  –

Требуется определить вероятность надёжного использования хотя бы одного вида средств.

Вероятность использования хотя бы одного вида средств Р (1с.) может быть получена по формуле n P (gi) P (1с./gi), P (1с.) = (3) i1 где P (1с./gi) вероятность использования хотя бы одного вида средств при i-той совокупности; P (gi) вероятность i-той совокупности.

Входящие в формулу (3) вероятности P (1с./g i) могут быть получены по формуле 1 P (сJ/g i), P (1с./g i) = 1 (4) j где P (1сJ/g i) вероятность использования j-го средства при i-тых гидрометеорологических условиях.

Формулы 3 и 4 дают возможность рассчитать вероятность использования хотя бы одного вида средств при множестве дискретных значений зависимости вероятности использования каждого средства от гидрометеорологических условий.

При использовании только критических значений гидрометеорологических элементов вероятности P (сJ/gi) и P (1с./gi) будут принимать два значения (0 или 1) и вероятность надёжного использования хотя бы одного вида средств полностью определяется вероятностью благоприятных гидрометеорологических условий, при которых возможно использование хотя бы одного вида средств Рассмотрим расчёт сложных вариантов. В этих условиях роль гидрометеорологического обеспечения значительно возрастает, так как значительного повышения эффективности сил и средств можно добиться путём внедрения более совершенных качественных и количественных методов учёта гидрометеорологических условий при обосновании решений.

В современных условиях задачи решаются с привлечением разнородных технических сил и средств при различных вариантах их использования. Но расчёт вероятности практически любого варианта использования сил и средств в зависимости от гидрометеорологических условий может быть произведён с использованием предыдущих двух методов.

Для решения задачи выделено несколько видов средств:

с1,…сj,…сm,...

Требуется определить вероятность решения задачи ВМФ в зависимости от ожидаемых гидрометеорологических условий.

Задача может быть решена с помощью ниже указанных вариантов использования средств, приведённых на рисунке 3. Из него следует, что при гидрометеорологических условиях, позволяющих применить хотя бы один из следующих вариантов использования средств:

с3,…, сm-4 или с2, сm-3, или с1, сm-2,..., сm, задача может быть решена.

–  –  –

Расчёт вероятности хотя бы из одного из вариантов использования средств разбивается на два этапа:

расчёт вероятности каждого варианта использования средств при различных совокупностях (по формуле 2);

расчёт вероятности хотя бы из одного из вариантов использования средств (по формуле 4).

При использовании только критических значений гидрометеорологических элементов для получения вероятности хотя бы одного из вариантов использования средств необходимо установить благоприятные гидрометеорологические совокупности, позволяющие использовать различные варианты средств, затем установить благоприятные совокупности хотя бы для одного из вариантов использования средств и рассчитать их вероятность. Сумма указанных вероятностей и даст вероятность использования хотя бы одного любого варианта использования средств.

Рассмотрим вероятности использования сил и средств в течение заданного промежутка времени. При планировании действий сил большое значение имеет оценка возможности использования сил и средств в течение заданного промежутка времени.

Методика оценки возможности использования сил и средств ВМФ в течение заданного промежутка времени зависит от того, какая информация (прогностическая или климатическая) используется для расчётов При наличии прогнозов, охватывающих заданный промежуток времени и имеющих вероятностную оценку оправдываемости, дополнительных расчётов для оценки эффективности использования средств не требуется достаточно выполнить расчёты, указанные выше.

Для получения вероятности использования сил и средств в течение заданного промежутка времени необходимо учесть вероятность сохранения значений гидрометеорологических элементов в течение заданного промежутка времени P(t), приближённо вычисляется по формуле t t P (t) = P ср, (5) где P вероятность того, что в начальный момент значения гидрометеорологических элементов не перейдут через критическое (вероятность выбирается из пособий);

tср. математическое ожидание времени сохранения различных градаций гидрометеорологического элемента.

Для окончательной оценки вероятности использования сил и средств ВМФ в течение заданного промежутка времени необходимо полученные значения величин P(t) использовать во всех предыдущих случаях расчётов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Покровский Ю.В. Гидрометеорологическое обеспечение ВМФ, часть 1, СПб.: ГУН и О МО, 1997. 152 с.

2. Основы теории Навигационно-гидрографического и гидрометеорологического обеспечения Военно-морского флота, часть 1, СПб.: ГУН и О МО, 2003. 159 с.

3. Данные исследований, полученных на кафедре кораблевождения ТОВМИ им. С.О. Макарова.

ЛАЗЕРНЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

–  –  –

В настоящее время за рубежом разработаны и успешно используются на практике лазерные навигационные системы, которые относятся к классу инструментальных систем. В данных системах с помощью бортового приемоиндикатора формируются численные значения координат места корабля.

Интерес к таким навигационным системам вызван, прежде всего, их способностью работать в условиях пониженной видимости, сумерках и в ночное время, а также высокой точностью и простотой измерений. Эти достоинства обусловлены малой угловой расходимостью лазерного луча, широкими возможностями сканирования и модуляции, монохроматичностью излучения, обеспечивающей насыщенность цвета, которая относительно легко позволяет различать его на фоне других огней и солнечных засветок. По указанным свойствам традиционные излучатели на много порядков уступают лазерным.

К указанному классу можно отнести лазерную гидрографическую систему Polarfix, разработанную в Германии.

Для работы системы на борту судна размещается приемоиндикатор-вычислитель, а на его мачте – круговой призменный отражатель и приемопередающая радиотелеметрическая антенна. Береговая автоматизированная лазерная станция обеспечивает измерение пеленга на судно путем слежения за отражателем по отраженным от него импульсам лазерного излучателя, наводимого следящей системой. При этом по времени распространения импульсов до судна и обратно определяется дистанция. Измеренные данные по телеметрическому каналу передаются береговой станции на судно для обработки. По этому же каналу судоводителем осуществляется управление, включение и выключение береговой станции.

В случае потери контакта с судном, береговая станция продолжает угловое сопровождение со скоростью, равной угловой скорости перемещения судна в момент, предшествующий потере контакта или, если в течение одной минуты контакт не восстанавливается, станция осуществляет автоматический поиск путем быстрого углового сканирования.

Средняя квадратическая погрешность (СКП) измерения дистанции системой равна 0,2 м на 1 км измеренного расстояния, а погрешность пеленгования – 0,01, при этом СКП определения места обеспечиваемого объекта на предельной дистанции в 5 км составляет ±1,04 м.

Система по сравнению с другими высокоточными средствами определения координат обладает рядом преимуществ благодаря:

измерениям с помощью одной малогабаритной переносной береговой станции, что упрощает развертывание и эксплуатацию системы;

практически непрерывной выдаче данных о месте судна в реальном времени;

автоматическому поиску и слежению за объектом.

Аналогичная система Polartrack той же фирмы обеспечивает:

измерение дистанции с погрешностью 10 см при удалении судна до 10 км;

измерение горизонтальных и вертикальных углов – с погрешностью 3,6 угл. с при частоте 10 Гц.

Представляет интерес автоматическая система определения места судна, разработанная в Австралии. Ее отличительной особенностью является то, что сканирующее приемопередающее лазерное устройство размещается на борту судна, а на берегу, в точках с известными координатами, устанавливаются призменные отражатели.

Приемопередающее устройство последовательно облучает отражатели и измеряет углы между ними. Значения измеренных углов вводятся в микро-ЭВМ, входящую в состав бортовой аппаратуры, где с учетом заранее введенных координат мест установки отражателей рассчитываются место судна и маневренные элементы его движения.

Испытания опытного образца системы показали, что СКП определения места составляет 0,1 м на дистанциях от 0,3 до 3 км. Система разрабатывалась для относительно малоподвижных земснарядов, работающих на тихой воде. Использование системы в других условиях потребует ее существенного усложнения, вызванного необходимостью пространственной стабилизации и наведения лазерного излучателя.

Лазерные инструментальные системы могут найти широкое применение при плавании по фарватерам, каналам, подходах к пирсам, причалам, постановке на бочки, оборудованные отражателями, при плавании вблизи берега с гористым изрезанным рельефом, где нужна большая разрешающая способность и минимальная «мертвая»

зона, при поиске людей, спасательные средства которых покрыты отражающим слоем.

К преимуществу лазерных инструментальных систем следует отнести и скрытность их работы.

Серьезный недостаток данных систем – поглощение и рассеяние лазерного луча в тумане, что несколько уменьшается благодаря высокой степени поляризации этого излучения.

В отрасли водного транспорта судовождение, безопасность управления судами в значительной мере зависит от береговой инфраструктуры, средств судоходной обстановки – створов, маяков. Несмотря на освоение в технике судовождения современных навигационных средств – сетей GPS и Глонасс, электронных карт и т.п., традиционные средства проводки судов и ограждения водных путей и подходов к портам сохраняют свою значимость и необходимость.

Визуальные средства судоходной обстановки, такие, как линейные створы, остаются здесь вне конкуренции, сводя к минимуму время реакции судоводителя от зрительного восприятия степени отклонения от курса до принятия решения о корректирующем маневре судна.

Особо аварийно-опасные места – это узкие речные и морские каналы, фарватеры и подобные участки, где требуется особо точное ведение судна. Одним из эффективных средств навигационного оборудования (СНО) прибрежной зоны являются лазерные СНО, относящиеся к классу зрительных систем. Данные системы предназначены для обозначения заданных направлений и точек, положение относительно которых определяется судоводителем визуально.

За рубежом примером использования лазерных систем в качестве визуальных навигационных створов может служить разработанный в 1998 году Национальным институтом оптики г. Квебека (Канада) однопостовой лазерный створный огонь, который принят на вооружение канадской Береговой охраной в качестве альтернативного, более экономичного по сравнению с традиционными навигационными створами. Внешний вид данного лазерного створного огня представлен на рис. 1.

Рис. 1. Внешний вид лазерного створного огня



Pages:   || 2 |
Похожие работы:

«Логико-дидактический анализ темы "Степень с натуральным показателем" Анализ выполнен по учебнику "Алгебра 7 класс " в двух частях под редакцией А.Г. Мордковича. Рабочая программа по алгебре для обучающихся 7 класса составлена на основе федерального государственного образовательного стандарта основного общего...»

«МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЛИЦЕЙ № 13 Г. ХИМКИ (АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ ЛИЦЕЙ) Г. О. ХИМКИ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ О СОСТОЯНИИ И РЕЗУЛЬТАТАХ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МАОУ ЛИЦЕЙ № 13 (АКЛ) Г.ХИМКИ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ В 2013-2014 УЧЕБНОМ ГОДУ Химки 2014 Содержание 1. Лицей сегодня 2. Ресурсное обеспечение образ...»

«По ту сторону окна..когда жизнь, точно флюгер, колышется, Когда голос твой кажется низменным, Когда голос твой кажется. Хелли Время – ужасает своей необратимостью и безвозвратностью. Оно безжалостно движется вперед, словно лайнер, стре...»

«Всеволод Некрасов Сапгир дыр бул щыл еще бы а еще был Сапгир Холин С к а ж у сразу: д л я меня Сап­ гир — С а п г и р 1959 года, т. е. " Р а д и о б р е д а ", " О б е з ь я ­ ны", " И к а р а " и всей п о д б о р к и № 1 " С и н т а к с и с а "....»

«МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ЛИЦЕЙ № 13 Г. ХИМКИ (АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ ЛИЦЕЙ) Г. О. ХИМКИ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ О СОСТОЯНИИ И РЕЗУЛЬТАТАХ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МАОУ ЛИЦЕЙ № 13 (АКЛ) Г.ХИМКИ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ В 2013-2014 УЧЕБНОМ ГОДУ Химки 2014...»

«Работа №1 Тема урока : " Практическая работа по теме Официально – деловой стиль"Цели работы : 1. Показать необходимость владения основами официальноделового стиля в повседневной речи.2. Развивать умение пользоваться основами стиля на практике.3...»

«Випуск XХX  УДК 8.81 Дускаева Л.Р. РЕЧЕВОЙ ОБЛИК ОБЩЕСТВЕННО-ПОЛИТИЧЕСКИХ ИЗДАНИЙ: СТИЛИСТИКО-ПРАКСИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД Аннотация. Стилистико-праксиологический подход направлен на исследование специфики речевой системности профессиональных стил...»

«Утверждено Заведующей МБДОУ "Детский сад № 20 Колокольчик общеразвивающего вида" О.Ю. Комарковой Хочу все знать (программа на развитие психических процессов для детей 5-6 лет) ПРОГРАММА ПО РАЗВИТИЮ ПСИХИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДЕТЕЙ 5-6 ЛЕТ "ХОЧУ ВСЕ ЗНАТЬ" Пояснительна...»

«БАНЯ И ЗДОРОВЬЕ. ПОЛЕЗНА ЛИ БАНЯ ? Записки любителя бани. Ляхов В. Н. к.т.н. Глава 1. ЕСТЬ ЛИ ЗАЩИТА ЧЕЛОВЕКА ОТ ПЕРЕГРЕВА? Терморегуляция и потение. Жара и трагедии. Нервизм и креационизм. МЫ – АВТОМАТЫ? Можно сказать, что мы живем насильственной жизнью: так мало зависит от нашей воли...»

«ПРИЛОЖЕНИЕ №3 к приказу Генерального директора от "07" июля 2010г. № 95 УТВЕРЖДЕНО приказом Генерального директора от "07" июля 2010г. № 95 Правила страхования жизни с выплатой ренты I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ Договор страхования – письменное согла...»

«"СОГЛАСОВАНО" "УТВЕРЖДАЮ" Председатель Совета учреждения Директор БОУ г. Омска "Средняя Н.С. Страшнова общеобразовательная школа № 47 с Протокол углубленным изучением отдельных № _ от _ 2015 г. предметов...»

«ПИСЬМА ЕЛЕНЫ РЕРИХ Том II 1935-1939 © Agni Yoga Society, New York, 2003, публикация на сайте www.agniyoga.org Настоящая электронная версия публикуется по первоизданию Письма Елены Рерих, 1929-1939. В 2-х т. Т. 2. Минск: ИП "Лотац...»

«ООО Энергия С.В.О. г. Киев, т/ф (044) 400-92-02, e-mail: office@energya-swo.com.ua Устройство управления одним трехфазным насосом СТАНДАРТ АКН-1 Назначение Устройство для управления одним трехфазным насосом и его комплексной защиты от аварийных режимов. К устройству могут подключаться насосы мощностью от 0,37 до 55,0 кВт любых...»

«Рабочая программа по русскому языку УМК "Школа России" Пояснительная записка Рабочая программа предмета "Русский язык" для 2 класса составлена на основе: Федерального компонента государственного стандарта начального общего образования по русскому языку утверждённо...»

«Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №1 г.Рудни _ УТВЕРЖДАЮ РАССМОТРЕНО ПРИНЯТО Директор школы На заседании на заседании педсовета методсовета Протокол от И.Д. Дятченкова Протокол от 28.08.2015 №1 Приказ от 31.08.2015 №1...»

«Л.Е.Чернова к.ф.н., Днепропетровск " ВСЕМУ СВОЕ ВРЕМЯ И СВОЙ СРОК." (Хронотопия иудаизма) В противоположность месту (пространству) и видимому материальному миру, " Время " – понятие таинственное и неуловимое. Его невозмож...»

«ОБЛАДАЮТ ЛИ СВИДЕТЕЛИ ИЕГОВЫ ИСТИНОЙ? СВИДЕТЕЛИ ИЕГОВЫ – КТО ОНИ? Свидетели Иеговы живут по строгим моральным правилам на основе фундаменталистской интерпретации Библии. Они известны тем, что обращают в веру при помощи распространения литературы Сторожевой Башни от двери к двери...»

«Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №11 г. Калуги РАССМОТРЕНО: СОГЛАСОВАНО: на заседании методического Заместитель директора по объединения классных воспитательной работе руководителей Протокол №. от ".". г. от ".".г. Раб...»

«Кашель ключевые симптомы гомеопатических препаратов ВЕБИНАР ШКОЛЫ ГОМЕОПАТОВ 25.10.2015 На что обращать внимание?1. тип кашля (сухой, продуктивный, хриплый, приступообразный, лающий и т.д.) 2. локализация – верхняя часть респираторной системы (гортань, трахея) или нижняя (бронх...»

«ноВаЯ неМецКоЯзычнаЯ дРаМатуРгИЯ Милена Байш Беттина Вегенаст Ян Фридрих Йенс Рашке Йорг Изермайер Петра Вюлленвебер Йорг Менке-Пайцмайер Хольгер Шобер Лутц Хюбнер Кристина Риндеркнехт Вольфганг Херрндорф и Роберт Коаль СодеРЖанИе О проекте 6 Астрид Веге Приветственное сло...»

«Правила проведения прогулок 1.Ежедневно( кроме плохой погоды).2.Одеваться постепенно.3.Одеваться. в определенной последовательности: колготки, носки, штаны, кофта, шапка, пальто.4.Одевать соответственно погоде.5.Во время одевания разговаривать с детьми: называть одежду, е...»

«Установка клиента RSX++. Порядок установки и настройки. На сегодняшний день существует более 20 различных DC++ клиентов, какой Вы себе выберете зависит только от Вас. (Выбрать DC клиент можно тут: http://dc.piri...»

«Прочитав книгу С. Синго, понимаешь, что это именно то недостающее звено в потоке публикаций о производственной системе Тойоты, без которого невозможно сколько-нибудь осязаемое понимание принципов производства в этой компании. На мой взгляд, книга имеет исключительное...»









 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.