Нгуен Ван Там. Система підтримки прийняття рішень для керування маневруванням кораблів і суден берегової охорони у складних навігаційних умовах

brief description

Нгуен Ван Там. Система підтримки прийняття рішень для керування маневруванням кораблів і суден берегової охорони у складних навігаційних умовах : дис... канд. техн. наук: 05.13.06 / Херсонський національний технічний ун-т. - Херсон, 2005.

Нгуен Ван Там. Система підтримки прийняття рішень для керування маневруванням кораблів і суден берегової охорони в складних навігаційних умовах. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - Автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. Херсонський національний технічний університет. Херсон, 2005.
Метою дисертаційної роботи є розробка СППР керування маневруванням кораблів і суден берегової охорони в складних навігаційних умовах для забезпечення надійної берегової охорони.
Сформульована задача інформатизації процесу керування маневруванням КБО в складних навігаційних умовах.
Застосовано системний підхід до аналізу моделей і алгоритмів рішення задачі маневрування суден.
Визначені і оптимізовані коефіцієнти евристичної функціїh(x)для А*-алгоритму пошуку шляху.
Розроблено метод оптимізації пропонованого А*-алгоритмом шляху. Запропоновано модель обліку навігаційних перешкод у вигляді цільової функції знаходження оптимального шляху і розроблена дискретна модель процесу маневрування, що називається навігаційним графом.
Розроблено структуру СППР для керування маневруванням КБО.
Програмна реалізація СППР для керування маневруванням КБО в складних умовах виконано мовою C у середовищі Microsoft Visual C++ 6.0.

Дисертаційна робота присвячена рішенню актуальної задачі - ефективно і результативно експлуатувати КБО при виконанні спеціфікаційних їм задач охорони морського суверенітету держави. Як показує багаторічна практика експлуатації існуючих КБО, через недостатнє оснащення АСУ маневруванням, судноводій не завжди може виконувати розрахунки маневру в дуже короткий строк часу, чого часто вимагає ситуація. Задача інформатизації процесу керування маневруванням є актуальною і вирішується шляхом розробки СППР, побудованої на основі застосування алгоритмів і методів пошуку оптимального шляху в області штучного інтелекту.
Головні наукові і практичні результати роботи: У результаті проведених досліджень здобувачем вперше були отримані наступні результати:
1. Удосконалення інформаційно-керуючих систем КБО шляхом розробки додаткові функції в АСУ за допомогою СППР є перспективним. При цьому можливо об'єднання цих функцій з іншими функціями в ЭКНИС або виконання в СППР окремо.
2. Застосовано системний підхід до аналізу моделей і алгоритмів рішення задачі маневрування суден. На основі аналізу і порівняння найбільш підходящих методів і алгоритмів був обраний А*- алгоритм в області штучного інтелекту для рішення задачі пошуку оптимального шляху.
Для рішення проблеми безперервного простору маневрування обраний спосіб дискретизації району плавання на карті осередками при реалізації А*-алгоритму для пошуку оптимального шляху зближення.
3. Розроблено метод оптимізації пропонованого А*-алгоритмом шляху відповідно до вимоги практики суднової навігації і маневрування, що дуже важливо при побудові моделі обліку стиснутих навігаційних умов і моделі маневрування для зближення КБО.
4. Визначені і оптимізовані коефіцієнти евристичної функціїh(x)для А*-алгоритму пошуку оптимального шляху.
5. Виконано аналіз навігаційно-гідрометеорологічних характеристик районів плавання. На цій основі виведені обмеження для поставленої задачі дослідження відносно умов навігації і маневрування.
6. Запропонована модель обліку навігаційних перешкод у вигляді цільової функції знаходження оптимального шляху і розроблена дискретна модель процесу маневрування, що називається навігаційним графом. На основі цієї дискретної моделі розроблені алгоритми пошуку оптимального шляху зближення і перехоплення.
7. Розроблено структуру СППР для керування маневруванням КБО.
8. Створено первісну базу даних по ЭМНК прибережного району В'єтнаму для використання в програмному забезпеченні.
9. Розроблена СППР для КБО у вигляді ППП "CoastGuard_Navigator" відповідає вимогам процесу керування їхнім маневруванням.
При керуванні судном із застосуванням розробленого ППП СППР, час виконання розрахунків скорочено у 6-10 разів, а точність вироблених даних для керування на десятки разів вище, ніж звичайним способом. Це підтверджує працездатність і ефективність розробленої системи.
10. Застосування розроблених моделей і алгоритмів дає можливість вирішувати питання керування, пов'язані із прийняттям рішень, наприклад: приймати той або інший варіант маневру в даній ситуації навігації і маневрування.
Достовірність наукових, практичних результатів і висновківдисертаційної роботизабезпечується коректною постановкою задачі, використанням для її рішення теорії штучного інтелекту, теорії імітаційного моделювання і лінійного програмування, порівнянням і близькістю результатів, отриманих автором за запропонованою методикою, з аналогічними даними по існуючих розрахунках вручну навігатором.
Рекомендації щодо використання результатів роботи. Найбільш ефективне застосування отриманих наукових результатів, розробленої моделі процесу керування маневруванням і програмного забезпечення СППР може бути експериментальним на КБО, а також в учбово-тренувальних цілях. Разом з ЭКНИС, пакет прикладної програми системи підтримки прийняття рішень буде підвищувати ефективність виконання задач навігації і маневрування в різних умовах дії КБО.
Рекомендації щодо подальшого розвитку проблеми. На особисту думку здобувача, подальший розвиток розглянутої в дисертації задачі (мета подальшої роботи здобувача) доцільно проводити у двох напрямках.Перший напрямок це оптимізація алгоритмів і методів, що дасть можливість вироблення рекомендації щодо навігації і маневрування не тільки в умовах дії одиночного корабля берегової охорони, але і в умовах спільного виконання задач у процесі функціонування КБО.Другий напрямок використання сучасних досягнень науки і комп'ютерних технологій в області експертних систем і штучного інтелекту для вдосконалювання створеної прикладної системи СППР. Можливим розвитком такої системи є система реального часу, що сполучається із РЛС і іншими навігаційними приладами (курсовказівником, GPS, лагом, ехолотом, авторулевым...) і автоматично враховує радіолокаційні і навігаційні дані в процесі пошуку оптимального шляху і висновку рекомендацій у динамічному режимі.