ISSN: 1819-3293; 2415-3915

DOI: 10.31653/1819-3293-2019-1-25-05-16

06.12.2019

Способ определения двух шаговых маневров расхождения с учетом МППСС-72

Анотація

Method for determining two step evasive maneuvers taking into account COLREG

Предлагается способ выбора комбинированных Z-маневров в режиме диалога с бортовой системой предупреждения столкновений. При его разработке у «целей» образовывались домены опасности в виде круга, центр которого находится впереди по линии диаметральной плоскости от центра массы «цели». Это позволило учесть повышенную опасность пересечения ее курса по носу, используя простой по форме домен. Радиус домена определялся в зависимости от допустимой при расхождении в данных условиях плавания дистанции по водной поверхности между ближайшими друг к другу точками двух судов, размеров этих судов, погрешности определения расстояния кратчайшего сближения. Требования МППСС-72 при выборе маневров расхождения учитывались путем увеличения радиуса домена самой опасной «цели» для вариантов маневров, которые согласно МППСС-72 следует избегать, но которые в сложных ситуациях могут оказаться эффективнее действий, предписываемых этими правилами.
Перед поиском маневра задаются границы его параметров: поворотов влево и вправо, изменений скорости, отхода влево и вправо от маршрута, интервала инициации. Нахождение маневра основывалось на выделении областей допустимых значений его параметров по отношению ко всем «целям». Алгоритм такого нахождения включает выделение оператором опорных параметров маневра и операции, выполняемые системой (присвоение опорным параметрам значений по умолчанию, получение областей допустимых значений расчетных параметров маневра и их рациональных значений, вычисление потерь ходового времени, отображение полученных результатов). Инерционность собственного судна учитывалась с помощью упрощенной разностной модели его динамики. Для возможности коррекции рассчитанных системой маневров предложено использовать диаграммы допустимых значений расчетных параметров. Они могут отображаться на периферии экрана, с их помощью оператор просто может выбрать подходящий вариант маневра. Представлена методика выбора комбинированного Z-маневра с заданным началом и величиной изменения скорости. Основной составной частью этой задачи является получение множества опасных значений отхода от маршрута при назначенном угле отклонения от курса. Корректность этой методики была проверена путем моделирования расхождения в различных ситуациях сближения судов. Результаты одного из таких примеров приводятся в статье. Предложенный способ выбора комбинированных Z-маневров в режиме диалога оператора с системой позволяет в ситуации с несколькими судами обеспечить простоту выбора их эффективного варианта с получением информации о дистанции отхода от линии пути, что важно в стесненных водах, предоставляет зоны всех допустимых вариантов маневра, не загромождает этими зонами контролируемую при судовождении область впереди собственного судна. Этот способ может быть использован в бортовых системах предупреждения столкновений.

Пропонується спосіб вибору комбінованих Z-маневрів в режимі діалогу з бортовою системою попередження зіткнень. При його розробці у «цілей» утворювалися домени небезпеки у вигляді кола, центр якого знаходиться попереду по лінії діаметральної площині від центру маси «цілі». Це дозволило врахувати підвищену небезпеку перетину її курсу по носі, використовуючи простий за формою домен. Радіус домену визначався в залежності від допустимої при розходженні в даних умовах плавання дистанції по водній поверхні між найближчими друг до друга точками двох суден, розмірів цих суден, похибки визначення відстані найкоротшого зближення. Вимоги МППСС-72 при виборі маневрів розходження враховувалися шляхом збільшення радіусу домену найнебезпечнішої «цілі» для варіантів маневрів, які згідно з МППСС-72 слід уникати, але які в складних ситуаціях можуть виявитися ефективніше дій, що пропонуються цими правилами.
Перед пошуком маневру задаються межи його параметрів: поворотів вліво і вправо, змін швидкості, відходу вліво і вправо від маршруту, інтервалу ініціації. Знаходження маневру грунтувалося на виділення областей допустимих значень його параметрів по відношенню до всіх «цілей». Алгоритм такого знаходження включає виділення оператором опорних параметрів маневру і операції, що виконуються системою (привласнення опорним параметрам значень за замовчуванням, отримання областей допустимих значень розрахункових параметрів маневру і їх раціональних значень, обчислення втрат ходового часу, відображення отриманих результатів). Інерційність власного судна враховувалася за допомогою спрощеної разностной моделі його динаміки. Для можливості корекції отриманих системою маневрів запропоновано використовувати діаграми допустимих значень розрахункових параметрів. Вони можуть відображатися на периферії екрану, з їх допомогою оператор просто може вибрати підходящий варіант маневру. Представлена методика вибору комбінованого Z-маневру з заданим початком і величиною зміни швидкості. Основною складовою частиною цього завдання є отримання множини небезпечних значень відходу від маршруту при призначеному куті відхилення від курсу. Коректність цієї методики була перевірена шляхом моделювання розходження суден у різних ситуаціях. Результати одного з таких прикладів наводяться в статті. Запропонований спосіб вибору комбінованих Z-маневрів в режимі діалогу оператора з системою дозволяє: в ситуації з декількома суднами забезпечити простоту вибору їх ефективного варіанту з отриманням інформації про дистанції відходу від лінії шляху, що важливо в обмежених водах; надає зони всіх допустимих варіантів маневру; не захаращує цими зонами на екрані контрольовану при судноводінні область попереду власного судна. Цей спосіб може бути використаний в бортових системах попередження зіткнень.

The method of facilitation of the selection of combined Z-maneuvers in dialogue mode with the onboard collision avoidance system is offered. During its development circular domains of danger were formed around the targets. The center of the domain is shifted from the mass center of the target along the line of the diametrical plane in the direction of the bow. This made it possible to take into account the increased risk of crossing ahead of the target using a simple form of the domain. The radius of the domain was determined depending on the allowed distance on the water surface between two vessels in the given conditions of navigation, the sizes of these vessels, and the error in determining the distance at the closest point of approach. Requirements of COLREG when choosing evasive maneuvers were taken into account by increasing the radius of the domain of the most dangerous target for maneuvers, which according to COLREG should be avoided, but which in difficult situations can be more effective than the actions prescribed by these rules.
Before the maneuver searching the limits of its parameters (turns to port and to starboard, changes in speed, departure to the left and right of the route, the interval of initiation) are set. The finding of the maneuver was based on the selection of the areas of permissible values of its parameters in relation to all targets. The algorithm for such finding includes the assignment of the reference parameters of the maneuver by the operator and operations that performed by the system (assigning default values to the reference parameters, obtaining areas of allowable values for the calculated parameters of the maneuver and their rational values, calculating sailing time losses, displaying the results). The inertia of the own ship was taken into account using a simplified difference model of her dynamic. To correct the maneuvers recommended by the system it is proposed to use diagram of allowable values of the calculated parameters. It can be displayed on the periphery of the screen. The operator can simply choose the appropriate version of the maneuver with help of this diagram. A technique for selecting a combined Z-maneuver with a given start point and magnitude of speed change is presented. The main component of this task is to obtain a set of dangerous values of departure from the route at a designated course deviation. The correctness of this technique was verified by simulating collision avoidance processes in various situations. The results of one of such examples are given in the article. The proposed method provides the ease of determining the combined Z-maneuvers in the dialogue mode of the operator with the system in situations with several ships, provides all acceptable options of that maneuver and the distance of departure from the track line, which is important in confined waters. This method can be used in onboard collision avoidance systems.

Список літератури

  1. Вагущенко Л.Л. Расхождение с судами смещением на парал-лельную линию пути: монография /Л.Л. Вагущенко – Одесса: Фенікс, 2013. – 180 c.
  2. Мальцев А.С. Маневрирование судов при расхождении /А.С. Мальцев, Е.Е. Тюпиков, И.И. Ворохобин. – 3-е изд., перераб. и доп. - Одесса: Морской тренажерный центр, 2013. 304 с.
  3. Цымбал Н.Н. Формализация МППСС-72 в части координации взаимодействия судов при расхождении / Н.Н. Цымбал, Р.Ю. Бужбец-кий // Судовождение. – 2006. – № 12. – С. 124 – 129.
  4. Цымбал Н.Н. Гибкие стратегии расхождения судов / Н.Н. Цым-бал, И.А. Бурмака, Е.Е. Тюпиков. – Одесса: КП ОГТ, 2007. – 424 с.
  5. Шарлай Г.Н. МППСС-72 с комментариями: учебное пособие / Г.Н. Шарлай. – М.: Моркнига, 2017. – 137 с.
  6. Johansen T.A. Ship Collision Avoidance and COLREGS Compliance Using Simulation-Based Control Behavior Selection With Predictive Haz-ard Assessment / T.A. Johansen, T. Perez, A. Cristofaro // IEEE Transac-tions on Intelligent Transportation Systems. – 2016. – 17(12). – P. 3407 – 3422.
  7. Minne P.K.E. Automatic testing of maritime collision avoidance al-gorithms: MA thesis / P.K.E. Minne – Trondheim, Norway: Norwegian University of Science and Technology, 2017. – 113 p.
  8. Xu Q. A Survey on Ship Collision Risk Evaluation / Q. Xu, N. Wang // Traffic & Transportation. – 2014. – Vol. 26, – No. 6. – P. 475 – 486.

Ключові слова

Завантаження: 0

Перегляди: 477

Читати статтю Завантажити PDF