Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
8
Національний авіаційний університет
РОЗРОБЛЕННЯ МЕТОДОЛОГІЧНИХ ЗАСАД
ТА ПРИНЦИПІВ ПОБУДОВИ РАДІОНАВІГАЦІЙНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НА ВНУТРІШНІХ ВОДНИХ шляхаХ
УКРАЇНИ
Спеціальність 05.12.04 –Радіолокація і радіонавігація
Київ - 2004
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Центральному науково-дослідному інституті навігації
і управління,
м. Київ
Науковий консультант: Член-кореспондент НАНУ, заслужений діяч науки України, лауреат державної премії України, доктор технічних наук, професор
В.П.Бабак
Офіційні опоненти:
Доктор технічних наук професор, завідуючий кафедри радіоелектронних комплексів НАУ Прокопенко І.Г.
Доктор технічних наук професор кафедри авіаційних і космічних радіотехнічних систем та комплексів Харківського авіаційного університету Волосюк В.К.
Доктор технічних наук професор, головний науковийо співробітник НДІ “Квант - радіолокація” Кузьмін С.З.
Провідна організація: Військово-морський інститут ім. Нахімова Міністерства оборони України, м. Севастополь.
Захист відбудеться “22“ лютого 2005 року на засіданні спеціалізованої ради Д.26.062.01 із захисту дисертацій на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук в Національному авіаційному університеті за адресою: м. Київ, проспект космонавта Комарова, 1
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці НАУ.
Автореферат дисертації розісланий “22 “січня 2005 року
Учений секретар
спеціалізованої вченої ради __________канд. техн. наук Єременко В.С.
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми досліджень обумовлена нездатністю існуючого навігаційного устаткування річкових суден забезпечити необхідну точність визначення місцезнаходження судна, а також відсутністю напрямків сучасної теорії, що вирішує проблему побудови ефективних радіонавігаційних систем (РНС), які забезпечують безпеку судноводіння на внутрішніх водних шляхах (ВВШ) України. В даний час ця важлива народногосподарська проблема вирішується шляхом застосування радіолокаційного обладнання, що не задовольняє вимогам з точності. Тому відродження українського торгового флоту доцільно починати з оснащення суден супутниковою радіонавігаційною апаратурою з диференціальним режимом роботи, здатною забезпечити підвищений рівень безпеки судноводіння на ВВШ України.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційні дослідження проводились в НДІ “Квант-Навігація” в рамках проекту “Мережа” (№ ГР 0100U002131), виконаному за державним контрактом с Національною агенцією морських досліджень і технологій при КМ України № 11.11/12 від 01.04.97, проекту “Навігація” (№ ГР 0100U006012), виконаному за контрактом з АТ НДIРВ № 3.33-98/20-98 від 01.08.98, а також в Київській державній академії водного транспорту за планом НДР на тему “Дослідження інтегрованих моделей навігаційно-гідрографічного забезпечення судноплавства на внутрішніх водних шляхах України” (№ ГР 0100V006773), виконаному в рамках проекту “Розвиток системи навігаційного обладнання прибережних районів Чорного та Азовського морів” шифр “ЗНО”, код 11.11/9 відповідно Державної програми “Створення системи і технологій навігаційного, картографічного і гідрографічного забезпечення мореплавства” 2000 року.
Метою досліджень є розвиток теоретичних основ побудови радіонавігаційних систем для рішення науково-прикладної задачі підвищення точності радіонавігаційного визначення місцезнаходження суден на ВВШ України.
В процесі досліджень вирішено наступні задачі:
Об’єкт дослідження - система організаційних заходів і сукупність технічних засобів, на яких базується процес управління рухом на ВВШ України і якими визначається рівень безпеки судноплавства.
Предмет дослідження - супутникові радіонавігаційні системи, які призначені для створення цілісного радіонавігаційного поля на внутрішніх водних шляхах України із застосуванням диференційних підсистем (діференційні РНС) для підвищення точності визначення координат судна.
Вирішувана проблема - побудування ефективного радіонавігаційного забезпечення безпеки руху на внутрішніх водних шляхах України.
Наукова новизна дисертації полягає в тому, що у ній вперше, на відміну від існуючих методів навігаційного забезпечення руху суден на ВВШ України, що здійснюються за допомогою традиційних електро- та радіонавігаційних приладів (компас, ехолот, радіолокатор та т.п.), проблема підвищення ефективності радіонавігаційного забезпечення вирішена шляхом наукового обґрунтування нового принципу управляння рухом на ВВШ України на основі диференціальної радіонавігаційної системи, що використовує можливості СНС ГЛОНАСС і НАВСТАР і забезпечує підвищення точності місцевизначення та рівня безпеки руху судна.
В межах реалізації нового принципу і в розвиток теорії проектування радіонавігаційних систем одержано нові наукові результати:
1. Нова логіко-інформаційна модель диференціальної радіонавігаційної системи забезпечення безпеки плавання на ВВШ України, що комплексно враховує характеристики, параметри та обмеження трьох основних факторів: судна, як об’екта керування; засобів позиціонування, що забезпечують зовнішній зворотній зв’язок, та особливостей внутрішніх водних шляхів.
. Нові рішення з удосконалення технічних характеристик інформаційних каналів в диференціальних РНС, які відрізняються тим, що для підвищення надійності передачі диференціальних поправок необхідно використовувати лише поверхневі хвилі певних діапазонів, враховувати вплив рельєфу, що загороджує, та законів розподілу кореспондентів на місцевості.
3. Теоретичні засади і результати розрахунку зон і радіусів дії контрольно-коректуючих станцій (ККС) диференціальної радіонавігаційної системи для діапазонів середніх та ультракоротких хвиль, що опирається на вирішення отриманих вперше трансцендентних рівнянь.
Практичне значення отриманих результатів. Розроблений у дисертаційній роботі комплекс моделей, алгоритмів, програм і рекомендацій дозволив запропонувати для ВВШ України топологічну структуру ККС, що забезпечує ефективне судноводіння з високим рівнем безпеки.
Результати проведених досліджень впроваджені в розробках Центрального науково-дослідного інституту навігації і управління. Форма реалізації –технічні пропозиції щодо структури мережі ККС для ВВШ України і способи передачі диференціальних поправок у мережі ККС, диференціального режиму станцій Азовсько-Чорноморського басейну. Факт реалізації результатів роботи підтверджується відповідним актом впровадження.
Конкретна особиста участь автора в одержанні наукових результатів, викладених у дисертації, полягає у постановці цілей і задач досліджень, одержанні експериментальних даних, проведенні натурних досліджень і випробувань, побудові логіко-інформаційних моделей, дослідженні диференціальних поправок для ККС, удосконаленні технічних характеристик інформаційних каналів і засобів радіонавігаційних систем, побудови структури ККС на ВВШ країни. Всі наукові результати одержані автором самостійно.
Апробація роботи. Результати досліджень доповідалися і обговорювались на науково-технічній конференції “Освіта і безпека судноводіння” (Київ, 2001 р.), Міжнародній конференції “Транспорт-ХХІ ст.” (Одеса, 1998 р.), ІІІ міжнародній науково-технічній конференції “АВІА-2001” (Київ, 2001 р.), наукових конференціях науково-педагогічного персоналу Київської державної академії водного транспорту в 1999-2003 рр. і Санкт-Петербурзького державного університету водних комунікацій у 1998-1999 рр.
Публікації. Зміст і основні результати дисертації опубліковані в 24 роботах, в тому числі одній монографії.
Структура і обсяг роботи: Дисертація складається із вступу, 6 розділів, висновків та 3-х додатків і має загальний обсяг –стор. Список використаних джерел складається із 125 найменувань.
ЗМіст роботи
У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано науково-технічну проблему, мету і задачі досліджень.
В першому розділі представлено огляд літератури і аналіз сучасного стану радіонавігаційних систем. Представлено результати дослідження зовнішнього доповнення для системи, що створює суцільне радіонавігаційне поле на ВСШ України, що дозволило раціонально виділити таку систему з метасистеми глобальних і регіональних радіонавігаційних систем.
Тут (п. 1.1) проаналізовано можливості з точки зору виконання вимог ІМО до точності судноводіння, по-перше, глобальних і регіональних радіонавігаційних систем першого покоління, по-друге, глобальних супутникових радіонавігаційних систем другого покоління - типу “НАВСТАР” і ”ГЛОНАСС” і, по-третє, супутникових систем зв'язку і радіонавігації типу “ГЛОБАЛСТАР”, “ІРIДIУМ”, “СИГНАЛ”. У п. 1.2 встановлено оцінку можливостей використання радіонавігаційного поля на внутрішніх судноплавних шляхах України. В даний час вимоги до точності судноводіння в зонах обмеженого плавання і прибережних зонах, характерних для ВСШ, є дуже високими і складають, наприклад, в акваторії портів, гаваней 5…20 м, у вузьких каналах і фарватерах (шириною 100…200 м) - 0,15 ширини каналу, тобто 15…30 м, у фарватерах шириною 2…20 кабельтових - 0,2 ширини, у системах поділу руху - 0,2 ширини смуги руху тощо.
Тому з усіх існуючих і перспективних навігаційних систем найбільш прийнятні для створення суцільного радіонавігаційного поля на ВСШ України глобальні СРНС другого покоління “НАВСТАР” і “ГЛОНАСС”. Точність місцевизначення суден у цих системах складає: для системи “ГЛОНАСС”- 45 м (з імовірністю 0,95). У системах “ГЛОБАЛСТАР”, “ІРИДИУМ”, “СИГНАЛ” точність місцевизначення дорівнює Rc –радіусу стільникової зони наземної стільникової системи і для малих зон обслуговування складає не менше 1,5…10 км, що значно гірше точності систем другого покоління. Разом з тим останні також не відповідають вимогам ІМО до точності місцевизначення на ВСШ і в прибережному плаванні, що й обумовлює необхідність створення спеціалізованої РНС із поліпшеними точними характеристиками.
У другому розділі проведено аналіз і узагальнення усталених у сучасній вітчизняній і закордонній науково-технічній літературі основних поглядів, принципів і прийомів для проведення концептуальних досліджень складних організаційно-технічних систем. У п. 2.1 основну увагу приділено ланці “метасистема –система”. Виходячи з прийнятої в роботі узагальненої схеми шляхів підвищення ефективності функціонування таких складних систем (мал. 1) встановлені принципи вичленовування системи з метасистеми на основі підходу Геделя, проаналізовано існуючі методи оцінки ефективності систем, а також фактори, що визначають цю ефективність (мал. 2), такі, як умови функціонування системи, способи її використання й основні властивості: стійкість (R-якість), керованість (C-якість), здатність (A-якість), самоорганізація (L - якість).
У п. 2.2 розкрито й узагальнено шляхи сучасної системної інженерно - кібернетичної методології опису як узагальненої схеми, так і характеристик етапу концептуальних досліджень у термінах SО–системи, властиві дослідженню операцій і структури складних технічних систем на третьому системному рівні “організація –поведінка”, розташованим між другим - агрегативним і четвертим - метасистемним рівнями. У термінах зазначеного рівня сформульовано погляди на мети, прийоми і результати концептуальних досліджень.
cc
ce ec
c3 ()
c7 f1
f1
c2