Имитационное моделирование безопасного расхождения групп морских судов

Статья посвящена проблеме безопасного движения судов в условиях насыщенного трафика. Рассматривается задача безопасного расхождения групп судов. Отмечается, что расхождение автономных (безэкипажных) судов имеет свою особую специфику. При их групповом движении автономному судну необходимо «знать» намерения других участников для правильной интерпретации правил расхождения судов. Это требует расширения известных алгоритмов расхождения на случай группового движения. В статье описана математическая модель задачи расхождения судов, основанная на традиционных геометрических представлениях относительного движения судов. Дан алгоритм действий судна в условиях группового движения. Описан программный инструментарий, использованный для постановки вычислительных экспериментов по расхождению групп автономных судов. Отмечается, что предложенный алгоритм может быть успешно применен и для судов с экипажем, внедрен в автоматизированные бортовые средства управления судном. Показан пример расчета маневров для расхождения группы из семи судов. Указывается, что для проверки предложенного алгоритма и оценки перспектив его использования на практике необходима постановка натурных экспериментов для групп малоразмерных моделей автономных надводных судов. Даются рекомендации по возможной конструкции таких судов для постановки экспериментов и развитию соответствующей береговой инфраструктуры, позволяющей в перспективе обеспечить поддержку автономного судовождения.

1. Франк М.О., Овчинников К.Д., Рыжов В.А. Обзор российского и зарубежного опыта создания безэкипажных катеров. Морские интеллектуальные технологии. 2022;57(3-1):22–28. DOI: 10.37220/MIT.2022.57.3.002.

2. Коренев А.С., Хабаров С.П., Шпекторов А.Г. Формирование траекторий движения безэкипажного судна. Морские интеллектуальные технологии. 2021;54(4-1):158–165. DOI: 10.37220/MIT.2021.54.4.047.

3. Дыда А.А., Пушкарев И.И., Чумакова К.Н. Алгоритм обхода статических препятствий для безэкипажного судна. Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2021;13(3):307–315. DOI: 10.21821/2309-5180-2021-13-3-307-315.

4. Ардельянов Н.П. Промежуточные результаты концепции е-навигации. Вестник государственного морского университета имени адмирала Ф.Ф. Ушакова. 2022;39(2):8–11.

5. Ривкин Б.С. Е-навигация. Прошло 5 лет. Гироскопия и навигация. 2020;28(1):101–120. DOI: 10.17285/0869-7035.0026.

6. Сайт проекта А-навигации [Электронный ресурс]. URL: https://www.a-nav.org/ru/index.html (дата обращения: 13.06.2023).

7. Szlapczynski R., Szlapczynska J. Evolutionary Sets of Safe Ship Trajectories: Evaluation of Individuals. TransNav the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation. 2012;6(3):345–353.

8. Zhang K., Huang L., He Y., Zhang L., Huang W., Xie C., Hao G. Collision Avoidance Method for Autonomous Ships Based on Modified Velocity Obstacle and Collision Risk Index. Journal of Advanced Transportation. 2022;2022:1–22. DOI: 10.1155/2022/1534815.

9. Kang Y.T., Chen W.J., Zhu D.Q., Wang J.H. Collision avoidance path planning in multi-ship encounter situations. Journal of Marine Science and Technology. 2021;26:1026–1037. DOI: 10.1007/s00773-021-00796-z.

10. Гриняк В.М., Шуленина А.В. Оценка загруженности трафика морской акватории мерой возможности принятия решений судоводителями. Территория новых возможностей. Вестник Владивостокского государственного университета экономики и сервиса. 2019;11(3):140–152. DOI: 10.24866/VVSU/2073-3984/2019-3/140-152.

11. Петров В. А., Шарлай Г. Н., Пузачев А. Н. Тренажерный комплекс для подготовки судоводителей / Патент на изобретение № 2657708: заявл. 17.04.2017: опубл. 14.06.2018.

12. Degre T., Lefevre X. A collision avoidance system. Journal of Navigation. 1981;34:294–302.

13. Petersen E., Inoue K., Tsugane M. Simulator studies on a collision avoidance display that facilitates efficient and precise assessment of evasive manoeuvres in congested waterways. Journal of Navigation. 2003;56:411–427.

14. Гриняк В.М., Девятисильный А.С. Нечеткая система предупреждения об опасном сближении морских судов. Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2016;(2):93. DOI: 10.7868/S0002338816010078.

15. Гриняк В.М., Девятисильный А.С., Трофимов М.В. Визуальное представление параметров траектории безопасного движения судна. Морские интеллектуальные технологии. 2016;33(3-1):269–273.

16. Гриняк В.М., Трофимов М.В., Люлько В.И. Оценка и представление параметров безопасного движения судна. Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2016;38(4):51–61. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-4-51-61.

17. Szlapczynski R., Szlapczynska J. A target information display for visualising collision avoidance manoeuvres in various visibility conditions. Journal of Navigation. 2015;68(6):1041–1055. DOI:10.1017/S0373463315000296.