RU107124U1 - INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX FOR AUTOMATION OF SHIPPING AND DYNAMIC POSITIONING OF A SHIP - Google Patents
INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX FOR AUTOMATION OF SHIPPING AND DYNAMIC POSITIONING OF A SHIP Download PDFInfo
- Publication number
- RU107124U1 RU107124U1 RU2011102791/11U RU2011102791U RU107124U1 RU 107124 U1 RU107124 U1 RU 107124U1 RU 2011102791/11 U RU2011102791/11 U RU 2011102791/11U RU 2011102791 U RU2011102791 U RU 2011102791U RU 107124 U1 RU107124 U1 RU 107124U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- control
- block
- information
- vessel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
1. Информационно-управляющий комплекс для автоматизации судовождения и динамического позиционирования судна, содержащий блок измерителей параметров движения судна (ИПДС), блок датчиков внешних воздействий (ДВВ), блок объектов управления (ОУ), информационные выходы которых подключены к вычислительному блоку (ВБ), а также блок управления, связанный информационно-управляющим входом-выходом с ВБ, причем блок ИПДС включает блок судовых навигационных приборов (СНП) в составе эхолота, лага и гирокомпаса, навигационную радиолокационную станцию (НРЛС) и навигационный модуль (НМ) в виде приемоиндикатора спутниковой навигационной системы (СНС), блок ДВВ включает датчики параметров ветра и волнения, блок ОУ включает объекты управления в виде судовых движителей и рулевого устройства с подключенными к ним датчиками ОУ (ДОУ), вычислительный блок ВБ включает контроллер, блок программного обеспечения (ПО) и центральный процессор (ЦП), при этом к входам контроллера подключены информационные выходы блоков ИПДС, ДВВ и ОУ, а выходы контроллера и блока ПО подключены к входам ЦП, который выполнен с возможностью сравнения данных измерений текущих параметров движения судна с заданными программными значениями и формирования по результатам этого сравнения управляющих сигналов на ОУ, отличающийся тем, что блок управления совмещен с вычислительным блоком ВБ, выполнен в виде модуля судоводителя (МС) и включает блок управления и контроля (БУК), связанный информационно-управляющим входом-выходом с блоком отображения информации (БОИ), выход которого подключен к блоку регистрации (БР), причем блок БУК связан информационно-управляющим вход 1. An information management complex for automating navigation and dynamic positioning of a vessel, comprising a unit for measuring the parameters of the vessel’s motion (IPDS), a block of external impact sensors (DVV), a block of control objects (OS), the information outputs of which are connected to the computing unit (WB), as well as a control unit connected by the information-control input-output with the WB, and the IPDS unit includes a block of ship navigation devices (SPS) consisting of an echo sounder, log and gyrocompass, a navigation radar station ( NRLS) and a navigation module (NM) in the form of a satellite navigation system (SNA) receiver-indicator, the DVV block includes wind and wave parameter sensors, the OU block includes control objects in the form of ship propulsion and steering gear with the OA (DOW) sensors connected to them, computational the WB unit includes a controller, a software unit (software) and a central processor (CPU), while the information outputs of the IPDS, DVV and OU blocks are connected to the controller inputs, and the outputs of the controller and software block are connected to the CPU inputs, which is made with the possibility of comparing the measurement data of the current parameters of the vessel’s movement with the set program values and generating control signals at the op-amp, according to the results of this comparison, characterized in that the control unit is combined with the WB computing unit, made in the form of a skipper (MS) module and includes a control and monitoring unit (BUK) associated with the information-control input-output with the information display unit (BOI), the output of which is connected to the registration unit (BR), and the BUK block is connected with the information-control input
Description
Техническое решение относится к судовождению и может быть использовано в средствах автоматического управления движением судов, а также в системах динамического позиционирования судов.The technical solution relates to navigation and can be used in means of automatic control of the movement of ships, as well as in systems of dynamic positioning of ships.
Основные принципы построения систем автоматического управления движением судов (АУДС) и их обобщенные схемы приведены в известных источниках [3, 4]. Позднее был запатентован ряд устройств АУДС, позволяющих в той или иной мере расширить их функциональные возможности, повысить эффективность их использования и безопасность судовождения: авторулевой судна [5], устройства управления движением судна [2, 6, 7], многоцелевые корабельные системы управления [8, 10, 11], устройства для выбора оптимального маневра судна [12, 13], морской интеллектуальный тренажер [9], устройство [1], реализующее способ автоматической проводки судов.The basic principles of building automatic ship traffic control systems (ATSS) and their generalized schemes are given in well-known sources [3, 4]. Later, a number of AUDS devices were patented, allowing one way or another to expand their functional capabilities, increase their use efficiency and navigation safety: autopilot vessel [5], vessel motion control devices [2, 6, 7], multi-purpose ship control systems [8 , 10, 11], a device for selecting the optimal maneuver of a vessel [12, 13], a marine intelligent simulator [9], a device [1] that implements a method of automatically navigating ships.
Общим признаком известных устройств АУДС [2, 3 и др.], как правило, является то, что они содержат блок измерения параметров движения судна, блок датчиков внешних воздействий, блок объектов управления, информационные выходы которых подключены к вычислительному блоку, а также блок управления, связанный информационно-управляющим входом-выходом с вычислительным блоком, управляющие выходы которого подключены к блоку объектов управления, при этом вычислительный блок выполнен с возможностью сравнения данных измерений текущих параметров движения судна с заданными программными значениями и формирования по результатам этого сравнения управляющих сигналов на блок объектов управления.As a rule, a common feature of known AUDS devices [2, 3, etc.] is that they contain a unit for measuring vessel motion parameters, a block of external impact sensors, a block of control objects, whose information outputs are connected to a computing unit, and also a control unit associated with the information-control input-output with a computing unit, the control outputs of which are connected to a block of control objects, while the computing unit is configured to compare the measurement data of the current parameters I ship with preset program values and the formation of the results of this comparison, the control signals to the flow control objects.
Однако, во всех известных устройствах АУДС [2, 5-11] состав аппаратуры не является полным и оптимальным для реализации потенциальных функциональных возможностей [3]: измерители параметров движения (курса, скорости и координат судна) не имеют требуемого параллельного дублирования, блок датчиков внешних воздействий учитывает, как правило, только воздействие ветра и волнения, а объектами управления в таких устройствах АУДС являются главные движители с гребными винтами и рулевое устройство. Неадекватность требованиям полноты и оптимизации состава аппаратуры таких устройств АУДС приводит [3] к недостаточной точности обеспечения заданной динамики движения судна (или удержания судна в заданном положении), к их недостаточной эксплуатационной надежности и, как следствие, - снижает безопасность судовождения. При этом конструкция известных устройств АУДС [2, 5-11] может быть усовершенствована посредством использования современных эффективных вычислительных средств.However, in all known AUDS devices [2, 5-11], the composition of the equipment is not complete and optimal for the implementation of potential functionality [3]: meters of movement parameters (course, speed and coordinates of the vessel) do not have the required parallel duplication, the block of external sensors impacts takes into account, as a rule, only the effects of wind and waves, and the main objects of control in such devices are the main propulsion propellers with propellers and the steering device. The inadequacy of the completeness and optimization of the equipment composition of such AUDS devices [3] leads to insufficient accuracy in ensuring the given dynamics of the vessel’s movement (or keeping the vessel in a given position), to their insufficient operational reliability and, as a result, reduces the safety of navigation. Moreover, the design of the known devices AUDS [2, 5-11] can be improved through the use of modern efficient computing tools.
Устройство [1, фиг.1], реализующее способ автоматической проводки судов и принятое за прототип, содержит блок измерителей параметров движения судна (ИПДС), блок датчиков внешних воздействий (ДВВ), блок объектов управления (ОУ), информационные выходы которых подключены к вычислительному блоку (ВБ), а также блок управления, связанный информационно-управляющим входом-выходом с ВБ, причем блок ИПДС включает блок судовых навигационных приборов (СНП) в составе эхолота, лага и гирокомпаса, навигационную радиолокационную станцию (НРЛС) и навигационный модуль (НМ) в виде приемоиндикатора спутниковой навигационной системы (СНС), блок ДВВ включает датчики параметров ветра и волнения, блок ОУ включает объекты управления в виде судовых движителей и рулевого устройства с подключенными к ним датчиками ОУ (ДОУ), вычислительный блок ВБ включает контроллер, блок программного обеспечения (ПО) и центральный процессор (ЦП), при этом к входам контроллера подключены информационные выходы блоков ИПДС, ДВВ и ОУ, а выходы контроллера и блока ПО подключены к входам ЦП, который выполнен с возможностью сравнения данных измерений текущих параметров движения судна с заданными программными значениями и формирования по результатам этого сравнения управляющих сигналов на ОУ.The device [1, figure 1], which implements a method of automatic pilotage and adopted as a prototype, contains a block of measuring parameters of the vessel’s motion (IPDS), a block of sensors of external influences (DVV), a block of control objects (OS), the information outputs of which are connected to the computing unit (WB), as well as a control unit associated with the information-control input-output with the WB, and the IPDS unit includes a unit of ship navigation devices (SPS) consisting of an echo sounder, log and gyrocompass, a navigation radar station (NRLS) and a navigation the first module (NM) in the form of a satellite navigation system (SNA) receiver indicator, the DVV block includes wind and wave parameter sensors, the OU block includes control objects in the form of ship propulsion and steering gear with the OA sensors connected to them, the WB computing block includes a controller, a software unit (software) and a central processor (CPU), while the information outputs of the IPDS, DVV and OU blocks are connected to the controller inputs, and the outputs of the controller and software block are connected to the CPU inputs, which is configured to measurement data of the current parameters of the vessel’s movement with the given program values and the formation of control signals at the op-amp based on the results of this comparison.
Известная система АУДС [1] требует конструктивной доработки с учетом современного уровня развития вычислительной техники, в частности - повсеместного распространения персональных компьютеров типа ноутбук для решения как вычислительных задач, так и задач управления различной сложности.The well-known AUDS system [1] requires constructive refinement, taking into account the current level of development of computer technology, in particular, the ubiquitous distribution of personal computers such as a laptop to solve both computing problems and control tasks of varying complexity.
Кроме того, одним из основных недостатков устройства [1], как и других известных аналогов, является недостаточная полнота и оптимальность реализации функциональных возможностей: наличие в НМ аппаратуры лишь одной СНС GPS и отсутствие резервирования средств координирования судна посредством ряда других устройств снижает точность определения места при движении судна по заданной траектории, достоверность и эксплуатационную надежность данных, при этом неисправность СНС GPS влечет за собой сбои в работе устройства АУДС [1]. Неполнота измерений внешних воздействий (не учитываются течение и приливные воздействия) и ограничение ОУ главным судовым движителем и рулевым устройством в устройстве [1] также приводит к снижению точности и надежности судовождения.In addition, one of the main disadvantages of the device [1], as well as other well-known analogues, is the insufficient completeness and optimality of the implementation of functional capabilities: the presence in the NM equipment of only one GPS SNA and the lack of redundancy of vessel coordination means through a number of other devices reduces the accuracy of position determination when vessel movement along a given trajectory, reliability and operational reliability of data, while a GPS SNA malfunction entails malfunctioning of the ADS device [1]. The incompleteness of measurements of external influences (the current and tidal effects are not taken into account) and the limitation of the OS by the main ship propulsion and steering device in the device [1] also lead to a decrease in the accuracy and reliability of navigation.
Таким образом, известная система АУДС [1] требует конструктивной доработки для реализации эффективной промышленной применимости. При этом ссылки на усложнение устройства и повышение его стоимости при расширении состава аппаратуры нельзя признать обоснованными (особенно для крупнотоннажных судов [3]), поскольку некоторое усложнение аппаратуры для использования избыточных измерений компенсируется повышением точности и, как следствие, - повышением надежности управления движением судна и безопасности судовождения. Стоимость узлов и составляющих элементов в настоящее время не может считаться существенным препятствием для создания высокоэффективных и надежных систем АУДС с широким спектром функциональных возможностей, особенно для крупнотоннажных танкеров, геофизических, исследовательских, буровых судов, а также военных кораблей.Thus, the well-known AUDS system [1] requires constructive refinement to implement effective industrial applicability. At the same time, references to the complexity of the device and the increase in its cost when expanding the composition of the equipment cannot be considered justified (especially for large vessels [3]), since some complication of the equipment for using excessive measurements is compensated by an increase in accuracy and, as a result, an increase in the reliability of controlling the movement of the vessel and navigation safety. Currently, the cost of components and components cannot be considered a significant obstacle to the creation of highly efficient and reliable AUDS systems with a wide range of functional capabilities, especially for large-capacity tankers, geophysical, research, drilling vessels, and also warships.
Точность, достоверность и надежность управления движением судна могут быть повышены путем использования избыточной исходной информации и рациональной конструкции систем АУДС и комплексов судовождения [3, 4].The accuracy, reliability and reliability of vessel motion control can be improved by using redundant initial information and the rational design of AUDS systems and navigation systems [3, 4].
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании информационно-управляющего комплекса для автоматизации судовождения и динамического позиционирования судна, реализующего на базе средств современной вычислительной техники максимальную синергию совокупного применения аппаратуры ряда различных средств координирования судна, полноты измерений внешних возмущающих воздействий и использования в качестве объектов управления всех без исключения движительных судовых систем и устройств.The essence of the proposed technical solution is to create an information and control complex for automating navigation and dynamic positioning of the vessel, which, on the basis of modern computer technology, maximizes the synergy of the combined use of the equipment of a number of different means of coordinating the vessel, completeness of measurements of external disturbing influences and using all without exclusion of propulsion ship systems and devices.
Основной результат - расширение функциональных возможностей комплексов для автоматизации судовождения и/или их динамического позиционирования при повышении точности и достоверной информативности путем определения и обработки избыточных измерений параметров комплексным составом аппаратуры, что, в свою очередь, обеспечивает эксплуатационную надежность комплексов и безопасность судовождения и тем самым позволяет достигнуть оптимального критерия функционирования комплекса «сложность - стоимость - эффективность», т.е. достигнуть максимальной эффективности использования при приемлемых сложности и стоимости комплекса.The main result is the expansion of the functionality of complexes for automation of navigation and / or their dynamic positioning while increasing accuracy and reliable information by identifying and processing redundant measurements of parameters by the complex composition of the equipment, which, in turn, ensures the operational reliability of the complexes and the safety of navigation and thereby allows to achieve the optimal criterion for the functioning of the complex "complexity - cost - efficiency", i.e. to achieve maximum efficiency with acceptable complexity and cost of the complex.
При этом применение в комплексе адекватных вычислительных средств позволяет реализовать необходимое рациональное резервирование путем использования портативных информационно-управляющих устройств комплекса на базе персональных компьютеров типа ноутбук.At the same time, the use of adequate computing facilities in the complex makes it possible to implement the necessary rational backup by using portable information and control devices of the complex based on personal computers such as a laptop.
Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.
Информационно-управляющий комплекс для автоматизации судовождения и динамического позиционирования судна содержит блок измерителей параметров движения судна (ИПДС), блок датчиков внешних воздействий (ДВВ), блок объектов управления (ОУ), информационные выходы которых подключены к вычислительному блоку (ВБ), а также блок управления, связанный информационно-управляющим входом-выходом с ВБ, причем блок ИПДС включает блок судовых навигационных приборов (СНП) в составе эхолота, лага и гирокомпаса, навигационную радиолокационную станцию (НРЛС) и навигационный модуль (НМ) в виде приемоиндикатора спутниковой навигационной системы (СНС), блок ДВВ включает датчики параметров ветра и волнения, блок ОУ включает объекты управления в виде судовых движителей и рулевого устройства с подключенными к ним датчиками ОУ (ДОУ), вычислительный блок ВБ включает контроллер, блок программного обеспечения (ПО) и центральный процессор (ЦП), при этом к входам контроллера подключены информационные выходы блоков ИПДС, ДВВ и ОУ, а выходы контроллера и блока ПО подключены к входам ЦП, который выполнен с возможностью сравнения данных измерений текущих параметров движения судна с заданными программными значениями и формирования по результатам этого сравнения управляющих сигналов на ОУ.The information and control complex for automating navigation and dynamic positioning of a vessel contains a block of measuring instruments for the motion of the vessel (IPDS), a block of sensors of external influences (DVV), a block of control objects (OS), the information outputs of which are connected to a computing unit (WB), and also a block control associated with the information-control input-output with the WB, and the IPDS unit includes a block of ship navigation devices (SPS) consisting of an echo sounder, log and gyrocompass, a navigation radar station (NRLS) ) and a navigation module (NM) in the form of a satellite navigation system (SNA) receiver-indicator, the DVV unit includes wind and wave parameter sensors, the OU unit includes control objects in the form of ship propulsion and steering device with OA sensors connected to them, a computing unit The WB includes a controller, a software unit (software) and a central processor (CPU), while the information outputs of the IPDS, DVV and OU blocks are connected to the controller inputs, and the outputs of the controller and software block are connected to the CPU inputs, which is made with possibility of comparing the measurement data of current vessel motion parameters with predetermined values and formation software according to the results of this comparison, control signals to the op-amp.
Отличительной особенностью комплекса является то, что блок управления совмещен с вычислительным блоком ВБ, выполнен в виде модуля судоводителя (МС) и включает блок управления и контроля (БУК), связанный информационно-управляющим входом-выходом с блоком отображения информации (БОИ), выход которого подключен к блоку регистрации (БР), причем блок БУК связан информационно-управляющим входом-выходом с центральным процессором ЦП вычислительного блока ВБ, а управляющие выходы блока БУК подключены к входам блоков ИПДС, ДВВ и ОУ, при этом модуль судоводителя МС выполнен в виде стационарного оборудования в рулевой рубке судна, а также в виде дополнительных переносных модулей пользователей на базе персональных компьютеров типа ноутбук, включающих средства сопряжения с бортовой локальной вычислительной сетью (ЛВС).A distinctive feature of the complex is that the control unit is combined with the WB computing unit, made in the form of a boatmaster (MS) module, and includes a control and monitoring unit (BEC) connected by the information-control input-output with an information display unit (BOI), the output of which connected to the registration unit (BR), and the BUK block is connected by the information-control input-output to the central processor of the CPU of the WB computing unit, and the control outputs of the BUK block are connected to the inputs of the IPDS, DVV and OU blocks, while the The MC lead-up is made in the form of stationary equipment in the wheelhouse of the vessel, as well as in the form of additional portable user modules based on laptop-type personal computers, including means for interfacing with the on-board local area network (LAN).
Отличием комплекса также является то, что навигационный модуль НМ включает аппаратуру дифференциального варианта СНС GPS, аппаратуру дифференциального варианта СНС «ГЛОНАСС», аппаратуру инерциальной навигационной системы (ИНС), аппаратуру радионавигационных систем (РНС), аппаратуру гидроакустических навигационных систем (ГНС) и аппаратуру радиогеодезических систем (РГС), причем выходы аппаратуры СНС GPS, СНС «ГЛОНАСС», ИНС, РНС, ГНС И РГС подключены к входам контроллера вычислительного блока ВБ.The difference of the complex is also that the NM navigation module includes equipment for the differential version of the GPS SNA, equipment for the differential version of the GLONASS SNA, equipment for the inertial navigation system (ANS), equipment for radio navigation systems (RNS), equipment for hydroacoustic navigation systems (GNS) and radio-geodetic equipment systems (RGS), and the outputs of the GPS SNA, SNA "GLONASS", ANN, RNS, GNS and RGS are connected to the inputs of the WB computing unit controller.
Кроме того, комплекс отличается тем, что блок датчиков внешних воздействий ДВВ дополнительно к датчикам параметров ветра и волнения содержит датчики параметров течения и приливного воздействия, причем выходы всех датчиков блока ДВВ подключены к соответствующим входам контроллера вычислительного блока ВБ.In addition, the complex is distinguished by the fact that the block of sensors for external influences of the DVV, in addition to the sensors of wind and wave parameters, contains sensors of the parameters of the current and tidal effects, and the outputs of all sensors of the DVV block are connected to the corresponding inputs of the controller of the WB computing unit.
Комплекс также отличается тем, что блок ОУ включает главные движители с гребными винтами регулируемой скорости или регулируемого шага, рулевое устройство, двигатели подруливающих устройств (ПрУ) типа «винт в трубе», поворотные двигатели регулируемой скорости или регулируемого шага поворотных движетельно-рулевых колонок (ПДРК) с соответствующими датчиками ДОУ управляющих воздействий на эти ОУ.The complex is also characterized in that the OS unit includes main propellers with variable speed or adjustable pitch propellers, steering gear, thruster screws in the tube type, variable speed or adjustable pitch rotary motors of rotary propulsion and steering columns (MPCs) ) with the corresponding sensors DOE control actions on these op-amps.
При этом особенностью комплекса является то, что аппаратура СНС выполнена с возможностью определения координат, скорости и курса судна, а также его крена и дифферента с последующей фильтрацией данных совместно с измерениями блока СНП в вычислительном блоке ВБ.Moreover, a feature of the complex is that the SNA equipment is capable of determining the coordinates, speed and course of the vessel, as well as its roll and trim, followed by filtering the data together with measurements of the SPS unit in the WB computing unit.
Отличие комплекса также заключается в том, что вычислительный блок ВБ снабжен устройствами фильтрации и временного сглаживания измерений блока ИПДС и блока ДВВ, выполненными, например, в виде фильтров Калмана.The difference of the complex also lies in the fact that the WB computing unit is equipped with devices for filtering and temporarily smoothing measurements of the IPDS unit and the DVV unit, made, for example, in the form of Kalman filters.
При этом синхронизация работы блоков ИПДС, ДВВ, ОУ, ВБ и блока управления осуществляется в реальном времени по сигналам СНС.At the same time, the synchronization of the operation of the IPDS, DVV, OU, VB and control unit blocks is carried out in real time according to the SNA signals.
В конкретном случае выполнения комплекса адаптивное управление движением судна (удержание судна в заданном состоянии) реализуется вычислительным блоком ВБ в соответствии с алгоритмом формирования вектора управленияIn a specific case of complex implementation, adaptive control of the vessel’s movement (keeping the vessel in a given state) is implemented by the WB computing unit in accordance with the algorithm for generating the control vector
где U - вектор управления, представляющий совокупность m управляющих воздействий (U1, U2…, Um) на блок ОУ: UТ=(U1, U2,…, Um);where U is the control vector representing the set of m control actions (U 1 , U 2 ..., U m ) on the OS block: U T = (U 1 , U 2 , ..., U m );
Z - вектор наблюдений, представляющий совокупность n параметров (z1, z2,…, zn) судна, измеренных и оцененных блоком ИПДС: ZT=(z1, z2,…, zn);Z is the observation vector representing a set of n parameters (z 1 , z 2 , ..., z n ) of the vessel, measured and evaluated by the IPDS block: Z T = (z 1 , z 2 , ..., z n );
F - вектор возмущающих воздействий, представляющий совокупность k возмущающих воздействий (f1, f2,…, fk), измеренных блоком ДВВ: FT=(f1, f2,…, fk),F is the vector of perturbing influences, representing a set of k disturbing influences (f 1 , f 2 , ..., f k ), measured by the DWE unit: F T = (f 1 , f 2 , ..., f k ),
и в соответствии с заданными программными значениями параметров модели движения судна, размещенной в памяти блока ПО.and in accordance with the specified program values of the parameters of the vessel’s motion model, located in the memory of the software unit.
В предложенном комплексе блок отображения информации БОИ и блок регистрации БР являются устройствами визуализации, хранения и вывода текстовой и графической информации и включают лазерный струйный принтер, графопостроитель-плоттер цифровых электронных карт в заданном масштабе и в заданной системе координат, а также устройство магнитной записи данных, выполненное в виде магнитно-оптического накопителя.In the proposed complex, the information display unit BOI and the registration unit BR are devices for visualization, storage and output of text and graphic information and include a laser inkjet printer, plotter-plotter of digital electronic maps in a given scale and in a given coordinate system, as well as a magnetic data recording device, made in the form of a magnetic optical drive.
В частных случаях выполнения комплекса вычислительный блок ВБ модуля судоводителя МС с соответствующим программным обеспечением может быть подключен к бортовой ЛВС судна или взаимодействовать с судовыми техническими системами и устройствами посредством беспроводной ЛВС.In special cases of complex implementation, the computing unit of the WB module of the MS skipper module with the appropriate software can be connected to the ship’s onboard LAN or interact with ship technical systems and devices via a wireless LAN.
При этом модуль судоводителя МС, выполненный на базе персонального компьютера типа ноутбук и взаимодействующий с беспроводной ЛВС, может быть выполнен в двух вариантах: 1) с возможностью доступа судоводителя и 2) с возможностью, ограничивающей использование считыванием информации, и блокировкой реализации функций управления судном.At the same time, the MS skipper module, made on the basis of a laptop-type personal computer and interacting with a wireless LAN, can be made in two versions: 1) with the ability to access the skipper and 2) with the possibility of restricting the use of information reading and blocking the implementation of the ship's control functions.
На фиг.1 представлена общая конструктивная схема информационно-управляющего комплекса для автоматизации судовождения и динамического позиционирования судна; на фиг.2 приведена схема навигационного модуля определения местоположения судна.Figure 1 presents the General structural diagram of the information management system for the automation of navigation and dynamic positioning of the vessel; figure 2 shows a diagram of a navigation module for determining the position of the vessel.
На чертежах приняты следующие обозначения:In the drawings, the following notation:
1 - блок измерителей параметров движения судна (блок ИПДС);1 - block measuring the parameters of the movement of the vessel (block IPDS);
2 - блок датчиков внешних воздействий (блок ДВВ);2 - block of sensors of external influences (block DVV);
3 - блок объектов управления (блок ОУ);3 - block of control objects (OS block);
4 - модуль судоводителя (МС);4 - module skipper (MS);
5 - вычислительный блок (ВБ) сбора и обработки информации;5 - computing unit (WB) of the collection and processing of information;
6 - блок судовых навигационных приборов (блок СНП): эхолот, лаг, гирокомпас;6 - block of navigational navigation devices (SNP block): echo sounder, log, gyrocompass;
7 - навигационная РЛС (НРЛС);7 - navigation radar (radar);
8 - навигационный модуль (НМ) определения местоположения судна;8 - navigation module (NM) determining the position of the vessel;
9 - датчик параметров ветра;9 - sensor wind parameters;
10 - датчик параметров волнения;10 - sensor parameters of the waves;
11 - датчик параметров течения;11 - sensor flow parameters;
12 - датчик параметров приливного воздействия;12 - sensor parameters of tidal effects;
13 - объекты управления (ОУ): гребные винты, подруливающие устройства и т.п.;13 - control objects (OS): propellers, thrusters, etc .;
14 - датчики объектов управления (ДОУ);14 - sensors of control objects (DOU);
15 - блок управления и контроля (БУК);15 - control and monitoring unit (BUK);
16 - блок отображения (визуализации) информации БОИ;16 - block display (visualization) of information BOI;
17 - блок регистрации (прокладчик, принтер и т.п.) - БР;17 - registration unit (plotter, printer, etc.) - BR;
18 - контроллер вычислительного блока;18 - controller computing unit;
19 - блок программного обеспечения (блок ПО);19 - software block (software block);
20 - центральный процессор (ЦП);20 - central processing unit (CPU);
21 - выход управляющих воздействий на судно;21 - output control actions on the vessel;
22 - аппаратура СНС GPS (дифференциальный режим);22 - GPS GPS equipment (differential mode);
23 - аппаратура СНС «ГЛОНАСС» (дифференциальный режим);23 - equipment SNS "GLONASS" (differential mode);
24 - аппаратура инерциальной навигационной системы (ИНС);24 - equipment inertial navigation system (ANN);
25 - аппаратура радионавигационных систем (РНС);25 - equipment of radio navigation systems (RNS);
26 - аппаратура гидроакустических навигационных систем (ГАНС);26 - equipment for sonar navigation systems (HANS);
27 - аппаратура радиогеодезических систем (РГС).27 - equipment of radio-geodetic systems (RGS).
Работа комплекса заключается в следующем.The work of the complex is as follows.
Процесс автоматического управления движением судна, как правило, включает [3, 4] измерение параметров движения судна блоком ИПДС 1, измерение параметров внешних воздействий блоком ДВВ 2, сравнение в вычислительном блоке ВБ 5 данных блока ИПДС 1 текущих параметров движения судна с заданными блоком ПО 19 программными значениями модели движения, формирование по результатам этого сравнения управляющих сигналов на ОУ 13 блока ОУ 3. Модуль судоводителя 4 служит для управления и контроля этого процесса.The process of automatic control of the vessel’s movement, as a rule, includes [3, 4] measurement of the parameters of the vessel’s movement by the IPDS block 1, measurement of the parameters of external influences by the DVV-2 block, comparison of the current parameters of the vessel’s movement with the given software block 19 in the WB 5 computing unit program values of the motion model, the formation of the results of this comparison of control signals on the OS 13 of the OS unit 3. The module 4 of the skipper is used to control and monitor this process.
Особенности работы предложенного комплекса (фиг.1) определяются новой совокупностью существенных признаков. На входы контроллера 18 поступает информация с выходов блока СНП 6, НРЛС 7, а также с выходов навигационного модуля НМ 8, который включает (фиг.2) совокупность аппаратуры GPS 22, аппаратуры 23 СНС «ГЛОНАСС», аппаратуры 24 ИНС, аппаратуры 25 РНС (например, аппаратуры фазовых и импульсно-фазовых РНС), аппаратуры 26 ГНС и аппаратуры 27 РГС (радиотехнических фазовых а также лазерных). Структура и работа таких типов аппаратуры 22-27 известны и описаны, например, в книге: Соненберг Г.Д. Радиолокационные и навигационные системы: Пер. с англ. - Л.: Судостроение, 1982. - 400 с.The features of the proposed complex (figure 1) are determined by a new set of essential features. The inputs of the controller 18 receive information from the outputs of the SNP 6, NRLS 7 unit, as well as from the outputs of the navigation module NM 8, which includes (FIG. 2) a combination of GPS 22 equipment, GLONASS equipment 23, ANS equipment 24, 25 RNS equipment 25 (for example, equipment for phase and pulse-phase RNS), equipment 26 GNS and equipment 27 RGS (radio phase and laser). The structure and operation of these types of equipment 22-27 are known and described, for example, in the book: G. Sonenberg Radar and navigation systems: Trans. from English - L .: Shipbuilding, 1982. - 400 p.
При этом особенностью комплекса является то, что аппаратура СНС 22 и 23 выполнена с возможностью определения координат, скорости и курса судна, а также его крена и дифферента с последующей фильтрацией данных совместно с измерениями блока СНП 6 в вычислительном блоке ВБ 5. Технология таких измерений ориентации судна с использованием аппаратуры СНС, а также устройства формирования по этим измерениям вектора состояния судна известны и описаны, например, в: RU 2144686 С1, 20.01.2000; RU 2248004 С2, 10.03.2005.The feature of the complex is that the SNS 22 and 23 equipment is capable of determining the coordinates, speed and course of the vessel, as well as its roll and trim, followed by filtering the data together with measurements of the SNP 6 unit in the VB 5 computing unit. The technology of such orientation measurements a vessel using SNA equipment, as well as a device for generating a state vector of a vessel from these measurements, are known and described, for example, in: RU 2144686 C1, 20.01.2000; RU 2248004 C2, 03/10/2005.
Избыточность измерений аппаратурой 22-27 в совокупности с данными блоков СНП 6 и НРЛС 7 обеспечивает повышение точности определения места судна [3, 4]. Комплексная информация совокупности различных типов аппаратуры 6, 7, 22-27 по определению координат судна обрабатывается ЦП 20 посредством фильтрации (например, фильтрации Калмана) и временного сглаживания (процедура обработки данных в комплексной навигационной системе известна и описана, например, в RU 2263280 С1, 27.10.2005 и в [3]). Значения измеренных параметров внешних воздействий ветра, волнения, течений и приливов, определяемые датчиками 9-12 блока ДВВ 2, и информация датчиков ДОУ 14 блока ОУ 3 также поступают на вход контроллера 18 и далее в ЦП 20, где определяются вектор наблюдений и вектор возмущающих воздействий, а также формируется вектор управления на ОУ 13 блока 3 с выходом 21 управляющих воздействий на судно.The redundancy of measurements with equipment 22-27 in conjunction with the data of the SNP 6 and NRLS 7 blocks provides an increase in the accuracy of determining the position of the vessel [3, 4]. The complex information of a set of different types of equipment 6, 7, 22-27 for determining the coordinates of the vessel is processed by the CPU 20 by filtering (for example, Kalman filtering) and temporal smoothing (the data processing procedure in the integrated navigation system is known and described, for example, in RU 2263280 C1, October 27, 2005 and in [3]). The values of the measured parameters of the external effects of wind, waves, currents and tides, determined by the sensors 9-12 of the DVV 2 unit, and the information of the sensors DOU 14 of the OU 3 block also go to the input of the controller 18 and then to the CPU 20, where the observation vector and the vector of disturbing effects are determined , and also a control vector is formed on the OS 13 of block 3 with the output 21 of the control actions on the vessel.
Технология и устройства для измерений ряда параметров гидрофизических полей акватории известны и описаны, например, в: RU 2316794 С1, 10.02.2008 и RU 2328757 С2, 10.07.2008. Вектор управления U формируется вычислительным блоком ВБ5 согласно алгоритму (1) и в соответствии с заданными программными значениями параметров модели движения судна, размещенной в памяти блока ПО 19. Структура математической модели движения судна известна и приведена, например, в: RU 2197016 С2, 20.01.2003, RU 2151713 С1, 27.06.2000. Структура и работа датчиков ДОУ 14 описана в [3, 4]. Блок ОУЗ включает главные движетели с гребными винтами регулируемой скорости или регулируемого шага, рулевое устройство, двигатели ПрУ типа «винт в трубе», поворотные двигатели ПДРК с соответствующими датчиками ДОУ 14 управляющих воздействий на эти ОУЗ.Technology and devices for measuring a number of parameters of the hydrophysical fields of the water area are known and described, for example, in: RU 2316794 C1, 02/10/2008 and RU 2328757 C2, 10.07.2008. The control vector U is generated by the WB5 computing unit according to algorithm (1) and in accordance with the specified program values of the parameters of the vessel’s motion model located in the memory of the software unit 19. The structure of the mathematical model of the ship’s motion is known and is given, for example, in: RU 2197016 C2, 20.01. 2003, RU 2151713 C1, 06/27/2000. The structure and operation of the sensors DOU 14 is described in [3, 4]. The OUZ block includes main propulsors with variable speed or adjustable pitch propellers, steering gear, screw-in-tube type PRU motors, PDRK rotary engines with corresponding DOU 14 sensors for controlling actions on these OUZs.
Блок 16 отображения информации БОИ и блок 17 регистрации БР являются устройствами визуализации, хранения и вывода текстовой и графической информации и включают лазерный струйный принтер, графопостроитель-плоттер цифровых электронных карт в заданном масштабе и в заданной системе координат, а также устройство магнитной записи данных, выполненное в виде магнитно-оптического накопителя.The BOI information display unit 16 and the BR registration unit 17 are devices for visualizing, storing and outputting text and graphic information and include a laser inkjet printer, a plotter-plotter of digital electronic maps in a given scale and in a given coordinate system, as well as a magnetic data recording device made in the form of a magnetic optical drive.
Синхронизация работы блоков ИПДС1, ДВВ2, ОУЗ, ВБ5 и модуля 4 судоводителя осуществляется в реальном времени по сигналам СНС (блоки 22 и 23).The synchronization of the operation of the IPDS1, DVV2, OUZ, VB5 blocks and the skipper module 4 is carried out in real time by the SNA signals (blocks 22 and 23).
Вычислительный блок ВБ 5 с соответствующим программным обеспечением блока 19 ПО и модуль судоводителя МС 4 подключены к бортовой ЛВС судна с возможностью реализации линий обмена информацией с судовыми техническими системами и средствами (блоки 1, 2 и 3), а также пользователями системы АУДС. Модуль судоводителя МС 4 может быть выполнен в виде стационарного оборудования в рулевой рубке судна, а также в виде дополнительных переносных модулей на базе персональных компьютеров типа ноутбук, включающих средства сопряжения с бортовой локальной вычислительной сетью ЛВС, либо взаимодействующих с судовыми техническими системами и устройствами посредством беспроводной ЛВС.The WB 5 computing unit with the corresponding software of the 19 software unit and the MS 4 skipper module are connected to the ship's on-board LAN with the possibility of implementing information exchange lines with ship technical systems and tools (blocks 1, 2, and 3), as well as users of the AUDS system. The MS 4 skipper module can be made in the form of stationary equipment in the wheelhouse of the vessel, as well as in the form of additional portable modules based on personal computers such as a laptop, including means for interfacing with the onboard local area network of the LAN, or interacting with ship technical systems and devices via wireless LAN
При этом модуль судоводителя МС, выполненный на базе персонального компьютера типа ноутбук и взаимодействующий с беспроводной ЛВС, выполнен в двух вариантах: 1) с возможностью доступа судоводителя и 2) с возможностью, ограничивающей использование считыванием информации, и блокировкой реализации функций управления судном (для исключения несанкционированного доступа к процессу управления судном).At the same time, the MS skipper module, made on the basis of a laptop-type personal computer and interacting with a wireless LAN, is made in two versions: 1) with the ability to access the skipper and 2) with the possibility of restricting the use of information reading and blocking the implementation of the ship's control functions (to exclude unauthorized access to the ship management process).
Таким образом, из формулы и из описания комплекса и его работы следует, что достигается его назначение с указанным техническим результатом, который находится в причинно-следственной связи с совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы.Thus, it follows from the formula and from the description of the complex and its work that its purpose is achieved with the indicated technical result, which is in a causal relationship with the set of essential features of the independent claim.
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
I. Прототип и аналоги:I. Prototype and analogues:
1. RU 2277495 С1, 10.06.2006 (прототип).1. RU 2277495 C1, 06/10/2006 (prototype).
2. RU 2150409 С1, 10.06.2000 (аналог).2. RU 2150409 C1, 10.06.2000 (analogue).
3. Золотов В.В., Фрейдзон И.Р. Управляющие комплексы сложных корабельных систем. - Л.: Судостроение, 1986. - 232 с.(аналог: с.64-73, рис.3.2).3. Zolotov VV, Freidzon I.R. Control complexes of complex ship systems. - L .: Shipbuilding, 1986. - 232 p. (Analogue: p. 64-73, Fig. 3.2).
II. Дополнительные источники по уровню техники:II. Additional sources of prior art:
4. Родионов А.И., Сазонов А.Е. Автоматизация судовождения. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Транспорт, 1983. - 216 с.(с.120-126).4. Rodionov A.I., Sazonov A.E. Navigation automation. - 2nd ed., Revised. and additional - M .: Transport, 1983. - 216 p. (p. 120-126).
5. JP 62-34597, 28.07.1987.5. JP 62-34597, 07.28.1987.
6. SU 1150155 А, 15.04.1985.6. SU 1150155 A, 04/15/1985.
7. SU 979204 А, 07.12.1982.7. SU 979204 A, 12/07/1982.
8. RU 45032 U1, 10.04.2005.8. RU 45032 U1, 04/10/2005.
9. RU 2251157 С2, 27.04.2005.9. RU 2251157 C2, 04/27/2005.
10. RU 23514 U1.20.06.2002.10. RU 23514 U1.20.06.2002.
11. RU 2163392 С1, 20.02.2001.11. RU 2163392 C1, 02.20.2001.
12. RU 16875 U1, 20.02.2001.12. RU 16875 U1, 02.20.2001.
13. RU 16879 U1, 20.02.2001.13. RU 16879 U1, 02.20.2001.
III. Источники по уровню техники приведены также в описании.III. Sources of prior art are also described.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102791/11U RU107124U1 (en) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX FOR AUTOMATION OF SHIPPING AND DYNAMIC POSITIONING OF A SHIP |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102791/11U RU107124U1 (en) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX FOR AUTOMATION OF SHIPPING AND DYNAMIC POSITIONING OF A SHIP |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU107124U1 true RU107124U1 (en) | 2011-08-10 |
Family
ID=44754922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011102791/11U RU107124U1 (en) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX FOR AUTOMATION OF SHIPPING AND DYNAMIC POSITIONING OF A SHIP |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU107124U1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2488843C1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-07-27 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Device for joint treatment of course measurement results in mobile device by gnss-compass and stabiliser gyrocompass |
| RU2499278C1 (en) * | 2012-07-19 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владивостокский государственный университет экономики и сервиса (ВГУЭС) | Method of tracking path of moving ship |
| RU2507532C2 (en) * | 2012-04-18 | 2014-02-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ | Technology of confirmed positioning in underwater navigation space of mobile polygon |
| RU2556309C2 (en) * | 2013-05-21 | 2015-07-10 | Федеральный научно-производственный центр Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" | Method of guiding sea and river vessels on given course |
| RU2642147C2 (en) * | 2016-12-22 | 2018-01-24 | Григорий Константинович Орлов | Method for navigation and dynamic positioning of a water-craft |
| RU2678762C1 (en) * | 2018-02-13 | 2019-01-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" | Method and system for control of vessel location by means of fuzzy logic |
| RU2756410C2 (en) * | 2017-04-07 | 2021-09-30 | Ремёй Си Груп Ас | Vessel control device |
-
2011
- 2011-01-25 RU RU2011102791/11U patent/RU107124U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2488843C1 (en) * | 2012-02-13 | 2013-07-27 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Device for joint treatment of course measurement results in mobile device by gnss-compass and stabiliser gyrocompass |
| RU2507532C2 (en) * | 2012-04-18 | 2014-02-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ | Technology of confirmed positioning in underwater navigation space of mobile polygon |
| RU2499278C1 (en) * | 2012-07-19 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владивостокский государственный университет экономики и сервиса (ВГУЭС) | Method of tracking path of moving ship |
| RU2556309C2 (en) * | 2013-05-21 | 2015-07-10 | Федеральный научно-производственный центр Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" | Method of guiding sea and river vessels on given course |
| RU2642147C2 (en) * | 2016-12-22 | 2018-01-24 | Григорий Константинович Орлов | Method for navigation and dynamic positioning of a water-craft |
| RU2756410C2 (en) * | 2017-04-07 | 2021-09-30 | Ремёй Си Груп Ас | Vessel control device |
| RU2678762C1 (en) * | 2018-02-13 | 2019-01-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" | Method and system for control of vessel location by means of fuzzy logic |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU107124U1 (en) | INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX FOR AUTOMATION OF SHIPPING AND DYNAMIC POSITIONING OF A SHIP | |
| Specht et al. | Application of an autonomous/unmanned survey vessel (ASV/USV) in bathymetric measurements | |
| US9262874B2 (en) | Real-time performance models for vessels | |
| Mannarini et al. | Graph-search and differential equations for time-optimal vessel route planning in dynamic ocean waves | |
| CN103970021A (en) | Relaxation power positioning control system based on model prediction control | |
| LaPointe | Virtual long baseline (VLBL) autonomous underwater vehicle navigation using a single transponder | |
| Perera et al. | A navigation and control platform for real-time manoeuvring of autonomous ship models | |
| Ko et al. | Monte carlo localization of underwater robot using internal and external information | |
| RU2463205C2 (en) | System of ship automatic control | |
| Wirtensohn et al. | Modelling and identification of a twin hull-based autonomous surface craft | |
| Fossen et al. | Exogenous kalman filter (xkf) for visualization and motion prediction of ships using live automatic identification systems (ais) data | |
| Shenoi et al. | Study of manoeuvrability of container ship by static and dynamic simulations using a RANSE-based solver | |
| Yan et al. | A navigation accuracy compensation algorithm for low-cost unmanned surface vehicles based on models and event triggers | |
| Jin et al. | A compensation algorithm with motion constraint in DVL/SINS tightly coupled positioning | |
| Moreno-Salinas et al. | Semiphysical Modelling of the Nonlinear Dynamics of a Surface Craft with LS‐SVM | |
| Batista et al. | GAS tightly coupled LBL/USBL position and velocity filter for underwater vehicles | |
| RU138640U1 (en) | INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX FOR AUTOMATION OF SHIPPING AND DYNAMIC POSITIONING OF A SHIP | |
| Troni et al. | New methods for in-situ calibration of attitude and Doppler sensors for underwater vehicle navigation: Preliminary results | |
| Troni et al. | Experimental evaluation of new methods for in-situ calibration of attitude and Doppler sensors for underwater vehicle navigation | |
| Shaik et al. | Development and Validation of Embedded System Architecture for Shallow-Water Based H-AUV | |
| Gao et al. | Artificial intelligence algorithms in unmanned surface vessel task assignment and path planning: A survey | |
| Christensen et al. | USBL pose estimation using multiple responders | |
| Bons et al. | EconomyPlanner; optimal use of inland waterways | |
| Allotta et al. | An IMU and USBL-aided buoy for underwater localization | |
| Yang et al. | Real-time Autonomous Glider Navigation Software |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160126 |