RU2463205C2 - System of ship automatic control - Google Patents

System of ship automatic control Download PDF

Info

Publication number
RU2463205C2
RU2463205C2 RU2011101304/11A RU2011101304A RU2463205C2 RU 2463205 C2 RU2463205 C2 RU 2463205C2 RU 2011101304/11 A RU2011101304/11 A RU 2011101304/11A RU 2011101304 A RU2011101304 A RU 2011101304A RU 2463205 C2 RU2463205 C2 RU 2463205C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
control
navigation
sensors
block
Prior art date
Application number
RU2011101304/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011101304A (en
Inventor
Григорий Константинович Орлов (RU)
Григорий Константинович Орлов
Original Assignee
Григорий Константинович Орлов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Григорий Константинович Орлов filed Critical Григорий Константинович Орлов
Priority to RU2011101304/11A priority Critical patent/RU2463205C2/en
Publication of RU2011101304A publication Critical patent/RU2011101304A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2463205C2 publication Critical patent/RU2463205C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to facilities for vessel movement automatic control and dynamic vessel positioning. Suggested system implements maximum synergy of complex application of number of various vessel positioning facilities equipment, completeness of environmental perturbations measurements and use of one and all propelling vessel systems and devices as control objects. Suggested system comprises: vessel movement parameters metres unit, external influence sensors unit, control objects unit, computing unit, control unit. Navigation module in vessel movement parameters metres unit includes differential versions instrumentation of GPS and "GLONASS" navigation satellite systems, inertial position navigation system instrumentation, radio navigation systems instrumentation, hydroacoustic navigation systems instrumentation and radiogeodesic systems instrumentation. External influence sensors unit contains current and tidal influence parameter sensors in addition to wind and waves influence parameter sensors. Control objects unit includes main propellers with water screws of adjustable speed or adjustable pitch, steering gear, engines of maneuvering devices of "screw in pipe" type, turning engines of adjustable speed or adjustable pitch for turning propeller-steering columns with corresponding sensors of control actions. Control unit is made as ship-driver module and contains control and monitoring unit.
EFFECT: system functionality enhancement with simultaneous increase in accuracy and reliable informativity through determination and processing of parameter redundant measurements by complex instrumentation which in its turn provides improved system functional reliability and navigation safety.
3 cl, 2 dwg

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], многоцелевая корабельная система управления [8], морской интеллектуальный тренажер [9], устройство [1], реализующее способ автоматической проводки судов.The basic principles of constructing 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, which made it possible to expand their functional capabilities to one degree or another, increase their use efficiency and navigation safety: autopilot vessel [5], vessel motion control devices [2, 6, 7], multi-purpose ship control system [8 ], marine intelligent simulator [9], device [1], which implements a method of automatic pilotage of ships.

Общим признаком известных устройств АУДС [2, 3-9], 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, 3–9] is that they contain a unit for measuring vessel motion parameters, a block of external impact sensors, a block of control objects, the information outputs of which are connected to a computing unit, and a control unit, connected by the information-control input-output with the computing unit, the control outputs of which are connected to the block of control objects, while the computing unit is configured to compare the measurement data of the current motion parameters with bottom with predetermined program values and forming on the results of this comparison, control signals to the control unit of objects.

Однако во всех известных устройствах АУДС [2, 5-9] 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.However, in all known AUDS devices [2, 5–9], 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, a block of external impact sensors as a rule, it takes into account only the influence of wind and waves, and the main objects of control in such devices are the main 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 the set position), their insufficient operational reliability and, as a result, reduces the safety of navigation.

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 block of ship navigation devices (SPS) consisting of an echo sounder, lag 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.

Одним из основных недостатков устройства [1], как и других известных аналогов, являются 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 приводят к снижению точности и надежности судовождения.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 reservation of means for coordinating the vessel through a number of other devices reduces the accuracy of determining the position when the vessel moves along a given trajectory, the reliability and operational reliability of the data, while the GPS SNA malfunction entails malfunctioning of the AUDS 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.

Кроме того, 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), 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.In addition, the well-known AUDS system [1] requires constructive refinement to implement effective industrial applicability. At the same time, references to the complication of the device and the increase in its cost when expanding the composition of the equipment cannot be considered justified (especially for large vessels), since some complication of the equipment for using redundant 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 the safety of navigation. 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 [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 [3, 4].

Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании системы АУДС, реализующей 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 ATS system that implements the maximum synergy of the combined use of the equipment of a number of different means of coordinating the vessel, the completeness of measurements of external disturbing influences, and use, without exception, of all ship propulsion systems and devices.

Основной технический результат - расширение функциональных возможностей АУДС при повышении точности и достоверной информативности путем определения и обработки избыточных измерений параметров комплексным составом аппаратуры, что, в свою очередь, обеспечивает эксплуатационную надежность системы АУДС и безопасность судовождения и тем самым позволяет достигнуть оптимального критерия функционирования системы АУДС «сложность - стоимость - эффективность».The main technical result is the expansion of the functionality of the ATSS with 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 AUDS system and the safety of navigation, and thereby allows to achieve the optimal criterion for the operation of AUDS system " complexity - cost - efficiency. ”

Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.

Система автоматического управления движением судна (АУДС) 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 system of automatic control of the vessel’s movement (AUDS) contains a block of measuring parameters of the vessel’s movement (IPDS), a block of sensors of external influences (DVV), a block of control objects (ОУ), the information outputs of which are connected to a computing unit (WB), and also a control unit connected information and control input-output from the WB, and the IPDS block includes a block of ship navigation devices (SPS) consisting of an echo sounder, lag and gyrocompass, a navigation radar station (NRLS) and a navigation module (NM) in the form of a receiver-indicator a satellite navigation system (SNA), the DVE unit includes wind and wave parameter sensors, the op-amp unit includes control objects in the form of ship propulsion and steering gear with the op-amp sensors connected to them, the WB computing unit includes a controller, and 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 capable of comparing measurement data of current pairs ship movement meters with preset program values and formation of control signals at the OS based on the results of this comparison.

Отличительной особенностью системы АУДС 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. 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. 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 движительно-рулевых колонок (ПДРК) с соответствующими датчиками ДОУ управляющих воздействий на эти ОУ. Блок управления 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.A distinctive feature of the AUDS system is that the navigation module NM includes the equipment of the differential version of the GPS SNA, the equipment of the differential version of the GLONASS SNA, the equipment of the inertial navigation system (ANN), the equipment of radio navigation systems (RNS), the equipment of hydroacoustic navigation systems (GNS) and the equipment radio-geodetic 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. In addition to the sensors of wind and wave parameters, the DVV external impact sensors block contains flow and tidal parameters sensors, and the outputs of all sensors of the DVV block are connected to the corresponding inputs of the WB computing unit controller. The OS unit includes main propellers with variable speed or adjustable pitch propellers, steering gear, thrusters of the screw-in-pipe type, rotary motors of variable speed or adjustable pitch of rotary propulsion-steering columns (MPCs) with corresponding control sensors impacts on these opamps. The control unit is made in the form of a skipper module (MS) and includes a control and monitoring unit (BEC) connected by the information-control input-output to the information display unit (BOI), the output of which is connected to the registration unit (BR), and the BEC block is informationally connected -controlling input-output with a central processor CPU of the WB computing unit, and the control outputs of the BUK unit are connected to the inputs of the IPDS, DVV and OU blocks.

Отличием системы АУДС является также то, что вычислительный блок ВБ с соответствующим программным обеспечением и модуль судоводителя МС подключены к бортовой локальной информационно-вычислительной сети (ЛВС) судна с возможностью реализации линий обмена информацией с судовыми техническими системами и средствами, а также пользователями системы АУДС.The difference between the AUDS system is that the WB computing unit with the appropriate software and the MS skipper module are connected to the ship’s on-board local information network (LAN) with the possibility of implementing information exchange lines with ship technical systems and facilities, as well as users of the AUDS system.

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.At the same time, the MS skipper module 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 of the LAN.

На фиг.1 представлена общая конструктивная схема системы автоматического управления движением судна; на фиг.2 приведена схема навигационного модуля определения местоположения судна.Figure 1 presents the General structural diagram of a system for automatic control of the movement 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 (ГНС);26 - equipment for sonar navigation systems (GNS);

27 - аппаратура радиогеодезических систем (РГС).27 - equipment of radio-geodetic systems (RGS).

Работа системы АУДС заключается в следующем.The operation of the AUDS system 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 предложенной системы АУДС (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, аппаратуры 26 ГНС и аппаратуры 27 РГС. 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. 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 Колмана) и временного сглаживания (процедура обработки данных в комплексной навигационной системе известна и описана, например, 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. 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. 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.Features of the proposed system AUDS (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 , equipment 26 GNS and equipment 27 RGS. 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: Per. from English - L .: Shipbuilding, 1982. - 400 p. 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 through filtering (for example, Coleman filtering) and temporal smoothing (the data processing procedure in the integrated navigation system is known and described, for example, 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 the control vector is formed on the OS 13 of block 3 with the output 21 of the control actions on the vessel. 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, and also a magnetic data recording device made in the form of a magnetic optical drive. 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 means (blocks 1, 2, and 3), as well as users of the ATS 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 on-board local area network of the LAN.

Источники информации (по уровню техники)Sources of information (prior art)

I. Прототип и аналоги:I. Prototype and analogues:

1. RU 2277495 С 1, 10.06.2006 (прототип).1. RU 2277495 C 1, 10.06.2006 (prototype).

2. RU 2150409 С 1, 10.06.2000 (аналог).2. RU 2150409 C 1, 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 (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 add. - M .: Transport, 1983. - 216 p. (p. 120-126).

5. JP 62-24597, 28.07.1987.5. JP 62-24597, 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.

Claims (3)

1. Система автоматического управления движением судна (АУДС), содержащая 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, отличающаяся тем, 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, 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, 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 движительно-рулевых колонок (ПДРК) с соответствующими датчиками ДОУ управляющих воздействий на эти ОУ, блок управления 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.1. The system of automatic control of the movement of the vessel (AUDS), comprising a block of measuring instruments for the movement 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), as well as 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 receiver satellite navigation system (SNA), DVE unit includes wind and wave parameters sensors, OS unit includes control objects in the form of ship propulsion and steering device with OS sensors connected to them (DOU), WB computing unit includes controller, 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 compare the measurement data parameters of the vessel’s movement with specified program values and the formation of control signals at the op-amp based on the results of this comparison, characterized in that the navigation module NM includes equipment for the differential version of the SNA GPS, equipment for the differential version of the SNA "GLONASS", equipment for the inertial navigation system (ANN), and radio navigation equipment systems (RNS), equipment of hydroacoustic navigation systems (GNS) and equipment of radio-geodetic systems (RGS), moreover, the outputs of the GPS SNA equipment, GLONASS SNA, I C, RNS, GNS and RGS are connected to the inputs of the controller of the WB computing unit, the block of sensors of external influences of the DVV in addition to the sensors of wind and wave parameters contains sensors of the parameters of the flow and tidal effects, and the outputs of all sensors of the block of the DVV are connected to the corresponding inputs of the controller of the computing block of the WB, the OS unit includes main propellers with variable-speed or adjustable-pitch propellers, steering gear, thrusters (screw) motors of the screw-in-pipe type, rotary motors ate an adjustable speed or an adjustable pitch of rotary propulsion-steering columns (MPCS) with the corresponding sensors of the DOW control actions on these op-amps, the control unit is made in the form of a skipper (MS) and includes a control and monitoring unit (BPC) connected by the information-control input the output with the information display unit (BOI), the output of which is connected to the registration unit (BR), and the BUK unit is connected by the information-control input-output to the central processor of the computing unit of the WB, and the control outputs odes of the BUK block are connected to the inputs of the IPDS, DVV, and OU blocks. 2. Система АУДС по п.1, отличающаяся тем, что вычислительный блок ВБ с соответствующим программным обеспечением и модуль судоводителя МС подключены к бортовой локальной информационно-вычислительной сети (ЛВС) судна с возможностью реализации линий обмена информацией с судовыми техническими системами и средствами, а также пользователями системы АУДС.2. The AUDS system according to claim 1, characterized in that the WB computing unit with the appropriate software and the MS skipper module are connected to the ship’s on-board local area network with the possibility of implementing information exchange lines with ship technical systems and means, and also users of the AUDS system. 3. Система АУДС по п.1, отличающаяся тем, что 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. 3. The AUDS system according to claim 1, characterized in that the MS boatmaster module 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 .
RU2011101304/11A 2011-01-13 2011-01-13 System of ship automatic control RU2463205C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101304/11A RU2463205C2 (en) 2011-01-13 2011-01-13 System of ship automatic control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011101304/11A RU2463205C2 (en) 2011-01-13 2011-01-13 System of ship automatic control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011101304A RU2011101304A (en) 2011-04-20
RU2463205C2 true RU2463205C2 (en) 2012-10-10

Family

ID=44051062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011101304/11A RU2463205C2 (en) 2011-01-13 2011-01-13 System of ship automatic control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2463205C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534955C1 (en) * 2013-04-09 2014-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" Automatic control system
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
RU2643072C2 (en) * 2016-06-14 2018-01-30 Виктор Григорьевич Сенченко Method of high-accuracy determination of navigation elements of vessel movement
RU202050U1 (en) * 2020-10-14 2021-01-28 Акционерное общество "Кронштадт Технологии" BASIC PLATFORM FOR IMPLEMENTATION ON SHIPS OF AUTOMATIC AND REMOTE CONTROL MODES
RU2809129C1 (en) * 2023-02-03 2023-12-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" Method of guiding, mooring and unmooring sea cargo vessel in autonomous mode and method of operating digital instrumental platform for motion control of group of autonomous towing vessels in port water area

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2150409C1 (en) * 1998-10-07 2000-06-10 Институт проблем управления РАН Ship's motion control device
RU2189624C1 (en) * 2001-01-03 2002-09-20 Институт проблем управления РАН Ship future state prediction device
RU2277495C1 (en) * 2005-01-17 2006-06-10 Антон Владимирович Чернявец Method of automatic pilotage of ships
RU99887U1 (en) * 2010-08-26 2010-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро морской электроники "Вектор" AUTOMATED FISHING VESSEL CONTROL SYSTEM

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2150409C1 (en) * 1998-10-07 2000-06-10 Институт проблем управления РАН Ship's motion control device
RU2189624C1 (en) * 2001-01-03 2002-09-20 Институт проблем управления РАН Ship future state prediction device
RU2277495C1 (en) * 2005-01-17 2006-06-10 Антон Владимирович Чернявец Method of automatic pilotage of ships
RU99887U1 (en) * 2010-08-26 2010-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро морской электроники "Вектор" AUTOMATED FISHING VESSEL CONTROL SYSTEM

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2534955C1 (en) * 2013-04-09 2014-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение автоматики имени академика Н.А. Семихатова" Automatic control system
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
RU2643072C2 (en) * 2016-06-14 2018-01-30 Виктор Григорьевич Сенченко Method of high-accuracy determination of navigation elements of vessel movement
RU202050U1 (en) * 2020-10-14 2021-01-28 Акционерное общество "Кронштадт Технологии" BASIC PLATFORM FOR IMPLEMENTATION ON SHIPS OF AUTOMATIC AND REMOTE CONTROL MODES
RU2809129C1 (en) * 2023-02-03 2023-12-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова" Method of guiding, mooring and unmooring sea cargo vessel in autonomous mode and method of operating digital instrumental platform for motion control of group of autonomous towing vessels in port water area

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011101304A (en) 2011-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU107124U1 (en) INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX FOR AUTOMATION OF SHIPPING AND DYNAMIC POSITIONING OF A SHIP
Serhii et al. Pivot Point position determination and its use for manoeuvring a vessel
US9262874B2 (en) Real-time performance models for vessels
Hegrenaes et al. Comparison of mathematical models for the HUGIN 4500 AUV based on experimental data
Perera et al. A navigation and control platform for real-time manoeuvring of autonomous ship models
CN103970021A (en) Relaxation power positioning control system based on model prediction control
CN103676654B (en) Based on the dynamic positioning of vessels velocity estimation system and method for interference compensation
WO2017086482A1 (en) Hydrographic phenomena estimation apparatus and hydrographic phenomena estimation method
RU2463205C2 (en) System of ship automatic control
CN111026135B (en) High-performance sailing feedforward control system and control method for unmanned ship
JP2015037936A5 (en)
RU2483327C2 (en) Integrated system for navigation and controlling movement for self-contained unmanned underwater vehicles
Shenoi et al. Study of manoeuvrability of container ship by static and dynamic simulations using a RANSE-based solver
Wirtensohn et al. Modelling and identification of a twin hull-based autonomous surface craft
Jin et al. A compensation algorithm with motion constraint in DVL/SINS tightly coupled positioning
Velasco et al. Remote laboratory for marine vehicles experimentation
Troni et al. New methods for in-situ calibration of attitude and Doppler sensors for underwater vehicle navigation: Preliminary results
Hajizadeh et al. Determination of ship maneuvering hydrodynamic coe cients using system identi cation technique based on free-running model test
RU138640U1 (en) INFORMATION AND MANAGEMENT COMPLEX FOR AUTOMATION OF SHIPPING AND DYNAMIC POSITIONING OF A SHIP
Kim et al. Nonlinear URANS model for path-following control problem towards autonomous marine navigation under wave conditions
Czaplewski et al. A Vessel's Mathematical Model and its Real Counterpart: A Comparative Methodology Based on a Real-world Study
Noguchi et al. Wide area seafloor imaging by a low-cost AUV
Troni et al. Experimental evaluation of new methods for in-situ calibration of attitude and Doppler sensors for underwater vehicle navigation
KR102185898B1 (en) System and method for measuring wave height of ocean
Wu et al. Autonomous underwater vehicles navigation method based on ultra short base line and dead reckoning

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160114