намечаемого действия. Например, он может быть представлен выражением

где w1 , w2 , w3 - веса целей;

0 при x ≤ 0

E(x) = - единичная ступенчатая функция.

1 при x > 0

Значения весовых множителей зависят от интервала во времени кратчайшего сближения, в котором начинается выполнение маневра.

Когда p0 = 0, маневр опасен или выполнять его нет смысла. Для

детального анализа успешности планируемого для расхождения действия СПС должна предоставлять судоводителю возможность просматривать не только общий, но и частные показатели эффективности.

Отметим, что выше охарактеризован с опущением деталей только один из возможных путей оценки эффективности маневров расхождения, который не исключает наличия других вариантов решения.

6.5. Методика выбора маневров расхождения в режиме диалога с СПС

Традиционные методы определения действий по расхождению в режиме диалога с СПС достаточно полно отражены в литературе [3, 17, 23, 32]. В этом параграфе в общих чертах представлен альтернативный подход к решению этой задачи. Он базируется на применении изобразительных моделей ситуаций, образованных судами и границами судоходной акватории. Детали рассматриваемой методики освещаются в главах 7-9.

Альтернативная методика выбора маневров расхождения в режиме диалога с СПС предполагает:

− выделение типичного вида расхождения (ниже им считается В-маневр);

160

−определение процедуры расчета и отображения МТКС «целей» с судном оператора (см. параграф 5.7);

−разработку алгоритма получения меток ограничений, накладываемых на В-маневр судна оператора лимитирующими «целями».

Простым ограничителем «цели» на В-маневр с заданным углом θ является отрезок MZ (рис. 6.14,а). Он определяется координатами AM , AZ , BM , BZ . Первые две из них отмечают на линии пути СО точки, в которых

изменение курса на угол θ приводит к расхождению с СЦ на дистанции d s . На такой же дистанции суда пройдут друг от друга, когда возвращение с

линии уклонения к прежнему курсу проведено в точках BM , BZ .

Сокращенно метка ограничения В-маневра СО «целью» J обозначается МОМJ. Если такая метка пересекается линией пути судна оператора, то «цель» J опасна. С помощью меток в ОДМ находятся параметры В-маневра, при которых он соответствует требованиям расхождения. В характеризуемой методике выбора действий для предупреждения столкновения исходная область движения и маневра, в которой ищется маневр, обозначается ОДМ0.

Намечаемый В-маневр безопасен, если ни одну из меток его ограничения не пересекает линия пути судна оператора. На рис. 6.14,б характеризуется принцип прогнозирования В-маневра курсором для уклонения от двух «целей».

Когда В-маневр с разными углами θ из допустимого диапазона не дает решения или оно неудовлетворительно, подключается выбор для расхождения маневров других видов. Из этих действий ниже рассматривается циркуляция и изменение скорости хода.

Методика планирования одного маневра. При выборе в СПС В-

маневра, циркуляции, изменения V должна обеспечиваться простота их задания и наглядность прогноза ожидаемых результатов выполнения. Для возможности такого прогноза в СПС вводятся значения параметров, которые позволяют рассчитать траекторию движения судна при маневре. Перечень

161

таких параметров и пример их возможных значений для анализируемых видов действий по расхождению приведен в табл. 6.9, где РРД – режим работы двигателя для перехода к новому значению скорости.

Таблица 6.9. – Данные для прогноза маневров

При прогнозе маневров, кроме этих данных, используются значения исходной скорости и курса судна оператора, а также элементы движения «целей». Последние считаются неизменными во времени.

Для оценки безопасности намечаемой циркуляции или изменения V на экране образуется дополнительная область движения и маневра (ОДМ1), опорная точка которой находится в месте окончания рассматриваемого маневра (см. рис. 6.16,б,в). При планировании В-маневра по меткам накладываемых на него «целями» ограничений в образовании дополнительной ОДМ нет необходимости (см. рис. 6.16,а).

В ОДМ1, используемой при выборе циркуляции и маневра скоростью, по прогнозируемым на момент окончания маневра значениям координат СО и СЦ строятся графические элементы, позволяющие оценить опасность ситуации после маневра. В качестве этих элементов можно выбрать либо охарактеризованные в параграфе 5.7 метки точек кратчайшего сближения «целей» (МТКС) или метки МОМ.

Представление ситуации первыми элементами, которые по размеру короче МОМ, меньше загромождает экран. Но такой вид отображения не обеспечивает простоты выбора В-маневров. МТКС применяются, когда после намечаемого маневра (циркуляции или изменения V ) не требуется дополнительных действий для предупреждения столкновения. Если это необходимо, лучше использовать МОМ, по которым можно определить, какой В-маневр следует применить после первого действия.

Как известно, эффективный диалог оператора с компьютерной системой обеспечивается организацией удобного пользовательского интерфейса и применением курсора для выбора необходимых функций, ввода команд и данных. Соответственно, такой подход может быть применен и при нахождении маневров судна оператора в области его движения и маневра.

Чтобы иметь возможность без применения разных режимов отображения ситуации намечать рассматриваемые 3 вида маневров, в ОДМ выделяются поля для прогноза этих действий курсором (рис. 6.15). Им указывается в ОДМ точка, определяющая начало маневра.

Для В-маневра такой точкой считается F (рис. 6.16,а) – место пересечения линий курса уклонения и нового курса, параллельного курсу до маневра. При движении курсора в поле В-маневра соответствующий вариант этого действия (на рисунке начало маневра – точка A, конец - C ) отображается на ЭНК.

162

движения судна. Исходными при расчете являются заданный угол перекладки руля β, начальные курс KШ и скорость VШ судна оператора.

По меткам в ОДМ1 с опорной точкой в позиции СО на момент окончания маневра оценивается его безопасность. Подробно устранение угрозы столкновения с помощью циркуляции описано в главе 8.

При выборе для расхождения изменения скорости в соответствующем этому действию поле ОДМ0 (рис. 6.16,в) перемещается курсор, указывающий место начала маневра. По меткам в ОДМ1, отвечающей моменту окончания маневра, оценивается его безопасность. Приемлемое начало маневра выбирается на основе анализа ситуации в ОДМ1 при разных положениях курсора. Время изменения V и проходимое за это время расстояние рассчитываются по математической модели судна с учетом его начальной скорости, V и РРД (см. табл. 6.9). В СПС должна быть возможность задавать разные значения изменения V и режима работы главного двигателя для перехода к новой скорости движения. Подробно применение маневра скоростью освещаются в главе 9.

При окончательном определении с помощью охарактеризованной методики вида маневра, его начала и значений параметров, он включается в план расхождения.

Предельное место начала манера. Для удобства выбора маневра на линии будущего пути СО наносится символ, отмечающий точку, после которой инициация этого маневра уже не приводит к расхождению с главной «целью» на безопасной дистанции. Возможные символы для обозначения предельных точек маневров представлены в табл. 6.10.

Таблица 6.10. – Условные обозначения предельных точек начала маневра

Планирование двух и большего числа последовательных действий.

Когда первый намеченный маневр введен в план движения, в соответствующей времени его окончания ОДМ1 может планироваться второе действие для уклонения от «целей», с которыми ожидается опасное сближение после выполнения первого маневра.

Второй маневр выбирается и вносится в план расхождения так же, как и первый. Аналогично первому и второму действию, может намечаться третий и последующие маневры.

Следует заметить, что с ростом времени прогноза, на основе которого выбираются действия для расхождения, его точность ухудшается из-за погрешностей в определении элементов движения «целей», а также факторов (ветер, течение, волнение), влияние которых полностью учесть невозможно. Модели, по которым прогнозируются маневры судна, также отражают

164

действительное его движение с погрешностями. Как следствие, нет смысла

формировать стратегию расхождения, превышающую по времени глубину прогноза процесса движения судов, т.е. интервала времени, в

котором погрешности прогноза остаются допустимыми. Поэтому намечать сразу для расхождения более двух, максимум трех, последовательных маневров вряд ли можно считать целесообразным.

Методика планирования стратегий для устранения угрозы столкновения должна предусматривать, что каждая находящаяся в зоне обзора «цель» может в любой момент изменить элементы своего движения. Кроме того, могут быть обнаружены дополнительные препятствия движению, в том числе на небольшой дистанции малые суда. Появление таких событий резко снижает эффективность намеченных для предупреждения столкновений действий. Поэтому планирование расхождения должно быть адаптивным, т.е. обеспечивающим возможность корректировки действий в реальном времени с учетом того, что новое событие может привести к модификации выбранного ранее плана или к полному его изменению.

Представленная методика выбора плана действий характеризуется на примере в ситуации, показанной на рис. 6.17. Считается, что при расхождении судно оператора не должно выходить за пределы отмеченной на рисунке области движения и маневра.

Для облегчения оценки ситуации и выбора действий по расхождению в этой области формируются метки ограничений «целей» на В-маневр с углом уклонения 400 от исходного курса вправо и влево. Представленные метки соответствуют заданной DCPA (характеризуется точечной окружностью с центром в места судна оператора). Метки ограничений обозначены в кружочках номерами «целей», вызвавших эти ограничения. Опасной в рассматриваемой ситуации является «цель» №3, так как ее метка находится на линии пути судна оператора.

Допустим, в качестве маневра расхождения с опасной «целью» выбирается циркуляция вправо с углом перекладки руля 150. Для этого

165

курсор перемещается в поле (см. рис. 6.15) для ее выбора. В ОДМ1 со скользящим в соответствии с движением курсора началом, отображаются метки ограничения В-маневра (рис. 6.18). Они характеризуют ситуацию после маневра. Вместо МОМ могут использоваться МТКС.

Если инициировать циркуляцию до пересечения судном оператора линии курса «цели» №2, то она станет опасной. Поэтому начало маневра выбирается после пересечения курса «цели» №2 по носу. По МОМ в ОДМ1 устанавливается, что после циркуляции «цель» №3 не представляет угрозы, так как ее метка смещается с линии пути СО. Однако «цель» №5 оказывается опасной по d-критерию.

Так как после маневра до опасного сближения с «целью» №5 достаточно времени, циркуляция с началом в месте курсора вносится в план движения. Соответствующая этому плану траектория СО представлена на рис. 6.19 жирной линией, а торцевые границы ОДМ1 и МОМJ - длинными штрихами. Опорная точка ОДМ1 и МОМ неподвижны на ЭНК.

После выбора первого маневра курсором планируется В-маневр для устранения угрозы столкновения с «целью» №5. Так как отрезок уклонения соответствующего месту курсора и линия нового пути после него не пересекают меток «целей», то расхождение будет безопасным. Второй маневр вносится в план расхождения (рис. 6.20) и в точке его окончания образуется ОДМ2 для выбора следующего действия.

Так как больше представляющих угрозу «целей» нет, планируется В- маневр с углом уклонения 200 для возвращения к исходной линии пути.

По меткам в образованной ОДМ2 оценивается безопасность ситуации после намечаемого курсором действия. При ее удовлетворительности третий маневр вносится в стратегию расхождения, а на момент его окончания образуется ОДМ3 для планирования следующего действия (рис.6.21). Соответствующая конечному плану траектория движения СО представлена на рис. 6.21 жирной линией.

166