РОЗРОБКА МЕТОДІВ ТА ЗАСОБІВ АВТОМАТИЗАЦІЇ НАВІГАЦІЙНИХ РОЗРАХУНКІВ НА БОРТУ СУДНА В КРИТИЧНИХ СИТУАЦІЯХ
https://doi.org/10.33815/2313-4763.2024.2.29.122-138
Анотація
У межах дослідження розроблено комплексний підхід до підвищення надійності навігаційних систем морських суден за умов відмов електронного навігаційного обладнання, кібератак та енергетичних blackout-сценаріїв. Запропоновано інноваційні алгоритмічні рішення, що забезпечують оперативний перехід від цифрових навігаційних технологій до альтернативних систем, заснованих на методах морехідної астрономії та принципів методу Dead Reckoning ECDIS.
Cтворено програмний інструмент для автоматизованого розрахунку координат судна за допомогою секстана. Цей інструмент враховує поправки, методи статистичної обробки серій даних, автоматично виявляє промахи та визначає середні значення з мінімальною сумарною похибкою. Визначення обсервованих координат реалізовано на підставі математичних моделей висотних ліній положення з урахуванням курсу, швидкості й часу між спостереженнями.
Крім того, розроблено автономну електронну картографічну систему на базі Python-бібліотек (folium, geopy, ipywidgets), що забезпечує інтерактивне введення координат маршрутних точок, побудову відрізків маршруту, обчислення швидкості й курсу судна, а також візуалізацію результатів на інтерактивних картах. Система може функціонувати локально без доступу до мережі Інтернет завдяки використанню web-орієнтованих картографічних даних, що забезпечує стабільність та надійність обсервації навіть у критичних умовах.
Експериментальна перевірка підтвердила високу точність розрахунків та ефективність запропонованих рішень у ситуаціях збоїв електронних навігаційних систем. У разі blackout розроблена система дає змогу екіпажу оперативно відновити навігаційні функції та гарантувати безпеку судна.
Практична значущість роботи полягає у створенні гнучкої, надійної навігаційної системи, здатної мінімізувати ризики під час технічних збоїв або цілеспрямованих кібератак. Перспективи подальших досліджень передбачають удосконалення алгоритмів для зниження похибок і адаптацію системи до реальних умов експлуатації на морських суднах за будь-яких умов плавання.
Посилання
2. Vilskyi, H. B., & Nadych, M. M. (2011). Modeliuvannia informatsiinoi bezpeky sudna. Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu, (4), 149–153.
3. Melnyk, O. M., Shcherbyna, O. V., Koriakin, K. S., & Burlachenko, D. A. (2022). Ohliad ta perspektyvy vykorystannia suchasnykh system kursovkazannia na morskykh sudnakh dlia zabezpechennia navihatsiinoi bezpeky. Sudnovodinnia. 21(1), 13–22. https://doi.org/ 10.33216/2222-3428-2021-21-13.
4. Daki, O. A., Urum, N. S., Fedunov, V. M., & Bazhak, O. V. (2021). Metody morekhidnoi astronomii v suchasnosti. Systemy upravlinnia, navihatsii ta zviazku, 3(65), 24–29. https://doi.org/10.26906/SUNZ.2021.3.024.
5. Maranov, O. V. (2023). Prohnozuvannia vidmov sudnovykh navihatsiinykh system z vykorystanniam metodiv mashynnoho navchannia. Systemy upravlinnia, navihatsii ta zviazku, 3(65), 37–46. https://doi.org/10.26906/SUNZ.2023.3.037.
6. Melnyk, O. M., Onyshchenko, S. P., Lohinov, O. V., Okulov, V. I., & Puliaiev, I. O. (2021). Aktualni problemy morskoi bezpeky ta suchasni shliakhy zabezpechennia okhorony sudna. Komunalne hospodarstvo mist, 6(166), 204–210. https://doi.org/10.33042/2522-1809-2021-6-166-204-210.
7. Maranov, O. V. (2023). Metod monitorynhu ta pidvyshchennia kharakterystyk tochnosti sudnovoho suputnykovoho navihatsiinoho obladnannia. Visnyk Pryazovskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu. Seriia: Tekhnichni nauky, 46, 158–165. https://doi.org/10.31498/2225-6733.46.2023.288185.
8. Nguyen, T. D. (2020). Applying the least square method to calculate the non-simultaneous errors of ship’s position determined by global positioning system (GPS). Journal of Physics: Conference Series, 1679, 052015. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1679/5/052015.
9. DNV (2024). Managing the Risks of Blackout for Passenger Ship Owners and Operators. DNV Guidance Paper. https://www.dnv.com.
10. Yakusevych, Yu. H., Tryshyn, V. V., & Dorofieieva, Z. Ya. (2021). Pobudova navihatsiinoi systemy sudna na osnovi suchasnykh informatsiinykh tekhnolohii. Zbirnyk naukovykh prats Kharkivskoho natsionalnoho universytetu Povitrianykh Syl, 4(70), 83–92. https://doi.org/10.30748 /zhups.2021.70.12.
11. Utomo, M. N. S., Wiweko, A., Siregar, M. S., David, M., & Nurmala, E. (2024). The Role of Emergency Generator during Black-Out on the MV. Kelud. Jurnal Transportasi dan Bahari, 1(1), 9–20. https://jurnal.atriastar.com/index.php/altair.
12. Kalinichenko, Y., Tomchakovsky, G., Adamchuk, M., Koliesnik, O., & Khlebnikov, S. (2023). GeoGebra for navigational purposes. Proceedings of the XIX International Scientific and Practical Conference, Tokyo, Japan, 389–392. Retrieved from https://isg-konf.com/innovative-approaches-to-solving-scientific-problems/.
13. Kalinichenko, Y., Adamchuk, M., Tomchakovsky, G., Koliesnik, O., & Oberto Santana, L. (2023). GeoGebra for navigation purposes: Theory and application. Innovative Approaches to Solving Scientific Problems. https://doi.org/10.52058/2786-6025-2023-7(21)-230-243.
14. Kalinichenko, Ye., Tomchakovskyi, H., Prykhodko, V., Oberto Santana, L., & Pichkov, V. (2023). Zastosuvannia metodu "Dead Reckoning" dlia zabezpechennia roboty EKNIS pry vidmovi sudnovoi stantsii GPS. Tekhnichni nauky: Innovatsiini naukovi doslidzhennia: teoriia ta praktyka, 490–493. Retrieved from https://radionavlab.ae.utexas.edu/images/stories/files/ papers/yacht.pdf.
15. Zbirnyk zadach z morekhidnoi astronomii (2002). / red. V. A. Seniaieva. Odesa, 184 s.
16. Tsai, K.-C., Tseng, W.-K., Chen, C.-L., & Sun, Y.-J. (2022). A Novel Analytical Solution Method for Celestial Positioning. Journal of Marine Science and Engineering, 10(6), 771. https://doi.org/10.3390/jmse10060771.
17. Wakita, K., Hane, F., Sekiguchi, T., Shimizu, S., Mitani, S., Akimoto, Y., & Maki, A. (2024). Conceptual design on the field of view of celestial navigation systems for maritime autonomous surface ships. arXiv preprint arXiv:2408.15765. https://arxiv.org/abs/2408.15765.
