Method of no-go area fencing lines planning in vessel traffic control systems

Abstract

В статье исследуется возможность использования основных навигационных параметров (пеленг и дистанция), а также их суммы, разности и параллельного индекса для формирования ограждающих опасности изолиний при планировании маршрута судна в условиях прибрежного плавания. Для этих целей приводится математическое обоснование применения комбинации пеленгов и дистанции, из которых вычисляются параллельные индексы и кривые второго порядка: окружности, эллипсы, гиперболы. Предлагается новый подход использования аппроксимирующих кривых в виде многополюсного эллипса для ограждения опасностей. Разработан метод ориентировки исходных расположений навигационных ориентиров под конфигурацию водного пути и маршрут судна на основе поворота и переноса систем координат, связанных с ориентирами. Предложен метод формирования навигационных параметров ограждающих изолиний в соответствии с конфигурацией и взаимным расположением узкости и линии заданного пути для контроля безопасного движения судна. Основные положения исследования подкрепляются графической интерпретацией, а приводимые выражения доведены до уровня непосредственного практического применения. Формализация предлагаемых методов и алгоритмов ограждения опасностей в автоматических навигационных комплексах или системах управления автономными судами позволит судоводителю на борту и управляющему дистанционно решать задачи обработки соответствующей навигационной информации в прибрежных и стеснённых районах плавания на качественно новом уровне в неразрывной связи с традиционными лоцманскими методами контроля. The article discusses the possibility of using the main navigation parameters (bearing and distance), as well as their sum, difference, and parallel index, to form isolines enclosing no-go areas when planning a vessel's route in coastal navigation conditions. For this purpose, a mathematical justification is given for using a combination of bearings and distances, from which parallel indices and second-order curves are calculated: circles, ellipses, and hyperbolas. A new approach of using approximating curves in the form of a multipolar ellipse for fencing no-go areas is proposed. A method of positioning navigation landmarks adapted to the configuration of the waterway and the vessel's route, based on the rotation and transfer of coordinate systems of landmarks, is developed. The method of formation of navigation parameters of enclosing isolines in accordance with the configuration and relative location of the narrowness and the line of a given path to control the vessel's safe navigation is proposed. The main aspects of the study are illustrated graphically, and the expressions obtained are brought to the level of direct practical application. The formalization of the proposed no-go area fencing lines in the automatic navigation systems or autonomous ship control systems will help solve the problem of processing the navigation information in coastal navigation areas and narrows at a qualitatively new level along with the traditional pilot's control methods.