d35a8fc9-648a-44e4-84f8-8f815cf0c672 (1)

1.

Принципы построения
интегрированных систем
навигации в судовой индустрии:
обзор и ключевые темы
Обзор технологий для точной и надежной морской
навигации в современных условиях.

2.

Эволюция морских
навигационных
технологий
От астрономической ориентации к спутниковым
системам: как менялись подходы к судовой
навигации и какие требования предъявляет
современная морская индустрия для повышения
безопасности и эффективности.
2

3.

Основные компоненты интегрированных навигационных систем
Дополнительные датчики и
приборы
Инерциальные навигационные
системы (ИНС)
Гирокомпасы, эхолоты и
радионавигационные приемники
обеспечивают уточнение параметров
ориентации и глубины, расширяя
возможности навигации в сложной среде.
Обеспечивают автономное определение
положения и скорости на основе датчиков
ускорения и угловых скоростей, критичны
для зоны отсутствия спутникового сигнала.
Спутниковые системы
позиционирования
GPS и ГЛОНАСС предоставляют
глобальные координаты с высокой
точностью, дополняя ИНС и снижая
накопление ошибок.
3

4.

Алгоритмы слияния навигационных данных:
применение фильтра Калмана и альтернатив
Фильтр Калмана служит
основным инструментом для
снижения шумов и
объединения разнородных
навигационных данных по
оптимальному принципу.
4
Расширенный фильтр
Калмана (EKF) обрабатывает
нелинейные модели
движения и датчиков,
позволяя работать в более
реалистичных условиях.
Современные разработки
включают нейросетевые и
байесовские методы,
повышающие адаптивность
и точность в динамичной
морской среде.

5.

Сравнительный анализ
точности навигационных
методов в морской среде
Данные получены при испытаниях на балкере в
Балтийском море под различными погодными
условиями.
Интегрированные системы обеспечивают
существенно более точное позиционирование,
снижая ошибку вдвое по сравнению с GPS и
более чем в пять раз по сравнению с ИНС без
коррекции.
Экспериментальный отчет Морского университета, 2022
5

6.

Трудности интеграции датчиков в морских навигационных системах
6
Асинхронность данных и временные задержки
осложняют точную синхронизацию
информации от разных сенсоров.
Вибрации и температурные колебания
вызывают дрейф инерциальных систем,
требующий постоянной коррекции.
Спутниковые сигналы ослабляются в плохую
погоду и при заходе в порты, снижая
надежность ГНСС.
Движение волн и электромагнитные помехи от
корабельного оборудования требуют сложных
алгоритмов фильтрации и корректировки.

7.

Модульная архитектура
интегрированных
судовых навигационных
систем
Обособленные блоки обработки ИНС,
ГНСС, радиолокации и гидроакустики
обеспечивают независимость и гибкость при
обновлении компонентов.
Центральный процессор объединяет
данные с различных модулей, позволяя
адаптировать систему под конкретные
требования судна и задач навигации.
7

8.

Сравнительный анализ
характеристик морских
навигационных датчиков
Таблица демонстрирует ключевые параметры и
ограничения основных навигационных сенсоров,
применяемых в морской отрасли.
Сочетание разных типов датчиков компенсирует
их индивидуальные недостатки, повышая общую
надежность и точность навигации.
Технический отчет Морского института, 2023
8

9.

Практическое применение интегрированных
систем навигации в судоходстве
Коммерческое судоходство
Оффшорные технологии
Точные данные позиционирования позволяют
оптимизировать маршруты, повысить
безопасность и предотвратить аварии на
торговых судах.
Навигация буровых платформ и
вспомогательных судов требует высокой
точности в условиях ограниченной связи и
сложной среды.
Снижение зависимости от внешних
сигналов
Интегрированные системы обеспечивают
автономность работы в зонах со слабым или
отсутствующим спутниковым сигналом.
9
Автономные и беспилотные
морские суда
Использование интегрированных комплексов
для безопасного контроля маршрута и
взаимодействия с портовой инфраструктурой.

10.

Тенденции внедрения
интегрированных
навигационных систем в
морской индустрии (2010–
2023)
Внедрение охватывает широкий спектр судов от
грузовых до военных, стимулируя автоматизацию
операций.
Рост связан с повышением требований к
безопасности и интеграции современных
технологий в морскую навигацию.
Отчет Международной морской организации, 2023
10

11.

Навигационные
системы для
автономных
морских судов и
беспилотников
Современные автономные суда оснащаются
комплексами, интегрирующими множество
датчиков для учёта динамики морской среды и
взаимодействия с портовой инфраструктурой.
Применение беспилотных катеров включает
патрулирование и мониторинг, а
автоматизированные грузоперевозчики
обеспечивают эффективное управление без
участия человека.
Мультисенсорные технологии сочетают
лазерные сканеры, гидролокаторы и
спутниковую навигацию для повышения
точности позиционирования и безопасности
движения.
11

12.

Роль программного
обеспечения и систем
обработки данных в судовых
навигационных комплектах
Алгоритмы фильтрации и калибровки
Программные модули обеспечивают фильтрацию
шумов и автоматическую калибровку сенсоров,
поддерживая высокую точность и надёжность
навигационной информации.
Диагностика и обновление в реальном
времени
Системы мониторинга анализируют состояние
оборудования и позволяют обновлять ПО без
остановки судна, обеспечивая непрерывность
навигации и своевременное устранение ошибок.
12

13.

Проблемы и перспективы развития морских
интегрированных навигационных систем
Современные вызовы включают миниатюризацию оборудования без
потери производительности для использования на малых суднах с
ограниченным пространством.
Снижение энергопотребления навигационных комплексов критично для
длительных рейсов и автономных судов с ограниченными ресурсами
питания.
Устойчивость к электромагнитным и гидромеханическим помехам требует
разработки новых материалов и методов экранирования для повышения
надёжности.
13
Перспективы связаны с внедрением искусственного интеллекта для
адаптивной обработки данных и использованием квантовых сенсоров для
значительного улучшения точности позиционирования.

14.

Отраслевые требования к интегрированным навигационным системам в судостроении
Таблица сопоставляет ключевые параметры
навигационных систем в различных
сегментах судовой индустрии, подчеркивая
узкоспециализированные требования
каждого из них.
Каждый сегмент требует адаптации
навигационных систем по точности, частоте
обновления и устойчивости, обуславливая
необходимость специализированных
решений.
Морской отраслевой доклад 2023
14

15.

Ключевая роль интегрированных
навигационных систем в будущем
морской индустрии
Интегрированные системы формируют основу безопасного и эффективного морского
судоходства, обеспечивая точную навигацию и способствуя развитию автономных технологий
и устойчивого судостроения.