Технико-экономическая эффективность отраслевой региональной полиориентированной системы мониторинга рыбопромыслового флота тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Резников, Виктор Юрьевич

• Резников, Виктор Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Резников, Виктор Юрьевич

Содержание.

Список условных сокращений.

Введение.

Глава 1. Современное состояние отечественных и зарубежных систем мониторинга рыболовства.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Оценка эффективности систем навигации, локации и связи, применяемых в АСМ.

2.1. СЗС ИНМАРСАТ-С.

2.2. Передача судовых данных с помощью ПВ/КВ-радиоустановок морской подвижной службы (МПС).

2.3. Передача судовых данных с помощью УКВ-радиоустановок МПС.

2.4. Системы навигации на основе глобальных низкоорбитальных, среднеорбитальных и высокоорбитальных спутниковых систем.

2.5. Низкоорбитальные спутниковые системы связи и навигации.

2.6. Геостационарные спутниковые системы связи и навигации ОМНИТРАКС, ЕВТЕЛТРАКС.

2.7. Сбор судовых данных с помощью систем дальней радионавигации с наземным базированием передающих станций.

2.8. Сбор судовых данных и мониторинг судов с помощью атоматической идентификационной системы (АИС).

2.9. Мониторинг судов и сбор судовых данных в зонах обслуживания береговых радиолокационных станций (БРЛС).

Выводы к главе 2.

Глава 3. Общий подход к построению и оценке технико-экономической эффективности АСМ как сложной системы.

3.1. Общий подход к синтезу структуры АСМ.

3.2. Оптимальный реляционный метод формирования базы данных РЦМ.

3.3. Классификация АСМ.

3.4. Анализ требований к пропускной способности региональной АСМ рыбопромыслового флота.

3.5. Оценка погрешностей позиционирования.

3.6. Иерархия АСМ.

3.7. Региональные информационные центры (РИЦ) информационной системы рыболовства (ИСР).

3.8. Системный подход к оценке технико-экономической эффективности автоматизированных систем мониторинга.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Анализ оптимальной структуры и оцентка техникоэкономической эффективность Камчатского регионального центра мониторинга.

4.1. Действующий Камчатский региональный центр мониторинга, построенный по рациональной схеме.

4.2. Использование WEB-технологий в КРЦМ.

4.3. Параллельная распределенная первичная обработка информационных потоков для повышения пропускной способности системы мониторинга.

4.4. Оценка параметров входного информационного потока и необходимой пропускной способности процесса обработки данных.

4.5. Оптимальная модель обработки входного информационного потока системы мониторинга.

4.6. Формализация данных позиционирования и ССД.

4.7. Контроль достоверности данных позиционирования и ССД в условиях неопределенности.

4.8. Технико-экономическая эффективность Камчатского регионального центра мониторинга.

Выводы к главе 4.

Основные научные результаты и выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технико-экономическая эффективность отраслевой региональной полиориентированной системы мониторинга рыбопромыслового флота»

Актуальность темы. Сокращение объема добычи рыбы и морепродуктов в последние годы привело к необходимости всех государств, занимающихся морским рыболовством, ужесточить контроль за промысловой деятельностью судов. Особо строгий контроль осуществляется в исключительных экономических зонах государств, где не все суда имеют право вести промысел.

Особенно остро эта проблема встала перед Россией, когда на рубеже 90-х годов, в силу сложившихся экономических условий, рыболовный флот России переместил свою промысловую деятельность из районов открытого океана и исключительных экономических зон иностранных государств в российские морские воды. Образовавшийся избыток рыболовного флота и отсутствие эффективного регулирования создали мощный пресс на сырьевую базу, защитить которую от полного истощения могли только экстраординарные меры контроля промысла.

Одной из них стало создание отраслевой системы мониторинга рыболовства (ОСМ), являющейся одним из наиболее эффективных современных средств контроля деятельности промысловых судов.

В основе функционирования ОСМ лежит непрерывный контроль за дислокацией судов, соответствием объектов лова и объема добычи полученным разрешениям на промысел и квотам.

Важнейшим признаком ОСМ является высокая степень автоматизации сбора, обработки, доставки пользователям, анализа и хранения информации, т.к. только благодаря этому возможно осуществлять текущий контроль деятельности большого количества судов. Информационный ресурс ОСМ, в который входят базы данных, телекоммуникационные сети, программные и технические средства, способны дать пользователю подробную аналитическую или справочную информацию о любом судне или группе судов, находящихся в данный момент на промысле или в порту.

В России в составе ОСМ действуют два региональных центра мониторинга (РЦМ): в Петропавловске-Камчатском, обеспечивающем функционирование ОСМ на Дальневосточном бассейне, и в Мурманске, обслуживающем северо-западный регион России. Особенность Камчатского РЦМ заключается в его беспрецедентно высокой пропускной способности. Центр непрерывно контролирует промысловую деятельность более 2500 судов, среди которых около четверти работают по межправительственным соглашениям под иностранным флагом.

На всех судах, включенных в ОСМ, установлена специальная аппаратура навигации и связи - техническое средство контроля (ТСК), позволяющая экипажу судна передавать в РЦМ в автоматическом режиме данные позиционирования и отчетную информацию о промысловой деятельности - судовые суточные донесения (ССД).

К сожалению, часты случаи, когда экипажи судов намеренно вмешиваются в работу ТСК: фальсифицируют координаты местонахождения судна, блокируют работу навигационных средств (GPS-приемников) или отключают ТСК с целью сокрытия истинного места и объема вылова. Ложные данные стремятся подтасовать таким образом, чтобы РЦМ не смог определить их ложность. Задача центра состоит в разработке специальных алгоритмов, позволяющих идентифицировать ложные данные и выявлять суда-браконьеры.

РЦМ является полиориентированным, т.к. включает в себя сложный аппаратно-программный комплекс, основанный на использовании нескольких независимых систем связи и навигации, устройств отображения, разных видов программного обеспечения.

Важной задачей является оценка оптимальности построения структуры комплекса и создание РЦМ с высокими технико-экономическими характеристиками. Именно в этом заключается основная цель диссертационной работы.

РЦМ должен быть построен на основе систем связи с высоким быстродействием и систем навигации с малыми погрешностями определения координат места.

РЦМ должен эффективно работать в условиях неопределенности, когда в информационный поток попадают как неумышленно, так и умышленно искаженные данные.

При кратковременных сбоях или выходе из строя отдельных элементов системы работа РЦМ должна восстанавливаться в максимально сжатые сроки без потери информации.

Решение этих задач рассматривается в диссертации.

Цель диссертационной работы: На основе анализа действующих и перспективных систем связи, навигации и методов обработки информации произвести синтез структуры полиориентированной системы мониторинга рыбопромыслового флота с высокой технико-экономической эффективностью.

Достижение поставленной цели предусматривало решение следующих задач:

1. Оценка эффективности действующих и перспективных систем связи, навигации, локации и наземных коммуникационных сетей, применяемых в системе мониторинга;

2. Разработка программно-аппаратного комплекса РЦМ по критерию максимальной пропускной способности;

3. Разработка алгоритма, обеспечивающего контроль достоверности данных спутникового позиционирования и судовых суточных донесений в условиях неопределенности;

4. Разработка алгоритма многоуровневой и распределенной обработки информационных потоков, обеспечивающего максимально быстрое восстановление данных при кратковременных сбоях или выходе из строя элементов системы и накоплении больших объемов данных на входе системы;

5. Обоснование комплекса обобщенных критериев качества и оценка технико-экономической эффективности системы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• обоснована структура отраслевой системы мониторинга рыболовства на базе региональных систем мониторинга и информационных центров;

• предложен оптимальный по критерию пропускной способности состав аппаратно-программного комплекса полиориентированного центра мониторинга;

• применен алгоритм обработки входного потока данных, позволяющий без потери результатов обработки идентифицировать случайные и намеренно-вводимые ошибки в данные позиционирования и ССД;

• разработан алгоритм многоуровневой и распределенной обработки информации, оГеспечивающий быстрое восстановление данных при кратковременных сбоях или выходе из строя элементов системы и накоплении больших объемов данных на входе системы;

• обоснован комплекс показателей качества системы мониторинга для объективной оценки ее технико-экономической эффективности.

С целью увеличения оперативности, точности и надежности получения данных определены пути и перспективы дальнейшего развития системы мониторинга в следующих направлениях:

• создание морского района А1 ГМССБ, оборудованного средствами связи, контрольно-корректирующим пунктом подсистемы ДГНСС, базовыми станциями автоматической идентификационной системы (АИС), системой управления движением судов (СУДС);

• создание пяти морских районов А2 ГМССБ, оборудованных береговыми станциями связи СВ диапазона;

• использование перспективных систем навигации: ГЛОНАСС, ГАЛИЛЕО, MSAS, КУРС.

Практическая значимость работы:

• разработан и реализован региональный центр мониторинга на базе ФГУП «Камчатский центр связи и мониторинга» с высокой технико-экономической эффективностью на основе систем связи и навигации: GPS, ИНМАРСАТ-С, ARGOS, ГОНЕЦ, а также морской подвижной системы связи СВ диапазона с использованием ЦИВ;

• получена пропускная способность системы, которая обеспечивает позиционирование и сбор промысловой отчетности более, чем от 2500 судов;

• создана система контроля качества промысловой отчетности, в которой реализованы эффективные методы обнаружения фальсифицированной информации, передаваемой судами-браконьерами.

Теоретические исследования выполнялись с учетом теории сложных систем, теории построения систем связи, навигации, локации.

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Резников, Виктор Юрьевич

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 3 монографиях, 6 статьях и 1 тезисах, докладывались и обсуждались на Международном научном форуме «Техника и технологии в рыбной отрасли XXI века» 25-27 сентября 2002 г. Владивосток, на Международной научно-практической конференции «Рыбохозяйственное образование Камчатки в XXI веке» 15-16 октября 2002г. Петропавловск-Камчатский, на Международной школе-семинаре РАН МГУ ACS'2000 Москва.

169

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Резников, Виктор Юрьевич, 2003 год

1. Технико-экономическая эффективность сложных радиоэлектронных систем. / Юрлов Ф.Ф. М.: Сов.радио, 1980. -280 е., ил.

2. Судовая радиолокация. Судовые радиолокационные системы и САРП. Учебник для вузов. / Дуров А.А., Кан B.C., Ничипоренко Н.Т., Устинов Ю.М. Петропавловск-Камчатский: КГТУ, 2000. 280с. - ил. 143, табл.27, биб лио тр. назв. 8

3. Судовая радионавигация. Радионавигационные устройства и системы. Учебник для вузов. / Дуров А.А., Кан B.C., Мищенко И.Н., Никитенко Ю.И., Устинов Ю.М. М : Транспорт, 1998. -205с.

4. Положение по функционированию отраслевой иерархической информационно-аналитической автоматизированной системы управления использованием водных биоресурсов (Информационная система «Рыболовство») Государственный комитет РФ по рыболовству, М, 1996.

5. Теоретические основы радиолокации. / Под ред.Ширмана Я.Д. Учебное пособие для вузов. М., изд-во «Сов.радио», 1970, стр.560.

6. Спутниковая связь и вещание. Справочник. / Асхинази Г.Б., Быков В.Л., Дьячкова М.Н. и др. Пол, ред. Кантора Л.Я. М.: Радио и связь, 1988. 344 е.: ил.

7. Радиооборудование морских судов: Учебник для мореходных училищ. / Писарев В.А. М.: Транспорт, 1984. 223с.

8. Судовая радиоэлектроника и радионавигационные приборы. Учебник для высших инженерных морских училищ. / Байрашевский A.M., Жерлаков А.В., Ильин А.А., Ничипоренко Н.Т., Сапегин В.Б. М.: Транспорт, 1988. -271с.

9. Судовые радионавигационные приборы. Учебник. / Чечин ДА., Миренский М.Г. Л.: Судостроение, 1976. 176с.

10. Приемо-передающие устройства и радиообмен на промысловых судах. / Логвиненко П К. М.: Пищевая промысленность, 1978.

11. Организация и аварийные средства радиосвязи на флоте рыбной промышленности. / Кауфман А.Л., Логвиненко П.К. М.: Пищевая промышленность, 1975, 175 с.

12. Методы исследования операций. Перевод с англ. / Морз Ф.М., Кимбелл Д.Е. М.: Изд.Сов.радио, 1956.

13. Радиолокационные и навигационные системы. Перевод с англ. / Соненберг Г.Д. Л.: Судостроение, 1982, 400 с.

14. Судовые радионавигационные приборы. Учебник для мореходных училищ. / Коновалов В.В., Кузнецова Л И., Мельников Н.П., Причкин О.Б М.: Транспорт, 1981. — 336 с.

15. Принципы системного подхода к проектированию в технике связи. / Окунев Ю.Б., Плотников В.Г. М.: Связь, 1976.

16. Помехоустойчивость и эффективность систем связи. / Зюко А.Г. М.: Связь, 1972.

17. Принципы количественной оценки эффективности радиоэлектронных средств. / Цветков А.Г. М.: Сов.радио, 1971.

18. Оптимизация радиоэлектронных систем. / Гуткин Л.С. М.: Сов.радио, 1975.

19. Системы радиосвязи. Учебник для вузов. / Калашников Н.И., Дороднов И.Л., Носов В.И. Под ред. Калашникова Н.И. М.: Радио и связь. 1988. -352 е.: ил.

20. Регламент радиосвязи, Женева, МСЭ, 1998.

21. Резолюция ИМО А.694(17). Общие требования к судовому радиооборудованию, составляющему часть ГМССБ и к судовым электронным навигационным средствам. Сборник резолюций ИМО, касающихся ГМССБ. СПб.: ЦНИИМФ, 1993,- стр. 124. 134.

22. Резолюция ИМО А.815(19). Всемирная радионавигационная система. Сборник №4 Резолюции ИМО. СПб.: АОЗТ ЦНИИМФ, 1996. -стр. 174. 182.

23. Резолюция MSC.43(64). Руководство и критерии к системам судовых сообщений.

24. Стандарт МЭК 60945. Морское навигационное оборудование. Общие требования, методы и требуемые результаты испытаний.

25. Стандарт МЭК 61108(1996-06). Глобальные навигационные спутниковые системы. Часть 2. Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНАСС) Приемное оборудование - Эксплуатационные требования, методы испытаний и требуемые результаты.

26. Стандарт МОС/МЭК 3309. Информационные технологии. Телекоммуникационный информационный обмен между системами. Процедуры протокола управления каналом связи высокого уровня. -Структура кадра.

27. Черняев Р.Н., Зурабов Ю.Г. Особенности внедрения и применения АИС. Мортехинформреклама. Морской транспорт, вып. 9(376), стр.1. 38, 2000 г.

28. Системы радиосвязи. Учебник для вузов. / Калашников Н.И., Дороднов И.Л., Носов В.И. Под ред. Калашникова Н.И. М.: Радио и связь. 1988. -352 е.: ил.

29. Проценко И.Г. Информационная система мониторинга рыболовства. //Рыбное хозяйство. 2001, специальный выпуск.

30. Министерства транспорта РФ, Министерства связи РФ, Государственного комитета РФ по рыболовству от 4 ноября 2000 г. №137/190/291, Зарегистрировано в Минюсте РФ 21 декабря 2000 г. регистрационный №2503.

31. А.В.Бабюк Организация обработки данных спутникового позиционирования // Рыбохозяйственное образование Камчатки в XXI веке. Материалы Международной научно-практической конференции (15-16 октября 2002 г.). Петр.-Камч.: КамчатГТУ, 2002. - 297 с.

32. Долгов А Н., Десятерик М.Н. Электронно-картографическая основа для системы мониторинга «Рыболовство» // Рыбное хозяйство. 2001, специальный выпуск.

33. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика.-М.:Высшая школа.2002.

34. Таха X. Введение в исследование операций. М. Мир. 1985.

35. Дашиянжибон Б.Б., Фомич ев М.В., Краснов А.В. Программное обеспечение информационной системы мониторинга рыболовства.

36. Владивосток. Труды II международной научно практической конференции. 2002.

37. Ермаков В.В. Задачи и структура программного комплекса информационной системы мониторинга рыболовства. Петропавловск-Камчатский: Материалы международной научно-практической конференции. 2002.

38. Бабюк А.В. Организация обработки данных спутникового позиционирования. Петропавловск-Камчатский: Материалы международной научно-практической конференции. 2002.

39. Сетевые спутниковые радионавигационные системы. М.: Радио и связь, 1992.

40. Болдин В.А. Современные глобальные радионавигационные системы зарубежных стран. М.: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1985.

41. Шебшаевич B.C., Григорьев B.C., Кокина Э.Г. и др. Дифференциальный режим сетевой спутниковой радионавигационной системы // Зарубежная радиоэлектроника 1989.- №1,- с. 5 - 45.

42. Бойков В.В., Галазин В.Ф., Каплан Б.А., Максимов В.Г., Базлов Ю.А. Опыт создания геоцентрической системы ПЗ-90 // Геодезия и картография, 1993, № 11, с. 17-21.

43. ГЛОНАСС. Информационный бюллетень № 1, 1996, М.: Координационный научно-информационный центр, 23 с.

44. Базлов Ю.А., Герасимов А.П., Ефимов Г.Н.,Насретдинов К.К. Параметры связи систем координат // Геодезия и картография, 1996, № 8, с.7-8.

45. Маринич АН., Проценко И.Г., Резников В.Ю., Устинов Ю.М., Шигабутдинов А. Р. Автоматизированные системы мониторинга судоходства. СПб.: Судостроение, 2003, 230 е., ил.

46. Судовая радиосвязь: Справочник по организации и радиооборудованию ГМССБ / В.Ю.Резников, Ю.М Устинов, А.А. Дуров и др. СПб.: Судостроение, 2002. 400 е., ил.

47. Автоматизированные системы мониторинга судоходства / А.Н.Маринич, И.Г.Проценко, В.Ю.Резников и др. Под общ. ред. докт. техн. наук, проф. Ю.М.Устинова. СПб.: Судостроение, 2003, - 230 е., ил.

48. Судовая автоматическая идентификационная система / А.Н.Маринич, И.Г.Проценко, В.Ю.Резников и др. Под общ. ред. докт. техн. наук, проф. Ю.М.Устинова. СПб.: Судостроение, 2003, - 189 е., ил.

49. Резников В.Ю. Глобальная морская система связи при бедствии (ГМССБ) // Рыбное хозяйство. Спец. вып. 2001. - С. 3-18.

50. В.Ю.Резников, И.Г.Проценко, А.Б.Бабюк, и др. Итоги работы и проблемы развития информационной системы мониторинга рыболовства. Рыбохозяйственное образование Камчатки в XXI веке. Материалы