Практические вклады в развитие автономного плавания

Сценарий пересечения для моделирования модельных бассейнов для исследования алгоритма автономного уклонения маневрирования. (Изображение: MARIN)

(Изображение: MARIN)

Previous Next

Много споров и спекуляций окружает автономное плавание. Хотя МАРИН не претендует на то, чтобы знать все ответы, он предпринимает практические шаги для содействия его развитию.

Введение дальнейшей автономии в отгрузке в первую очередь направлено на то, чтобы способствовать значительно более высоким стандартам безопасности, но в то же время сократить укомплектование персоналом. MARIN фокусируется на трех основных областях по отношению к автономному плаванию. Мы считаем важным изучить корабль в отношении контроля за движением, понять проблемы безопасности на море и определить новые роли комплектования, в том числе наземные.

Кроме того, в целях дальнейшего исследования автономного плавания MARIN вместе с голландской морской отраслью уже начал новый совместный промышленный проект. В рамках «Автономного парусного спорта» мы вместе рассмотрим имеющиеся технологии. Здесь мы описываем различные функции управления ролью и моделирования сосудов в развитии автономного плавания.

контроль
Без контроля позиции и контроля траектории, испытания на море и маневрирование не были бы возможны. Выводы и прогнозы о производительности всей системы неизбежно включают в себя работу контролируемой системы. Поэтому наилучшим возможным контролем является MARIN. Производительность системы управления не должна доминировать в результатах моделирования и модельных испытаний, если только это не предполагается. Система управления используется для поддержания судна в положении или на ходу в различных условиях и должна оптимально использовать все имеющиеся у него ресурсы, такие как установленная мощность генератора, характеристики двигателя и другие. Если это будет сделано неправильно, это приведет к конструкции судна с (намного) более низкой эксплуатационной способностью, чем прогнозировалось.

Существует параллельная иерархия между автономией и контролем. Контроль является неизбежной основой для более высоких уровней автономии: без контроля, без автономии. Самый низкий уровень автономии соответствует ручному управлению человеком. Система, соответствующая самому высокому уровню автономности, будет составлять собственный план, принимать собственные решения и выполнять его с использованием своих систем управления.

При выполнении имитации стыковки для изучения безопасности подходов к гавани имитационная модель должна включать алгоритм принятия решений, который реалистично распределяет и контролирует буксиры в гавани, которые помогают судну, когда он входит в гавань и доки вдоль причала. Аналогичные проблемы применяются при моделировании морского трафика при оценке схем схемы разделения трафика. Они должны включать какую-то модель оператора в цикле, чтобы иметь возможность включать долгосрочное планирование миссий и избегать ситуаций столкновения с высоким уровнем риска.

модели
Модели моделирования времени MARIN будут использоваться для прогнозирования опасных ситуаций заблаговременно. Это дает оператору - либо на борту, либо на суше - возможность оценить ситуацию за много времени и предоставить ему альтернативные решения. Чем лучше эти имитационные модели отражают фактическое поведение кораблей, тем лучше они учитывают фактические условия окружающей среды, тем лучше оператор сможет определить рискованные ситуации и выбрать сценарий самого низкого риска для исполнения.

Проблемы морской безопасности
В дополнение к адекватному моделированию возможностей маневрирования и прогнозирования маршрута / дорожки алгоритмы «обнаружения и предотвращения» также требуют знания о решениях конфликтов трафика. Последнему придется справляться с многочисленными судами и другими сложными сценариями. Конфликтные решения этих сценариев должны будут учитывать различные перспективы. Они должны соблюдать Положения о столкновении (COLREGS), местные правила и физические ограничения, налагаемые окружающей средой на возможности судов.

Кроме того, важными факторами являются хорошая морская безопасность и предсказуемость. Они отражают многие «неписаные правила», касающиеся транспортных ситуаций, которые часто подтверждаются прямым контактом через ОВЧ. Неписанные правила относятся, например, к расстояниям, хранящимся во время близких встреч и / или более стратегическому, долгосрочному «ясному» поведению. Оба решения трафика (конфликта) имеют свои собственные параметры безопасности и экономии.

Новые ролевые роли
Каждый уровень автономии будет представлять свои собственные проблемы в отношении взаимодействия с морскими данными, такими как планирование маршрута, оценка погоды и состояние судна. Как на бортовой, так и на береговой части этих представлений потребуются новые возможности оборудования и новые компетенции оператора. Опять же, модели обнаружения и предотвращения используются для создания соответствующих и безопасных представлений о ситуативной осведомленности, указывающих (хорошо) время и пространство на возникающие и потенциально конфликтующие или даже нарушающие транспортные ситуации.

Полное удаление экипажа судна потребует полной автономии для всех бортовых функций, включая техническое обслуживание и ремонт. Это потребует более простых систем и избыточности критических систем. «Всеэлектрический корабль» станет очень привлекательным решением для автономных кораблей. Кроме того, полностью электрифицированное судно имеет преимущество по сокращению выбросов, при условии, что возобновляемые источники энергии используются для зарядки своих батарей. Здесь мы изложили некоторые из первых практических шагов, которые предпринимаются. Как уже упоминалось, проект автономной парусной промышленности уже ведется. Кроме того, модельная тестовая программа будет исследовать нынешний статус / возможности наших автономных алгоритмов маневрирования уклонения («пересечение» и «прохождение»).


(Как опубликовано в издании Maritime Reporter & Engineering News в марте 2018 года)