Факультет психології, історії та соціології
Permanent URI for this collectionhttps://ekhsuir.kspu.edu/handle/123456789/248
Browse
8 results
Search Results
Item DEVISING AN APPROACH FOR THE AUTOMATED RESTORATION OF SHIPMASTER’S NAVIGATIONAL QUALIFICATION PARAMETERS UNDER RISK CONDITIONS(2024) Ponomaryova, V.; Nosov, P.; Ben, A.; Popovych, I.; Попович, I.; Prokopchuk, Y.; Mamenko, P.; Dudchenko, S.; Appazov, E.; Sokol, I.The object of this study is the safety control system of ship management, by identifying and restoring the qualifica tion parameters of shipmasters in criti cal situations. The task solved in the study is the timely determination of an insufficient level of qualification for the perfor mance of certain operations in con trolling the movement of the ship, by applying a formal-logical model of de tecting the intuitive actions of the ope rator-shipmaster and gradually restor ing his/her qualification parameters using the devised method. The stages of development and the formal-logical structure of the model and method in terms of cognitive auto mation were described in detail as the study results. It was possible to ensure early detection of risks when controlling the movement of the ship in 56 % of cases, during a laborato ry experiment on simulators, which in 24 % of cases turned out to be particu larly dangerous. The interpretation of the results in volved algorithmizing complex and for malized data on the actions of opera tors and the application of the method of restoring their qualification para meters, which allowed a comprehensive approach to safety management. The distinguishing features of the findings were to predict the level of danger by simulating maritime opera tions with input navigational and indi vidual conditions. This made it possible to improve the effectiveness of ope rations to 89 %, reduce the phenome non of loss of control over the course to 32 %, reduce critical situations to 7 % and the cost of resources. The scope and conditions of practi cal use involve a comprehensive assess ment of external and internal influ ences on the level of danger, delay in decision-making by operators, as well as sailing conditions. The simulation results could be used to devise strate gies for planning maneuvers, predicting risks, and developing maritime securi ty systemsItem AUTOMATIC RESET OF KINETIC ENERGY IN CASE OF INEVITABLE COLLISION OF SHIPS(2023) Zinchenko, S.; Kyrychenko, K.; Grosheva, O.; Nosov, P.; Popovych, I. S.; Mamenko, P.; Попович, І. С.Considered issues of automatic reset of kinetic energy along the gradient in case of inevitable collision of ships. The target function of the fastest reset of kinetic energy is formed in the form of a scalar product of the gradient vector at the location of the vessel and the vector of the right parts of the mathematical model of the longitudinal and angular movement channels containing control. To form optimal controls, a nonlinear optimization procedure was used, taking into account control restrictions. The own ship's movement parameters (speed and course) used in the optimization procedure are measured by speed and course sensors, and the target's movement parameters are estimated from the measured values of the own ship's speed and course and the measured relative movement parameters using radar. The workability method was verified by mathematical modeling in a closed circuit with a control object. The results of the simulation showed that the automatic module provides a 9-fold reduction in the kinetic energy of the collision. The use of the automatic kinetic energy reset module in the event of an imminent collision will reduce the influence of the negative impact of decisions when handling a vessel under the influence of stress, reduce crew fatigue, prevent damage or even loss of the vessel and cargo, and save human lives.Item RESEARCH OF DIVERGENCE TRAJECTORY WITH A GIVEN RISK OF SHIPS COLLISIONS(2021) Mamenko, P.; Zinchenko, S.; Nosov, P.; Kyrychenko, K.; Popovych, I.; Nahrybelnyi, Ya.; Kobets, V.; Маменко, П. П.; Носов, П. С.; Попович, І. С.; Зінченко, С. М.; Кириченко, К.; Нагребельний, Я.; Кобець, В. М.Розглянуто питання оптимального уникнення зіткнення в полі ризику цілі. Запропоновано метод оптимальної дивергенції шляхом маневрування курсом, що дає можливість мінімізувати траєкторію розбіжності при заданому ризику зіткнення та полягає в організації руху судна за траєкторією заданого ризику. Поле ризику цілі – це нормальний закон розподілу, що характеризується середньоквадратичними параметрами невизначеностей, пов’язаних з похибками вимірювання параметрів вектора стану судна і цілі, похибок виконавчих механізмів, похибок використаних математичних моделей, похибок розрахунку тощо. Перевірено працездатність та ефективність запропонованого методу, алгоритму та програмного забезпечення на стенді імітаційного моделювання, який є навігаційним симулятором Navi Trainer 5000 та моделлю бортового контролера, включеного в його локальну мережу з програмним забезпеченням модуля розбіжності ризиків. Стенд для імітаційного моделювання дозволяє розробляти програмне забезпечення систем управління, включаючи розглянутий оптимальний модуль дивергенції, у замкненому контурі з навігаційним симулятором Navi Trainer 5000, використовуючи всі його переваги.Item DEVELOPMENT AND EXPERIMENTAL STUDY OF ANALYZER TO ENHANCE MARITIME SAFETY(2021) Nosov, P.; Zinchenko, S.; P l o k h i k h, V .; Popovych, I. S.; P r o k o p c h u k, Y.; M a k a r c h u k, D.; Mamenko, P.; M o i s e i e n k o, V.; B e n, A .; Носов, П. С.; Зінченко, С. М.; Плохіх, В. В.; Попович, І. С.; Прокопчук, Ю. О.; Макарчук, Д. В.; Маменко, П. П.; Мойсеєнко, В. С.; Бень, А. П.On the basis of empirical experimental data, relationships were identified indicating the influence of navigators’ response to such vessel control indicators as maneuverability and safety. This formed a hypothesis about a non-random connection between the navigator’s actions, response and parameters of maritime transport management. Within the framework of this hypothesis, logical-formal approaches were proposed that allow using server data of both maritime simulators and operating vessels in order to timely identify the occurrence of a critical situation with possible catastrophic consequences. A method for processing navigation data based on the analysis of temporal zones is proposed, which made it possible to prevent manifestations of reduced efficiency of maritime transport management by 22.5 %. Based on cluster analysis and automated neural networks, it was possible to identify temporary vessel control fragments and classify them by the level of danger. At the same time, the neural network test error was only 3.1 %, and the learning error was 3.8 %, which ensures the high quality of simulation results. The proposed approaches were tested using the Navi Trainer 5000 navigation simulator (Wärtsilä Corporation, Finland). The simulation of the system for identifying critical situations in maritime transport management made it possible to reduce the probability of catastrophic situations by 13.5 %. The use of automated artificial neural networks allowed defining critical situations in real time from the database of maritime transport management on the captain’s bridge for an individual navigator. На основі емпіричних експериментальних даних були ідентифіковані зв’язки, що вказують на вплив реакцій навігаторів (судноводіїв) на такі показники управління судном як маневреність і безпека. Це сформувало гіпотезу про невипадковий зв’язок між діями навігатора, його реакціями та параметрами управління морським транспортом. У рамках зазначеної гіпотези були запропоновані логіко-формальні підходи, що дозволяють застосувати серверні дані як морських симуляторів, так і діючих суден морського транспорту з метою своєчасної ідентифікації виникнення критичної ситуації з ймовірними катастрофічними наслідками. Запропоновано метод обробки навігаційних даних, що заснований на аналізі темпоральних зон, який дозволив попередити прояви зниження результативності управління морським транспортом на 22,5 %. На основі кластерного аналізу і автоматизованих нейронних мереж вдалося виділити часові фрагменти управління судном і класифікувати їх відповідно до рівня небезпеки. При цьому тестова помилка нейронної мережі склала лише 3,1 %, а помилка навчання 3,8 %, що забезпечує високу якість отриманих результатів моделювання. Запропоновані підходи були апробовані із застосуванням навігаційного тренажера Navi Trainer 5000 navigation simulator (Wärtsilä Corporation, Фінляндія). Проведене імітаційне моделювання системи ідентифікації критичних ситуації під час управління морським транспортом дозволило зменшити ймовірність виникнення катастрофічних ситуацій на 13,5 %. Використання автоматизованих штучних нейронних мереж дозволило проводити ідентифікацію критичних ситуацій в режимі реального часу на основі бази даних управління морським транспортом на капітанському містку для індивідуального навігатора.Item SOLUTION OF THE PROBLEM OF OPTIMIZING ROUTE WITH USING THE RISK CRITERION(2022) Mamenko, P.; Zinchenko, S.; Kobets, V.; Nosov, P.; Popovych, I. S.; Маменко, П. П.; Зінченко, С. М.; Кобець, В. М.; Носов, П. С.; Попович, І. С.The aim of the work is to determine the conditions of optimality in the task of plotting the course of the vessel and the operation of divergence of vessels in conditions of intensive navigation. The need for such work is dictated, firstly, by an increase in the intensity of shipping and, secondly, by the emergence of autonomous ships and transport systems, the traffic control algorithms of which obviously require an optimal approach. The criterion of optimality in problems of this class is the expected risk, one of the components of which is the risk of collision of ships. Based on the analysis of methods for constructing ship divergence algorithms, the task is to find a control algorithm that delivers the best results for all participants in the operation. This formulation of the task greatly facilitates the forecast of the actions of all participants in the discrepancy and is especially expedient in the case of participation in the operation of an autonomous system or a ship with which no contact has been established. Theoretically, the task belongs to the most difficult class of control problems - optimal control of a distributed dynamic system with a vector - a goal functional [3, 5, 8, 13–15]. The ability to obtain a general solution to the task of optimal ship control makes this study expedient. Метою роботи є оптимізація прокладки маршруту судна та операцій розходження суден в умовах інтенсивної навігації. Потреба у такій роботі пояснюється тим, що за останні роки суттєво збільшилась інтенсивність судноплавства, а також з’явилися автономні судна і транспортні системи, алгоритми керування якими орієнтовані на оптимізацію процесів керування. У задачі, що розглядається, критерієм оптимальності є очікуваний ризик як у задачі прокладки маршруту, так і у задачі розходження суден. Базуючись на існуючих методах, задачею дослідження є синтез такого алгоритму розходження, який забезпечив би найкращий результат для усіх учасників операції. Таке формулювання завдання суттєво полегшує прогноз дій усіх учасників операції, особливо у випадках участі у розходженні автономної системи чи судна, з яким не встановлено контакту. Теоретично задача належить до найбільш складного класу задач оптимального керування з цільовим вектор-функціоналом. Можливість отримати рішення такої задачі робить дане дослідження дуже важливим.Item NAVIGATION SAFETY CONTROL SYSTEM DEVELOPMENT THROUGH NAVIGATOR ACTION PREDICTION BY DATA MINING MEANS(2021) Popovych, I.; Nosov, P.; Zinchenko, S.; Ben, A.; Prokopchuk, Y.; Mamenko, P.; Moiseienko, V.; Kruglyj, D.; Попович, І. С.; Носов, П. С.; Зінченко, С. М.; Бень, А. П.; Прокопчук, Ю. О.; Маменко, П. П.; Мойсеєнко, В. С.; Круглий, Д. Г.Актуальність. Враховуючи сучасні тенденції розвитку ергатичних систем морського транспорту було визначено фактори впливу навігатора на процеси управління судном. В рамках гіпотези дослідження для підвищення безпеки судноводіння необхідно застосувати прогностичні моделі Data mining та автоматизацію управління рухом судна. Мета. Метою дослідження є розробка системи управління безпекою судноводіння на основі прогнозу дій навігатора в критичних ситуаціях, що дозволить знизити ймовірність виникнення критичних ситуацій під час виконання маневрів. Метод. Запропоновано схему ергатичної системи управління судном та модель ідентифікації впливу «людського фактору» навігатора під час судноводіння. У рамках моделі, що побудована на принципах дерев прийняття рішень навігатором, застосовано прогноз засобами Data mining з урахуванням ідентифікаторів виникнення критичної ситуації. За результатами прогнозу розроблено метод оптимального керуванні рухом судна у критичних ситуаціях що спрацьовує на вузлах дерева прийняття рішень навігатором та знижує імовірність критичного впливу на управління судном. Результати. Запропоновані підходи було апробовано у науково-дослідній лабораторії «Розробки систем підтримки прийняття рішень, ергатичних та автоматизованих систем управління рухом судна». Застосовування тренажеру Navi Trainer 5000 navigation simulator (Wärtsilä Corporation, Фінляндія) та імітаційне моделювання роботи системи управління безпекою судноводіння у критичних ситуаціях дозволила підтвердити її результативність. В результаті апробації було визначено, що активізація системи дозволила зменшити імовірність виникнення критичних ситуацій на 18–54 %. У 11 % випадків система переводила процеси керування рухом судна в автоматичний режим та, як наслідок, знизити рівень ризику виникнення аварійних ситуацій. Висновки. Використання автоматизованих засобів Data mining дозволило нівелювати негативний прояв «людського фактору» навігатора та зменшити середній час на виконання маневрів при куруванні судном до 23 %. Taking into account current trends in the development of ergatic maritime transport systems, the factors of the navigator's influence on vessel control processes were determined. Within the framework of the research hypothesis, to improve navigation safety, it is necessary to apply predictive data mining models and automated vessel control. The paper proposes a diagram of the ergatic vessel control system and a model for identifying the influence of the navigator human factor during navigation. Within the framework of the model based on the principles of navigator decision trees, prediction by data mining means is applied, taking into account the identifiers of the occurrence of a critical situation.Based on the prediction results, a method for optimal vessel control in critical situations was developed, which is triggered at the nodes of the navigator decision tree, which reduces the likelihood of a critical impact on vessel control. The proposed approaches were tested in the research laboratory Development of decision support systems, ergatic and automated vessel control systems. The use of the Navi Trainer 5,000 navigation simulator (Wartsila Corporation, Finland) and simulation of the navigation safety control system for critical situations have confirmed its effectiveness. As a result of testing, it was determined that the activation of the system allowed reducing the likelihood of critical situations by 18-54 %. In 11 % of cases, the system switched the vessel control processes to automatic mode and, as a result, reduced the risk of mergencies. The use of automated data mining tools made it possible to neutralize the negative influence of the "human factor" of the navigator and to reduce the average maneuvering time during vessel navigation to 23 %Item Use of Simulator Equipment for the Development and Testing of Vessel Control Systems(2020) Zinchenko, S. M.; Mateichuk, V.; Nosov, P. S.; Popovych, I. S.; Solovey, O.; Mamenko, P.; Grosheva, O.; Зінченко, С. М.; Матейчук, В. М.; Носов, П. С.; Попович, І. С.; Соловей, О. С.; Маменко, П. П.; Грошева, О. О.One of the ways to reduce human influence on the control process is the development of automated and automatic control systems. Modern control systems are quite complex and require preliminary ground testing. The article considers the issues of creating Imitation Modelling Stand for such control system synthesis and testing. For this reason, a Control System Model was integrated into the local computer network of the navigation simulator NTPRO 5000. The authors of the paper developed and tested software for information exchange between the navigation simulator and the Control System Model. The authors also developed a functional module of collision avoidance with many targets for testing in a closed loop system with virtual training objects. The results showed that the developed Imitation Modelling Stand allowed developing and testing functional modules of the control systems. In comparison with the found analogues, it is easy to include in a closed simulation cycle various models of command devices, actuators, control objects, objects of training scene, weather conditions; it is universal both for solving problems of manual control and for developing and testing automatic and automated control systems; it is not highly specialised and is created at minimal costs. Одним із способів зменшити вплив людини на процеси керування є розробка автоматизованих та автоматичних систем керування. Сучасні системи керування досить складні і вимагають попередніх наземних випробувань. У статті розглянуті питання створення стенду імітаційного моделювання для розробки і тестування таких систем керування. Для цього модель системи керування була інтегрована у локальну обчислювальну мережу навігаційного тренажера NTPRO 5000, розроблене і протестоване програмне забезпечення обміну інформацією між навігаційним тренажером та моделлю системи керування, розроблено функціональний модуль автоматичного розходження з багатьма цілями для тестування у замкнутому контурі з віртуальними об'єктами тренажера. Результати проведеного моделювання показали, що стенд імітаційного моделювання дозволяє розробляти та тестувати функціональні модулі систем автоматичного керування; у порівнянні із знайденими аналогами дозволяє досить легко включати у замкнуту схему моделювання моделі командних приладів, виконавчих пристроїв, об'єктів керування, об'єктів тренажерної сцени, погодних умов; є універсальним як для вирішення задач ручного керування, так і для розробки і тестування автоматичних та автоматизованих систем керування; не є вузькоспеціалізованим і створюється з мінімальними затратами.Item AUTOMATIC COLLISION AVOIDANCE SYSTEM WITH MANY TARGETS, INCLUDING MANEUVERING ONES(2019) Zinchenko, S.; Nosov, Р.; Mateichuk, V.; Mamenko, P.; Popovych, І. S.; Grosheva, О.; Зінченко, С.; Носов, П.; Матейчук, В.; Маменко, П.; Попович, І. С.; Грошева, О.; Зинченко, С.; Носов, П.; Матейчук, В.; Маменко, П.; Попович, И.; Грошева, О.The article considers the issues of automatic colliosion avoidance with many targets, including maneuvering ones, which is especially important when navigating a vessel in narrownesses. Was made a brief review of literature devoted to the problem of collision avoidance and conclusion was drown on the relevance of developing such systems. There were developed mathematical and algorithmic support of the combined collision avoidance with many targets, including maneuvering ones. Based on the synthesized algorithms, there was developed software in the MATLAB environment for a simulator of an onboard controller of a ship control system, the operability and efficiency of mathematical, algorithmic and software was tested in a closed circuit with a Navi Trainer 5000 navigation simulator for various types of ships, navigation areas and weather conditions. The experiments confirmed the efficiency of the proposed method and algorithms and allow to recommend them for practical use in the development of modules for automatic collision avoidance wth many targets, including maneuvering ones, an onboard controller of the ship’s control system. У статті розглядаються питання автоматичного уникнення зіткнень з багатьма цілями, включаючи маневрування, що особливо важливо при плаванні судна у вузьких місцях. Зроблено короткий огляд літератури, присвяченої проблемі уникнення зіткнень, та зроблено висновок про актуальність розробки таких систем. Розроблено математичну та алгоритмічну підтримку комбінованого уникнення зіткнення з багатьма цілями, включаючи маневрування. На основі синтезованих алгоритмів було розроблено програмне забезпечення в середовищі MATLAB для імітатора бортового контролера системи управління судном, працездатність та ефективність математичного, алгоритмічного та програмного забезпечення тестували в 13 замкнутому ланцюзі з навігаційним тренажером Navi Trainer 5000 для різних типів суден, районів навігації та погодних умов. Експерименти підтвердили ефективність запропонованого способу та алгоритмів і дозволяють рекомендувати їх для практичного використання при розробці модулів для автоматичного запобігання зіткнення з багатьма цілями, включаючи маневрування, бортовим контролером корабельної системи управління. В статье рассмотрены вопросы автоматического управления движением судна при расхождении с другими судами – целями, включая маневрирующие, что особенно актуально при проводке судна в узкостях. Проведен краткий обзор литературных источников, посвященных проблеме расхождения судов, сделан вывод об актуальности разработки таких систем. Разработано математическое и алгоритмическое обеспечение комбинированного расхождения со многими целями, включая маневрирующие. По синтезированным алгоритмам создано программное обеспечение в среде MATLAB для имитатора бортового контроллера системы управления судном, работоспособность и эффективность математического, алгоритмического и программного обеспечения проверена в замкнутой схеме с навигационным тренажером Navi Trainer 5000 для различных типов судов, районов плавания и погодных условий. Эксперименты подтвердили работоспособность предложенного способа и алгоритмов и позволяют рекомендовать их для практического использования при разработке модулей автоматического расхождения со многими целями, включая маневрирующие, бортового контроллера системы управления судном.