mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2023-21-3-2mirtr-2474Research ArticleНАУКА И ТЕХНИКАSCIENCE AND ENGINEERINGПостановка задачи управления автономным надводным судном для внутренних водных путейStatement of the Problem of Control of an Autonomous Surface Vessel for Inland WaterwaysКудровМ. А.KudrovM. A.

Кудров Максим Александрович – кандидат технических наук, доцент, директор Института аэромеханики и летательной техники (ИАЛТ), директор Передовой инженерной школы радиолокации, радионавигации и программной инженерии 

Москва

Kudrov, Maxim A., Ph.D. (Eng), Associate Professor, Director of the Institute of Aeromechanics and Flight Engineering (IALT), Director of the Advanced Engineering School of Radar, Radio Navigation and Software Engineering

Moscow

kudrov.ma@mipt.ruБухаровК. Д.BukharovK. D.

Бухаров Кирилл Дмитриевич – кандидат технических наук, заместитель директора по научной работе Передовой инженерной школы радиолокации, радионавигации и программной инженерии

Москва

Bukharov, Kirill D., Ph.D. (Eng), Deputy Director for Research of the Advanced Engineering School of Radar, Radio Navigation and Software Engineering

Moscow

bukharov.kd@mipt.ruМахоткинД. Р.MakhotkinD. R.

Махоткин Даниил Русланович – инженер, руководитель проекта Передовой инженерной школы радиолокации, радионавигации и программной инженерии 

Москва

Makhotkin, Daniil R., engineer, Project Manager at the Advanced Engineering School of Radar, Radio Navigation and Software Engineering

Moscow

makhotkin.dr@mipt.ruАйвазовР. С.AivazovR. S.

Айвазов Рафаэль Сергеевич – инженер Передовой инженерной школы радиолокации, радионавигации и программной инженерии

Москва

Aivazov, Rafael S., engineer at the Advanced Engineering School of Radar, Radio Navigation and Software Engineering

Moscow

aivazov.rs@mipt.ruМосковский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет)РоссияMoscow Institute of Physics and Technology (National Research University)Russian Federation2023141120232133641Copyright © Кудров М.А., Бухаров К.Д., Махоткин Д.Р., Айвазов Р.С., 20232023Кудров М.А., Бухаров К.Д., Махоткин Д.Р., Айвазов Р.С.Kudrov M.A., Bukharov K.D., Makhotkin D.R., Aivazov R.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/2474

Одной из наиболее бурно развивающихся транспортных технологий в настоящее время является создание автономных (безэкипажных) надводных судов для коммерческого, технического и вспомогательного флота. Ключевым вопросом её внедрения является создание комплексной системы управления (КСУ) безопасным движением БЭС в автоматическом режиме по маршруту. При этом нужно иметь в виду специфику морской навигации и плавания по внутренним водным путям.Проведён аналитический обзор базовых алгоритмов управления по курсу и скорости. Сформулированы основные проблемы создания комплексной системы управления безэкипажным судном. Приведена постановка задачи управления и определены направления дальнейших исследований.

Development of autonomous (uncrewed) surface vessels for commercial, industrial, and auxiliary fleet is currently one of the most rapidly advancing transport technologies. The key issue of its implementation is creation of an integrated control system (ICS) of safe navigation of uncrewed surface vehicles (USV) in automatic mode along the route. Then, it is necessary to keep in mind the features of maritime navigation and inland navigation.A performed analytical review of basic heading and speed control algorithms allowed revealing the main problems referring to development of an integrated control system for an USV. The statement of the control problem is followed by enlisting directions for further research.

водный транспортавтоматизированная система управлениябезэкипажное судовождениенавигацияwater transportautomated control systemuncrewed navigationnavigationReferencesОстрецов Г. Э., Клячко Л. М. Методы автоматизации управления движением корабля.– М.: Физматлит, 2009. – 120 с. ISBN 978-5-9221-1138-6.Ostretsov, G. E., Klyachko, L. M. Methods for automating ship motion control [Metody avtomatizatsii upravleniya dvizheniem korablya]. Moscow, Fizmatlit publ., 2009, 120 p. ISBN 978-5-9221-1138-6.Острецов Г. Э., Клячко Л. М. Основные этапы автоматизации управления движением морского судна // Судостроение. – 2005. – № 4 (671). – С.55–59. [Электронный ресурс]: https://elibrary.ru/item.asp?edn=hvejud. EDN: HVEJUD. Доступ 17.05.2023.Ostretsov, G. E., Klyachko, L. M. The main stages of automation of ship traffic control [Osnovnie etapy avtomatizatsii upravleniya dvizheniem morskogo sudna]. Sudostroenie, 2005, Iss. 4 (671), pp. 55–59. [Electronic resource]: https://elibrary.ru/item.asp?edn=hvejud. EDN: HVEJUD. Last accessed 17.05.2023.Вагущенко Л. Л. Системы автоматического управления движением судна. – Одесса: Латстар, 2002. – 310 с. [Электронный ресурс]: https://www.studmed.ru/vaguschenko-ll-cymbal-nn-sistemy-avtomaticheskogoupravleniya-dvizheniem-sudna_7e4e87f6b13.html. Доступ 17.05.2023.Vagushchenko, L. L. Automatic ship motion control systems [Sistemy avtomaticheskogo upravleniya dvizheniem sudna]. Odessa, Latstar publ., 2002, 310 p. [Electronic resource]: https://www.studmed.ru/vaguschenko-ll-cymbalnn-sistemy-avtomaticheskogo-upravleniya-dvizheniemsudna_7e4e87f6b13.html. Last accessed 17.05.2023.Попов А. Н., Бурылин Я. В., Кондратьев А. И. Способ автоматической проводки судна. / Патент РФ 2021. [Электронный ресурс]: https://findpatent.ru/patent/275/2759068.html. Доступ 17.05.2023.Popov, A. N., Burylin, Ya. V., Kondratiev, A. I. Method of automatic navigation of a vessel [Sposob avtomaticheskoi provodki sudna]. Patent RF 2021. [Electronic resource]: https://findpatent.ru/patent/275/2759068.html. Last accessed 17.05.2023.Zhu Qidan. The research work on the intelligent ship // The 5th International Conference for Innovation and Cooperation of Naval Architecture and Marine Engineering (ICNAME‑2021) & The 1st International High-level Forum on Smart and Autonomous Navigation Technology of Ships 16.11.2021.Zhu Qidan. The research work on the intelligent ship. The 5th International Conference for Innovation and Cooperation of Naval Architecture and Marine Engineering (ICNAME‑2021) & The 1st International High-level Forum on Smart and Autonomous Navigation Technology of Ships 16.11.2021.Yan Xinping. Developments of Maritime Autonomous Surface Ships in China// The 5th International Conference for Innovation and Cooperation of Naval Architecture and Marine Engineering (ICNAME‑2021) & The 1st International High-level Forum on Smart and Autonomous Navigation Technology of Ships 16.11.2021.Yan Xinping. Developments of Maritime Autonomous Surface Ships in China. The 5th International Conference for Innovation and Cooperation of Naval Architecture and Marine Engineering (ICNAME‑2021) & The 1st International High-level Forum on Smart and Autonomous Navigation Technology of Ships 16.11.2021.Sawada Ryohei. Introduction to research on autonomous ships in NMRI. // The 5th International Conference for Innovation and Cooperation of Naval Architecture and Marine Engineering (ICNAME‑2021) & The 1st International High-level Forum on Smart and Autonomous Navigation Technology of Ships 16.11.2021.Sawada Ryohei. Introduction to research on autonomous ships in NMRI. The 5th International Conference for Innovation and Cooperation of Naval Architecture and Marine Engineering (ICNAME‑2021) & The 1st International High-level Forum on Smart and Autonomous Navigation Technology of Ships 16.11.2021.Белогорцева М. В., Клячко Л. М., Острецов Г. Э. Способ автоматического управления движением судна. Патент RU 2292289 C1. Дата публикации 27.01.2007. Бюлл. № 7. Правообладатель: Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН. [Электронный ресурс]: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0002292289_20070127_C1_RU/. Доступ 17.05.2023.Belogortseva, M. V., Klyachko, L. M., Ostretsov, G. E. A method for automatically controlling the movement of a vessel. Patent RU 2292289 C1. Publication date 27.01.2007. Bulletin No. 7. Copyright holder: V. A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of Russian Academy of Sciences [Sposob avtomaticheskogo upravleniya dvizheniem sudna. Patent RU 2292289 C1. Data publikatsii 27.01.2007. Byul. № 7. Pravoobladatel: Institut problem im. V. A. Trapeznikova RAN]. [Electronic resource]: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0002292289_20070127_C1_RU/. Last accessed 17.05.2023.Василенко И. В., Ведякова А. О. Исследование алгоритмов траекторного управления роботом манипулятором // Современные информационные технологии и ИТ-образование. – 2022. – Т. 18. – № 1. – С.62–71. DOI: https://doi.org/10.25559/SITITO.18.202201.62-71.Vasilenko, I. V., Vedyakova, A. O. Study of trajectory control algorithms for a robot manipulator [Issledovanie algoritmov traektornogo upravleniya robotom maninulyatorom]. Sovremennie informatsionnie tekhnologii i IT-obrazovanie, 2022, Vol. 18, Iss. 1, pp. 62–71. DOI: https://doi.org/10.25559/SITITO.18.202201.62-71.Хоанг Д. Т., Пыркин А. А. Алгоритм траекторного управления движением мобильного робота без измерения координат положения // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. – 2021. – Т.21. – № 6. – С.858–865. DOI: 10.17586/2226-1494-2021-21-6-858-865.Hoang, D. T., Pyrkin, A. A. An algorithm of trajectory tracking control for the movement of a mobile robot without measuring the position coordinates. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2021, Vol. 21, Iss. 6, pp. 858–865. DOI: 10.17586/2226-1494-2021-21-6-858-865.Рогозин О. В., Пенской И. С. Метод траекторного управления мультироторным беспилотным летательным аппаратом в задаче следования за объектом // Образовательные технологии. – 2019. – № 4. – С. 92–110. [Электронный ресурс]: https://iedtech.ru/journal/2019/4/trajectory-flight-control/. Доступ 17.05.2023.Rogozin, O. V., Penskoi, I. S. Trajectory tracking control method for a multi-rotor unmanned aerial vehicle in the task of following an object [Metod traektornogo upravleniya multirotonym bespilotnym letatelnym apparatom v zadache sledovaniya za obektom]. Obrazovatelnie tekhnologii, 2019, Iss. 4, pp. 92–110. [Electronic resource]: https://iedtech.ru/journal/2019/4/trajectory-flight-control/. Last accessed 17.05.2023.Пшихопов В. Х., Федотов А. А., Медведев М. Ю., Медведева Т. Н., Гуренко Б. В. Позиционно-траекторная система прямого адаптивного управления морскими подвижными объектами // Инженерный вестник Дона. – 2014. – № 3 (30). – 29 с. [Электронный ресурс]: https://elibrary.ru/item.asp?id=22843876. EDN: TFXFED. Доступ 17.05.2023.Pshikhopov, V. Kh., Fedotov, A. A., Medvedev, M. Yu., Medvedeva, T. N., Gurenko, B. V. Position-trajectory system for direct adaptive control of marine mobile objects [Pozitsionno-traektornaya Sistema pryamogo adaptivnogo upravleniya morskimi podvizhnymi obektami]. Inzhenerniy vestnik Dona, 2014, Iss. 3 (30), 29 p. [Electronic resource]: https://elibrary.ru/item.asp?id=22843876. EDN: TFXFED. Last accessed 17.05.2023.Мавлюдов М., Садовников Ю., Титов В. Интерцепторы – средство управления гидродинамическими параметрами быстроходного судна// Катера и яхты. – 2000. – № 170. – С. 48–50. [Электронный ресурс]: http://sportlib.info/Mirrors/www.katera.ru/170/page19.html. Доступ 17.05.2023.Mavlyudov, M., Sadovnikov, Yu., Titov, V. Interceptors – a means of controlling the hydrodynamic parameters of a high-speed vessel [Intertseptory – sredstvo upravleniya gidrodinamicheskimi parametrami bystrokhodnogo sudna]. Katera i yakhty, Iss. 170, 2000, pp. 48–50. [Electronic resource]: http://sportlib.info/Mirrors/www.katera.ru/170/page19.html. Last accessed 17.05.2023.Антоненко С. В. Судовые движители: учебное пособие. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007.– 126 с. ISBN 978-5-7596-0745-8.Antonenko, S. V. Ship propulsors: study guide [Sudovie dvizhiteli: uchebnoe posobie]. Vladivostok, FESTU publ., 2007, 126 p. ISBN 978-5-7596-0745-8.Hydraulic Steering & Accessories. [Электронный ресурс]: http://www.navalex.com/downloads/KOBELT_Hydraulic_Steering_&_Accessories.pdf. Доступ 17.05.2023.Hydraulic Steering & Accessories. [Electronic resource]: http://www.navalex.com/downloads/KOBELT_Hydraulic_Steering_&_Accessories.pdf. Last accessed 17.05.2023.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.