Методы формирования цифрового двойника акватории для навигации беспилотных судов
https://doi.org/10.30932/1992-3252-2023-21-6-1
Аннотация
В статье рассмотрен комплекс методов, с помощью которых возможно формирование цифрового двойника акватории для осуществления автономной навигации речного судна для решения задач моделирования движения автономного судна в акватории при различных параметрах окружающей среды (скорости течения, скорости ветра и пр.), в том числе динамически изменяемых в процессе движения, отработки алгоритмов действия автономного судна в условиях возникающих угроз и чрезвычайных происшествий. Предложенные методы включают в себя аэрофотосъемку с беспилотных авиационных систем, воздушное лазерное сканирование и координирование результатов их обработки с применением геодезического оборудования, функционирующего с использованием глобальных навигационных спутниковых систем и служащего для увязки всех получаемых пространственных данных в единую систему координат, для формирования высокоточных компонентов цифрового двойника акватории, включая линию уреза воды и части надводных элементов.
Для формирования донной части цифрового двойника акватории рассмотрена возможность применения данных батиметрической съемки многолучевым эхолотом, атакже данных аэрофотосъемки с беспилотного воздушного судна, оснащенного высокоточным геодезическим приёмником и бортовой инерциальной системой для закладки маршрутов батиметрической съемки.
Об авторах
И. Н. Розенберг
Российский университет транспорта (МИИТ)
Россия
Россия
Розенберг Игорь Наумович – доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РАН, научный руководитель
Scopus Author ID: 15136568900; РИНЦ Author ID: 652172
Москва
С. С. Соколов
Российский университет транспорта (МИИТ)
Россия
Россия
Соколов Сергей Сергеевич – доктор технических наук, доцент, проректор
WoS Researcher ID: A‑9507–2015; Scopus Author ID: 56606754000; РИНЦ Author ID: 207642.
Москва
И. А. Дубчак
Российский университет транспорта (МИИТ)
Россия
Россия
Дубчак Ирина Александровна – начальник управления новых проектов и технологий
РИНЦ Author ID: 1152475.
Москва
Список литературы
1. Кириллова М. А., Рожко А. И. Перспективы развития безэкипажных судов вРоссийской Федерации // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. – 2020. – № 3. – С. 16–22. DOI: https://doi.org/10.24143/2073-1574-2020-3-16-22.
2. Титов А. В., Баракат Л., Хаизаран А. Состояние иперспективы реализации технологии e-Навигации // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. – 2019. – Т. 11. – № 4. – С. 621–630. DOI: 10.21821/2309-5180-2019-11-4-621-630.
3. Grieves, M. W. Product lifecycle management: the new paradigm for enterprises. International Journal of Product Development, 2005, Vol. 2, Iss. 1–2, pp. 71–84. DOI: https://doi.org/10.1504/IJPD.2005.006669.
4. Grieves, M. W. Digital Twins: Past, Present, and Future. In: The Digital Twin. Springer International Publishing, Cham, 2023, pp. 97–121. DOI: 10.1007/978-3-031-21343-4.
5. Glaessgen, E., Stargel, D. The Digital Twin Paradigm for Future NASA and U. S. Air Force Vehicles. Structural Dynamics and Materials Conference, Honolulu, 2012, 1818. DOI: 10.2514/6.2012-1818.
6. Qi, Y., Li, H., Pang, Z., Gao, W., Liu, C. ACase Study of the Relationship Between Vegetation Coverage and Urban Heat Island in a Coastal City by Applying Digital Twins. Frontiers in Plant Science, 2022, Vol. 13, 861768. DOI: 10.3389/fpls.2022.861768.
7. Torkamani, A., Andersen, K. G., Steinhubl, S. R., Topol, E. J. High-Definition Medicine. Cell, 2017, Vol. 170, Iss. 5, pp. 828–843. DOI: 10.1016/j.cell.2017.08.007.
8. Rozenberg, O., Greenbaum, D. Making It Count: Extracting Real World Data from Compassionate use and Expanded Access Programs. American Journal of Bioethics, 2020, Vol. 20, Iss. 7, pp. 89–92. DOI: 10.1080/15265161.2020.1779857.
9. Barat, S., Parchure, R., Darak, S., Kulkarni, V., Paranjape, A., Gajrani, M. [et al]. An Agent-Based Digital Twin for Exploring Localized Non-Pharmaceutical Interventions to Control COVID‑19 Pandemic. Transactions of the Indian National Academy of Engineering, 2021, Vol. 6, Iss. 2, pp. 323–353. DOI: 10.1007/s41403-020-00197-5.
10. Tao, F., Zhang, H., Liu, A., Nee, A. Y. C. Digital Twin in Industry: State-of-the-Art. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2019, Vol. 15, Iss. 4, pp. 2405–2415. DOI: 10.1109/TII.2018.2873186.
11. Huang, S., Wang, G., Yan, Y., Fang, X. Blockchainbased data management for digital twin of product. Journal of Manufacturing Systems, 2020, Vol. 54, pp. 361–371. DOI: 10.1016/j.jmsy.2020.01.009.
12. Shen, W., Hu, T., Zhang, C., Ma, S. Secure sharing of big digital twin data for smart manufacturing based on blockchain. Journal of Manufacturing Systems, 2020, Vol. 61, pp. 338–350. DOI: 10.1016/j.jmsy.2021.09.014.
13. Bauer, P., Stevens, B., Hazeleger, W. A digital twin of Earth for the green transition. Nature Climate Change, 2021, Vol. 11, pp. 80–83. DOI: 10.1038/s41558-021-00986-y.
14. Wu, Y., Zhang, K., Zhang, Y. Digital Twin Networks: A Survey. IEEE Internet of Things Journal, 2021, Vol. 8, Iss. 18, pp. 13789–13804. DOI: 10.1109/JIOT.2021.3079510.
15. Panetta, K. Gartner Top 10 strategic technology trends for 2019. October 15, 2018. [Электронный ресурс]: https://www.gartner.com/smarterwithgartner/gartnertop‑10‑strategic-technology-trends-for‑2019. Доступ 02.11.2023.
16. Qu, Q., Nurgaliev, I., Muzammal, M., Jensen, C. S., Fan, J. On spatio-temporal blockchain query processing. Future Generation Computer Systems, 2019, Vol. 98, pp. 208–218. DOI: 10.1016/j.future.2019.03.038.
17. Lee, J.-H., Nam, Y.-S., Kim, Y., Liu, Y., Lee, J., Yang, H. Real-time digital twin for ship operation in waves. Ocean Engineering, 2022, Vol. 266, Part 2, 112867. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2022.112867.
18. Hu, S., Liang, Q., Huang, H., Yang, C. Construction of a digital twin system for the blended-wing-body underwater glider. Ocean Engineering, 2023, Vol. 270, 113610. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2022.113610.
19. Сорокин А. Ю., Иванов Е. В., Безвесильная А. А., Климкин А. А. О подходе к повышению точности цифровых двойников рельефа местности на основе анализа цифровых пространственных геоданных // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. – 2022. – № 1 (52). – С. 50–61. [Электронный ресурс]: https://amchs.ru/upload/iblock/bba/ZHurnal‑2022–1.pdf [полный текст выпуска]. Доступ 23.11.2023.
20. Пинский А. С. Е-навигация и безэкипажное судовождение // Транспорт Российской Федерации. – 2016. – № 4 (65). – С 50–54. EDN: WMAHYT.
21. Зотов Р. В. Аэрогеодезия: Учеб. пособие: в 2 книгах. Книга 1 – Омск: СибАДИ, 2012. – 216 с.
22. Большая советская энциклопедия: [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. – 3‑е изд. – М.: Советская энциклопедия, 1969–1978.
23. Павловский А. А., Карелов А. И., Щеглов М. А., Нуйкин А. В. Применение беспилотных авиационных систем при проведении топографо-геодезических изысканий на железнодорожном транспорте // Автоматика, связь, информатика. – 2021. – № 3. – С. 21–24. DOI: 10.34649/AT.2021.3.3.003.
24. Мустафин М. Г., Вальков В. А., Павлов Н. С., Виноградов К. П., Боголюбова А. А. Мониторинг водных объектов дистанционными методами // Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий (СГУГиТ). – 2023. – Т. 28. – № 2. – С. 67–75. DOI: 10.33764/2411-1759-2023-28-2-67-75.
25. Ткаченко К. С. Использование аэрокосмической съемки в гидробиологических исследованиях // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2012. – Т. 14. – № 1. – С. 15–31. EDN: PDBWOJ.
26. Фирсов Ю. Г. Основные требования к обеспечению качества современной батиметрической (топографической) съемки // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. – 2014. – № 3 (25). – С. 171–179. EDN: SFNIAF.
27. Попко А. О. Учет неопределенности съемки дна многолучевым эхолотом при формировании гидроакустических образов рельефа для целей навигационного ориентирования // Национальная Ассоциация Ученых. – 2015. – № 5–2 (10). – С. 76–80. EDN: YFTQHD.
28. Колосков Е. Н., Корнипаев Б. А. Способы сбора данных обратного рассеивания морского дна, реализованные в современных многолучевых эхолотах // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. – 2016. – № 6 (40). – С. 96–105. EDN: XHLRKV.
Рецензия
Для цитирования:
Розенберг И.Н., Соколов С.С., Дубчак И.А. Методы формирования цифрового двойника акватории для навигации беспилотных судов. Мир транспорта. 2023;21(6):6-13. https://doi.org/10.30932/1992-3252-2023-21-6-1
For citation:
Rosenberg I.N., Sokolov S.S., Dubchak I.A. Methods for Development of a Digital Twin of the Water Area for Navigation of Unmanned Vessels. World of Transport and Transportation. 2023;21(6):6-13. https://doi.org/10.30932/1992-3252-2023-21-6-1
Просмотров:
421
Послать статью по эл. почте 