Dieser Post ist auch verfügbar auf: Английский

Сервис автоматического расчёта морских маршрутов (NRCS)

Цель программного обеспечения

Сервис автоматического расчета маршрута предназначен для расчета морского пути из точки А в точку В без пересечения участков суши и отмели. Программное обеспечение получает от внешнего приложения географические координаты начальной и конечной точек маршрута и возвращает набор координат (широта и долгота) рассчитанного маршрута.

В качестве дополнительной задачи сервис получает навигационные данные от системы Raytheon установленной на мостике капитана (навигационной системы) NCS ECDIS в виде телеграмм NMEA и отправляет данные дальше через веб-протокол.

Основные принципы программного обеспечения

TСервис автоматического расчета маршрута устанавливается на компьютере под управлением Windows Win32 или Win64 и работает как веб-сервис, который получает и отправляет данные основному приложению через HTTP-протокол.

Сервис расчета маршрута не имеет собственного пользовательского интерфейса и все расчеты производятся его основным приложением.

Сервис расчета маршрута состоит из следующих программных модулей:

Статические 3D батиметрические модели данных построенных на основании векторных навигационных карт.
Батиметрические модели данных принимают во внимание зондирование места, контуры глубины (изобаты); участки суши, зоны приливов и отмели.
В качестве исходных данных используются батиметрические модели, которые были оцифрованы из морских бумажных карт, выдаваемых национальными гидрографическими учреждениями.
Только морские карты подходящие для прибрежных и глубоководных навигаций используются в батиметрических моделях.
Масштабы морских карты могут варьироваться от 1:5000 для портовых и причальных чартов, до 1:5.000.000 для открытых районов моря.

Следующие чарты дают примеры батиметрических данных изображенных на чартах большого масштаба для гавани и малых для открытых участков моря:

• Алгоритм лежащий в основании программное обеспечения определяет “No Go” области на основе батиметрических моделей. Алгоритм учитывает предопределенные для безопасности судна глубины и находит районы, не пригодных для навигации – участки суши и отмели не достаточной глубины.

• Алгоритм лежащий в основании программное обеспечения для создания безопасного навигационного пути из точки А в В обходит “No Go” области.
Сначала добавляются дополнительные путевые точки, чтобы обойти “No Go” области, а затем методы оптимизации изменяют маршрут таким образом, чтобы сделать его короче и удалить ненужные точки при условии, что все отрезки лежат в чистой воде.

• Веб-сервис получает входные данные из внешних приложений: начальную и конечную точки маршрута, а так же навигационные данных с мостика, считает и оптимизирует маршрут и возвращает результаты расчетов обратно на внешнее приложение.
Сервис также вычисляет и возвращает расстояние до конечной точки и время прибытия с учетом скорости судна.

Различные типы вызовов и расчётов

Чтобы свести к минимуму время, необходимое для различных видов расчетов, сервис расчета маршрута имеет различных типов вызовов.
Следующие функции могут вызываться в зависимости от запроса (вызов), полученных от основного приложения.

Определение “No Go” областей на основе безопасной глубины посадки судна

Так как глубина безопасной посадки судна не изменяться динамически, эта операция может быть выполнена один раз во время начальной конфигурации системы. Входным параметром, полученным от главного приложения, является величина безопасной глубины посадки судна. На основании этой величины программное обеспечение высчитывает “No Go” области в акваториях по всему миру. Результат расчета хранится на сервере для использования в будущем алгоритмами расчета маршрута.

Грубый расчет маршрута.

На основании значений начальной и конечной точки маршрута, полученные от основного приложения, программное обеспечение возвращает ряд точек обеспечивающих безопасный, но не кратчайший путь из пункта А в пункт В. На этой стадии результат может содержать ненужных путевые точки маршрута, которые были добавлены для прохода вокруг небезопасных “No Go” областей. Грубый маршрут может обеспечить пользователю быстрый доступ к результатам расчета – расчетное расстояние и время до конечной точки.

Создание нового маршрута с помощью drag & drop.
Состояние: после расчета.

Точный расчет маршрута.

После создания грубого маршрута, программное обеспечение может выполнить расчет сглаженного маршрута. Ряд ненужных точек может быть удалён при условии, что маршрут остаётся лежать на воде.

Точный расчет маршрута может быть выполнены сразу после грубого расчета. Часто пользователь может получить быстрый маршрут и сразу после этого точный маршрут.

Передача навигационных данных с капитанского мостика (навигационной системы)

Навигационные данные получаются с капитанского мостика или с навигационной системы в виде телеграмм NMEA передаются через веб-сервис в режиме реального времени.

Следующие навигационные данные полученные от Raytheon NCS ECDIS передаются через веб-сервис: GPS координаты, эхолот (глубина), LOG (скорость), Ветер метр, гироскопов (позиция).

Фактический маршрут судна в режиме реального времени также передаётся с помощью веб-сервиса.

Ограничения сервиса расчёта маршрута

1. Сервис расчета маршрута не принимает во внимание административные границы, такие как территориальные морские границы, запрещенные районы, рекомендованные маршруты и схемы разделения движения.

2. Батиметрические модели данных и сервис расчета маршрута не учитывает изменения уровня воды вызванные приливами и экологическими факторами, таких как ветер, величина волн и влияние течений. Глубина океанов и морей определяется из различных уровней воды, которые используются на бумажных карт для зондирования и контуров глубины.

3. Сервис расчета маршрута не принимает во внимание длину, ширину и высоту судна. Судно считается как материальная точка с предопределённой глубиной безопасности.

4. Расчетные точки маршрута привязаны к WGS-84 horizontal chart datum, если поправка к WGS-84 известно из бумажных и электронных карт.

5. Поскольку позиции земли и мелководья на морских навигационных карт используется для расчета маршрута могут отличаться от отображения электронных карт основанным на других программах (например: Google или Virtual Earth), то вполне возможно что это приведёт к тому что рассчитанный маршрут пересечёт землю или мелководье, когда он будет отображён в основной программе.

6. Сервис расчета маршрута может работать неправильно во внутренних и акваториях портов, поскольку он не учитывает узкие каналы и реки и небольшие объекты порта как причалы и пристани.

7. Сервис расчета маршрута не работает в северных широтах выше 80 градусов (северный полюс) из-за отсутствия надлежащего батиметрическая информация в этой области.

Аппаратные и программные требования к операционной системе

Сервис расчета маршрута устанавливается на сервере со следующими минимальными требованиями:

Processor – Intel PentiumCore2 DUO Quad;
RAM – 4 Gb;
HDD – 160 Gb;
CD/DVD-ROM drive – standard;
Keyboard, mouse – standard;
OS SW – Windows Server 2003 (English version);

Сервер службы расчет маршрута должны быть подключен через TCP/IP к локальной сети и капитанскому мостику (навигационной системой).