Способ управления судном при выполнении движения по заданной траектории Российский патент 2024 года по МПК G05D1/20 B63H25/00 

Изобретение относится к водному транспорту и касается управления судном, выполняющим движение по заданной траектории движения (ЗТД), являющейся дугой окружности [1], [5] (Фиг. 1) по величине поперечных смещений двух точек судна, в частности, носовой F и кормовой А, от положения ЗТД, представленной аналитически в неподвижной координатной системе X₀,O,Y₀ в виде функции у₀=f(x₀).

Известен способ управления движением объекта при выполнении им сближения с другим подвижным объектом, например, заданным точкой ЗТ, (Пат. РФ №2356784, опубл.27.052009) по величинам поперечных смещений расположенных на диаметральной плоскости (ДП) судна носовой F и кормовой А точек от текущего положения траектории сближения (ЛП) (Фиг. 2), при котором рассчитывают поперечные смещения этих точек; для вычисления поперечных смещений носовой F и кормовой А точек судна их координаты в неподвижной координатной системе F(x_0F, y_0F), А(х_0А, у_0А) измеряют с помощью спутниковой навигационной системы (СНС) и с дифференциальными поправками, перекладку руля судна производят в зависимости от комбинации поперечных смещений носовой d_F и кормовой d_A точек судна относительно текущего положения траектории сближения, которое определяют, используя заданную точку (ЗТ) как объект, с которым происходит сближение судна и центр тяжести (ЦТ) судна; текущее положение ЗТ и текущее положение ЦТ судна определяют текущее положение траектория сближения в виде прямой ЛП, соединяющей текущее положение ЗТ и текущее положение ЦТ судна G, текущие координаты ЦТ судна в неподвижной координатной систем рассчитывают по формулам:

где x_0G, y_0G - координаты ЦТ судна в неподвижной координатной системе (Х₀, Y₀);

x_0F, y_0F - координаты носовой точки F судна в неподвижной координатной системе;

x_0A, y_0A - координаты кормовой точки А судна в неподвижной координатной системе;

x_F, х_А - абсцисса носовой F и кормовой А точки судна соответственно, в координатной системе (X, Y) связанной с судном (Фиг. 3);

x_G - абсцисса центра тяжести ЦТ судна в координатной системе, связанной с судном.

Известен способ управления судном при выполнении движения по заданной траектории (ЗТД) (Пат. РФ №2713434, опубл.05.02.2020) по величинам поперечных смещений, расположенных на диаметральной плоскости ДП судна носовой F и кормовой А точек от текущего положения заданной линии пути ЛП, при котором рассчитывают поперечные смещения этих точек, для вычисления поперечных смещений носовой F и кормовой А точек судна их координаты в неподвижной координатной системе F(x_0F, y_0F), А(x_0A, y_0A) измеряют с помощью спутниковой навигационной системы (СНС) и с дифференциальными поправками, перекладку руля судна производят в зависимости от комбинации поперечных смещений d_F носовой и кормовой d_A точек судна относительно текущего положения линии пути (ЛП), которое определяют, используя исходную заданную точку траектории (ЗТТ₍₁₎), как объект, с которым происходит сближение судна и центр тяжести (ЦТ) судна. Положение ЗTT₍₁₎ и текущее положение ЦТ судна определяют текущее положение ЛП, проходящей через две точки в виде прямой линии, соединяющей положение исходной ЗТТ₍₁₎ и текущее положение ЦТ судна G.

Координаты исходной ЗТТ₍₁₎ определяют как координаты точки кривой, описывающей ЗТД уравнением у₀=f(x₀), определяют положения ЛП_(i) (i=1, 2, …, n; n - количество этапов движения по ЗТД). На каждом этапе движения судна по ЗТД координатами двух заданных точек траектории ЗТТ, например, 1-ой ЗTT₁ (x₀₁, y₀₁) и 2-ой ЗТТ₂ (х₀₂, у₀₂), при этом координаты исходной (первой) ЗТТ₍₁₎ соответствуют координатам точки ЗТД в момент начала движения судна по ЗТД, координаты каждой следующей ЗTT_(i) определяются как координаты точки пересечения двух кривых, а именно, кривой ЗТД, заданной аналитически в координатной системе X₀,Y₀ в виде функции у₀=f(x₀) и дуги окружности заданного радиуса R_(i) с центром, расположенным в предыдущей ЗTT_(i). Значение радиуса R_(i) указанной окружности рассчитывается для каждой отдельной ЛП_(i), исходя из кривизны ЗТД на данном этапе движения, размерных характеристик судна и скорости его движения. Наличие полученных указанным способом данных, позволяет осуществлять движение судна по ЗТД, в несколько этапов, количество которых п определяется количеством секущих кривой ЗТД, определяющих положения ЛП_(i) при движении судна от ЗTT_(i) до ЗТТ_(i+1) до окончания движения по ЗТД:

I-ый этап - выход судна в первую ЗТТ₍₁₎, выбираем исходную (первую) ЗТТ₍₁₎, т.е. точку выхода судна на ЗТД, определяем ее координаты (x₀₁, y₀₁) в неподвижной координатной системе X₀,Y₀, зная координаты ЦТ судна в неподвижной координатной системе G(x_0G, y_0G) на момент начала движения для выхода на ЗТД и координаты первой ЗTT₁ (x₀₁, y₀₁) определяем начальное положение ЛП, по которой судно начинает движение для выхода в первую ЗТТ₁, при этом положение этой ЛП на плоскости X₀,Y₀ будет меняться в процессе сближения судна с первой ЗTT₁, так как будет меняться положение ЦТ судна в процессе его движения в первую ЗTT₁, в процессе движения судна в первую ЗТТ₍₁₎ по рассчитанной ЛП, управление судном осуществляется по отклонениям d_F, d_A носовой F(x_F, y_F) и кормовой А(х_А, y_A) точек судна от заданной ЛП.

II-ой этап - движение по ЛП₍₁₎, до момента прихода в первую ЗТТ₍₁₎ рассчитываем первый радиус окружности R₍₁₎ с центром в первой ЗТТ₍₁₎ (в данном случае центр окружности имеет координаты x₀₁, y₀₁) и определяем координаты следующей ЗТТ₍₂₎(х₀₂, y₀₂), как точки пересечения дуги окружности радиусом R₍₁₎ с кривой ЗТД, строим первую секущую кривой ЗТД, то есть первую линию пути ЛП₍₁₎, которая будет проходить через первую ЗТТ₍₁₎ и вторую ЗТТ₍₂₎, являющуюся точкой пересечения дуги окружности заданного радиуса R₍₁₎ и кривой ЗТД, моментом окончания сближения судна с первой ЗТТ₍₁₎, равно как и моментом начала движения судна по первой линии пути ЛП₍₁₎, является момент выхода носовой точки F на первую линию пути ЛП₍₁₎, этот момент фиксируется выполнением условия равенства нулю расстояния d_F от носовой точки судна F до линии пути ЛП₍₁₎, аналогичным образом определяется (фиксируется) момент начала движения по всем следующим ЛП_(i), алгоритм управления движением судна по ЗТД на всех следующих этапах аналогичный алгоритму, применяемому на II-ом этапе. При этом выходом судна с ЗТД считается момент прихода его ЦТ в ЗТТ_(n).

Однако, в известном способе управления судном при выполнении движения по заданной траектории (ЗТД), которая представляет собой произвольную кривую линию на плоскости, есть определенный недостаток, неоправданно усложняющий алгоритм управления движением судна в случае, если ЗТД является дугой окружности в процессе осуществления ряда маневров, выполняемых в практике судовождения, например, при изменении курса на обратный или осуществлении поворота при движении в узкости [1], [3].

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении энергоэффективности управления судном при движении по заданной траектории движения (ЗТД), представляющей собой дугу окружности с постоянным радиусом кривизны, равным радиусу окружности Rc и известным значениям координат ее центра С (x_0C, у) в координатной системе X₀OY₀, за счет упрощения алгоритма управления движением по отклонениям носовой d_F и кормовой d_A точек судна от ЗТД.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе управления судном при выполнении движения по заданной траектории (ЗТД) по величинам поперечных смещений расположенных на диаметральной плоскости (ДП) судна носовой F и кормовой А точек от ЗТД, при котором рассчитывают поперечные смещения этих точек; для вычисления поперечных смещений носовой F и кормовой А точек судна их координаты в неподвижной координатной системе F(x_0F, y_0F), A(x_0A, y_0A) измеряют с помощью спутниковой навигационной системы СНС и с дифференциальными поправками, перекладку руля судна производят в зависимости от комбинации поперечных смещений носовой d_F и кормовой d_A точек судна относительно текущего положения ЛП, которое определяют, используя исходную заданную первую точку траектории ЗТТ₍₁₎ (Фиг. 4), как объект, с которым происходит сближение судна и центра тяжести ЦТ судна; положение точки ЗТТ₍₁₎ и текущее положение ЦТ судна пределяют текущее положение ЛП, проходящей через две точки в виде прямой линии, соединяющей положение исходной ЗТТ₍₁₎ и текущее положение ЦТ судна G, текущие координаты ЦТ судна в неподвижной координатной системе рассчитывают по формулам (1), дополнительно координаты исходной ЗТТ₍₁₎(х₀₁, y₀₁) определяют как координаты точки окружности, являющейся ЗТД, из уравнения

(x₀₁-x_0C)²+(y₀₁-y_0C)²=R_C². (2)

При этом координаты исходной первой ЗТТ₍₁₎ (Фиг. 4) соответствуют координатам точки ЗТД в момент начала движения судна по ЗТД. Координаты конечной ЗТТ₍₂₎ (Фиг. 4) определяют с использованием уравнения

(x₀₂-x_0C)²+(y₀₂-y_0C)²=R_C². (3)

Наличие полученных указанным способом данных, позволяет осуществлять движение судна по ЗТД, в два этапа:

I-ый этап - выход судна в ЗТТ₍₁₎ (Фиг. 5).

Выбираем исходную первую ЗТТ₍₁₎, т.е. точку выхода судна на ЗТД, определяем ее координаты (x₀₁, y₀₁) в неподвижной координатной системе Х₀, O,Y₀. Рассчитываем по формулам (1) координаты ЦТ судна в неподвижной координатной системе G(x_0G, y_0G) на момент начала движения для выхода на ЗТД и координаты первой ЗТТ₍₁₎ (х₀₁, y₀₁), определяем начальное положение ЛП, по которой судно начинает движение для выхода в первую ЗТТ₁. При этом, очевидно, что положение пути ЛП на плоскости Х₀, Y₀ будет меняться в процессе сближения судна с первой ЗТТ₍₁₎, так как будет меняться положение ЦТ судна в процессе его движения в первую ЗТТ₍₁₎. В процессе движения судна в первую ЗТТ₍₁₎ по рассчитанной ЛП, управление судном осуществляют по отклонениям двух разнесенных по длине судна точек: носовой F (x_0F, y_0F) и кормовой А (x_0A, y_0A) (Фиг. 5). Моментом окончания сближения судна с первой ЗTT₍₁₎, равно как и моментом начала движения судна по ЗТД, является момент выхода ЦТ судна G в ЗТТ₍₁₎. Этот момент фиксируется выполнением условия равенства текущих координат ЦТ и ЗТТ₍₁₎, то есть x_0G=х₀₁, y_0G=y₀₁.

II-ой этап - движение по ЗТД (Фиг. 1, 4).

Управление движением судна по ЗТД ведется по величинам поперечных отклонений двух точек ДП судна, носовой F и кормовой А, от ЗТД, представляющей собой дугу окружности. Для определения поперечных смещений носовой F и кормовой А точек судна их координаты в неподвижной координатной системе F (x_0F, y_0F), А (x_0A, y_0A) измеряют с помощью спутниковой навигационной системы (СНС) с дифференциальными поправками [2]. Отклонения носовой d_F и кормовой d_A точек судна от ЗТД, представляющей дугу окружности с заданным центром С (х₀, y₀) и радиусом R_c вычисляют по формулам (4):

С помощью найденных таким образом отклонений d_F, d_A вырабатывается сигнал sign для системы управления рулевым устройством в виде зависимости, представленной формулой (5)

sign=-k_Fd_F+k_Ad_A. (5)

В формуле (5) k_F, k_A - коэффициенты усиления по поперечным смещениям носовой и кормовой точек судна от ЗТД (k_F>0, k_A>0, k_F>к_А). Причем, поперечное смещение d_F, d_A заданных носовой F и кормовой А точек судна относительно ЗТД считается положительным, если соответствующая точка F или А смещается в сторону центра окружности С и отрицательным, если она смещается в сторону противоположную центру окружности С.

По значению сигнала sign вырабатывается команда на рулевое устройство, определяющая скорость его перекладки ν_ar по нелинейному закону, задаваемому алгоритмом (6), который в графической форме представлен на Фиг. 6.

ν_ar=0 sign<liml

ν_ar=ν_armax sign>lim2

Алгоритм (6) реализуется следующим образом:

- если текущее значение сигнала управления sign превышает установленное значение liml, но не достигает установленного значения lim2, происходит перекладка руля со скоростью ν_ar, которая пропорциональна текущему значению сигнала управления sign;

- если текущее значение сигнала управления sign становится больше значения lim2, скорость изменения положения руля ν_ar достигает максимума ν_armax и остается равной этому значению до момента окончания перекладки руля. Возникает так называемая зона насыщения, при этом само положение руля не должно превысить своего предельного значения, в данном случае - максимального угла перекладки руля α_rmax.

Угол перекладки руля α_r считается положительным при его перекладке в сторону правого борта судна и отрицательным в сторону левого борта. Таким же образом определяют и знак скорости перекладки ν_ar: ν_ar>0 при перекладке руля в сторону правого борта и ν_ar<0 при перекладке руля в сторону левого борта, это демонстрируется асимметрией графика зависимости ν_ar(sign) (Фиг. 6).

Моментом выхода судна с ЗТД считается момент прихода его ЦТ G в конечную точку ЗТД, т.е. в заданную точку траектории ЗТТ₂. Этот момент фиксируется выполнением условия равенства текущих координат ЦТ и ЗТТ₍₂₎, то есть x_0G=x₀₂, y_0G=y₀₂.

Отличительными признаками предлагаемого способа от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, являются следующие:

дополнительно устанавливают момент начала движения судна по ЗТД: моментом начала движения судна по ЗТД является момент выхода ЦТ судна G в ЗТТ₍₁₎. Этот момент фиксируется выполнением условия равенства текущих координат ЦТ и ЗТТ₍₁₎, то есть x_0G=x01, y_0G=y₀₁. Управление движением судна по ЗТД ведется по величинам поперечных отклонений двух точек ДП судна, носовой F и кормовой Л, от ЗТД, представляющей собой дугу окружности. Для определения поперечных смещений носовой F и кормовой Л точек судна их координаты в неподвижной координатной системе F(x_0F, y_0F), A(x_0A, y_0A) измеряют с помощью спутниковой навигационной системы (СНС) с дифференциальными поправками [2]. Отклонения носовой d_F и кормовой d_A точек судна от ЗТД, представляющей дугу окружности с заданным центром С (x_0C, y_0C) и радиусом R_C, вычисляют по формулам (4). С помощью найденных таким образом отклонений d_F, d_A вырабатывается сигнал sign для системы управления рулевым устройством в виде зависимости, представленной формулой (5). По значению сигнала sign вырабатывается команда на рулевое устройство, определяющая скорость его перекладки ν_R по нелинейному закону, задаваемому алгоритмом (6).

Наличие полученных указанным способом данных, позволяет осуществлять движение судна по ЗТД до момента выхода с ЗТД, при этом моментом выхода судна с ЗТД считают момент прихода его ЦТ G в конечную точку ЗТД, т.е. в заданную точку траектории ЗТТ₂. Этот момент фиксируется выполнением условия равенства текущих координат ЦТ и ЗТТ₍₂₎, то есть x_0G=х₀₂, y_0G=y₀₂:

I-ый этап - выход судна в ЗТТ₍₁₎ (Фиг. 5).

II-ой этап - движение по ЗТД (см. Фиг. 4).

Использование предлагаемого способа управления судном при выполнении движения по заданной траектории ЗТД, являющейся дугой окружности, позволяет соблюсти условия безопасного выполнения движения судна по ЗТД с учетом радиуса окружности R_C и координат ее центра С (x_0C, y_0C).

Предлагаемый способ управления судном при движении по ЗТД иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-6, где:

фиг. 1 - Заданная траектория движения ЗТД в виде окружности,

фиг. 2 - Сближение с заданной точкой ЗТ (позиция 6),

фиг. 3 - Определение координат центра тяжести ЦТ судна с использованием координат его носовой F и кормовой А точек,

фиг. 4 - Этапы движения судна по заданной траектории движения ЗТД в виде окружности,

фиг. 5 - I-ый этап движения судна по заданной траектории движения ЗТД - выход на заданную траекторию сближения,

фиг. 6 - Закон изменения скорости перекладки руля ν_r в зависимости от выработанного сигнала sign с зонами нечувствительности и насыщения.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

В пределах контура судна, в его диаметральной плоскости (ДП) 1 выбирают две точки, одна из которых находится в носу F, другая - в корме А (фиг. 3), относительно мидель-шпангоута судна. Расстояние между точками F и А выбирают в зависимости от технической возможности размещения в указанных точках приемных антенн СНС. Чем больше это расстояние, тем качественней работа системы управления движением судна, осуществляющего движение по заданной траектории движения (ЗТД) 2.

Координаты точек F, А в неподвижной координатной системе определяют непрерывно с высокой точностью (±1,0 м), это стало возможным с введением в СНС береговых станций, вычисляющих и передающих на суда дифференциальные поправки [2]. Используя значения координат точек судна F(x_0F, y_0F), А(x_0A, y_0A) в неподвижной координатной системе, а также координаты тех же точек в подвижной системе координат X,Y, связанной с судном F(x_F, y_F), А(х_А, y_A), рассчитывают координаты ЦТ судна в связанной с ним подвижной координатной системой G (x_G, y_G) по формулам (1). Координаты исходной первой заданной точки траектории (ЗТТ₍₁₎) 3 определяют используя аналитическое выражение для кривой ЗТД 2, заданной функцией (2).

Зная координаты первой исходной заданной точки траектории 3 (ЗTT₍₁₎ (х₀₁, y₀₁) и текущие координаты ЦТ судна G (x_0G, y_0G), определяют текущее положение линии пути 4 (ЛП), проходящей через первую заданную точку 3 (ЗTT₍₁₎ и ЦТ судна G. После этого определяют поперечные смещения точек F и А от найденной указанным способом линии пути (ЛП) 4 по формулам:

Непрерывно определяемые значения координат точек F и А, позволяют непрерывно вычислять текущие координаты ЦТ G судна поперечные смещения d_F и d_A точек F и А судна от текущего положения линии пути 4 (ЛП). Причем, поперечное смещение рассматриваемой точки относительно текущего положения ЛП 4 считается положительным, если она смещается вправо от ЛП 4 и отрицательным, если она смещается влево.

Возникающие поперечные смещения вырабатывают сигнал на отклонение рулевого органа, например, руля судна, по закону (5).

Движение по ЛП 4 продолжается до момента выхода ЦТ G судна в первую заданную точку траектории 3 (ЗТТ₍₁₎), что является моментом начала движения судна по заданной траектории движения (ЗТД) 2 дуге окружности с радиусом R_C и центром С, расположенным в точке с координатами (x_0C, y_0C). Этот момент фиксируется выполнением условия равенства текущих координат ЦТ судна G и первой заданной точки траектории 3 (ЗTT₍₁₎), то есть x_0G=x₀₁, y_0G=y₀₁. Управление движением судна по заданной траектории движения 2 (ЗТД) ведется по величинам поперечных отклонений двух точек ДП 1 судна, носовой F и кормовой А, от ЗТД 2, представляющей собой дугу окружности. Для определения поперечных смещений носовой F и кормовой А точек судна их координаты в неподвижной координатной системе F(x_0F, y_0F), А(x_0A, y_0A) измеряют с помощью спутниковой навигационной системы СНС с дифференциальными поправками [2]. Отклонения носовой d_F и кормовой d_A точек судна от заданной траектории движения 2 (ЗТД), представляющей дугу окружности с заданным центром С (x_0C, y_0C) и радиусом R_C, вычисляют по формулам (4). С помощью найденных таким образом отклонений d_F, d_A вырабатывается сигнал sign для системы управления рулевым устройством в виде зависимости, представленной формулой (5). По значению сигнала sign вырабатывается команда на рулевое устройство, определяющая скорость его перекладки ν_R по нелинейному закону, задаваемому алгоритмом (6).

Наличие полученных указанным способом данных, позволяет осуществлять движение судна по заданной траектории движения 2 (ЗТД) до момента выхода с ЗТД 2, при этом моментом выхода судна с ЗТД 2 считается момент прихода его ЦТ G в конечную точку заданной траектории движения 2 (ЗТД), т.е. в заданную точку траектории 5 (ЗТТ₍₂₎). Этот момент фиксируется выполнением условия равенства текущих координат ЦТ G и ЗТТ₍₂₎, то есть x_0G=x₀₂, y_0G=y₀₂.

В результате применения данного изобретения достигается возможность получения технического результата - повышение энергоэффективности управления судном при движении по заданной траектории движения 2 (ЗТД), представляющей собой дугу окружности, за счет упрощения алгоритма управления движением по отклонениям носовой d_F и кормовой d_A точек судна от ЗТД 2, таким образом, предлагаемый способ управления судном при движении по заданной траектории движения 2 (ЗТД) соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость». Список литературы.

1. Бирюков, Н.В. Кораблевождение / Н.В. Бирюков, А.С. Денисов, Я.А. Ковалев // Учеб. для ВВМУ. - М.: Военное изд-во, 1986. - 471 с.

2. Липкин И.А. Спутниковые навигационные системы. - М.: Вузовская книга, 2001. - 215 с.

3. Пат. 2356784 Российская Федерация, МПК⁷ В63Н 25/00 (2006.01). Способ управления движением объекта при выполнении им сближения с другим подвижным объектом / Юдин Ю.И., Пашенцев С.В.; заявитель и патентообладатель Мурм. гос. техн. ун-т.- №2006111031/11; заявл. 05.04.2006; опубл. 27.05.2009, Бюл. №15. - 6 с.

4. Пат. 2713434 Российская Федерация, МПК⁷ В63Н 25/00. Способ управления судном при выполнении движения по заданной траектории / Юдин Ю.И., Дабижа Б.В., Висков А.Ю.; заявитель и патентообладатель Гос. морской ун-т им. адм. Ф.Ф. Ушакова. - №2019109888; заявл. 03.04.2019; опубл. 05.02.2020, Бюл. №4. - 7 с.

5. Юфа, А.Л. Автоматизация процессов управления маневрирующими надводными объектами /А.Л. Юфа. - Л.: Судостроение, 1987. - 288 с.

Изобретение относится к водному транспорту и касается управления движением судна по величине поперечных смещений его носовой и кормовой точек от заданной траектории движения (ЗТД). При выходе судна в заданную исходную точку ЗТД, движение судна осуществляют по линии пути, текущее положение которой определяют в виде прямой линии, проходящей через две точки на плоскости, одна из указанных точек - это центр тяжести судна, вторая - заданная исходная точка ЗТД судна; при движении судна по ЗТД, являющейся дугой окружности, поперечные смещения носовой и кормовой точек от ЗТД определяют с использованием значений координат носовой и кормовой точек судна, координат центра окружности и радиуса окружности. Технический результат заключается в совершенствовании управления судном, выполняющим движение по ЗТД, являющейся дугой окружности, по величине поперечных смещений двух точек судна, носовой F и кормовой А, от ЗТД, положение которой в неподвижной координатной системе определяется координатами центра окружности и ее радиусом и тем самым обеспечивается энергоэффективность управления движением судна по ЗТД за счет упрощения алгоритма управления. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ управления судном при выполнении движения по заданной траектории по величинам поперечных смещений, расположенных на диаметральной плоскости (ДП) судна носовой F и кормовой А точек от текущего положения заданной линии пути (ЛП), при котором рассчитывают поперечные смещения этих точек, для вычисления поперечных смещений носовой F и кормовой А точек судна их координаты в неподвижной координатной системе F(x_0F, y_0F), А(x_0A, y_0A) измеряют с помощью спутниковой навигационной системы (СНС) и с дифференциальными поправками, перекладку руля судна производят в зависимости от комбинации поперечных смещений носовой d_F и кормовой d_A точек судна относительно текущего положения ЛП, которое определяют используя исходную заданную точку траектории (ЗТТ₍₁₎) как объект, с которым происходит сближение судна и центр тяжести (ЦТ) судна; положение ЗТТ₍₁₎ и текущее положение ЦТ судна определяют текущее положение ЛП, проходящей через две точки в виде прямой линии, соединяющей положение исходной заданной точки ЗTT₍₁₎ и текущее положение ЦТ судна G, текущие координаты ЦТ судна в неподвижной координатной системе рассчитывают по формулам:

координаты исходной заданной точки ЗТТ₍₁₎ определяют как координаты точки кривой, описывающей ЗТД уравнением у₀=f(x₀); определяют положения линии пути ЛП_i, где i=1, 2, …, n, n - количество этапов движения по ЗТД, на каждом этапе движения судна по ЗТД координатами двух заданных точек траектории ЗТТ, например, 1-й ЗТТ₍₁₎ (х₀₁, y₀₁) и 2-й ЗТТ₍₂₎ (х₀₂, y₀₂), при этом координаты исходной заданной точки первой ЗТТ₍₁₎ соответствуют координатам точки ЗТД в момент начала движения судна по ЗТД, координаты каждой следующей ЗTT_(i) определяют как координаты точки пересечения двух кривых, а именно кривой ЗТД, заданной аналитически в координатной системе X₀,Y₀ в виде функции у₀=f(x₀) и дуги окружности заданного радиуса R_(i) с центром, расположенным в предыдущей ЗTT_(i), значение радиуса R_i указанной окружности рассчитывается для каждой отдельной ЛП_i исходя из кривизны ЗТД на данном этапе движения, размерных характеристик судна и скорости его движения, наличие полученных указанным способом данных позволяет осуществлять движение судна по ЗТД в несколько этапов, количество которых n определяется количеством секущих кривой ЗТД, определяющих положения ЛП_i при движении судна от ЗТТ₍₁₎ до ЗТТ₍₁₎ЗТT_i+1 до окончания движения по ЗТД:

I этап - выход судна в первую ЗТТ₍₁₎, выбираем исходную (первую) ЗТТ₍₁₎, т.е. точку выхода судна на ЗТД, определяем ее координаты (x₀₁, y₀₁) в неподвижной координатной системе X₀,Y₀, зная координаты ЦТ судна в неподвижной координатной системе G(x_0G, y_0G) на момент начала движения для выхода на ЗТД и координаты первой ЗТТ₍₁₎ (x₀₁, y₀₁) определяем начальное положение ЛП, по которой судно начинает движение для выхода в первую ЗТТ₍₁₎, при этом положение этой ЛП на плоскости X₀,Y₀ будет меняться в процессе сближения судна с первой ЗТТ₍₁₎, так как будет меняться положение ЦТ судна в процессе его движения в первую ЗТТ₍₁₎, в процессе движения судна в первую ЗТТ₍₁₎ по рассчитанной ЛП, управление судном осуществляется по отклонениям d_F, d_A носовой F(x_F, y_F) и кормовой А(х_А, y_A) точек судна от заданной ЛП;

II этап - движение по ЛП₍₁₎, до момента прихода в первую ЗТТ₍₁₎ рассчитываем первый радиус окружности R₍₁₎ с центром в первой ЗТТ₍₁₎ (в данном случае центр окружности имеет координаты x₀₁, y₀₁) и определяем координаты следующей ЗТТ₍₂₎(х₀₂, y₀₂) как точки пересечения дуги окружности радиусом R₍₁₎ с кривой ЗТД, строим первую секущую кривой ЗТД, то есть первую линию пути ЛП₍₁₎, которая будет проходить через первую ЗTT₍₁₎ и вторую ЗТТ₍₂₎, являющуюся точкой пересечения дуги окружности заданного радиуса и кривой ЗТД, моментом окончания сближения судна с первой ЗТТ₍₁₎, равно как и моментом начала движения судна по первой линии пути ЛП₍₁₎, является момент выхода носовой точки F на первую линию пути ЛП₍₁₎, этот момент фиксируется выполнением условия равенства нулю расстояния d_F от носовой точки судна F до линии пути ЛП₍₁₎, аналогичным образом определяется момент начала движения по всем следующим ЛП_(i), алгоритм управления движением судна по ЗТД на всех следующих этапах аналогичен алгоритму, применяемому на II этапе, при этом выходом судна с ЗТД считается момент прихода его ЦТ в ЗТТ_n, отличающийся тем, что управление движением судна по ЗТД ведут по величинам поперечных отклонений двух точек ДП судна, носовой F и кормовой А, от ЗТД, представляющей собой дугу окружности, для определения поперечных смещений носовой F и кормовой А точек судна их координаты в неподвижной координатной системе F(x_0F, y_0F), А(x_0A, y_0A) измеряют с помощью спутниковой навигационной системы (СНС) с дифференциальными поправками, отклонения носовой d_F и кормовой d_A точек судна от ЗТД, представляющей дугу окружности, определяют с учетом координат центра окружности С (x_0C, y_0C) и ее радиуса R_C, с помощью найденных таким образом отклонений d_F, d_A вырабатывается сигнал управления (sign) для системы управления рулевым устройством, по текущему значению сигнала sign вырабатывается команда на рулевое устройство, определяющая скорость его перекладки ν_R по нелинейному закону, наличие полученных указанным способом данных позволяет осуществлять движение судна по ЗТД до момента выхода с ЗТД:

I этап - выход судна в ЗТТ₍₁₎, выбираем исходную первую заданную ЗTT₍₁₎, т.е. точку выхода судна на ЗТД, определяем ее координаты (x₀₁, y₀₁) как координаты точки окружности в неподвижной координатной системе X₀, O, Y₀, зная координаты ЦТ судна в неподвижной координатной системе G(x_0G, y_0G) и координаты первой ЗТТ₍₁₎ (x₀₁, y₀₁), определяем положение ЛП, по которой судно осуществляет движение для выхода в первую ЗТТ₍₁₎, в процессе движения судна в первую ЗТТ₍₁₎ по рассчитанной ЛП, управление судном осуществляют по отклонениям двух разнесенных по длине судна точек: носовой F(x_0F, y_0F) и кормовой А(x_0A, y_0A), а моментом окончания сближения судна с первой ЗТТ₍₁₎, равно как и моментом начала движения судна по ЗТД, является момент выхода ЦТ судна G в ЗТТ₍₁₎; этот момент фиксируется выполнением условия равенства текущих координат ЦТ и ЗТТ₍₁₎, то есть x_0G=х₀₁, y_0G=y₀₁;

II этап - движение по ЗТД, управление движением судна по ЗТД ведут по величинам поперечных отклонений двух точек ДП судна, носовой F и кормовой А, от ЗТД, представляющей собой дугу окружности, для определения поперечных смещений носовой F и кормовой А точек судна их координаты в неподвижной координатной системе F(x_0F, y_0F), А(x_0A, y_0A) измеряют с помощью спутниковой навигационной системы (СНС) с дифференциальными поправками, вычисляют отклонения носовой d_F и кормовой d_A точек судна от ЗТД, представляющей дугу окружности с заданным центром С (x_0C, y_0C) и радиусом R_C, с помощью найденных таким образом отклонений d_F, d_A вырабатывается сигнал sign для системы управления рулевым устройством, моментом выхода судна с ЗТД считается момент прихода его ЦТ G в конечную точку ЗТД, т.е. в заданную точку траектории ЗТТ₍₂₎, этот момент фиксируется выполнением условия равенства текущих координат ЦТ судна и ЗТТ₍₂₎, то есть x_0G=х₀₂, y_0G=y₀₂.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что координаты первой заданной точки ЗTT₍₁₎ (х₀₁, y₀₁), точки входа судна на ЗТД, вычисляют как координаты точки окружности с центром С (x_0C, y_0C) и радиусом R_C.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что моментом входа судна на заданную траекторию считают момент совпадения координат ЦТ судна G и ЗТТ₍₁₎, то есть x_0G=x₀₁, y_0G=y₀₁.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управление движением судна по ЗТД ведется по величинам поперечных отклонений двух точек ДП судна, носовой F и кормовой A от ЗТД, являющейся окружностью с центром С (x_0C, y_0C) и радиусом R_C.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управляемым по отклонениям носовой d_F и кормовой d_A параметром является скорость перекладки руля ν_R.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что моментом выхода судна с заданной траектории считают момент совпадения координат ЦТ судна G и ЗТТ₍₂₎, то есть x_0G=х₀₂, y_0G=y₀₂.