Викладено результати теоретичних і експериментальних досліджень, спрямованих на підвищення безпеки судноводіння в гирлах рівнинних рік, під час плавання та маневрування у вузьких і складних для плавання ділянках рік. Основні дослідження виконано на прикладі Херсонського морського каналу та гирла ріки Дніпро. За отриманими результатами зроблено аналіз стану навігаційних об'єктів. Систематизовано дані та розроблено пропозиції щодо забезпечення безаварійного плавання в гирлових ділянках рівнинних рік. Наведено практичні рекомендації щодо плавання в порт Херсон і застосування методу траверсних відстаней, які забезпечують постійний контроль за місцем розташування судна під час плавання у вузьких місцях з використанням суднової РЛС. Доведено необхідність врахування елементів циркуляції під час маневрування у щільних водах і швартувань.

Підтверджено гіпотезу про можливості існування множини безпечних маневрів розходження, що має єдиний оптимальний маневр. Розроблено спосіб синтезу оптимального маневру розходження, який враховує різні типи взаємодії судна та цілі залежно від початкової позиції. Зазначено, що структура маневру має етапи відхилення, виходу на задану траєкторію та характеризується шістьма параметрами. Удосконалено спосіб вибору типу взаємодії судна та цілі під час їх небезпечного зближення. Одержано умову існування непорожньої множини припустимих маневрів розходження залежно від початкової ситуації зближення, розроблено процедуру розрахунку межових параметрів непорожньої множини припустимих маневрів розходження. Удосконалено спосіб модифікації критерію оптимальності зі зниженням його розмірності для вибору оптимального маневру розходження. Одержано області стійких розв'язків сполучних рівнянь для маневру розходження, що має етапи відхилення та виходу на задану траєкторію.

Створено алгоритм формування оптимальної системи навігаційного обладнання для стислих районів плавання суден. Запропоновано новий спосіб оптимального синтезу системи навігаційного обладання обмежених районів, який дозволяє поетапно формувати її фрагменти з урахуванням формалізованих характеристик стислого району, а також зсуву осьової лінії та рівня інформаційного навігаційного потенціалу даної території. Розроблено метод обчислення кількісної оцінки ефективності системи навігаційного обладнання стислого району та частотний спосіб його формалізації. Створено процедуру визначення характеристик точності бічного відхилення судна залежно від структури системи навігаційного обладнання стислого району та показників точності її компонентів. Запропоновано новий спосіб послідовного синтезу оптимальної за вартістю системи навігаційного обладнання стислого району.

Проаналізовано статистичні дані навігаційної аварійності у морських водах України та встановлено залежність між причинно-наслідковими зв'язками та похідними факторів впливу на навігаційну аварійність. Запропоновано для широкого впровадження алгоритм та методику оцінки точності визначення місця судна у робочій зоні систем навігаційного супроводження суден (СНСС). Узагальнено та структуровано якісні показники функціонування СНСС у зонах підвищеної обережності плавання, способи їх розрахунку для навігаційного супроводження за морськими шляхами у цих зонах. На основі формалізованої оцінки безпеки (FSA) розроблено алгоритми оцінки навігаційної безпеки мореплавства, дослідження якої здійснено для зони української частини Керченської протоки Азовського моря.

На підставі результатів проведеного наукового дослідження підтверджено гіпотезу про можливість забезпечення високоточної обсервації судна за стислих умов плавання у разі сумісного використання інформаційних даних радіолокаційної станції та електронної карти. Вперше формалізовано кореляційний метод обсервації шляхом поєднання радіолокаційного зображення з зображенням електронної карти. Розроблено інтегральний спосіб уточнення закону розподілу вірогідності похибок радіолокаційних вимірювань під час плавання судна. З урахуванням специфіки кореляційного методу обсервацій удосконалено процедуру визначення ефективних координат судна та спосіб їх обчислення методом максимальної правдоподібності для нормального та змішаних законів розподілу вірогідності погрішностей вимірювань радіолокацій.

Внимание уделено вопросам безопасности судоходства на акваториях порта, в частности, входному рейду, операционным акваториям, якорным стоянкам внешнего рейда, промерным работам. Рассмотрена безопасность движения судов не с позиции судоводителя, обеспечивающего маневрирование судна в стесненных условиях плавания, а в основном с позиции аналитика, исследующего безопасное соотношение глубин и осадки судна в момент его движения. Охарактеризованы морские судоходные каналы. Освещены основные положения грунтоведения. Проанализированы особенности определения навигационной ширины входа в порт на основе теории вероятности.

Обгрунтовано можливість забезпечення безпеки судноводіння шляхом зниження аварійності суден за умов плавання у стислих водах. Розроблено метод кількісної оцінки безпеки судноводіння. Для опису процесу управління судном використано модель ієрархічної системи прийняття рішень з трьома рівнями та розглянуто систему навігаційної інформації з основними функціональними характеристиками. Здійснено опис переміщення судна щодо програмної траєкторії руху за допомогою стохастичного процесу з дискретним часом. Для характеристики точності використано коваріаційну матрицю траєкторної похибки. Показано доцільність та універсальність застосування ортогонального розкладання одновимірної щільності під час формування двовимірної щільності розподілу траєкторної похибки, що підтверджено експериментальними результатами. За допомогою імітаційного моделювання доведено коректність нового методу кількісної оцінки безпеки судноводіння за обмежених умов.

Подтверждена гипотеза о том, что совокупность существенных параметров навигационной ситуации и инерционно-тормозные характеристики судна могут быть представлены в виде некоторой зоны безопасного движения, которая характеризует текущую безопасность плавания. Впервые разработан способ расчета параметров и формирования зоны безопасного движения судна для разных ситуаций сближения судна с подвижной целью и неподвижными навигационными опасностями, где учитываются характеристики точности определения места судна, его динамические свойства и габариты. Для получения параметров в явном виде принят нормальный закон распределения погрешностей навигационных измерений. Получила дальнейшее развитие модель отображения зоны безопасного движения судна из пространства относительного движения в пространство истинного движения. Установлено, что судовая зона подвижной цели имеет положение в пространстве истинного движения. Усовершенствована процедура использования зоны безопасного движения судна при плавании в стесненных водах, которая обеспечивает выбор предельных курсов уклонения судна, при этом учитываются параметры движения сужна и цели.

Досліджено актуальну проблему забезпечення безпеки судноводіння за стиснутих умов плавання. Розроблено метод формування зони безпечного руху судна. Обгрунтовано основні чинники, які визначають форму та розміри зони безпечного руху судна, а саме: точність контролю місця судна та навколишніх цілей, його габарити й інерційно-гальмівні характеристики. Одержано відображення зони безпечного руху судна з простору відносного руху в простір істинного руху. Розглянуто суднові безпечні області, що мають форми круга, еліпса та прямокутника, для яких одержано аналітичні вирази перетворення в простір істинного руху. Розроблено процедуру забезпечення поворотності судна для формування його безпечної зони, що враховує математичну модель обертального руху судна, подану диференціальними рівняннями зміни курсу залежно від кута перекладання керма (від першого до третього порядку). Запропоновано процедуру забезпечення безпечного плавання в обмежених водах з використанням зони безпечного руху судна. Процедура дозволяє розрахувати межові пеленги, а також курси судна, які забезпечують безаварійне ухилення судна за різних форм і розмірів безпечної суднової зони. Проведено імітаційне моделювання, завдяки якому підтверджено коректність і вірогідність результатів теоретичних досліджень.

Описано розподіл похибок навігаційних вимірювань використано модель змішаних розподілів. Досліджено щільність розподілу середнього квадратичного відхилення в змішаних законах похибок навігаційних вимірювань і властивості, яким вони повинні відповідати. Одержано три сімейства щільності розподілу середнього квадратичного відхилення, що породжують явну щільність розподілу похибок вимірювання навігаційних параметрів. Показано, що ефективні оцінки обсервованих координат місця судна і їх коваріаційну матрицю можна одержати за допомогою двомірної щільності вектора похибки визначення місця судна. Вивчено можливість розробки моделі формування похибок, навігаційних вимірювань з використанням узагальненого розподілу Пуассона, яка може застосовуватися для опису системи незалежних і залежних похибок. Зроблено висновок, що похибки навігаційних вимірювань можуть бути розподілені не тільки за законом Гауса, але і по першому і другому типу змішаного розподілу.

Запропоновано цільову функцію та виконано оптимізацію руху судна в акваторії порту за мінімумом відхилення його фактичної траєкторії від еталонної траєкторії загальної форми. Визначено та математично виражено декілька критеріїв обмеження, зокрема, припустимої швидкості судна та сили на швартові, балансу дистанцій, еталонного часу буксирувально-кантувальних операцій (БКО). Розроблено комплект типових технологічних карт БКО й імітаційну модель БКО, методику кількісного комп'ютерного тестування теоретичних знань і практичних навичок операторів за її проведення шляхом використання відповідних тренажерів.

Рассмотрена методика декомпозиции и реализованная на ее основе структурно-физическая модель автоматизированной радиотехнической системы информационной поддержки регулирования движением судов в стесненных условиях мореплавания, учитывающая особенности функционирования оперативно-координационного центра планирования движения судов по морскому каналу. Разработанная идеология декомпозиции реализована при создании автоматизированной радиотехнической системы "Лиман" ГП "Дельта-Лоцман", г. Николаев.

Графический учет циркуляции судна произведен путем прокладки на морской навигационной карте траектории перемещения центра массы судна без учета выметаемой полосы, ширина которой у крупнотоннажных судов достигает одного кабельтова и поэтому оказывает существенное влияние на размеры судовой безопасной зоны при плавании в стесненных водах. Предложены способы графической прокладки траектории циркуляции наиболее удаленных от центра массы судна точек корпуса этого судна, которые ограничивают выметаемую полосу.

Запропоновано спосіб перевірки безпеки повороту на черговий програмний курс і вибору нового програмного курсу у випадку, якщо поворот на початковий курс призводить до небезпечного зближення хоча б з одним з навколишніх суден. Зазначено, що у разі вибору нового програмного курсу необхідно враховувати навколишні навігаційні небезпеки з тим, щоб запобігти небезпечному зближенню з ними. Проведено аналіз можливостей використовування для планування поворотів експериментальних даних натурних спостережень, що містять інформацію про циркуляції судна за різних кутів кладки керма та траєкторій одержування за тих самих кутів кладки керма. Наведено опис методики натуральних спостережень поворотів судна "Euro Squall" та результати проведеного експерименту. Оприлюднено результати експериментальної перевірки коректності методу виконання високоточного повороту судна. Для кожного повороту обчислено модуль неув'язки між розрахунковими й обсервованими координатами судна.

Розроблено методику оцінювання ефективності фрагментів операційного плану рухомих об'єктивів внутрішніх водних шляхів в районах з обмеженими габаритами суднового хода.

Вирішено науково-практичне завдання підвищення інформаційного забезпечення лоцманської проводки для зниження аварійності суден в територіальному морі України за рахунок розробки способу оцінювання можливості проходження великотоннажного судна каналом або фарватером обмеженої ширини, навігаційного пристрою лоцмана для підвищення точності планування заданого шляху, а також змістовних і формалізованих моделей контролю руху судна під час лоцманської проводки. Розроблено методологію високоточного планування заданого алгоритму системи управління в процесі лоцманської проводки траєкторними точками та контролю положення центру мас відносно неї. Методологія базується на науково обгрунтованому положенні про перерахунок координат антени на центр мас і використанні навігаційного пристрою лоцмана для підвищення інформаційного забезпечення маневрування. Сформульовано новий принцип представлення заданої траєкторії за обмежених умов шляховими матрицями та матрицями повороту, а також розподілення режиму планування шляху на два модулі - "Навігація" і "Швартування", які відрізняються методикою планування шляху та контролю параметрів. Попередження посадки на мілину під час лоцманської проводки запропоновано реалізувати шляхом автоматичного контролю відхилення від заданої траєкторії центру мас.

Рассмотрены общие принципы использования радиолокатора и системы автоматической радиолокационной прокладки для оценки ситуации сближения, расхождения и получения исходных данных для принятия решения по маневрированию и контролю над процессом движения. Особое внимание уделено формированию устойчивого навыка по решению задачи расхождения с использованием маневренного и ситуационного планшетов и пониманию закономерностей относительного перемещения для выбора эффективного маневра.

Розглянуто проблеми і складнощі при здійсненні маневрів, зокрема, повороту при проходженні каналів. Багатофакторність впливів зовнішнього середовища обумовлює складність сприйняття і своєчасного адекватного аналізу ситуації під час здійснення маневру повороту. Розглянуто в роботі новітні розробки систем управління не дозволяють з достатнім ступенем адекватності моделювати рух судна в каналі, і як наслідок - відсутність гарантії утримання судна на спланованій ECDIS траєкторії проходження фарватеру. Запропоновано концепцію побудови системи підтримки прийняття рішення для оптимального вибору варіанта управління маневром судна при проходженні каналів. Основою такої системи повинна стати база знань (БЗ) з правилами подібності умов проходження поворотів у каналах для коректного вибору з розробленою структурою даних для управляючих впливів як серед готових правильних рішень, так і помилкових, для надання оператору всіх альтернатив, їх кінцевого результату і можливості запису нового варіанту вирішення. Приділено увагу структурі даних зовнішніх умов. Запропоновано пошук блочного типу в базі даних умов (БД) для зниження тимчасових витрат. Подальше наповнення БД і уточнення правил подібності БЗ дозволить знизити залежність безпеки проходження каналів від людського фактора.

Робота присвячена розробці показника ефективності функціонування системи прийняття рішень по управлінню рухом судна, який відображає точність утримання судна на програмній траєкторії руху з урахуванням впливу істотних стохастичних і детермінованих чинників. Як стохастичний показник ефективності функціонування системи прийняття рішень вибрана дисперсія модуля векторіальної похибки, а його детермінована складова характеризується максимальним значенням бічного зносу судна щодо програмної траєкторії руху. Одержано аналітичні вирази максимального значення бічного зносу судна при пропорційно- диференціальному і пропорційно-інегрально-диференціальному управлінні судном. Досліджені властивості узагальненого закону Пуассона і одержана процедура перетворення системи залежних випадкових величин в систему незалежних тої ж розмірності за допомогою ортогональної матриці. Для узагальненого закону Пуассона за допомогою характеристичних функцій показана можливість розкладання залежних випадкових величин в систему незалежних, і одержано вираз для двовимірної щільності розподілу, що дозволяє сформувати процедуру розрахунку ефективних оцінок обсервованих координат. Розглянуто питання оцінки ефективності обсервованих координат судна, розрахованих методом найменших квадратів за наявності надмірних ліній положення, похибки яких розподілені по узагальненому закону Пуассона. У разі надмірних ліній положення запропонований розрахунок обсервованих координат методом максимальної правдоподібності при розподілі їх похибок по узагальненому закону Пуассона. Для сучасних суден різного призначення розглянуто деякі аспекти вдосконалення процесу їх управління з використанням математичних моделей їх керованого руху і реалізацією їх на сучасних обчислювальних засобах із застосуванням інформаційних технологій. Проведена перевірка статистичних гіпотез розподілу похибок вимірювання навігаційних параметрів, одержаних в натурних спостереженнях на протязі рейсу судна. В результаті перевірки встановлено, що для опису похибок вибірок можуть бути використані змішані закони обох типів і узагальнений закон Пуассона.

Розглянуто розробку моделі та ідентифікації навігаційних ситуацій для підвищення ефективності управління в ергатичних системах. Управління рухом суден у зонах інтенсивного судноплавства реалізується спеціалізованими підприємствами. Єх основним завданням є запобігання небезпечних ситуацій, зокрема, недопущення небезпечного зближення суден. Інформаційною базою сучасних систем управління рухом суден є радіолокаційні станції кругового огляду, що доповнюються засобами супутникової навігації - автоматичної ідентифікаційної системи. Але інтенсивність судноплавства по маршрутах руху з кожним роком зростає. Тому висуваються нові вимоги до безпеки при виконанні плавання особливо в акваторіях зі складними (стисненими) умовами. Рішення завдання оперативного управління судном в умовах інтенсивного судноплавства займає важливе місце в загальному комплексі рішень завдань управління судном через безпосередній вплив на рівень загальної безпеки судноплавства в місці знаходження судна. Для ефективного оперативного управління судном в умовах інтенсивного судноплавства необхідно застосовувати моделі ситуаційного управління. Представлено модель визначення навігаційної ситуації при взаємодії двох ергатичних систем залежно від стану судна за ступенем безпеки (небезпеки) для моніторингу параметрів руху суден у разі їх безпеки, або вибору траєкторій розходження суден у разі їх реальної чи потенційної небезпеки. Вдосконалена нечітка математична модель визначення ступеня небезпеки зовнішнього середовища до ергатичної системи, яка дозволяє формалізувати можливості ОПР щодо розв'язання ситуації. Розроблений метод розпізнавання небезпечного зближення суден в акваторії з інтенсивним судноплавством, що характеризується визначеною кількістю рівнів небезпеки навігаційних ситуацій, що розраховуються за допомогою нечіткого логічного виведення. Розроблений метод є фундаментом побудови системи підтримки прийняття рішень для судноводіїв та операторів берегової системи управління рухом суден для вироблення адекватних рішень у ситуаціях з різним рівнем небезпеки.