Pas ruchu statku - transformacje danych pomiarowych

symulacyjnych i rzeczywistych

dr inż. Paweł Zalewski

Treść prezentacji:



Pas ruchu statku w symulacji i

rzeczywistości



Algorytm wyznaczenia skrajnych

punktów wodnicy

statku



Algorytm

wyznaczenia

probabilistycznego

pasa

ruchu

Granice toru wodnego

Oś (środek) toru wodnego

Granica prawostronna pasa ruchu na określonym

poziomie ufności Granica lewostronna

pasa ruchu na określonym poziomie ufności

Granica lewostronna pasa ruchu -średnia

Granica prawostronna pasa ruchu -średnia

X [m] Y [m]

b y

oś toru wodnego d db

D

D yb

Treść prezentacji:



Algorytm wyznaczenia skrajnych

punktów wodnicy

statku



Algorytm

wyznaczenia

probabilistycznego

pasa

ruchu



Przykłady zastosowań - podsumowanie





 











n



i

mi

y

y

y

x

x

x

y

x

P

y

x

P

P

y

x

P

..

2

,

1

,

;

,

:

,

,

0

,

0

,















P₉ P₁₀ P_A P₁₁ P₁₂ P_{13 P} 14 P 15 P=P_{1 16} P₈ P₇ P₆ P5 P4 P3 P₂ 0 P9 P10 PA P11 P12 P13 P₁₄ P15 P=P1 16 P8 P7 P6 P5 P4 P3 P2





 











n



i

mi

y

y

y

x

x

x

y

x

P

y

x

P

P

y

x

P

..

2

,

1

,

;

,

:

,

,

0

,

0

,















Przykład zapisu współrzędnych wodnicy lub pływnicy w układzie 0XY

o

środku odpowiadającym punktowi rejestrowanej pozycji:

Zasada wyznaczenia

współrzędnych punktów opisujących wodnicę

z

zadaną dyskretyzacją

p

[m] lub

a

[°]:

Zasada wyznaczenia

współrzędnych punktów opisujących wodnicę

z

zadaną dyskretyzacją

p

[m] lub

a

[°]:

(1)

₍₂₎

1

























x

x

y

y

p

s

x

x

1

























y

y

x

x

p

s

y

y

 

















1

;

1

0

;

180

;

360

,

,

s

s

k

s











x

x



tan



s

k





y

y



y

y

x

x

x

y

s

x



















a



_







s

x

s

a

k

y

tan

-10 -5 0 5 10 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 [m] 35 [m] -10 -5 0 5 10 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 [m] [m]

Transformacja

punktów wodnicy do lokalnego układu współrzędnych

np. UTM WGS-84:

1)

Odległości i kierunki charakteryzujące wektory pomiędzy punktem

odniesienia

P

(0,0)

a punktami skrajnymi:

0

dla









x

y

x

d

0

dla







x

y

x

d

0

dla

arctan







y

x

y

a

0

dla

arctan





y

x

y

a

Transformacja

punktów wodnicy do lokalnego układu współrzędnych

np. UTM WGS-84:

2)

Współrzędne punktów wodnic dla kolejno zarejestrowanych

punktów odniesienia

P

(x

,y

)

oraz

kursów

ψ

w lokalnym

układzie współrzędnych :



y



a



b







y

d

y

cos





x

d

x





sin

y



a



y



a



b







x

d

x

sin





y

d

y





cos

y



a

Treść prezentacji:



Algorytm

wyznaczenia

probabilistycznego

pasa

ruchu



Przykłady zastosowań - podsumowanie



Pas ruchu statku w symulacji i

rzeczywistości



Algorytm wyznaczenia skrajnych

punktów wodnicy

1)

Dostępny akwen dzielony jest na sekcje równoległe względem

siebie,

prostopadłe

do

osi

toru

w

przypadku

odcinków

prostoliniowych toru oraz sektory o

środkach w początkach

promieni

łuków

w

przypadku

zakoli

toru

wodnego.

Przyporządkowanie do sekcji następuję w wyniku obrotu układu

współrzędnych o kąt

δ

będącym kierunkiem osi odniesienia

i transformacji

współrzędnych punktów wodnic do nowego układu

współrzędnych, w którym oś odniesienia staje się osią X:

Kategoryzacja zarejestrowanych danych:





sin

cos

x

y

x









cos

sin

x

y

y





2) W

każdej sekcji otrzymuje się próbę odległości skrajnych punktów

wodnicy o

liczebności uzależnionej od dyskrytezacji wodnicy

i

parametrów ruchu statku (składowe prędkości, kurs). Spośród tych

próbek odległości wyznaczane są punkty o maksymalnej odległości

y

od osi w

każdej sekcji. W przypadku przejazdu rzeczywistego

wartość

y

powiększana jest o

Δ.

Kategoryzacja zarejestrowanych danych:

3) Z wykonanej liczby

przejazdów tworzy się próbę statystyczną

y

w celu

określenia współrzędnych pasa ruchu na określonym

poziomie

ufności i dokonywana jest transformacja wartości

statystyk odwrotna do 1).

Granice toru wodnego

Oś (środek) toru wodnego

Granica lewostronna pasa ruchu na określonym

poziomie ufności

Granica lewostronna pasa ruchu -średnia

Granica prawostronna pasa ruchu -średnia

Granica prawostronna pasa ruchu na określonym

poziomie ufności

Środek krzywizny zakola Krzywe gęstości rozkładu maksymalnych

odległości lewostronnych punktów statku w sekcji toru wodnego na odcinku

prostoliniowym i zakolu

Krzywe gęstości rozkładu maksymalnych odległości prawostronnych punktów statku

w sekcji toru wodnego na odcinku prostoliniowym i zakolu Element podziału odcinka

prostoliniowego toru wodnego (sekcja toru i-ta)

Sekcja podziału zakola j-ta

j  z D d 0,5D d d_ss d_sm

środek krzywizny sektora ślad skrajnych punktów

Treść prezentacji:



Przykłady zastosowań - podsumowanie



Pas ruchu statku w symulacji i

rzeczywistości



Algorytm wyznaczenia skrajnych

punktów wodnicy

statku



Algorytm

wyznaczenia

probabilistycznego

pasa

1600 1800 2000 2200 2400 2600 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2300 2500 95% N [m] 14.0m 10.0m

Probabilistyczny

model

wodnicy

DGPS,

zwymiarowany

metodą

sektorową, przy założonej dyskretyzacji

a

=1°: