OPTYMALIZACJA INFORMACJI NAWIGACYJNYCH W SYSTEMACH MAP ELEKTRONICZNYCH

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 70 Trnsport 2009 Mciej GUCMA, Zbigniew PIETRZYKOWSKI Akdemi Morsk w Szczecinie Wły Chrobrego ½ 70-500 Szczecin m.gucm@m.szczecin.pl z.pietrzykowski@m.szczecin.pl OPTYMALIZACJA INFORMACJI NAWIGACYJNYCH W SYSTEMACH MAP ELEKTRONICZNYCH Streszczenie W rtykule przedstwiono zgdnieni doboru zkresu i postci informcji nwigcyjnej w systemch mp elektronicznych. Wynik ono ze zrónicownych potrzeb informcji nwigcyjnej zwiznych z rodzjem prowdzonej eglugi. Wprowdzne s stopniowo specjlistyczne systemy informcyjne, które dostosowywne s do konkretnego rodzju eglugi np. systemy pilotowe czy promowe. Problem poleg n oprcowniu stndrdów dl mp elektronicznych poprzez optymlizcj zkresu i postci informcji nwigcyjnej. Słow kluczowe: systemy wspomgni trnsportu, pilotowy system nwigcyjny, HMI, ECDIS. PNS 1. WPROWADZENIE Trnsport morski jest jednym z ogniw łcuch trnsportowego. Funkcjonuje w powizniu z innymi rodzjmi trnsportu: wodnym ródldowym, drogowym, kolejowym, lotniczym. Relizcj zdni trnsportowego przewozu łdunku i osób wymg zpewnieni bezpieczestw ludzi, towrów, sttku i rodowisk. Duo uwgi powic si zgdnieniom bezpieczestw eglugi n kwench ogrniczonych obszrch podejciowych do portów, wodch portowych i torch wodnych. Uzsdnieniem s utrudnione wrunki nwigcyjne zwizne z ogrniczonoci obszru mnewrowego orz zgroeni, w tym ekologiczne, w nstpstwie wypdków morskich. Wzrost intensywnoci ruchu sttków w trnsporcie morskim orz konieczno obsługi sttków przy rónych ogrniczenich (por doby i wrunki hydrometeorologiczne) wymg budowy systemów wspomgjcych dziłni nwigtor w procesie kierowni ruchem sttku. Efektem tego jest wzrost iloci dostpnych n sttku informcji. Rosnc ilo dostpnych informcji powoduje trudnoci w ich selekcji. Problem ten dotyczy tke orodków ldowych: centrów ndzoru i kontroli ruchu sttków (VTS), centrów rtownictw morskiego (SAR) i innych. Do prezentcji sytucji nwigcyjnej: zobrzowni sytucji nwigcyjnej i informcji j opisujcych stosowne s powszechnie elektroniczne mpy nwigcyjne (ENC). S to bzy dnych stndryzowne co do zwrtoci, struktury i formtu, zwierjce wszelkie informcje mpy niezbdne do prowdzeni bezpiecznej nwigcji. Mog one zwier tke informcje uzupełnijce do tych zwrtych n ppierowej mpie (np. locje). Stnowi one element systemów obrzowni elektronicznych mp i informcji nwigcyjnych ECDIS

60 Mciej Gucm, Zbigniew Pietrzykowski (Electronic Chrt Disply nd Informtion System). ECDIS jest nwigcyjnym systemem informcyjnym, który wrz z odpowiednimi urzdzenimi rezerwowymi moe by uznny z odpowiednik uktulnionych mp nwigcyjnych. System umoliwi zobrzownie wybrnych informcji z wewntrzsystemowej elektronicznej mpy nwigcyjnej ENC wrz z informcj pozycyjn pochodzc z urzdze nwigcyjnych. Zkres i post prezentownych informcji uzleniony jest zd relizownych przez uytkownik. Mog one dotyczy orgnizcji i ndzoru ruchu (np. VTS), kierowni ruchem i prowdzeni kcji rtunkowych (SAR), czy te sterowni ruchem sttku przez kpitn nwigtor. W przypdku sterowni ruchem sttku istotne znczenie m rodzj kwenu, po którym prowdzon jest eglug, i wykonywne tm mnewry. Zrónicownie potrzeb uytkowników co do zkresu i postci prezentownej informcji nwigcyjnej powoduje potrzeb budowy specjlizownych systemów informtycznych uwzgldnijcych specyfik zd wykonywnych przez opertor. Przykłdem tkich systemów s m.in. pilotowe systemy nwigcyjne, systemy dokingowe i cumowni, systemy stosowne n pltformch wiertniczych, czy systemy pozycjonowni dynmicznego. W kdym z wymienionych przypdków pojwi si problem doboru zkresu i postci prezentownej informcji. Prezentowne zgdnienie optymlizcji informcji nwigcyjnych w systemch mp elektronicznych dotyczy tke innych rodzjów trnsportu. Szczególnie duo uwgi powic si nwigcyjnym systemom informcyjnym w trnsporcie lotniczym. Corz czciej wykorzystywne s tego typu systemy w trnsporcie drogowym. Problem doboru zkresu i postci informcji nwigcyjnych w trnsporcie kolejowym dotyczy zwłszcz pocigów duych prdkoci. 2. OPIS PROBLEMU Relizcj zdni trnsportowego wymg zpewnieni bezpieczestw ludzi, towrów, rodków trnsportu (w nlizownym przypdku sttków) i rodowisk. Bezpieczestwo eglugi (tosme z bezpieczestwem nwigcji) mon okreli jko cile zdefiniowny stn, który eliminuje bd minimlizuje moliwo zistnieni wypdku np. wejci n mielizn, zderzeni z innym sttkiem lub obiektem, uszkodzeni lub ztonici sttku [Urbski J., 1994]. Zgdnienie optymlizcji informcji nwigcyjnej w systemch mp elektronicznych (rys. 1) mon sprowdzi do problemu doboru zkresu i postci informcji niezbdnych do relizcji zd uytkownik, zpewnijcych wysoki poziom bezpieczestw eglugi orz osignicie moliwych mksymlnych wskników efektywnociowych (w tym ekonomicznych).

Optymlizcj informcji nwigcyjnych w systemch mp elektronicznych 61 Rys. 1. Typowy system mp elektronicznych stosowny w istniejcych systemch nwigcyjnych ródło: oprcownie włsne. Wymg to przeprowdzeni nlizy dostpnych informcji nwigcyjnych: n sttkch morskich i orodkch ldowych, oprcowni metod i kryteriów optymlizcji informcji orz ich weryfikcji. Duy zkres informcji, zrónicownie zd relizownych przez uytkowników powoduje, e sformułownie, przede wszystkim rozwiznie zdni optymlizcji informcji nwigcyjnej uwzgldnijcego cele i ogrniczeni wszystkich uytkowników jest brdzo trudne, wrcz niemoliwe do wykonni. Ozncz to konieczno optymlizcji informcji dl poszczególnych grup uytkowników i relizownych przez nich zd. W prktyce, konsekwencj tego jest budow specjlizownych systemów informtycznych uwzgldnijcych specyfik zd wykonywnych przez opertor. Przykłdem systemów tego typu jest pilotowy system nwigcyjny, wspomgjcy proces decyzyjny pilot bd kpitn w egludze n kwenie ogrniczonym. System tki skłd si z podsystemu pozycjonowni, elektronicznej mpy nwigcyjnej kwenu orz podsystemów przetwrzni informcji i wspomgni decyzji nwigtor. Zdniem pilotowych systemów wspomgni decyzji jest dostrczenie nwigtorowi informcji, które umoliwi wykonnie plnownego mnewru w ktulnie pnujcych wrunkch w sposób bezpieczny i w zdnym czsie. Stosowne w istniejcych systemch pilotowych typowe systemy mp elektronicznych przeznczone s do eglugi po kwench nieogrniczonych. Prezentown tm informcj, co do formy i treci, nie jest przystosown dl potrzeb pilotu morskiego n kwench ogrniczonych. Ozncz to potrzeb oprcowni metod doboru zkresu i postci informcji nwigcyjnej w tego typu systemch. Zstosown tu metodyk moe by wykorzystn do optymlizcji informcji nwigcyjnej w innych specjlistycznych systemch nwigcyjnych, np. dokingowych czy cumowni.

62 Mciej Gucm, Zbigniew Pietrzykowski 3. OGÓLNA POSTA ZADANIA OPTYMALIZACJI INFORMACJI NAWIGACYJNEJ W PILOTOWYCH SYSTEMACH NAWIGACYJNYCH Jednym z głównych problemów zwiznych z pilotowymi systemmi wspomgni decyzji jest dobór informcji dostrcznej pilotowi bd kpitnowi sttku: zkresu i postci informcji niezbdnej do bezpiecznego prowdzni eglugi. Informcje niezbdne do bezpiecznego wykonni plnownego mnewru mon podzieli n trzy rodzje: informcj o kwenie zwierjc: - dne dotyczce bezpiecznych izobt, - informcje o połoeniu njbliszych przeszkód nwigcyjnych, - dne dotyczce połoeni znków nwigcyjnych, informcj o połoeniu wodnicy sttku n kwenie, informcj o predykcji ruchu sttku n kwenie, w okrelonym horyzoncie czsowym i przy biecych nstwch mszyn i sterów. Istotne zncznie m tke post prezentownej informcji. Uwzgldnijc powysze, zdnie optymlizcji informcji niezbdnej do prowdzeni bezpiecznej eglugi n kwenie ogrniczonym mon przedstwi jko minimlizcj informcji nwigcyjnej zpewnijcej bezpieczneglug n kwenie ogrniczonym. Ogrniczenimi s [Gucm M. 2004]: 1. zdolnoci percepcji człowiek ilo informcji powinn by ogrniczon, 2. dostosownie systemu do cile okrelonych potrzeb. 3. koszt implementcji systemu zwizny jest z zpewnin dokłdnoci i niezwodnoci systemu, 4. reln moliwo wdroeni systemu. Przyjto, e: rozptrywne s A typy bdnego kwenu o indeksch {1, 2,, A}=A, m.in. kwen podejciowy do portu, tor wodny; bdny kwen opisny jest zbiorem współrzdnych metrycznych, prostoktnych w ukłdzie odniesieni XOY, n bdnym kwenie mog mnewrow sttki I rodzjów, o indeksch i {1, 2,, I}=I; podził n rodzje dotyczy zrówno wielkoci jk i typu sttku, sttek mnewrujc n bdnym kwenie moe wykonyw jeden z J mnewrów o indeksch j {1,2,,J}=J; dotyczy to tkich mnewrów jk: wejcie do portu obrcnie, cumownie, przejcie prostym odcinkiem drogi wodnej lub jej zkolmi, prezentown informcj nley do zbioru informcji nwigcyjnej o indeksch l {1,2,,L}=L, moliwe s K postci informcji, o indeksch k {1,2,,K}=K, bdne sttki mog mnewrow w N wrunkch nwigcyjnych, o indeksch n {1,2,,N}=N; dotycz one zrówno wrunków hydrometeorologicznych jk i oznkowni nwigcyjnego czy stnu ruchu innych jednostek. Zdefiniownie zdni optymlizcyjnego wymg okreleni zmiennych decyzyjnych orz funkcji celu. Dl tk zdefiniownych wrunków brzegowych, ze wzgldu n specyfik poszczególnych typów kwenu, przyjto rozptryw zdnie optymlizcyjne

Optymlizcj informcji nwigcyjnych w systemch mp elektronicznych 63 z uwzgldnieniem typu kwenu A. Z zmienne decyzyjne przyjto: 1) typ sttku; 2) typ mnewru, 3) prezentown informcj; 4) post informcji; 5) wrunki nwigcyjne. Tym smym informcj nwigcyjn dl -tego typu kwenu, opisuje mcierz χ o wymirch I J L K N. Zdnie optymlizcji informcji wykorzystywnej do bezpiecznego wykonni plnownego mnewru wszystkich typów sttków n kwenie mon sformułow nstpujco: znle tk mcierz X χ o elementch x i, j, l, k, n przyjmujcych wrtoci 0 lub 1, opisujcych pominicie lub uwzgldnienie wrtoci zmiennej decyzyjnej, dl której to mcierzy sum jej elementów przyjmuje wrto minimln: przy ogrniczenich: I J L K N F 0 (X )= xi, j, l, k, n min (1) i=1 j= 1 l= 1 k= 1 n= 1 1. i I, j J,k K,l L,n N I i= 1 x i, j,l,k,n = I 2. 3. i I,k K,l L,n N i I, j J,k K,n N J j = 1 L l = 1 x i, j x,l,k,n i, j,l,k,n = J 1 4. 5. x i, j,l,k,n,i, j,n = 1 x R( X ) R i I, j J,k K,n N dop i, j,n K k = 1 i, j,l,k,n 1 6. i I, j J,n N k K L l = 1 x i, j,l,k,n Q dop i, j,n dop 7. Z(X ) Z dl: A,i I, j J,k K,l L,n N, i I, j J,k K,l L, n N gdzie: X X,i, j,n χ,i,j,n mcierz informcji wykorzystywnej w bdnym systemie do bezpiecznego wykonni mnewrów n dnym -tym typie kwenu; mcierz informcji wykorzystywnej w bdnym systemie do bezpiecznego wykonni mnewru j-tego typu przez sttek i-tego typu w n- tych wrunkch nwigcyjnych n dnym -tym typie kwenu; χ = χ χ : i I, j J,n N,i const, j const,n const,i,j,n { } R( X,i, j,n) : χ R funkcj ryzyk nwigcyjnego wykonywni j-tego mnewru przez i-ty sttek, przy l-tej informcji o k-tej postci, w n-tych wrunkch nwigcyjnych n -tym typie kwenu; dop R ustlone rbitrlnie dopuszczlne ryzyko nwigcyjne wykonywni j-tego i, j,n

64 Mciej Gucm, Zbigniew Pietrzykowski mnewru przez i-ty sttek w n-tych wrunkch nwigcyjnych n kwenie -tego typu; dop Q ustlon mksymln liczb informcji przy wykonywniu j-tego mnewru i, j,n przez i-ty sttek, w n-tych wrunkch nwigcyjnych n kwenie, które pilot lub kpitn moe wykorzyst n -tym typie kwenu; Z(X ) χ R funkcj kosztów budowy systemu n -tym typie kwenu; dop Z : ustlone rbitrlnie dopuszczlne koszty budowy systemu n -tym typie kwenu. Rozwizniem zdni jest mcierz X *, minimlizujc wrto funkcji celu (1). W szczególnych wypdkch rozwizniem moe by zbiór mcierzy χ. * 4. OPTYMALIZACJA INFORMACJI NAWIGACYJNEJ W PNS Minimlizcj informcji jest w prktyce tylko jednym z celów optymlizcji informcji nwigcyjnej. Podstwowym kryterium oceny w bdnich symulcyjnych w inynierii ruchu morskiego jest kryterium bezpieczestw mnewrowni - szeroko ps ruchu, której miry tkie jk ps redni czy mksymlny 95% w sposób jednoznczny okrelj jko mnewrowni sttkiem. Innymi kryterimi stosownymi w IRM s m.in. czs mnewrowni, odległo od wyznczonego punktu weryfikcyjnego (płwy) czy linii kontrolnej (nbrze). Uwzgldnienie powyszych kryteriów w zdniu optymlizcji informcji nwigcyjnej powoduje sformułownie zdni jko optymlizcji wielokryterilnej, gdzie jednym z kryteriów czstkowych jest kryterium minimlizcji informcji. Zkłdjc, e zdefiniowno M+1 kryteriów czstkowych indeksch m {0, 1, 2,, M}=M, funkcj celu zdni optymlizcji informcji mon zpis [Gucm M, 2008]: FG(X ) = {F 0 (X ), F 1 (X ), F 2 (X ),, F m (X ),, F M (X )} min (2) przy ogrniczenich jk w (1). dl: A, i I, j J, l L, k K, n N, m M gdzie: X mcierz informcji wykorzystywnej w bdnym systemie do bezpiecznego wykonni mnewrów n dnym kwenie ; F m m - te kryterium czstkowe globlnej funkcji celu; F 0 kryterium minimlizcji informcji (1) Kryteri czstkowe F 1,...,F M s kryterimi bezpieczestw mnewrowni, stosownymi w inynierii ruchu morskiego. Zrówno w przypdku kryterium szerokoci ps ruchu jk i czsu mnewrowni okrelj one, włciwo systemu konieczn dl zpewnieni bezpieczestw nwigcji w trkcie wykonywnych mnewrów z jego uyciem. Sformułowne zdnie optymlizcyjne wymg uwzgldnieni duej liczby zmiennych decyzyjnych: rodzjów i zkresów informcji nwigcyjnej, dostpnych n sttku orz moliwych postci ich prezentcji. Wie si to z koniecznoci zdefiniowni zbiorów rozwiz dopuszczlnych orz kryteriów, uwzgldnijcych wszystkie zidentyfikowne zmienne decyzyjne.

Optymlizcj informcji nwigcyjnych w systemch mp elektronicznych 65 Alterntyw moe by sformułownie rozptrywnego problemu (2) w postci dwóch zd: 1. okreleni minimlnej informcji nwigcyjnej niezbdnej do bezpiecznego wykonni mnewrów, 2. optymlizcji postci informcji dl zdeterminownego, skoczonego zbioru rozwiz dopuszczlnych. Pozwl to zncznie ogrniczy przestrze dopuszczlnych rozwiz, ułtwi sformułownie i weryfikcj funkcji celu orz redukuje czsochłonno i prcochłonno poszukiwni optimum funkcji celu rozwizni zdni. Relizcj zdni pierwszego, okreleni informcji niezbdnej do bezpiecznego wykonni mnewrów ozncz minimlizcj informcji nwigcyjnej (1). Zdnie to mon wykon zsigjc opinii ekspertów. N podstwie bd ekspertowych, w oprciu o opinie niezlenych ekspertów, moliwe jest ogrniczenie informcji nwigcyjnej orz okrelenie kceptownych przez ekspertów postci tej informcji. Ozncz to zwenie zbioru rozwiz dopuszczlnych do wrintów uznnych przez ekspertów z istotne dl systemu wspomgni decyzji w procesie mnewrowni sttkiem po kwenie ogrniczonym. Zgodnie z przyjtymi wczeniej oznczenimi, zdnie to poleg n wyznczeniu podzbioru mcierzy χ tkiego, e χ χ. x, Zdnie 2 poleg n znlezieniu mcierzy X χ o elementch i, j, l, k n, minimlizujcej funkcj celu okrelon poprzez kryteri czstkowe bezpieczestw mnewrowni n dnym -tym typie kwenu, z uwzgldnieniem przyjtych ogrnicze. Zkłdjc M kryteriów czstkowych m {1, 2,, M}=M, zdnie optymlizcji mon zpis: F(X ) = {F 1 (X ), F 2 (X ),, F M (X )} min (3) przy ogrniczenich jk w (1). dl: A, i I, j J, l L, k K, n N, m M gdzie: X mcierz informcji wykorzystywnej w bdnym systemie do bezpiecznego wykonni mnewrów n dnym kwenie ; F m m - te kryterium czstkowe globlnej funkcji celu. Prezentowne podejcie przy formułowniu zdni doboru informcji, stosowne przy konstruowniu systemów technicznych, pozwl skróci czs i ogrniczy koszty budowy prototypu systemu, w tym przypdku pilotowego systemu wspomgni decyzji. 5. METODA DOBORU INFORMACJI W PILOTOWYCH SYSTEMACH NAWIGACYJNYCH Zdnie optymlizcyjne, przedstwione w rozdzile 4, pomimo precyzyjnego zdefiniowni prmetrów wejciowych, jest trudne do zrelizowni w prktyce. Głównym powodem tego stnu rzeczy jest due zrónicownie typów wykonywnych mnewrów, co z tym idzie rónych kryteriów uywnych do oceny tyche mnewrów. Opierjc si n dowidczenich inynierii ruchu morskiego, poszczególne typy mnewrów powinny by

66 Mciej Gucm, Zbigniew Pietrzykowski rozptrywne osobno. Dodtkowym utrudnieniem jest wielokryteriln post zdni optymlizcyjnego. W zwizku z powyszym zstosowno nstpujcy podził typów mnewrów (j J): 1. mnewr kotwiczeni (j=1), 2. mnewr wejci n tor wodny (j=2), 3. mnewr przejci torem wodnym i mnewr wejci do portu (j=3), 4. mnewr cumowni (j=4). Punktem wyjci zdni 2 doboru informcji nwigcyjnej jest okrelenie minimlnej informcji nwigcyjnej niezbdnej do bezpiecznego wykonni mnewrów podzbioru mcierzy χ j tkiego, e χj χ j, gdzie χ j jest zbiorem mcierzy opisujcych informcj nwigcyjn dl j-tego mnewru (zdnie 1 metody doboru informcji nwigcyjnej). Zdnie to poleg n znlezieniu mcierzy X j, j χ j o elementch x ilkn,,,, minimlizujcej funkcj celu, opisn kryterimi oceny mnewru. Do oceny kdego typu mnewrów stosuje si róne kryteri (tbel 1). Tk sformułowne zdnie 2 jest zdniem optymlizcji wielokryterilnej z rónymi kryterimi czstkowymi (3). Ze wzgldu n wspomnine wyej trudnoci z okreleniem wg dl kryteriów czstkowych, przyjto rozptryw kde z kryteriów osobno. Ozncz to dobór informcji w pilotowym systemie wspomgni decyzji n podstwie rozptrywnych oddzielnie kryteriów czstkowych dl kdego typu mnewru [Gucm M, 2008]: F jm (X * j ) = F jm (X j ) min (4) gdzie: typ kwenu, A j rodzj mnewru; j J, m numer kryterium czstkowego; m M. Tbel 1. Kryteri oceny dl wybrnych typów mnewrów Typ mnewru Kryterium oceny mnewr kotwiczeni (j=1), 1) odległo rzucnej kotwicy od zdnego punktu kotwiczeni [m] (m=1), 2) prdko sttku w momencie rzuceni kotwicy [w], [Mm/h] (m=2), 3) czs kotwiczeni [s] (m=3); mnewr wejci n tor wodny (j=2) mnewry przejci torem wodnym i mnewry wejci do portu (j=3) mnewry cumowni (j=4) ródło: oprcownie włsne. 1) odległo wejci n tor od pocztkowej płwy [m] (m=1), 2) czs wejci n tor[s] (m=2); 1) redni szeroko ps ruchu [m] (m=1), 2) mksymln szeroko ps ruchu [m] (m=2); 1) energi pierwszego kontktu z nbrzeem [knm] (m=1), 2) rozkłd punktów pierwszego kontktu sttku z nbrzeem (m=2). Ze wzgldu n trudnoci rozwizni tk sformułownego zdni orz brk gotowych lgorytmów optymlizcyjnych, do doboru informcji nwigcyjnej zstosowno metody

Optymlizcj informcji nwigcyjnych w systemch mp elektronicznych 67 heurystyczne oprte n gruntownej znjomoci prktycznej problemu. Algorytm zdni doboru informcji przedstwiono n rysunku 2. CEL Okrelenie zkresu i postci informcji niezbdnej do bezpiecznego prowdzeni sttku KRYTERIA Okrelenie podzbiorów mcierzy informcji w zbiorze dopuszczlnych rozwiz Wyznczenie Wybór zkresu optymlnego i postci informcji wrintu informcji nwigcyjnej nwigcyjnej Rys. 2. Metod doboru informcji w pilotowym systemie wspomgni decyzji ródło: oprcownie włsne. WYNIK Rozptrzono nstpujce typy kwenu: dl mnewru kotwiczeni kwen otwrty (bez budowli hydrotechnicznych) ogrniczony przez inne sttki n kotwicowisku, dl mnewru wejci n tor wodny kwen czciowo ogrniczony, dl mnewrów podejci do portu i przejci torem wodnym kwen ogrniczony przez brzegi i budowle hydrotechniczne, dl mnewrów cumowni kwen ogrniczony przez nbrzee; 6. ZAKRES I POSTA INFORMACJI NAWIGACYJNEJ W PILOTOWYM SYSTEMIE WSPOMAGANIA DECYZJI Zdnie doboru zkresu i postci informcji nwigcyjnej zrelizowno z uwzgldnieniem poszczególnych rodzjów mnewrów. Mnewry kotwiczeni Jko kryteri czstkowe doboru informcji w mnewrze kotwiczeni (j=1) zproponowno: odległo rzucnej kotwicy od zdnego punktu kotwiczeni [m] (m=1), prdko sttku w momencie rzuceni kotwicy ([w], [Mm/h]) (m=2) orz czs kotwiczeni [s] (m=3) (M=3).

68 Mciej Gucm, Zbigniew Pietrzykowski Metod doboru informcji poleg n oszcowniu szczegółowych ocen zorientow zobrzowni kwenu podczs mnewrów kotwiczeni. Pozwoli to n wybór wrintu zkresu i postci informcji ze wzgldu n m-t funkcj kryterium. Przyjmujc χ j z skoczony zbiór wrintów zorientow zobrzowni kwenu czyli: χ j ={ X j1,..., X jp } (5) gdzie: P jest liczb nlizownych wrintów zorientow p o indeksch p {1, 2,, P}=P, m-te kryterium czstkowe dl prezentownego typu mnewru moe by zdefiniowny jko: F m (X j )={F m (X j1 ), F m (X j2 ),..., F m (X jp ),, F M (X jp )} (6) Dobór zkresu i postci informcji dokonywny jest metodmi heurystycznymi sporód P wrintów dl M=3 kryteriów [Jcyn M., 2001]. Mnewry wejci n tor wodny Jko kryteri czstkowe zdni optymlizcji informcji w mnewrze wejci n tor wodny (j=2) zproponowno odległo wejci n tor od pocztkowej płwy (m=1) orz czs wejci n tor (m=2). Metod oceny poleg n oszcowniu szczegółowych ocen zorientow zobrzowni kwenu podczs mnewrów wejci n tor wodny. Pozwoli to, nlogicznie jk w przypdku mnewru kotwiczeni, n wybór wrintu zkresu i postci informcji ze wzgldu n m-t funkcj kryterium, co pozwoli n znlezienie optymlnego rozwizni ze wzgldu n m-t funkcj kryterium. Przyjmujc χ j z skoczony zbiór wrintów zorientow zobrzowni kwenu, czyli: χ j ={ X j1,..., X jp } (7) gdzie: P jest liczb nlizownych wrintów zorientow, p o indeksch p {1, 2,, P}=P, m-te kryterium czstkowe dl prezentownego typu mnewru moe by zdefiniowny jko: F m (X j )={F m (X j1 ), F m (X j2 ),..., F m (X jp ),, F M (X jp )} (8) Dobór zkresu i postci informcji dokonywny jest metodmi heurystycznymi sporód N wrintów dl M=2 kryteriów. Mnewry przejci torem wodnym i mnewry wejci do portu W przypdku mnewru przejci torem wodnym (j=3) wyznczono kryteri czstkowe oprte n kryterium szerokoci ps ruchu: redni szeroko ps ruchu (m=1), mksymln szeroko ps ruchu (m=2). Metod oceny poleg n oszcowniu szczegółowych ocen zorientow zobrzowni kwenu podczs mnewrów przejci torem wodnym, co pozwoli n znlezienie optymlnego rozwizni ze wzgldu n m-t funkcj kryterium. Przyjmujc χ j z skoczony zbiór wrintów zorientow zobrzowni kwenu czyli: χ j ={ X j1,..., X jp,..., X jp } (9)

Optymlizcj informcji nwigcyjnych w systemch mp elektronicznych 69 gdzie: P jest liczb nlizownych wrintów zorientow, p o indeksch p {1, 2,, P}=P, m-te kryterium czstkowe dl prezentownego typu mnewru moe by zdefiniowny jko: F m (X j )={F m (X j1 ), F m (X j2 ),..., F m (X jp ),, F M (X jp )} (10) Dobór zkresu i postci informcji dokonywny jest metodmi heurystycznymi sporód P wrintów dl M=2 kryteriów. Mnewry cumowni Dl mnewru cumowni (j=4) jko kryteri czstkowe zproponowno rozptrzy energi pierwszego kontktu z nbrzeem (m=1) orz rozkłd punktów pierwszego kontktu sttku z nbrzeem (m=2). Metod oceny poleg n oszcowniu szczegółowych ocen zorientow zobrzowni kwenu podczs mnewrów cumowni, co pozwoli n znlezienie optymlnego rozwizni ze wzgldu n m-t funkcj kryterium. Przyjmujc χ j z skoczony zbiór wrintów zorientow zobrzowni kwenu czyli: χ j ={ X j1,..., X jp,..., X jp } (11) gdzie: P jest liczb nlizownych wrintów zorientow, p o indeksch p {1, 2,, P}=P, m-te kryterium czstkowe dl prezentownego typu mnewru moe by zdefiniowny: F m (X j )={F m (X j1 ), F m (X j2 ),..., F m (X jp ),, F M (X jp )} (12) Dobór zkresu i postci informcji dokonywny jest metodmi heurystycznymi sporód P wrintów dl M=2 kryteriów. 7. METODYKA DOBORU ZAKRESU I POSTACI INFORMACJI NAWIGACYJNEJ Zproponowno relizcj doboru zkresu i postci informcji nwigcyjnej w trzech etpch [Gucm 2008]: I. Oprcownie modelu pilotowego systemu wspomgni decyzji metod ekspertow (bdni ekspertowe uczestnicy piloci). II. Bdni symulcyjno-ekspertowe n dziłjcym prototypie pilotowego systemu wspomgni decyzji (uczestnicy kpitnowie i piloci). III. Bdni rzeczywiste n prcujcym pilotowym systemie wspomgni decyzji w wrunkch morskich (uczestnicy kpitnowie i piloci). Dl potrzeb budowy modelu systemu (etp I) wykorzystno wiedz ekspertów z dziedziny nwigcji morskiej, tj. pilotów morskich orz kpitnów sttków. Budow systemu zobrzowni informcji jest cile zwizn z budow interfejsu uytkownik, std bdni były prowdzone łcznie dl obu problemów. Optymlizcj interfejsu uytkownik zprojektownego specjlnie dl pilotów i kpitnów promów posługujcych si systemem wspomgni decyzji dotyczył m.in.[gucm M, Gucm S. 2006]: okreleni wielkoci ekrnu wsknik systemu i miejsc jego loklizcji w stcjonrnym i przenonym wrincie, ukłdu prezentownej informcji n wskniku, prezentownej informcji grficznej i lfnumerycznej,

70 Mciej Gucm, Zbigniew Pietrzykowski rozwizni sygnlizcji optycznej i kustycznej, rozwizni sterowni systemu. Zstosown do budowy modelu metod umoliwi uzysknie szczegółowych dnych dotyczcych konstrukcji systemu. W metodzie tej wykorzystno nonimowe nkiety eksperckie. N tej podstwie okrelono minimln informcj niezbdn do bezpiecznego prowdzeni sttku n kwenie ogrniczonym przez pilot. W oprciu o wyniki bd ekspertowych zbudowno komputerowy model pilotowego systemu wspomgni decyzji. W skłd tego modelu wchodz: blok mpy elektronicznej orz wsknik pilotowego systemu nwigcyjnego. W etpie II zbudowno prototyp systemu. Przeprowdzono bdni symulcyjnoekspertowe prototypu systemu. Do bd wykorzystno rodowisko symulcyjne oprcowne w Instytucie Inynierii Ruchu Morskiego w Szczecinie. rodowisko to pozwl n dostosownie modelu sttku do złoonych bd orz n tworzenie dowolnych mp kwenów teoretycznych (testowych) orz rzeczywistych portów. W wyniku relizcji etpu II wyznczono optymln form prezentcji informcji nwigcyjnej. Rys. 3. Informcj nwigcyjn w pilotowym systemie wspomgni decyzji ródło: oprcownie włsne. N podstwie przyjtych kryteriów oceny postci informcji nwigcyjnej dobrno form prezentcji informcji obejmujc [Gucm M 2008]: zorientownie mpy (route up), horyzont czsowy predykcji, bezpieczn izobt, prmetry wektor stnu. Dl porównni, w systemie ECDIS z niezbdne i niemoliwe do wyłczeni podje si ok. 40 elementów mpy. Etp III obejmowł bdni rzeczywiste prototypu systemu przeprowdzone n promie morskim w trkcie jego codziennej eksplotcji. W etpie tym przeprowdzono weryfikcj prototypu systemu.

Optymlizcj informcji nwigcyjnych w systemch mp elektronicznych 71 Rys. 3. Pilotowy system wspomgni decyzji: system przenony PNS w trkcie wstpnych testów eksplotcyjnych prowdzonych przez pilotów w winoujciu ródło: oprcownie włsne. 8. PODSUMOWANIE Jednym z podstwowych problemów zwiznych z budow nwigcyjnych systemów informcyjnych wykorzystujcych elektroniczne mpy nwigcyjne jest dobór zkresu i postci prezentownej informcji. Jego rozwiznie wymg oprcowni odpowiednich metod optymlizcji informcji. Zrónicownie potrzeb uytkowników co do zkresu i postci prezentownej informcji nwigcyjnej sprwi, e rozwiznie powyszego problemu jest moliwe w prktyce poprzez budow specjlizownych systemów informtycznych uwzgldnijcych specyfik zd wykonywnych przez opertor. W rtykule przedstwiono rozwiznie powyszego problemu dl pilotowych systemów wspomgni decyzji. Zprezentown metod doboru informcji nwigcyjnej w pilotowych systemch nwigcyjnych umoliwi ocen interfejsu uytkownik w specjlizownym systemie wspomgni decyzji orz poznnie pełnych interkcji pomidzy elementmi n mpie elektronicznej. Pozwl tke nlizow róne koncepcje wizulizcji informcji bez koniecznoci drogich bd rzeczywistych. Istotn jest tke redukcj kosztów bd ze wzgldu n moliwo prowdzenie eksperymentu symulcyjnego, zncznie tszego ni wyłcznie w wrunkch rzeczywistych. Oprcown metod zstosowno m.in. w Pilot Nvigtion System (w trkcie produkcji objty ochron ptentow), Ferry Nvigtion Anticollision System (w trkcie bd objty ochron ptentow), Remote Pilot System (w trkcie bd projekt rozwojowy) orz LNG berthing system (w trkcie bd projekt zmwiny). Zproponown metodyk moe by wykorzystn do optymlizcji informcji nwigcyjnej w innych specjlistycznych systemch nwigcyjnych. Moe tke stnowi podstw do oprcowni stndrdów dl mp elektronicznych stosownych w tych systemch. Plnuje si dlsze bdni, które bd obejmow m.in.:

72 Mciej Gucm, Zbigniew Pietrzykowski rozszerznie stosowlnoci metody n systemy pilotowe wykorzystujce prezentcj trójwymirow 3D, wprowdznie nowych technik do oceny interfejsu systemów pilotowych w trkcie ruchu sttku w oprciu o technologie video i teledetekcji w wrunkch słbego owietleni, oprcownie kompleksowych wskników jkoci interfejsu oprtych n dnych sttystycznych z symulcji jk i z przejzdów rzeczywistych. LITERATURA: [1] Urbski, J., Prób ucileni zkresu znczeni poj dotyczcych bezpieczestw n morzu orz bezpieczestw n morzu, IX Konferencj Nukowo-Techniczn. Rol nwigcji w zbezpieczeniu dziłlnoci ludzkiej n morzu, AMW, Gdyni 1994. [2] Gucm, M. Metod doboru informcji nwigcyjnej w pilotowych systemch wspomgni decyzji, Rozprw doktorsk, Wydził Trnsportu PW, Wrszw 2008. [3] Gucm M., Gucm S., An Optimiztion Method for Constructing Pilot Nvigtionl System, Interntionl Conference On Sfety And Relibility KONBIN 2006, Journl of KONBIN 2006 Vol. 1. Wrszw 2006. [4] Gucm M., Wizulizcj informcji nwigcyjnej n mobilnym wskniku w Pilotowym Systemie Nwigcyjnym. Mteriły konferencyjne: XIV Midzynrodow Konferencj Rol Nwigcji w Zbezpieczeniu Dziłlnoci Człowiek n Morzu. Mteriły konferencyjne Akdemii Mrynrki Wojennej, Gdyni 2004. NAVIGATIONAL INFORMATION OPTIMIZATION IN ELECTRONIC CHART SYSTEMS Abstrct Article presents some spects of rnge nd quntity estimtion in electronic chrt systems. Core of problem is in vried needs of informtion for different types of shipping. Specilized solutions re implemented for given type of shipping. Article presents prcticl solutions of electronic chrt disply for Pilot Nvigtion System. Słow kluczowe: trnsport supporting systems, pilote nvigtionl system, HMI, ECDIS. PNS Recenzent: Tomsz Ambrozik