Model of attention distribution of the navigator while keeping anavigational watch

Abstract

The aim of the article is to develop a formal model and its geometric approximation that allows to describe the logic of the distribution of attention of the navigator while maneuvering including the possibility of discrete forecasting. To build this model, an analysis of international maritime regulations and situations was carried out, which allowed to determine the formal structure and logical principles of the model close to real situations while solving navigation problems. The article provides formal approaches thattake into account individual factors of the navigator’s predisposition to the perception of navigational situations and the associated dangers. A geometric approximation of the model in the form of a Cartesian cube divided into eight quadrants with local coordinate systems is proposed. This made it possible to combine data on the distribution of attention relative to eight objects according to STCW-78. Formal and logical constructions that allow to separate the conditions of the attention distribution model depending on the stage of the execution of a navigational task within the cycle have been developed. In this regard, the approaches for predicting model states using Markov discrete circuits in the conditions of continuous time have been proposed. Automation of the forecast made it possible in real time to obtain data about the speed of perception and processing of navigational data for transition to subsequent states in order to reduce the likelihood of catastrophic situations related to sea transport Метою статті є розробка формальної моделі і її геометричної апроксимації, що дозволяє описати логіку розподілу уваги старшим помічникам капітана під час виконання маневрів з можливістю дискретного прогнозування. Аналіз експериментальних та статистичних навігаційних даний дозволяє стверджувати що існує ряд факторів що негативно впливає на результативність виконання маневрів судноводієм у складних умовах. Втрата контролю судноводія визначено фактом як випадковою зміною керуючих впливів при управлінні судном так і траєкторією виконання складних маневрів. Таким чином у статті розглянуто особливості поведінки судноводія із врахуванням макрорівня що відображає індивідуальні стратегії формування його моделі. Для побудови даної моделі проведено аналіз міжнародних морських правил та ситуацій, що дозволило визначити формальну структуру і логічні принципи моделі, що наближені до реальних ситуацій при вирішенні навігаційних завдань. Зазначено ряд навігаційного обладнання у якості джерел інформації які дозволяють визначити геометричну метрику запропонованої моделі. Наводяться формальні підходи, що враховують чинники індивідуальної схильності судноводія до сприйняття навігаційних ситуацій і пов’язаних з ними небезпек. Запропоновано просторову апроксимацію моделі у вигляді декартового куба розділеного на вісім квадрантів з локальними системами координат що дозволило об’єднати дані з розподілу уваги щодо восьми об’єктів згідно ПДМНВ-78. Таким чином з’являється можливість визначення центру уваги та частки уваги судноводія відповідно до кожного з квадрантів що значно спростить аналіз його поведінки експертом під час аналізу складних навігаційних обставин на морському транспорті. Також, розроблені формально-логічні конструкції дозволяють відокремити стани моделі розподілу уваги в залежності від етапу виконання навігаційного завдання в рамках циклу. У зв’язку з цим, запропоновані підходи для прогнозування станів моделі за допомогою Марковських дискретних ланцюгів в умовах безперервного часу. Автоматизація прогнозу дозволила в режимі реального часу отримувати дані про швидкість сприйняття і обробки навігаційних даних для переходу у наступні стани з метою максимального зменшення можливості виникнення катастрофічних ситуацій на морському транспорті.