Информационные технологии в судовождении. Информ. технологии Гущин А.Ю СзУ-009. Контрольная работа по дисциплине Информационные технологии в судовождении
 Скачать 64.25 Kb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Калининградский государственный технический университет» Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота Кафедра «Информатика и информационные технологии» Секция «Прикладная информатика» КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Информационные технологии в судовождении»
Калининград 2020 ОглавлениеВведение 3 1.Назначение, принцип действия и сферы использования АИС 5 1.1 Назначение и основные функции 5 1.2 Принцип действия 6 1.3 Сферы и направления использования 9 1.4 Информационно - технические особенности АИС 12 1.5 Канал связи АИС 14 1.6 Судовая аппаратура 16 1.7 АИС и Глава 5 Конвенции SOLAS 17 2. Отображение информации АИС. Сравнение информации на экране РЛС и мониторе АИС 18 2.1 Ограничения АИС 19 2.2 Достоинства АИС 20 3. Отображение информации АИС на электронной карте 26 Заключение 27 Список использованной литературы 28 ВведениеСудовые станции АИС будут конвенционным оборудованием, которое обязательно для установки на всех судах с водоизмещением более 300 регистровых тонн. Следует ожидать, что в дальнейшем упрощенные модификации мобильных станций АИС будут устанавливаться и на судах меньшего тоннажа: прогулочных судах, яхтах, катерах и др. Проще говоря, АИС - вещательный транспондер, работающий в VHF диапазоне морской подвижной службы. Он способен посылать информацию о судне (идентификатор, координаты, курс, скорость и т.п.) на другие суда и на берег. Он справляется с большим числом сообщений, обновляемых с большой частотой, и использует технические средства самоорганизующегося множественного доступа с временным уплотнением (STDMA), обеспечивая надёжную работу судна с судном при высоких скоростях обмена информацией. Она может отправлять информацию о судне (идентификатор, координаты, курс, скорость, длина, осадка, класс судна) и информацию о грузе на другие суда и берег. Она может обрабатывать свыше 2000 донесений в минуту и обновлять сообщения каждые две секунды. AIS использует технические средства самоорганизующегося множественного доступа с временным уплотнением (STDMA), обеспечивая устойчивую и надёжную работу судна с судном при высокой скорости обмена сообщениями. Система обеспечивает обратную совместимость с DSC системами, что позволяет береговым GMDSS дёшево создавать каналы на рабочей частоте AIS и опознавать и сопровождать суда, оборудованные АГБ. Каждая система AIS состоит из одного VHF передатчика, двух VHF TDMA приёмников, одного VHF DSC приёмника и стандартной электронной линии связи с судовым индикатором и системами получения информации. Координаты и данные синхронизации обычно поступают от встроенного или внешнего приёмника глобальной спутниковой системы навигации (GNSS) (например, от GPS), в том числе от MF приёмника дифференциальной GNSS (DGNSS), используемого для точного определения координат в прибрежных и внутренних водах. Информация о направлении движения обычно передаётся всеми судами, оборудованными AIS, в то время как другая информация - курс и скорость относительно дна моря, скорость поворота, угол крена, килевая и бортовая качка, порт назначения и расчётное время прибытия - могут потребоваться только от некоторых судов. Передача данных по технологии STDMA Транспондер АИС обычно работает в автономном и непрерывном режиме независимо от того, работает ли оборудованное им судно в открытом море, в прибрежных водах или во внутренних районах. Поскольку VHF донесения в основном передаются на сравнительно небольшие расстояния, требуют значительной скорости передачи и поскольку они не должны быть подвержены взаимным помехам, то используется две частоты в полосе морской подвижной службы. Используемый способ модуляции - FM/GMSK (частотная модуляция/гауссова манипуляция с минимальным частотным сдвигом) из-за его надёжности, эффективного использования полосы частот и широкого применения в мобильной цифровой связи. Передача сообщений осуществляется в отдельные временные окна (слоты), которые синхронизируются по данным системы GNSS с точностью не хуже 10 мкс. Каждая станция определяет свою собственную схему передачи (слот), исходя из предыстории информационного обмена по каналу связи и знания будущих действий со стороны других станций. Станции AIS непрерывно синхронизируются друг с другом с тем, чтобы избежать перекрытия передач в окнах. Станция AJS выбирает окно (слот) в определённом интервале случайным образом, и слоту назначается таймаут случайной величины длиной от 0 до 8 кадров. Когда станция меняет своё окно, она предварительно извещает о новой ячейке и таймауте для этой ячейки. Таким образом суда всегда будут принимать новые станции, в том числе станции, которые неожиданно появляются в зоне радиоприёма вблизи других судов. Назначение, принцип действия и сферы использования АИС1.1 Назначение и основные функцииНазначение и основные функции Автоматической идентификационной системы (АИС) официально определены в Резолюции IMO MSC.74(69) от 12 мая 1998 г.: АИС должна улучшить безопасность судовождения, защиту окружающей среды и эффективность использования СУДС посредством выполнения следующих функций: предупреждение столкновений в режиме работы «судно - судно»; получение прибрежными государствами информации о судне и грузе, а также использование в качестве технического средства VTS в режиме работы «судно - берег». АИС - многофункциональная информационно-техническая система, оборудование которой устанавливается на судах и в береговых службах в целях обеспечения безопасности мореплавания и автоматизации обмена навигационной информацией. АИС обеспечивает: автоматическую и регулярную передачу судном другим судам и береговым службам информации, включающей сведения о судне, координаты, курс, скорость и другие данные; автоматический прием, обработку и отображение аналогичной информации от других судов и береговых служб; автоматическое сопровождение (прокладку движения) судов, оборудованных АИС, в целях предупреждения столкновений, а также контроля и регулирования судоходства; автоматизированный обмен сообщениями, связанными с безопасностью мореплавания, между судами и береговыми службами. 1.2 Принцип действияСуда, оборудованные аппаратурой АИС, находясь в открытом море или в прибрежных районах, регулярно передают в диапазоне ОВЧ (УКВ) морской подвижной радиослужбы стандартные сообщения, содержащие информацию о судне, его координатах, курсе, векторе скорости, опасном грузе на борту, порте назначения, времени прибытия и другую. Одновременно каждым судном, оборудованным АИС, принимается аналогичная информация от других судов, находящихся в радиусе действия, ограниченном распространением радиоволн ОВЧ (УКВ) диапазона (20 - 30 миль). Принятая информация автоматически обрабатывается и отображается на одном из судовых навигационных дисплеев. Синхронизация работы всех станций АИС (судовых и береговых) обеспечивается глобальной навигационной спутниковой системой (ГНСС), которая также является источником передаваемой информации о координатах и векторе скорости. В прибрежных районах, где установлены базовые станции АИС, информация, передаваемая судами, принимается базовыми станциями и поступает в распоряжение береговых служб (СУДС и системы судовых сообщений, службы поиска и спасения, службы экологического контроля и ликвидации последствий загрязнения, пограничные и таможенные власти, различные портовые службы). Обычно, для получения целостной картины судоходства в контролируемом районе, базовые станции АИС объединяются в сети, позволяющие интегрировать информацию от отдельных базовых станций между собой, а также с информацией, получаемой в СУДС и в обязательных системах судовых сообщений. В прибрежных районах точность определения координат судов с помощью ГНСС и, следовательно, эффективность АИС могут быть повышены посредством береговых опорных станций и радиомаяков, передающих для судов дифференциальные поправки. Базовые (береговые) станции АИС могут действовать в активном режиме, управляя режимом работы судовых станций и передавая им информацию, связанную с безопасностью мореплавания (местные навигационные предупреждения, дифференциальные поправки для ГНСС, данные о судах, сопровождаемых СУДС, и другую). При нахождении судов вне районов действия береговых базовых станций и в открытом море АИС может действовать в режиме дальней связи через Инмарсат - С. В этом режиме обеспечивается автоматическая передача информации от судов в адрес береговых служб в целях мониторинга судоходства в территориальных водах, исключительных экономических зонах и районах ответственности морских спасательно-координационных центров (МСКЦ). Аппаратура АИС может также устанавливаться на летательных аппаратах, участвующих в поисково-спасательных операциях на море, и на средствах навигационного оборудования (СНО) морских путей (плавучих и стационарных). Лоцманские службы могут использовать портативную аппаратуру АИС, доставляемую на борт судна и работающую автономно или с подключением к судовому оборудованию АИС. Принцип взаимного получения и использования информации АИС двумя судами, находящимися в «радиовидимости» друг друга. Судовая аппаратура каждого судна упрощенно представлена тремя блоками: приемник ГНСС, контролер (управляющее устройство на основе микропроцессора) и приемопередатчик ОВЧ (УКВ) диапазона. Обмен информацией между аппаратурой двух судов осуществляется через специальный канал связи АИС, выделенный в диапазоне ОВЧ морской подвижной службы. Отображение принятой и обработанной информации производится на экране судового навигационного графического дисплея (РЛС/САРП, электронная картографическая система, интегрированная навигационная система). Символ встречного судна (треугольник) и метка истинного курса ориентированы по данным гирокомпаса. Вектор скорости, получаемый по данным ГНСС, может не совпадать с курсом (острым углом треугольника) при наличие дрейфа (сноса). При наведении на символ встречного судна маркера в дополнительном окне дисплея выдаются данные по судну, включающие название или позывной, координаты или пеленг/дальность, курс и скорость, Дкр и Ткр, тип судна, его навигационный статус (например, ограничено осадкой), данные о наличии опасного груза, порт назначения, ЕТА и т.д. Для обеспечения одновременной работы многих судовых и береговых станций АИС на одном частотном канале используется метод множественного доступа с временным разделением (TDMA - Time Division Multiplied Access). Рабочие режимы АИС АИС обычно работает в автономном режиме самоорганизующегося информационного обмена между судами, если береговая станция (например, центр VTS) не назначит в определённом районе сеть информационного обмена "судно-берег" для всех судов и береговых абонентов. В районах обслуживания VTS режимы связи "судно-судно" и "судно-берег" действуют автономно и параллельно. Для обеспечения каждого из двух рабочих режимов требуются отдельные выделенные частоты: режим "судно-судно" требует два выделенных симплексных частотных канала, и режим "судно-берег" требует два выделенных дуплексных частотных канала. Для выполнения требуемых услуг и функций системы VTS требуют дуплексные каналы. Для служб VTS, которые охватывает большие географические районы, обслуживаемые несколькими постами связи, обычно требуется два дуплексных канала, чтобы избежать взаимных помех между соседними вышками. В районах, обслуживаемыми более чем двумя постами, для эффективного использования частотного спектра вышки могут по очереди использовать два частотных канала. АИС должна иметь возможность работать в режиме "судно-судно" везде и непрерывно. Таким образом, требуется, чтобы в зоне ответственности VTS система АИС поддерживала оба режима связи "судно-берег" и "судно-судно" на двух отдельных каналах. Для выполнения этого требования и ослабления явления взаимных помех (поскольку один канал может быть забит взаимными помехами) судовые транспондеры АИС проектируются для одновременной работы на двух частотных каналах. Стандарт на универсальные АИС предусматривает автоматическое переключение каналов (управление каналами с помощью DSC и транспондеров АИС с перестройкой по частоте) для дуплексных и симплексных каналов. Распределение частот. В пределах района VTS/ АИС переключение каналов АИС осуществляется, когда береговые станции переключают судовые транспондеры на выделенные для VTS/ АИС рабочие частоты. Переключение частоты может быть выполнено несколькими методами, включая автоматическое переключение береговыми базовыми станциями или ручное переключение оператором АИС на судне. Переключение может быть выполнено береговой станцией VTS с помощью протокола STDMA или станцией района А1 GMDSS с помощью DCS. Международный союз электросвязи утвердил технический стандарт на универсальные судовые АИС. Управление каналами. Для того чтобы облегчить полное использование полосы частот и обеспечить автоматическое переключение частотных каналов для судов и береговых станций, стандарт АИС использует цифровой избирательный вызов (DSC). Благодаря использованию DSC и всех соответствующих положений нового стандарта на АИС система АИС будет совместима с морскими VHF радиостанциями и может быть осуществлена "универсально" во всём мире. 1.3 Сферы и направления использованияНа борту судна АИС используется судоводительским составом в следующих направлениях: как навигационное оборудование, дополняющее судовую PJIC и обеспечивающее получение информации о местоположении, курсе и скорости других судов в целях предупреждения столкновений; как средство получения дополнительной информации о других судах (название или позывной, тип судна, его навигационный статус, порт назначения, маршрут движения), позволяющей правильно оценить обстановку и принять решение по управлению судном; как средство обмена с другими судами и береговыми службами сообщениями, связанными с безопасностью мореплавания; как средство автоматической передачи информации в береговые службы, включая СУДС и обязательные системы судовых сообщений, позволяющее исключить радиотелефонный обмен или снизить его объем; как средство получения от береговых служб местной навигационной информации (судоходная обстановка, метеорологическая и гидрологическая информация). В системах управления движением судов (СУДС), системах судовых сообщений и других береговых службах контроля и регулирования судоходства АИС используется в следующих направлениях: как оборудование, дополняющее береговые PJIC, традиционные средства связи и обеспечивающее получение информации о местоположении и движении судов в целях контроля, организации и регулирования судоходства; как средство автоматической идентификации и получения информации судах в контролируемых районах (название или позывной, тип судна, его навигационный статус, наличие опасного груза, порт назначения, маршрут движения и др); как средство автоматизированной передачи судам местной навигационной информации и предупреждений (судоходная обстановка; состояние СНО, обнаруженные опасности, метеорологическая и гидрологическая информация). как дополнительное (резервное) средство передачи на суда дифференциальных поправок для глобальных навигационных спутниковых систем; как дополнительный источник информации при организации и планировании портовых операций (портовый флот и местное пассажирское сообщение, расстановка судов на рейдах и у причалов и др.); как средство дистанционного автоматического контроля за положением и техническим состоянием плавучих и стационарных СНО. Использование АИС в деятельности служб поиска и спасения позволяет повысить эффективность поисково-спасательных операций посредством следующих мер: автоматизация контроля местоположения судов в районах ответственности МСКЦ; автоматизация контроля местоположения спасательных судов и летательных аппаратов, участвующих в операциях поиска и спасения; *автоматизация обмена информацией между МСКЦ и участниками операций поиска и спасения. В деятельности лоцманских служб АИС может использоваться в следующих направлениях: применение портативной аппаратуры АИС, доставляемой лоцманами на борт судна; автоматический контроль за местоположением и движением лоцманских судов, включая нахождение у причала, а также у борта судна при высадке и приеме лоцмана; автоматизированный обмен информацией с судами относительно порядка лоцманской проводки, времени и места приема лоцмана. При использовании АИС в плавучих и стационарных средствах навигационного оборудования (СНО) достигаются следующие преимущества: обнаружение и навигационное использование СНО на расстояниях, значительно превышающих возможности визуального и радиолокационного обнаружения; автоматическая передача метеорологической и гидрологической информации от датчиков, установленных на СНО; возможность автоматического дистанционного контроля за местоположением и состоянием СНО со стороны береговых служб; возможность применения «виртуальных» СНО (дополнительных или временных) там, где физическая установка СНО затруднена. 1.4 Информационно - технические особенности АИСВ состав АИС входят следующие основные компоненты: мобильные станции (транспондеры), устанавливаемые на судах, а также на других объектах (поисково-спасательные летательные аппараты, средства навигационного оборудования - СНО). канал связи АИС, обеспечивающий обмен информацией между мобильными и береговыми станциями АИС. цепь береговых станций АИС, включающая базовые станции, симплексные и дуплексные репитеры. информационная сеть АИС, связывающая базовые станции АИС с береговыми службами. оборудование АИС, устанавливаемое в береговых службах (СУДС, системы судовых сообщений, береговая охрана, портовый контроль, МСКЦ, гидрографическая служба и другие). Первостепенное значение в АИС имеет информация, передаваемая и принимаемая судовой аппаратурой, которая подразделяется на следующие виды: статическая (идентификаторы, тип, длина и ширина судна, положение антенны ГНСС, высота над уровнем киля); рейсовая (осадка, наличие опасного груза, порт назначения, ЕТА, план перехода, количество людей на борту); динамическая (координаты судна, признак точности и время определения координат; вектор путевой скорости, курс, статус судна; угловая скорость). Кроме регулярно передаваемой статической, рейсовой и динамической информации, в АИС предусмотрены эпизодические (нерегулярные) информационные сообщения, передаваемые по мере возникновения необходимости: текстовые сообщения, связанные с безопасностью мореплавания и бинарные сообщения, служащие для передачи дополнительной информации. Такое сообщение содержит данные по нескольким (от 1 до 7) судам, включающие: идентификатор судна (MMSI, IMO номер, или позывной сигнал); координаты (широта и долгота): вектор путевой скорости (курс и скорость относительно грунта - COG/SOG); время, прошедшее с момента определения координат судна. Другой тип сообщений, связанных с деятельностью СУДС, используется для передачи информации о путевых точках или маршруте движения судна. Такая информация может передаваться судном в адрес Центра СУДС в качестве плана перехода, если таковой предусмотрен правилами плавания в районе действия СУДС или системы судовых сообщений. Аналогично, Центр СУДС может передать на судно предлагаемый план перехода. Для передачи информации станции АИС используют три основные режима работы: Автономный (независимый) режим работы является основным, используется как в открытом море, так и «по умолчанию» в прибрежных районах. Запросный режим работы используется в комбинации с автономным или назначенным. В этом режиме сообщение мобильной станции формируется и передается в ответ на запрос базовой или другой мобильной станции. 1.5 Канал связи АИСКанал связи АИС организуется в диапазоне ОВЧ/VHF (УКВ) морской подвижной радиослужбы (частота 156,25 - 162,25 МГц, средняя длина волны 1,8 м). Радиоволны в канале связи АИС практически распространяются в пределах видимого горизонта с учетом высоты установки передающей и приемной антенн. Так, в открытом море для двух судов с высотами установки антенн до 20 м дальность действия АИС составляет 20 миль. Дальность действия береговой (базовой) станции АИС с высотой установки антенны 100 м при высоте установки судовых антенн до 20 м лежит в пределах 30 миль. В прибрежных районах радиоволны АИС распространяются не только прямолинейно, но и с учетом эффектов огибания небольших препятствий и отражений от береговых массивов. Потому, работа АИС возможна при отсутствии прямой видимости между приемной и передающей антеннами, например, в архипелагах, извилистых проливах, фиордах или на реках. Управление каналами АИС обеспечивается тремя способами: передачей береговыми станциями АИС специального сообщения, командой с цифровым избирательным вызовом (ЦИВ), передаваемой базовыми станциями морского района А1 ГМССБ, и ручным переключением в судовой аппаратуре. Станции АИС после включения в работу до начала передачи в течение минутного кадра принимают и анализируют сообщения в канале АИС для определения свободных слотов и выбора потенциальных слотов для своей передачи в следующем минутном кадре. Первый слот в начале передачи выбирается с использованием протокола RATDMA. Последующие слоты в данном минутном кадре выбираются посредством протокола ITDMA, о выбранных слотах объявляется в первом переданном станцией сообщении. Если судно не меняет свой режим движения и продолжает передавать регулярные сообщения с неизменным периодом повторения, то далее используется протокол SOTDMA, обеспечивающий резервирование слотов в предстоящих 3-7 кадрах. Если же период повторения сообщений должен измениться, например, когда судно меняет курс, то станция кратковременно переход ит на протокол ITDMA, а затем возвращается к SOTDMA с новым периодом повторения. Если судну необходимо передать нерегулярное сообщение, то станция использует протокола RATDMA для выбора первого слота под это сообщение. Последующие слоты для передачи этого сообщения выбираются посредством протокола ITDMA. Выбранный ранее порядок передачи регулярных сообщений, например, позиционных, при этом не нарушается. Например, судно должно регулярно передавать позиционное сообщение, содержащее динамическую информацию, с периодом повторения 6 секунд. Частота передачи сообщения RR для данного примера равна 10, то есть, сообщение должно повторяться 10 раз в течение минутного кадра, состоящего из 2250 слотов. Номинальное приращение N1, равное 225, означает, что данное сообщение должно повторяться, в среднем, каждые 225 слотов. Слот для передачи сообщения должен случайным образом выбираться из 45 слотов, лежащих в интервале выбора SI, но не занятых другими станциями. Таким образом, фактический интервал передачи сообщений каждой судовой станции АИС изменяется случайным образом вокруг среднего значения, определяемого параметрами движения судов и установленного стандартами. Специфические особенности канала связи АИС накладывают существенные ограничения на технические характеристики передающих и приемных устройств. Мощность передатчика АИС стандартизована на уровне 12,5 Вт (в режиме полной мощности) и 2 Вт (в режиме пониженной мощности). Предусмотрено ступенчатое переключение мощности передатчика (пониженная/полная) по сигналу базовой станции. Пониженная мощность может использоваться, например, на акватории порта, чтобы уменьшить перегрузку канала связи на подходных фарватерах. Ввиду необходимости работы в коротких временных интервалах (слота) длительностью 26,67 мс, время нарастания излучаемой мощности до уровня 80% от максимальной, а также спада мощности не должно превышать 1 мс. 1.6 Судовая аппаратураМобильные станции АИС в зависимости от назначения и места установки подразделяется на следующие виды: судовые станции класса А; судовые станции класса В; портативные (носимые) станции, используемые лоцманами на борту судна; станции, устанавливаемые на средствах навигационного оборудования (СНО). станции, устанавливаемые на воздушных судах, участвующих в поисково - спасательных операциях. В состав судовой станции (транспондера) АИС класса А входят: два приемника каналов АИС-1 и АИС-2, обеспечивающие переключение на региональные каналы (частоты); передатчик, переключаемый на каналы АИС-1 и АИС-2 и на региональные каналы; приемник с цифровым избирательным вызовом (канал 70); антенный переключатель (АП); антенна ОВЧ (УКВ); антенна ГНСС (ДГНСС); встроенный приемник ГНСС (ДГНСС); декодеры (декодирующие устройства) сигналов ЦИВ и TDMA; кодеры (кодирующие устройства) сигналов ЦИВ и TDMA; микропроцессорный контроллер, управляющий работой аппаратуры; минимальный дисплей и клавиатура; встроенное устройство интегрального контроля работоспособность; блок питания. Станция АИС должна отдавать предпочтение приемникам ГНСС, работающим в дифференциальном режиме. В этих случаях станция АИС включает в сообщение о местоположении признак высокой точности. Если состояние источников информации о местоположении (доступность, работоспособность) изменяется, АИС должна автоматически переключаться на источник, имеющий более высокий приоритет. 1.7 АИС и Глава 5 Конвенции SOLASМеждународная Конвенция по охране человеческой жизни на море (SOLAS) является основополагающим документом международного морского права, устанавливающим обязательные требования к конструкции и оборудованию морских судов, к другим методам и средствам обеспечения безопасности на море. Требования к установке АИС, будут применяться к следующим категориям судов: суда валовой вместимостью менее 150, совершающие любые рейсы; суда валовой вместимостью менее 500, не совершающие международные рейсы; рыбопромысловые суда (предназначенные для добычи рыбы и морепродуктов). 2. Отображение информации АИС. Сравнение информации на экране РЛС и мониторе АИСНа борту судна оборудование АИС используется судоводительским составом в следующих целях: для предупреждения столкновений в качестве оборудования, дополняющее судовую РЛС и обеспечивающего получение информации о местоположении и параметрах движения других судов; для получения дополнительной информации о других судах (название или позывной, тип судна, его навигационный статус, порт назначения, маршрут движения), позволяющей правильно оценить обстановку и принять решение по управлению судном; для передачи другим судам и береговым службам сообщений, связанных с безопасностью мореплавания в соответствии с требованиями Правила V/31 Конвенции SOLAS); для передачи информации в береговые службы, включая СУДС и обязательные системы судовых сообщений, что позволяет исключить радиотелефонный обмен или снизить его объем; для получения от береговых служб местной навигационной информации и предупреждений (судоходная обстановка, обнаруженные опасности, состояние СНО, гидрометеорологическая информация); для эффективного обнаружения средств навигационного оборудования (СНО), оснащенных АИС, и получения от них дополнительной информации (местоположение, статус, гидрометеорологические данные); для повышения эффективности взаимодействия с ледоколами, буксирами и лоцманскими службами. Основным назначением и главной функцией судового оборудования АИС является предупреждение столкновений судов. Правило 7 Международных Правил предупреждения столкновений судов (МППСС) требует от судов использования всех приемлемых в данной обстановке средств для оценки опасности столкновения, одним из которых следует считать установленное на судне оборудование АИС. 2.1 Ограничения АИСК ограничениям АИС, которые необходимо учитывать при использовании в целях предупреждения столкновений, следует отнести: значительная часть судов может быть не оборудована АИС даже по окончанию периода внедрения (рыбопромысловые, местного плавания, маломерные, прогулочные и другие); судовое оборудование АИС может быть выключено по распоряжению капитана судна, если использование АИС может отрицательно повлиять на безопасность судна (например, в районах, где возможна пиратская деятельность); в районах с очень высокой интенсивностью судоходства возможно уменьшение реальной дальности действия АИС до 10 - 12 миль; сильные радиопомехи, например, во время грозы, могут вызвать кратковременные нарушения в работе АИС; достоверность и качество принятой информации частично может зависеть от датчиков, формирующих сообщения АИС, и от правильности ввода информации судоводителями на судах-целях (например, навигационный статус или маршрут движения). Принципы использования АИС в целях предупреждения столкновений во многом аналогичны принципам использования РЛС и САРП. Общими для двух видов оборудования являются графическое отображение местоположения других судов, экстраполяция взаимного движения с помощью векторов скорости, оценка опасности сближения по дистанции до точки кратчайшего сближения (Дкр) и по времени до точки кратчайшего сближения (Ткр). 2.2 Достоинства АИСК преимуществам АИС по сравнению с обычным радиолокационным наблюдением и использованием средств автоматической радиолокационной прокладки (САРП) следует отнести: Увеличение расстояния, на котором возможны обнаружение встречных судов и оценка опасности столкновения. Радиусом действия АИС в открытом море можно считать дальность ОВЧ радиосвязи. С учетом высоты установки антенн АИС над уровнем моря радиус действия АИС лежит в пределах 20 - 30 миль. В то же время дальность уверенного обнаружения и автоматического сопровождения встречного судна с помощью РЛС/САРП зависит от размеров судна-цели, погодных условий и других факторов и лежит в пределах 6-15 миль. Как следствие малое судно-цель, оборудованное АИС, будет обнаруживаться примерно на тех же расстояниях, что и крупные суда с помощью РЛС; При визуальном наблюдении существуют теневые секторы, которые либо превращают непрерывное наблюдение в периодическое, или вовсе не позволяют обнаруживать цели: теневые секторы впереди траверза вследствие конструкции судна и ходового мостика просматриваются только периодически после изменения позиции наблюдателя на мостике; теневой сектор позади траверза просматривается только периодически при выходе на крылья мостика; теневые секторы, возникающие за близко идущими судами, островами, мысами, не позволяют обнаруживать в них цели даже при самой благоприятной видимости. В районах с изрезанной береговой линией, в архипелагах, в узких проливах, фиордах и на реках АИС позволяет получать информацию по судам, находящимся в «теневых» секторах PJIC, обусловленных береговым рельефом. Этот эффект объясняется тем, что радиоволны ОВЧ диапазона (метровые), излученные ненаправленной антенной АИС, за счет огибания береговых препятствий или за счет отражений от них могут распространяться не только в пределах прямой видимости, как радиоволны СВЧ диапазона (сантиметровые), применяемые в морской радиолокации. На работу судовых РЛС и САРП могут оказывать отрицательное влияние отражения от морской поверхности, помехи от осадков и от соседних РЛС, ложные эхо- сигналы и другие внешние факторы. Существенно ухудшается работа радиолокационного оборудования на сильном волнении вследствие качки и попадания собственного судна и судна-цели между гребнями волн. В то же время, на работу АИС указанные факторы практически не оказывают никакого влияния. Погрешности РЛС и радиолокационной прокладки, как правило, возрастают с увеличением расстояния до цели. Погрешности информации АИС остаются неизменными в пределах дальности действия и, как правило, существенно меньше соответствующих погрешностей радиолокационной прокладки, особенно в районах, где установлены дифференциальные станции ГНСС. В АИС отсутствуют понятие минимальная дальность действия («мертвая зона»), свойственное РЛС, благодаря чему возможно получение информации от рядом расположенных судов, например, ошвартованных лагом. Эффективность АИС не снижается при использовании на акваториях портов и в стесненных водах, где очень трудно обеспечить своевременный захват и сопровождение целей с помощью САРП. Ограниченная разрешающая способность РЛС и отражения от береговых объектов не позволяют, как правило, вести наблюдение за судами, стоящими у причала. Как следствие, затруднено своевременное обнаружение с помощью РЛС и САРП начала движения парома местного сообщения по акватории порта или пересекающего речной фарватер, что может быть обеспечено АИС. При радиолокационной прокладке первичными данными о движении цели являются пеленг и дальность, а также определяемые на основе их изменения относительные курс и скорость. Истинные курс и скорость цели рассчитываются в САРП с учетом гирокомпасного курса и скорости по лагу собственного судна, что вносит в расчеты существенные погрешности, особенно при наличии течения и ветрового дрейфа. В АИС исходными данными являются вектор скорости цели относительно грунта (COG/SOG). Относительные курс и скорость цели рассчитываются с минимальными погрешностями с учетом известного вектора скорости собственного судна относительно грунта. Эхосигнал цели, получаемый от РЛС, подвержен флуктуациям (случайным изменениям амплитуды, формы и временного положения). В результате положение точки автосопровождения в САРП нестабильно и обычно не совпадает с геометрическим центром судна - цели. Как следствие, появляются погрешности определения пеленга, дальности и других элементов движения цели. Для уменьшения случайной составляющей таких погрешностей в САРП применяют алгоритмы сглаживания (фильтрации), которые дают хорошие результаты при неизменных элементах движения цели. При изменении курса цели сглаживание серьезно затрудняет обнаружение маневра, а выдаваемые САРП значения относительного и истинного курса могут существенно запаздывать по отношению к фактическим значениям (в отдельных случаях разность может достигать 50 градусов). В АИС, благодаря прямому получению данных о курсе цели (от гирокомпаса) и угловой скорости (при наличии соответствующего датчика), маневр цели обнаруживается практически одновременно с его началом. Различие в получаемых данных о направлении движения (COG) и курсе цели позволяет оценить угол дрейфа (сноса) цели. Воздействие помех от осадков или попадание цели в теневой сектор может вызвать сброс цели с автоматического сопровождения в САРП. В случае прохождения двух целей на малом расстоянии друг от друга может произойти взаимное переключение автоматического сопровождения с появлением грубых ошибок в вырабатываемых данных. Сопровождение целей средствами АИС лишено оказанных недостатков и Радиолокационное наблюдение позволяет существенно более точно, чем визуальное наблюдение, определить курс и скорость цели. Однако погрешности в определении курса и скорости даже не маневрирующей цели остаются значительными и достигают 0,5 - 1 уз по скорости и 10° по курсу для цели, идущей со скоростью 15- 18 уз. С уменьшением скорости цели погрешность определения ее курса увеличивается, достигая 40° - 50° для целей, идущих со скоростью 5 уз и менее. Погрешности курса и скорости маневрирующей цели или цели, совершившей маневр в последние 3 мин, значительно больше. При визуальном наблюдении достаточно легко отличается ракурс встречного судна от пересекающего судна, что позволяет отличать ситуацию Правила 14 МППСС-72 (встречные или почти встречные курсы) от ситуации Правила 15 (пересекающиеся курсы). При визуальном наблюдении изменение курса цели замечается за время от 0,1 мин для встречных целей до 1 мин для целей, идущих пересекающим курсом. Для обнаружения изменения скорости цели, которая до этого шла при неизменном пеленге (существовала опасность столкновения), требуется от 2 до 5 мин в зависимости от дистанции до цели. При радиолокационном наблюдении требуется от 2 до 3 мин (векторы) или от 1 до 2 мин (следы целей) для обнаружения изменения курса и/или скорости цели. AIS позволяет обнаруживать маневр цели как изменением курса, так и скорости примерно за 20 - 30 с. При радиолокационном наблюдении (ARPA, АТА) иногда отмечается ложная информация о маневре цели, обусловленная двумя причинами: при расхождении на встречных курсах и при обгоне на расстояниях менее 1 морской мили вследствие изменения ракурса цели и перехода центра радиолокационного отражения цели с лобовой (или кормовой) части надстройки на ее боковую часть, регулярно отмечается поворот вектора цели в сторону своего судна, хотя фактически цель сохраняет курс и скорость; при повороте встречной цели с кормовой надстройкой, например, вправо, в начале ее поворота отмечается информация ARPA (АТА) о начале поворота цели влево вследствие того, что центр вращения судна (pivot point) находится в его носовой оконечности и центр ее радиолокационного отражения при изменении курса вправо первоначально смещается влево от линии курса. Информация АИС отражает фактические параметры движения цели. Наличие информации АИС о типе судна и его навигационном статусе, получаемое немедленно при обнаружении цели, или возможность запроса этой информации позволяют как на виду друг у друга, так и при ограниченной видимости заблаговременно получить информацию об особенностях целей и учесть их при оценке ситуации и выборе маневра. Важным достоинством АИС является автоматизация обмена информацией с береговыми службами, включая передачу предписанных правилами плавания обязательных сообщений в адрес Центров СУДС, систем судовых сообщений и других береговых служб. Использование АИС в этих целях позволяет снизить объем радиотелефонной связи судна с берегом, уменьшить нагрузку на судоводителей и отвлечение от непосредственного управления судном, что вносит определенный вклад в повышение безопасности плавания. Как видно из приведенного выше, для предотвращения столкновений с целями, использующими судовые станции АИС, использование информации АИС при её надлежащем использовании и индикации может обладать всеми достоинствами визуального, слухового и радиолокационного наблюдения без ограничений, свойственных этим видам наблюдения. Кроме того, информация АИС обладает рядом дополнительных достоинств, которых не было ранее ни у одного из существовавших традиционно видов наблюдения. Вахтенный офицер на борту судна должен обеспечить ввод информации в оборудование АИС в начале рейса и, при необходимости, обновлять следующие данные: осадку, данные об опасном грузе, порт назначения, маршрут движения, навигационный статус, и сообщения, связанные с безопасностью. Автоматическая идентификационная система (АИС) обеспечивает автоматический обмен навигационной и иной информацией, связанной с безопасностью мореплавания, между судовыми и другими станциями АИС по специальному каналу радиосвязи. Для передачи и приема информации в АИС используется транспондер УКВ диапазона, обеспечивающий дальность действия 25-30 миль в зависимости от высоты антенн. 3. Отображение информации АИС на электронной картеЭлектронно картографические навигационные информационные системы (ЭКНИС) - одно из наиболее эффективных навигационных средств, автоматизирующих процесс судовождения, обеспечивая штурмана полной информацией от всех подключенных навигационных датчиков на электронной карте. Совмещение всей информации на одном дисплее позволяет оценить обстановку и принять решение в кратчайшее время. Большое количество функциональных возможностей ЭКНИС позволяет существенно экономить ходовое время и эксплуатационные расходы. Интеграция и сопряжение ЭКНИС с АИС - транспондером обеспечивает: 1. отображение целей АИС на экране; 2. полную информацию о целях; 3. отправление и прием сообщений, а также информации о целях; 4. быструю идентификацию целей по названию, MMSI и позывному; 5. выделение выбранных целей на карте. ЗаключениеВ данной контрольной работе были изложены принципы использования Автоматической идентификационной системы для предупреждения столкновений судов. Были рассмотрены преимущества и недостатки АИС в сравнении с обычными средствами радиолокационного наблюдения и возможность совместного использования АИС и РЛС. В результате можно сформулировать окончательный вывод о том, что АИС значительно расширяет возможности стандартных информационных средств, и оказывает большое влияние на безопасность мореплавания. В ближайшее время следует ожидать увеличения числа судов, оснащенных мобильными станциями АИС, что сведет к минимуму один из основных недостатков системы. Список использованной литературы1. Маринич А, Н, Проценко И. Г., Резников В. Ю.. Устинов Ю М.. Черняев Р. Н., Шигабутдииов А. Р. Судовая автоматическая идентификационная система. «Судостроение». 2004г. 2. Дуров А. А., Каи В. С., Мшценко И. Н. Никите и ко Ю И.. Устинов Ю М. Судовая радионавигация Радионавигационные устройства и системы. Учебник для ВУЗов.-М.: 1998 г. 3. Руководства по радиосвязи для использования в Морской Подвижной Службе и в Морской Подвижной Спутниковой Службе. Международный Союз Электросвязи. Женева. 1999 г. 4. Дуров А. А., Кан В. С., Ничипоренко Н. Т., Устинов Ю. М. Судовая радиолокация. Судовые радиолокационные системы и САРП. Учебник для ВУЗов. - Петропавловск-Камчатский: КГТУ, 2000 г. 5. Ю.М. Устинов, А.А. Дуров, Д.А. Бакеев, А.Г. Абдрашитов, В.С. Кан, А.В. Безумов, А.Н. Маринич Электронная навигация и ГМССБ для судоводителей - Петропавловск-Камчатский, 2008г. |