ТСС лекции. Пособие оператора гмссб
 Скачать 376.18 Kb.
|
    Пособие оператора ГМССБПринципы радиолокации. Радиолокацией называется обнаружение, определение координат и параметров движения различных объектов (целей), отражающих или излучающих радиоволны. РЛС – комплекс радиоэлектронных устройств, выполняющих эту задачу. РЛО (радиолокационные объекты) – могут быть точечными и протяженными. Изображение точечные, имеют одинаковую форму и размеры. Изображение протяженного объекта повторяет в масштабе форму и размеры самого объекта. Точечные – являются малоразмерные подводные цели. Их размеры меньше линейных размеров радиолуча, поэтому точечной целью может оказаться и крупно размерная цель, если находиться на большом расстоянии от РЛС. В зависимости от прохождения сигналов, поступающих в РЛС, радиолокация бывает с пассивными и активными ответными сигналами.
Структурная схема Функциональная схема. Включаемый одновременно с индикатором шилообразный импульс напряжения временной развертки. Для определения направления судовых навигационных РЛС используется пеленгование цели с помощью антенны направленного действия. В этом случае антенна плавно поворачивается в горизонтальной плоскости и в момент, когда цель оказывается в пределах диаграммы направленности антенны на вход приемника поступают отраженные сигналы. Если объект точечный, то амплитуда будет измеряется по закону изменения формы диаграммы направленности антенны. Когда ось диаграммы направленности совпадает с направлением на цель напряжение сигналов на входе приемника оказывается максимальным и указатель поворота антенны даст отсчет направления. Достоинства данного метода пеленгования - техническая простота и возможности получения наибольшего отношения сигнал-шум, отчего увеличивается дальность радиолокационного обнаружения. Кроме того, наличие отраженного сигнала в момент пеленгования позволяет наблюдать отметку объекта на экране индикатора и измерять координаты объекта. Основной недостаток – относительно невысокая точность определения направления, которое практически соизмерима с шириной диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости по точкам половинной мощности. Поэтому для повышения точности определения направления судовых НРЛС применяют остронаправленные антенны с более узкой диаграммой направленности. Для судовых – 1-0.7 градуса, для береговых (БРЛС) 0.4-0.25 градуса. Эксплутационно-технические характеристики. Максимальная дальность зависит от энергетического потенциала станции (мощности передатчика и чувствительно приемника) направленности антенны, характеристик цели, состояния атмосферы. Максимальная дальность зависит от длительности импульсов, ширины диаграммы направленности вертикальной плоскости, высоты установки антенны. Минимальная дальность Дмin=Сτимп/2 Следственно даже при малой длительности импульса минимальная дальность может оказаться большой из-за увеличения мертвой зоны. Для современных НРЛС высота антенны 15-20 метров. Ширина диаграммы направленности 18-25 градусов. Минимальная дальность 25-50 метров. Разрешающая способность РЛС по дальности численно оценивается минимум расстояния между двумя раздельно обнаруживающими объектами в одном направлении. Раздельное обнаружение сигналов от этих объектов возможно при условии, что отражение объекта 1 закончится раньше, чем поступит сигнал отраженные от объекта 2. Следовательно, чем меньше расстояние зависящее от длительности импульса, чем выше разрешающая способность по дальности. Реальная разрешающая способность РЛС всегда хуже, чем потенциальная, так как также зависит от диаметра сфокусированного пятна и масштаба шкалы дальности индикатора Д=dн*Мр, dн-диаметр сфокусированного пятна, Мр- масштаб шкалы. Длина развертки дальности определяется рабочим диаметром экрана. Е=0.5d. Вывод: на крупномасштабных шкалах разрешающая способность РЛС по дальности будет больше и приближается к потенциальной. На мелкомасштабных шкалах разрешающая способность уменьшается и зависит главным образом от диаметра экрана. В обоих случаях влияет качество фокусировки луча. Повышение разрешающей способности РЛС по дальности обеспечивается также разбивкой шкалы над (под) диапазоны. Это позволяет по мере отображения цели использовать для наблюдения и контроля крупномасштабные шкалы. Разрешающая способность по направлению (азимуту) оценивается между равноугольными объектами, при которых отраженные сигналы от этих объектов примутся раздельно. Угол α – потенциально разрешающий угол, чем меньше α, тем выше разрешающая способность РЛС. Разрешающая способность по направлениям будет заметно хуже из-за влияния электронно-лучевой трубки индикатора. Реально разрешающий угол в этом случае будет αо=α+ αиндик. αиндик.-разрешающий угол электронно-лучевой трубки, равный угловым размерам диаметрам пятна По мере приближения отметки цели к началу развертки (к центру экрана) разрешающая способность по направлению ухудшается. Для повышения разрешающей способности следует также использовать крупномасштабные шкалы дальности и электронно-лучевую трубку индикатора с высоким качеством фокусировки луча. Линейная разрешающая способность по направлению, характеризующаяся минимальным расстоянием между двумя объектами в тангенциальном направлении на одном расстоянии от РЛС, при котором отраженные сигналы от этих объектов принимаются раздельно, растет с увеличением дальности до объектов. Разрешающая дальность и разрешающий угол образуют потенциальную разрешающую площадь в пределах которой объекты не наблюдаются раздельно, через эту характеристику можно описать одиночную цель, если размеры цели меньше, разрешающей площади, то эта цель точечная. По аналогии РЛС может характеризоваться также разрешающим объемом в пределах которого, цели не обнаруживаются раздельно. Разрешающий объем, зависит также от ширины диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости. Реальная разрешающая возможность современных СНРЛС трехсантиметрового диапазона волн составляет по дальности на шкалах 1-2 мили, не хуже 15-25 метров по направлениям от 0.8 до 1.5 градуса. Точность измерения расстояния до цели определяется длительностью импульсов и уровнем шумов приемника. Потенциальная средняя квадратичная погрешность измерения дальности определяется выражением (формула) Погрешность измерения дальности на шкалах будет тем меньше, чем меньше длительность импульса и больше отношение сигнал/шум. Максимальная погрешность измерения дальности для НСРЛС на шкалах 1-2 мили составляет в среднем около 50 метров, а на остальных шкалах около 1% установленной шкалы дальности. Точность измерения направления зависит от ширины диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости и уровня шумов. Практически точность определения направления составляет в среднем 0.8 -1 градус. Надежность работы – это свойство РЛС сохранять свои эксплутационно-технические параметры или характеристики в заданных пределах в течение определенного промежутка времени. Количественно надежность работы станции оценивается вероятностью безотказной работы в течение установленного времени или среднем временем справной работы (число часов наработки на отказ). Основные технические параметры РЛС.
Технические параметры РЛС должны отвечать эксплуатационным требованиям:
Принципы автоматизации предотвращения столкновения. При решении задач судовождения, в том числе предотвращение столкновений перед автоматикой становятся следующие цели:
6. Автоматический контроль за правильностью работы радиолокационных (РЛ) систем, сигнализация появления неисправностей и выдача рекомендаций по их устранению. Таким образом функции штурмана сводятся к визуальному наблюдению, общему анализу навигационной обстановки, контролю за работой систем, выбору режима плавания и режима работы навигационных систем, принятию окончательных решений по управлению судном, особенно в сложных условиях и при непредвиденных обстоятельствах. Автоматизированные системы предупреждения столкновений судов выполняют следующие функции:
Такой объем автоматизации предусматривает активное участие штурмана в решении этой задачи, только на начальном и конечном этапах при принятии ответственных решений. Захват целей необходимых для непрерывного автосопровождения и выбор маневра на безопасное расхождение. Сложность задачи автоматизации процесса заключается в необходимости обеспечения высокой вероятности уверенного обнаружения целей (особенно малых целей на больших дистанциях и вблизи судна при наличии больших помех от поверхности моря). Наилучшим решением является совмещение обеих возможностей, как автоматического захвата так и ручного. Маневр рассчитанный САРП основанный на неполной информации может служить только информацией. Достоинства САРПа: облегчение труда судоводителей и повышение точности и надежности их работы – достигается заблаговременным предупреждением с помощью САРП появление целей на заданной дистанции или заданном секторе, быстрой оценке степени опасности сближения, возможности одновременного решения задачи безопасного расхождения с несколькими судами и наглядности информации о движении судов – целей, позволяющий легко судить о степени опасности столкновения с каждой. Важным достоинством САРП является возможность быстрой проверки, путем проигрывания эффективности выбираемого судоводителем маневра расхождения сразу по отношению ко всем автоматически сопровождаемым целям. САРП имеет ряд ограничений и недостатков: Все ограничения свойственные РЛС остаются действующими в САРП. Если РЛС не обнаруживает цель, то и САРП не будет решать задачу расхождения. Если (РЛ) информация подвержена влиянию помех, то и САРП будет испытывать вредное воздействие помех, которые могут вызвать появление ложных целей, ложного срабатывания предупредительной сигнализации, появление ошибок в расчетах выполняемых САРП. САРП имеет собственные ограничения: - Не все наблюдаемые на экране цели автоматически сопровождаются из – за необходимости их предварительного захвата или ограниченного числа сопровождаемых и индицируемых целей. - Неустойчиво сопровождаются цели со слабыми сигналами. - Не исключена возможность вычисления ошибочных параметров движения целей при нахождении в зоне помех или при маневрировании целей или собственного судна. - Возможны сбои в сопровождении при близком прохождении наблюдаемых целей относительно друг друга. - Данные вычисляемые САРП выдаются с запаздыванием, связанным с необходимостью набора первичной информации в течении некоторого времени, также как это происходит и при ручной (РЛ) прокладке. - При ручной прокладке рекомендуется первоначальную оценку делать через 3 мин, окончательный результат через 6 мин, если имеется время для этого. Отмечая это преимущество (оценка через 1 мин, конечная через 3 мин) САРПа следует иметь в виду неспособность мгновенно рассчитывать параметры движения целей и учитывать это в условиях маневрирования. Основные тактические характеристики НРЛС:
- Возможные значения характеристик. - Основные эксплуатационные характеристики НРЛС. - Погрешность измерения координат. - Minиmax дальность действия РЛС. - Minиmax дальность обнаружения объектов. - Теневые сектора. - Разрешающая способность по дальности и напрвлению. - Связи эксплуатационных характеристик с техническими. - Зависимости эксплуатационных характеристик от регулировки РЛС. Помехи РЛ наблюдению их способности и опознавание: - Шумы приемника и атмосферы. - Помехи соседних РЛС (Несинхронные помехи). - Отметки ложной дальности. - Режим вогуляции. - Помехи из-за взволнованной поверхности моря . - Временная автоматическая регулировка усиления (ВАРУ). - Помехи от гидрометео образований. - Применение логарифмического приемника. Энергетические режимы работы НРЛС: - выключение - подготовка - работа - схема организации питания РЛС - назначение реле выдержки времени - особенности построения и функционирования цифровых РЛС. - требование IМО и НРЛС - организация технического использования НРЛС - особенности операций: а) включение б) проверка работоспособности в) настройка г) использование по назначению д) выключение - Учет требования техники безопасности, охраны окружающей среды. - Организация несения штурманской вахты при техническом использовании НРЛС. - Выполнение измерения координат. - Возможность использования при отсутствии визуальной видимости, повышение точности измерения дальности, основные недостатки. - Стесненные условия плавания. - Отсутствие определения классификационных характеристик наблюдаемых судов (водоизмещение, размеры, род занятий) - Основные типы НРЛС, характеристики, приборный состав, размещение на судне. - Режимы работы, органы управления, особенности использования. САРП – средства автоматической радиолокационной прокладки.
Радионавигационные системы:
В САРП должна предусматриваться выдача на экране или отдельном табло в буквенно-цифровой форме для любой сопровождаемой цели:
Вычисления в САРП выполняются на основе измерений текущего положения цели и предположения неизменности её движения, т.е. курса и скорости. С учетом погрешности датчиков информации (РЛС, гирокомпаса и лага) и необходимого времени для набора информации САРП должны через 1 минуту после появления цели и её захвата показать на экране индикатора тенденцию движения цели, а через 3 минуты устойчивого сопровождения должны определить параметры со значительно меньшими погрешностями. Аналогичная точность в определении параметров должна достигаться через 1-3 минуты после завершения маневра своего судна или сопровождаемой цели. Обнаружение сигналов поиска и спасения (SART) Транспондер SART реагирует только на сигналы радара из диапазона 3 см, может быть запущен в пределах диапазона равным 8 морским милям. Каждый принятый импульс радара приводит к передаче ответного сигнала, частота которого многократно качается. При приеме запроса производится быстрое 0,4 мкс качание частоты по всему диапазону, после чего относительно медленно (за 7,5 мкс) происходит возврат к исходной частоте. Этот процесс повторяется в течении двенадцати полных циклов. В некоторые моменты качания частота транспондера оказывается совпадающей с частотой радара и попадает в полосу пропускания приемника радара. Если транспондер находится в пределах допустимой шкалы диапазона дальности, то отмеченное совпадение частот на протяжении каждого из циклов медленных качаний частоты приведет к появлению отметки на экране радара, что в итоге приведет к отображению линий в виде 12-ти точек равномерно расположенных на расстоянии 0,64 морских мили. Когда расстояние до транспондера уменьшится примерно до 1 морских миль. Могут отображаться также 12 отметок генерируемых в процессе быстрого качания частоты, это дополнительные точечные отметки, которые также равномерно размещены на расстоянии 0,64 морских миль, и располагаются в промежутках между 12 точками исходной линии. По виду они менее яркие и имеют меньший размер, чем исходные точки. При поиске сигналов САРТ предпочтительно использовать шкалу диапазона дальности 6 или 12 миль, это объясняется тем, что общая протяженность отклика из 12 (24) точек может простираться примерно на 9,5 морских мили за пределы местоположения ответчика и для того, чтобы отличить сигнала ответчика. От других откликов необходимо получить несколько точек откликов. Если на экране отображаются отклики только 12-ти медленных вращений частоты (когда ответчик находится на расстоянии ›1 морской мили), то позиция в которой отображается первая точка может находиться позади истинного положения ответчика. Первые точки находятся позади положения ответчика на расстоянии 150 м от истинного положения ответчика. Обычно полоса пропускания соответствует длительности импульса радара и переключается одновременно со шкалой диапазона дальностей и связанной с ней длительностью импульса. Узкие полосы частот величиной 3-5 МГц используются при длинных импульсах и больших диапазонах, а широкие полосы величиной 10-25 МГц при коротких и малых диапазонах дальностей. Полосы пропускания радара шириной менее 6 МГц немного ослабляют сигнала ответчика САРТ, поэтому для обеспечения оптимального обнаружения предпочтительно использовать среднее значение ширины полосы пропускания. По мере приближения к ответчику SART прием сигнала боковыми лепестками антенны радара может привести к тому, что ответы будут отображаться на экране в виде последовательности дуг при концентрических колец. Избавиться от этого можно путем использования ВАРУ (временной регулировки усиления), для борьбы с помехами морского происхождения, однако иногда наблюдение сигналов от боковых лепестков оказывается полезным с эксплуатационной точки зрения, поскольку в условиях обусловленных морем помех сигнал от боковых лепестков легче обнаружить и кроме того он свидетельствует, что ответчик находится вблизи собственного судна для увеличения различимости сигналов ответчика в условиях помех можно расстроить радар, что уменьшит помехи. При эксплуатации радара в расстроенном состоянии следует проявлять осторожность поскольку при этом может быть потеряна необходимая навигационная информация и данные предотвращающие столкновение. Как можно скорее настройка должна быть возвращена в нормальное состояние. Для обеспечения максимальной дальности обнаружения необходимо использовать обычную установку коэффициента усиления для дальнего обнаружения, т.е. такую, когда на экране видны небольшие знаки обусловленные помехами. ОМС с помощью РЛС. ОМС на коротких РЛ расстояниях. Короткими или малыми РЛ расстояниями считают такие, при которых наблюдаемые ориентиры или береговая черта находятся ближе дальности РЛ горизонта. На коротких расстояниях с помощью РЛС можно определить место судна по расстояниям, РЛ пеленгам или комбинированным способом - по пеленгу и расстоянию. При этом быть использованы несколько ориентиров или один точечный, либо с характерными очертаниями. При ОМС с помощью РЛС следуют рекомендациям:
При выборе способа ОМС следует учитывать, что РЛ расстояние (если пользоваться ПВД с подвижным визиром дальности) измеряются с высокой точностью, а РЛ пеленг могут содержать значительные ошибки ОМС по нескольким одновременно измеренным РЛ рас-стояниям. В зависимости от характера отражательных свойств и количества используемых для измерения расстояния ориентиров различают следующие обсервации по расстояниям:
Точность ОМС зависит от угла пересечения изолиний и непосредственно не зависит от расстояний. Ошибка измерения расстояний возрастает с увеличением расстояний, поэтому следует л/п подбирать так, чтобы они пересекались под углом близким к 90. ОМС по расстояниям до одного точечного или имеющего характерные очертания ориентира и до берега с плавным очертанием. Сущность. В быстрой последовательности измеряют ближайшие расстояния до берега с плавными очертаниями и до точечного ориентира. Из точечного ориентира, как из центра в масштабе карты в районе счислимой точки с радиусом D 2 проводят дугу установив затем раствор циркуля на расстояние D1 (до береговой черты) находят на дуге точку, в которую вписывается отрезок дуги касательный к береговой черте. СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (СНС).
Автоматизированные навигационные комплексы АНК.
Генератор на диоде Гана Диод Ганны представляет собой пластину однородного кристалла арсенида гелия, подключаемого через контакты к внешней цепи. Под действием постоянного напряжения, приложенного к диоду, при малой длине полупроводника в нем создается сильное электрическое поле, способствующее возникновению колебаний СВЧ. РЛС
Типы навигационных задач:
Судовые РЛС Назначение и принципы функционирования РЛС предназначено для контроля за движением судна и предупреждения столкновения судов между собой и с другими подводными объектами. Преимущества РЛС
Ограничения РЛС
МППСС-72 Правило 7а « Каждое судно должно использовать все имеющиеся средства в соответствии с преобладающими обстоятельствами и условиями для определения наличия опасности столкновения. Если имеются сомнения в отношении наличия опасности столкновения, то следует считать, что она существует.» Правило 7в «Установленное на судне исправное радиолокационное оборудование должно использоваться надлежащим образом, включая наблюдение на шкалах дальнего обзора с целью получения заблаговременного предупреждения об опасности столкновения, а также радиолокационную прокладку или равноценное систематическое наблюдение за обнаруженными объектами.» Правило 7с «Предположения не должны делаться на основании не полной информации, и особенно радиолокационной.» Правило 5 «Каждое судно должно постоянно вести надлежащее визуальное и слуховое наблюдение, так же как и наблюдение с помощью всех имеющихся средств, применительно к преобладающим обстоятельствам и условиям, с тем, чтобы полностью оценить ситуацию и опасность столкновения.» Правило 6b «Дополнительно судам, использующим радиолокатор:
Правило 9 «Плавание в узкостях» Правило 9 «Плавание по системам разделения движения» Опознавание р/локационных ориентиров Опознавание – установление однозначного соответствия наблюдаемых на экране РЛС эхосигналов и их положения на местности или морской навигационной карте. Опознать ориентир – во первых, установить ориентир или объект, дающий отраженный эхосигнал, – во вторых, определить какой именно участок ориентира дает отражение р/сигнала Промах – ошибка в результате которого один объект принимается за другой Последовательность и методика опознавания ориентиров 1. Тщательное и детальное изучение района плавания в рамках проработки перехода, что в объеме решаемой задачи сводится к следующему:
2. Определить рубеж, с которого необходимо выполнить опознавание 3. Принять во внимание метеорологические факторы, которые могут указать на вероятное наличие аномального распространения радиоволн – благоприятного (сверхрефракция) и неблагоприятного (субрефракция, сильные осадки, плотный туман и т.п.) и связанного с этим изменения вероятной дальности обнаружения объектов. 4. Принятыми в навигации методами произвести оценку площади вероятного места судна с учетом предельных ошибок счисления и с учетом этого определить вероятную протяженность участка побережья к которому может выйти судно, при плавании в стесненных водах, тщательное счисление пути судна в сочетании с методами навигационных определений всегда обеспечивает точность достаточную для уверенного опознавания ориентиров. 5. С появлением эхо-сигналов на экране РЛС сориентироваться в изображении, выделить основные опорные эхо-сигналы, выдвинуть гипотезу о наименовании и положении на карте наблюдаемых объектов с учетом характера радиолокационного изображения. 6. Проверить свою гипотезу с использованием других технических средств, учесть возможные ошибки обсерваций и счисления 7. Использовать опознанный опорный ориентир для первоначальной привязки к берегу, определить место судна, опознать другие ориентиры. Основные технические методы радиолокационного опознавания
|