В. М. Кошевой, А. В. Шишкин, В. И. Купровский Система и устройства
 Скачать 0.95 Mb.
|
|
Канал 2 29 ров. Следовательно, в районах с высокой интенсивностью судоходства ре- альная дальность действия АИС может быть меньше, чем дальность обычной радиосвязи на УКВ, определяемая высотами установки антенн. Специфические особенности канала связи АИС накладывают сущест- венные ограничения на технические характеристики передающих и прием- ных устройств. Мощность передатчика АИС стандартизована на уровне 12,5 Вт в режиме полной мощности и 2 Вт в режиме пониженной мощности. Пре- дусмотрено ступенчатое переключение мощности передатчика (понижен- ная/полная) по сигналу базовой станции. Пониженная мощность может ис- пользоваться, например, на акватории порта, чтобы уменьшить перегрузку канала связи на подходных фарватерах. 2.3.4. Режимы работы АИС АИС может работать в следующих режимах: − в автономном непрерывном режиме для работы во всех регионах; − в назначенном режиме для работы в районе, находящемся в зоне монито- ринга и ответственности береговой СРДС, когда администрация может устанавливать интервал передачи данных, предписывать частоты, мощ- ность передатчика, номера слотов, синхронизирующие последовательно- сти для использования в назначенных регионах; − в режиме запроса, когда данные передаются в ответ по запросу от судна или береговой СРДС. Станция, работающая автономно, определяет свое расписание передач координат и автоматически разрешает конфликты расписания с другими станциями. Этот режим является режимом по умолчанию и используется, как правило, в открытом море. В автономном режиме судовая станция передает рапорта о координатах судна и другие параметры в формате сообщения 1. Станция, работающая в назначенном режиме, должна использовать расписание передач, которое задано базовой станцией компетентных властей или станцией-ретранслятором. В назначенном режиме судовая станция не меняет темп передачи сообщений при изменении курса и скорости судна. В назначенном режиме судно передает сообщение 2. В опросном режиме станция автоматически отвечает на сообщения прерываний (Сообщение 15) от судна или компетентных властей. Переключения с одного режима на другой делаются автоматически и не требуют какого-либо вмешательства оператора. 2.3.5. Сообщения АИС В зависимости от ситуации станция АИС передает сообщение того или иного типа. В табл. 2.3 приведен перечень всех возможных сообщений переда- ваемых базовой (береговой), судовой, воздушной и другими типами станций АИС. Подробные форматы всех сообщений даны в приложениях. 30 Таблица 2.3 – Сообщения АИС № сообщ Наименование сообщения Основное содержание Кол. бит Режим работы Станция 1 Сообщение о местоположении судна Спланированное сообщение о ме- стоположении судовой станции, включающее идентификатор судо- вой станции (MMSI), навигацион- ный статус, признак точности оп- ределения координат, динамиче- ские данные 168 А Судовая 2 Назначенное со- общение о место- положении Спланированное сообщение о ме- стоположении 168 Н Судовая 3 Специальное со- общение о место- положении Специальное сообщение о место- положении 168 A Судовая 4 Сообщение ба- зовой станции Идентификатор MMSI, местопо- ложение (широта, долгота), UTC данные, вид навигационного дат- чика 168 Н Базовая 5 Статические данные о судне и информация о рейсе Идентификатор MMSI, индикатор класса станции АИС, номер судна ИМО, позывной, название судна, тип судна и груза, место располо- жения на судне антенны ГНСС, вид навигационного датчика, ETA, осадка, порт назначения 424 A Судовая 6 Двоичное изби- рательное сооб- щение Идентификатор MMSI, идентифи- катор вызываемой станции, другие данные Макс. 1008 А/Н/О Судовая/ базовая 7 Подтверждение двоичного изби- рательного со- общения Идентификатор подтверждающей станции и порядковый номер со- общения (до 4-х) 72- 168 А/Н/О Судовая/ базовая 8 Двоичные цирку- лярные сообще- ния Собственный идентификатор, данные (до 952 бит) Макс. 1008 А/Н/О Судовая/ базовая 9 Стандартное SAR сообщение о местоположе- нии воздушного судна Собственный идентификатор, со- общение о местоположении воз- душного судна, вовлеченного в поисково-спасательную операцию 168 A/Н Воздуш- ная АИС 10 Запрос UTC/Даты Собственный идентификатор, идентификатор запрашиваемой станции 72 А/Н/О Судовая/ базовая 11 Ответ UTC/Даты Собственный идентификатор, формат сообщения № 4 168 А/Н/О Судовая 12 Избирательное сообщение, свя- занное с безо- пасностью Собственный идентификатор, идентификатор вызываемой стан- ции, данные (до 936 бит) Макс. 1008 А/Н/О Судовая/ базовая 31 Окончание таблицы 2.3 № сообщ Наименование сообщения Основное содержание Кол. бит Режим работы Станция 13 Подтверждение сообщения, свя- занного с безо- пасностью Собственный идентификатор, формат сообщения №7 Макс. 1008 А/Н/О Судовая/ базовая 14 Циркулярное сообщение, свя- занное с безо- пасностью Собственный идентификатор, данные Макс. 1008 А/Н/О Судовая/ базовая 15 Запросное со- общение Собственный идентификатор, идентификатор запрашиваемой станции, сдвиг от текущего слота 96 или 144 А/Н/О Судовая/ базовая 16 Назначение Ре- жима Передачи Собственный идентификатор, на- значение специального режима передачи сообщений базовой станцией Н Базовая 17 Циркулярная передача диффе- ренциальных поправок Собственный идентификатор, ши- рота и долгота (Д)ГНСС, данные дифференциальных поправок 80- 816 Н Базовая 18 Стандартное со- общение о ме- стоположении станций АИС класса В Собственный идентификатор, пе- редача сообщений о местоположе- нии ( аналогично сообщениям 1,2,3) судовыми станциями АИС класса В 168 A/Н Судовая 19 Расширенное сообщение о ме- стоположении станций АИС класса В Собственный идентификатор, пе- редача расширенного сообщения о местоположении судовыми станциями АИС класса В ( вклю- чает данные о судне и грузе) 312 A/Н Судовая 20 Сообщение управления ли- нией данных Собственный идентификатор, ин- формация о зарезервированных слотах 72- 160 Н Базовая 21 Сообщения от СНО и др. ис- точников Собственный идентификатор, тип средства навигационного оборудо- вания ( СНО), признак точности, местоположение, вид навигацион- ного датчика 272 А/Н/О Мобиль- ная/ базовая 22 Сообщение управления ка- налом Собственный идентификатор, но- мера рабочих каналов, режимы приема/передачи, мощность излу- чения, координаты района обслу- живания, индикатор циркулярно- го/избирательного сообщения, размер переходной пограничной зоны и др. 168 Н Базовая 23- 63 Не определено (резерв) Пояснения: А – автономный режим, Н – назначенный режим, О – опросный режим. 32 2.4. Сетевой уровень На сетевом уровне решается задача установления маршрута следования пакетов данных. Под пакетом понимается последовательность данных, пере- даваемых в одном слоте. Применительно к АИС на этом уровне определяется на каком частотном канале передаются пакеты данных. Для повышения надежности в АИС используются два частотных кана- ла: АИС1 и АИС2. По умолчанию используются каналы УКВ диапазона мор- ской подвижной службы 87 (161,975 МГц) и 88 (162,025 МГц). Передачи на этих каналах производятся поочередно. Например, если при скорости более 23 узлов судно должно автоматически передавать рапорта с периодичностью 2 секунды, то тогда периодичность передач на каждом из каналов составит 4 секунды. В открытом море использованию частотных каналов 2087 и 2088 ничто не препятствует. Однако в прибрежной акватории эти каналы могут быть заняты другими службами. Если данные каналы не могут использовать- ся АИС, то береговые компетентные администрации могут назначать другие частотные каналы и соответствующие им параметры для работы АИС. Эти назначения действуют в определенном регионе, ограниченном прямоуголь- ником (см. рис. 2.5). Назначение каналов могут осуществляться: − с помощью АИС в сообщении 22; − с помощью ЦИВ на 70-канале; − вручную оператором; − от судовой ЭКНИС. В назначении передаются следующие параметры: − частота каналов АИС1 и АИС2 и номинальная ширина полосы частот, − режим приема/передачи. При этом передача может вестись на обоих кана- лах (ТхА/ТхВ) или только на каком-то одном канале (ТхА или ТхВ). При- ем всегда ведется по обоим каналам одновременно; − выходная мощность 2/12,5 Вт; − координаты NE-угла и SW-угла; NE SW Внутренний регион Внешние границы Переходная зона Рис. 2.5. Задание региона для назначений параметров АИС береговой станцией 33 − ширина переходной зоны (1 … 8 морских миль с шагом 1 миля, по умол- чанию 5 миль). Управление каналами является функцией компетентных властей. Все назначения работы в районах автоматически сохраняются в памяти АИС. На- значения имеют привязку по дате и времени их записи, а также по способу их получения. Альтернативно назначение может быть произведено по каналу ЦИВ, ручным вводом с помощью минимального дисплея с клавиатурой (для опытных пользователей; без необходимости этого делать не следует) или че- рез интерфейс представления данных от судовой ЭКНИС. При заходе в регион с другими назначениями судовая АИС автомати- чески перестраивается на работу с принятыми в этом регионе параметрами. При планировании регионов береговые власти должны придерживаться пра- вил относительно взаимного расположения регионов. Варианты приемлемого и неприемлемого взаимного расположения регионов показаны на рис. 2.6. Протяженность региона следует выбирать в диапазоне 20 … 200 морских миль. В районах действия береговых станций судовая станция АИС работает в назначенном режиме. При этом береговая станция назначает частотные ка- налы и мощность передатчика, а также передает границы географического района в виде прямоугольника, где действуют эти назначения. Для такого на- значения используется сообщение 22. АИС постоянно контролирует наличие в памяти любой ближайшей границы регионального района на дистанции до 500 миль от текущего место- положения, а также любые назначения, записанные в течение последних 5-ти недель. АИС должна игнорировать новые назначения (введенные через интер- фейс представления данных), если границы регионального района нового на- значения частично или полностью перекрывают или совпадают с границами района любого хранимого в памяти назначения, принятого в сообщении N 20 от базовой станции или командой ЦИВ в течение последних 2-х часов. Регион А Регион В Регион С Регион D Регион А Регион В Регион С Регион D Открытое море Открытое море Приемлемое Неприемлемое Рис.2.6. Взаимное расположение регионов с назначе- ниями со стороны береговых станций 34 АИС должна принимать сообщение 22 или команду ЦИВ только в том случае, если она находится в районе, определенном одним из хранимых в па- мяти назначений. В этом случае установка назначения может быть составлена путем комбинации принятых параметров с параметрами, которые используют- ся в текущий момент. Новые назначения должны записываться на одно из восьми свободных мест в памяти. При отсутствии свободного места, новое назначение должно за- писываться на место самого раннего (по времени записи) назначения. 2.5. Транспортный уровень На транспортном уровне определяется каким образом должны преобра- зовываться данные в пакеты передачи. Некоторые данные требуют для переда- чи более одного слота. В таком случае они разбиваются на отдельные пакеты и каждый пакет передается в отдельном слоте. Если длина данных требует пере- дачу, которая занимает более чем пять слотов, то АИС не должна передавать данные, и это должно отображаться негативным подтверждением в интерфейсе передачи данных. Взаимообмен информацией с АИС и «внешним миром», т.е. с другой ап- паратурой и человеком осуществляется через презентационный интерфейс. Каналы презентационного интерфейса показаны на рис. 2.7. Связь АИС с бо- лее высокими уровнями модели ISO/OSI осуществляется именно через презен- тационный интерфейс. Информационный взаимообмен на более высоких уровнях не затрагивает особенностей АИС. Презентационный интерфейс состоит из следующих каналов: − канал 1 (СН1) – для подключения к внешнему судовому навигационному приемнику ГНСС; − канал 2 (СН2) – для подключения к гирокомпасу; − канал 3 (СН3) – для подключения к датчику угловой скорости. Подключения АИС к внешнему приемнику ГНСС и гирокомпасу обя- зательны. Подключение к внешнему датчику скорости угла поворота судна – необязательно. Для обмена информацией с внешними устройствами предусмотрены двунаправленные каналы: − канал 4 (СН4) - для подключения к электронной картографической навигационной системе (ЭКНИС); − канал 5 (СН5) - для подключения к лоцманскому персональному компьютеру; − канал 6 (СН6) - для подключения к дополнительному навигационному дисплею (не обязательный); − канал 8 (СН8) – для подключения к аппаратуре дальней связи; − канал 9 (СН9) – для ввода дифференциальных поправок от внешнего приемника дифпоправок и для выдачи дифпоправок, принятых по каналу АИС (не обязательный); 35 − канал 10 (СН10) – для вывода сигнала неисправности на внешние устройства сигнализации. Рис.2.7. Презентационный интерфейс АИС CH1 CH2 CH3 CH4 CH5 CH6 CH8 CH9 Внешний приемник GPS/GLONASS Гирокомпас Датчик скорости угла поворота Входы датчиков Входы/Выходы данных АИС Внешний дисплей (ЭКНИС) Дополнительный дисплей (лоцманский) Необязательный порт Порт дальней связи Данные ДГНСС Выход сигнала неисправности Дальняя связь Дифференциальные поправки Встроенный тест 36 Контрольные вопросы 1. Что такое модель взаимодействия открытых информационных систем ISO/OSI? Сколько уровней она предусматривает? 2. На каких уровнях модели ISO/OSI определено функционирование АИС? 3. Какой вид модуляции используется в УКВ АИС каналах? 4. Какова скорость передачи данных в пределах одного слота? 5. Какова ширина полосы частот, занимаемая сигналом АИС? 6. Поясните принцип формирования сигнала GMSK. 7. Опишите формат слота. 8. Какие разновидности алгоритма TDMA используются в АИС? 9. Поясните принцип назначения слотов для последующих передач судовой станцией АИС при работе в автономном режиме. 10. В каких режимах может работать судовая станция АИС? 11. Какие сообщения используются судовой станцией АИС для передач дина- мической, статической и рейсовой информации? 12. В чем различия между сообщениями №1 и №2? 13. В каком сообщении передаются данные о дифференциальных поправках? 14. Поясните понятие региона, в котором действуют назначения базовой станции для судовых станций АИС. 15. Каким образом происходит назначение частотных каналов АИС дейст- вующих в пределах определенного региона? 16. В каких целях используется в АИС канал 70, выделенный исключительно для передач цифрового избирательного вызова? 17. Каково может быть приемлемое и неприемлемое взаимное расположение регионов АИС? 18. К каким внешним устройствам подключается аппаратура АИС? 19. Что такое презентационный интерфейс и каков его состав? 20. Какие устройства должны подключаться к АИС обязательно и какие не- обязательно? 21. Дайте расшифровку следующих английских аббревиатур: SOTDMA, ITDMA, RATDMA, FATDMA, GMSK, FM, ppm, OSI, DSC, MMSI, ECNIS, GPS, GLONASS. 37 3. РАБОТА АИС С АППАРАТУРОЙ ДАЛЬНЕЙ СВЯЗИ Непосредственный обмен данными по УКВ каналам АИС возможен в пределах УКВ радиосвязи, т.е. приблизительно 30 морских миль. Береговые станции системы управления движением судов по УКВ каналам имеют воз- можность осуществлять мониторинг соответственно в пределах такой же дальности. Имеющие иногда место аномальные распространения УКВ ра- диоволн путем отражений от ионосферных слоев, когда дальность связи мо- жет доходить до нескольких сотен морских миль, не могут приниматься во внимание из-за своего непостоянного характера. Для увеличения дальности мониторинга, например, для контроля судов в исключительной экономиче- ской зоне или исключительной танкерной зоне, аппаратура АИС может под- ключаться к радиосистемам дальней связи. К радиосистемам дальней связи относятся следующие системы: − коротковолновая система связи, − спутниковые системы связи. Наиболее удобной системой для реализации режима дальней связи яв- ляется ИНМАРСАТ-С. Судовые станции ИНМАРСАТ-С являются одним элементов оборудования ГМССБ, причем эти станции наиболее распростра- нены в качестве станций спутниковой связи. Они обеспечивают передачу те- лексных сообщений в режиме накопления с последующей передачей (так на- зываемый режим store and forward). Без ограничений функциональных воз- можностей по работе в системе ГМССБ они могут использоваться также для передач данных по судну по запросу береговых служб, участвуя таким обра- зом в системе дальней связи АИС. Принцип работы АИС в режиме дальней связи поясняется рис. 3.1. Ап- паратура АИС подключается к судовой спутниковой станции ИНМАРСАТ- С. Для такого подключения используется двунаправленный интерфейс в со- ответствии с требованиями стандарта МЭК-61162. Судовая станция ИН- МАРСАТ-С передает сообщение через геостационарный спутник, который выполняет роль активного ретранслятора. Сообщение принимается берего- вой земной станцией и далее по береговым линиям связи доставляется на нужную станцию регулирования движением судов. Работа в режиме дальней связи осуществляется параллельно с функ- ционированием АИС на УКВ каналах обмена данными. Режим дальней связи не предполагает непрерывного слежения за судном в реальном режиме вре- мени, а предусматривает передачу данных по судну с интервалами от 2-4 раз в час до 2-х раз за сутки. Таким образом, работа в режиме дальней связи не создает какой-либо заметной нагрузки и не мешает обмену данными на кана- лах АИС. При работе с аппаратурой дальней связи судовая АИС должна переда- вать ответные сообщения только на запросы базовой станции. 38 В оборудовании АИС должны быть предусмотрены средства установки пользователем режимов автоматического или ручного формирования ответ- ных сообщений на запросы дальней связи. В обоих случаях на экране дис- плея должна появляться индикация запроса. Она должна высвечиваться до момента отправки ответного сообщения (в автоматическом режиме или вручную) или до момента сброса индикации оператором. Состав сообщения, передаваемого АИС при работе с аппаратурой дальней связи, приведен в табл. 3.1. Для запроса АИС через аппаратуру дальней связи в качестве адреса должны использоваться либо идентификатор MMSI, либо указание геогра- фического района «всем судам», обозначаемого границами северо- восточного и юго-западного углов прямоугольника в проекции Меркатора. Первоначально запрос должен выполняться в географическом районе «всем судам». Во избежание повторной передачи ответных сообщений в географиче- ском районе на запросы других береговых станций, судовая АИС должна со- хранять в памяти идентификаторы MMSI береговых станций, запросы от ко- торых принимались в течение последних 24 часов. В настоящее время режим дальней связи не является обязательным для всех судов. Однако он является одним из наиболее перспективных техниче- ских решений задачи мониторинга судов в глобальном масштабе. Рис.3.1. Работа АИС в режиме дальней связи Береговая станция СРДС Береговая земная станция ИНМАРСАТ Судовая АИС Судовая станция ИНМАРСАТ-С От других датчиков Геостационарные спутники ИНМАРСАТ Судовое оборудование 39 Таблица 3.1 – Содержание информации в сообщении дальней связи Поле Содержание Примечание А Название судна/ позывной/номер MMSI/ Номер ИМО судна Номер MMSI может использоваться в ка- честве идентификатора флага B Дата и время события Группа из шести цифр, указывающая день, месяц (первые две цифры), часы и минуты (последние четыре) C Местоположение Широта в градусах и минутах, а также долгота в градусах и минутах в системе WGS-84 D Не определено E Курс Курс относительно грунта в градусах F Скорость Группа из трех цифр, указывающая ско- рость в узлах и десятых долях узла. G, H Не определено I Порт назначения и рас- четное время прибытия (ETA) Название порта, а также группа, указы- вающая дату и время, как в «В» J, K, L, M, N Не определено O Максимальная фактиче- ская статическая осадка Группа из 4 цифр, указывающая метры и десятые доли метра. P Груз на борту Груз и краткое описание любых опасных грузов, а также вредных веществ и газов, которые могут представлять опасность для людей или окружающей среды Q, R, S, T Не определено U Размеры и тип судна Сведения о длине, ширине в метрах, типе судна V Не определено W Число людей Число людей на борту X, Y Не определено Z Не используется |