В. М. Кошевой, А. В. Шишкин, В. И. Купровский Система и устройства
 Скачать 0.95 Mb.
|
|
4.4. Отображение информации АИС Отображение информации АИС – одна из ключевых проблем, опреде- ляющих эффективность практического использования АИС как на судах, так и в береговых службах. Особенное значение эта проблема имеет для судовых условий, где необходима строгая унификация и стандартизация всех аспек- тов отображения информации АИС, включая интеграцию с другими видами 50 судовой навигационной информации (радиолокационной, электронной кар- тографической и т.д.). Проблема отображения информации АИС окончатель- но не разрешена и не нашла соответствующего отражения в нормативных документах и стандартах по АИС, за исключением требований общего харак- тера. В Стандарте МЭК-61993-2 установлены требования только к мини- мальному дисплею для судовых мобильных станций класса А. В частности, такой дисплей должен содержать, как минимум, три строки, на каждой из ко- торых должно отображаться название судна, пеленг и дальность. Другие данные по судам могут быть вызваны на экран горизонтальным скроллингом. Для получения данных по остальным судам может быть использован верти- кальный скроллинг. Наглядное графическое отображение информации, кото- рое необходимо для эффективного использования АИС, в действующих нор- мативно-технических документах не регламентируется. При графическом отображении информации АИС рекомендуется при- менять символы, приведенные в табл. 4.6, а также соблюдать следующие принципы: − насколько это практически возможно, пользовательский интерфейс АИС должен быть аналогичным соответствующим интерфейсам других навига- ционных средств. В частности, для АИС используется векторная форма предоставления информации и оценка опасности сближения по критериям CPA (дистанция до точки кратчайшего сближения) и TCPA (время до точ- ки кратчайшего сближения) по аналогии с САРП; − отображаемый символ АИС может идентифицироваться на экране с ис- пользованием условного кода (номера) цели, названия судна или его по- зывного по выбору оператора; − дополнительная информация АИС по каждой цели может быть вызвана оператором в отдельном окне вне активного рабочего поля, с использова- нием курсора или маркера. Если принятая информация АИС по данной це- ли является неполной, это должно быть индицировано; − на дисплей могут быть вызваны данные АИС одновременно по нескольким целям в различных окнах. При этом соответствующие символ и данные должны быть идентифицированы; − переход от «спящих» целей к «активным» (и наоборот) может осуществ- ляться посредством выбора цели оператором или в установленных зонах; − если рассчитанные по данным АИС значения CPA/TCPA для судна-цели (включая «спящие» цели) становятся меньше установленных пределов, должен появиться символ «опасной» цели и включиться предупредитель- ная сигнализация; − если данные АИС от опасной цели не принимается в течение установлен- ного времени, то должен появится символ «потерянной» цели в последней позиции и включиться предупредительная сигнализация. Символ «поте- рянной» цели должен исчезнуть после подтверждения оператором сигна- лизации. 51 Таблица 4.6 – Графические изображения, рекомендуемые для применения в оборудовании АИС Судно – цель Символ Описание Спящая цель Равнобедренный треугольник, острый угол ко- торого ориентирован по курсу судна или по пу- тевому углу, если нет информации о курсе. Раз- мер символа должен быть меньше, чем у актив- ной цели Активная цель Вектор путевой скорости должен индицировать- ся пунктирной линией, исходящей из центра треугольника. Курс должен индицироваться сплошной линией фиксированной длины. Мет- ка, перпендикулярная линии курса, должна ин- дицировать направление изменения курса судна. Выбранная цель Квадрат, окружающий символ цели и индици- рованный его углами. Опасная цель Символ должен изображаться линией, ясно от- личающейся (толщиной или цветом) от стан- дартных линий, используемых для других сим- волов. Размер символа может быть увеличен. Символ должен мигать до подтверждающего действия оператора. Потерянная цель Утолщенная сплошная линия, расположенная перпендикулярно основного символа цели. По- терянная цель индицируется без вектора скоро- сти и линии курса, сохраняя ориентацию со- гласно последней полученной информации. Символ должен мигать до подтверждающего действия оператора. Спящая цель, одновременно сопровождае- мая РЛС Равнобедренный треугольник, опирающийся на окружность, центр которой представляет собст- венно центр судна. Острый угол треугольника ориентирован по курсу судна или по путевому углу, если нет информации о курсе. Активная цель, одно- временно со- провождаемая РЛС Вектор путевой скорости, линия и метка курса аналогичны символу активной цели. Вектор пу- тевой скорости исходит из центра окружности. 52 Судно – цель Символ Описание Цель на круп- ных масшта- бах изображе- ния Контур судна, соответствующий длине, ширине судна и масштабу изображения. Вектор путевой скорости, линия и метка курса аналогичны сим- волу активной цели. Вектор путевой скорости исходит из центра контура судна. Метка курса исходит из носовой оконечности контура судна. Цель, одно- временно со- провождаемая РЛС, на круп- ных масшта- бах изображе- ния Контур судна, соответствующий длине, ширине судна и масштабу изображения. Вектор путевой скорости, линия и метка курса аналогичны сим- волу активной цели. Вектор путевой скорости исходит из центра окружности, совпадающего с центром контура судна. При крупном масштабе изображения основной символ АИС (треуголь- ник) может автоматически заменяться контуром судна, выраженным в мас- штабе экрана. Очевидно, что подобное отображение информации о судне представляет значительный интерес для многочисленных портовых служб (СУДС, портовый контроль, диспетчеры портового флота, лоцманская служ- ба и т.д.). Информация АИС в графическом виде может отображаться на сле- дующих типах дисплейных устройств: − на индикаторе судовой РЛС или дисплеях с функциями радиолокационной прокладки (САРП); − на дисплее электронной картографической системы (ЭКС); − на дисплеях интегрированных навигационных систем (INS – Integrated Na- vigation System) или интегрированных систем мостика (IBS - Integrated Bridge System); − на специализированных дисплеях операторов СУДС, систем судовых со- общений и других береговых служб. Поскольку основным назначением АИС при использовании на борту судна является предупреждение столкновений, то отображение информации АИС целесообразно, в первую очередь, на судовых дисплеях, традиционно применяемых в целях предупреждения столкновений – РЛС и САРП. Одна- ко, по ряду причин технического характера, отображение информации АИС возможно только на современных индикаторах РЛС/САРП, полностью отве- чающих требованиям Резолюций IMO MSC 64(67) и А.823(19), а также Стан- дартов IEC 60872, 60936 и 61162. Кроме того, пользовательский интерфейс таких индикаторов должен включать специфические функции, относящиеся к управлению информацией АИС и/или к интегрированному (комбинирован- ному) отображению информации АИС и радиолокационной информации. Подобные индикаторы начали появляться на рынке морской радиоэлектро- ники с 2002 г. и пока не получили на судах широкого распространения. Окончание таблицы 4.6 53 Поэтому, одним из доступных средств для отображения информации АИС на борту судна может быть электронная картографическая система (ЭКС). Однако безопасным такое отображение информации АИС можно при- знать только при условии, что одновременно на экран ЭКС выводится ин- формация от РЛС/САРП. На современных судах информация АИС совместно с радиолокационной информацией может отображаться на дисплеях интег- рированных навигационных систем (INS) или интегрированных систем мос- тика (IBS), которые получают все более широкое распространение. При совместном отображении информации АИС и информации от РЛС/САРП рекомендуется соблюдать следующие основные принципы, при- веденные в руководствах IMO и IALA: − символы АИС не должны ухудшать наблюдение эхосигналов и символов радиолокационного сопровождения. Символы АИС и радиолокационного сопровождения должны четко различаться друг от друга (цветом, формой или размерами); − данные по цели, получаемые от АИС и в результате радиолокационного сопровождения, должны четко различаться между собой. Источник данных (АИС или САРП) должен быть индицирован; − свойства векторов целей (время экстраполяции, векторы относительного или истинного движения), отображаемых по данным АИС и РЛС/САРП, должны быть идентичны; − установленный режим индикации (ориентация изображения по курсу или по меридиану, неподвижный или движущийся символ собственного судна) должен распространяться как на цели, сопровождаемые РЛС/САРП, так на цели АИС; − если установлены зоны ограничения автоматического захвата для РЛС/САРП, то эти зоны должны действовать для активации целей АИС. При вхождении в зону автоматического захвата «спящая» цель АИС долж- на становиться «активной»; − установленные оператором предельные значения CPA/TCPA должны рас- пространяться как на цели, сопровождаемые РЛС/САРП, так на цели АИС. Сигнализация об опасной цели должна действовать по каждому источнику информации независимо от того, выполняются ли условия опасного сбли- жения по другому источнику информации; − для целей, сопровождаемых РЛС/САРП и по которым обеспечивается ин- формация АИС, может быть предусмотрен автоматический выбор вида информации, чтобы избежать отображения двух символов одной и той же цели. Оператор должен иметь возможность изменения предустановленных критериев автоматического выбора; − если выполняются критерии автоматического выбора вида информации по целям, должны индицироваться символы и данные АИС. При этом нали- чие радиолокационного сопровождения и соответствующих данных долж- но быть индицировано и данные должны быть доступны. 54 Для стандартизации требований к отображению информации АИС в судовых навигационных приборах и комплексах 48 сессия Подкомитета IMO по безопасности мореплавания (NAV 48) в июле 2002 г. приняла решение о разработке «Требований по отображению и использованию информации АИС на судовых навигационных дисплеях» в качестве международного стандарта. 4.5. Основные узлы станции АИС 4.5.1. Презентационный интерфейс Презентационный интерфейс или интерфейс представления данных (ИПД) АИС включает обязательные порты данных, приведенных в табл. 4.7. Таблица 4.7 – Интерфейс представления данных Функции Порты ИПД Автоматический ввод данных от дат- чиков динамической информации. Три входных порта, отвечающих тре- бованиям стандарта МЭК 61162-2, с возможностью конфигурации по тре- бованиям стандарта МЭК 61162-1. Высокоскоростной ввод/вывод дан- ных (подключение ЭКНИС, САРП, РЛС, дополнительного оборудова- ния), контроль команд и вводимых данных. Два полнодуплексных порта вво- да/вывода, отвечающих требованиям стандарта МЭК 61162-2. Обеспечение приема/передачи дан- ных с аппаратурой дальней связи. Один полнодуплексный порт, отве- чающий требованиям стандарта МЭК 61162-2. Вывод данных тревожной сигнализа- ции встроенной системы контроля работоспособности. Цепь с изолированными, нормально включенными, «свободными» от зем- ли контактами. 4.5.2. Контроллер Контроллер построен на основе нескольких микропроцессоров, кото- рые выполняют следующие функции: Узел центрального процессора: Логическое управление станцией АИС, загрузка про- граммы сигнального процессора, прием данных от внутреннего GNSS приемника, поддержка диалога с оператором посредством ПУО. 55 Два периферийных контроллера: Управление последовательными интерфейсами (рас- познавание и формирование сигналов NMEA, VDL, RTCM, LongRange), загрузка программы логической матрицы, контроль параметров радиомодуля, хране- ние установочных и статических данных. Узел сигнального процессора: Модуляция и демодуляция цифрового сигнала, управ- ление радиомодулем. Узел логической матрицы: Модуляция и демодуляция цифрового сигнала, управ- ление радиомодулем, поддержка семафоров для взаи- модействия между центральным процессором и пери- ферийными контроллерами. 4.5.3. Приемники TDMA и DSC Модуль приемника АИС осуществляет усиление, фильтрацию и демо- дуляцию модулированных радиосигналов по двум каналам TDMA и каналу DSC, причем в каналах TDMA возможен прием сигналов с сеткой частот в 25 и 12,5 кГц. Принятый антенной радиосигнал через антенный переключатель по- ступает на фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ-фильтр), где происходит предварительная частотная селекция рабочего диапазона частот АИС (156,025 - 162,025 МГц). Далее профильтрованный сигнал поступает на усилитель радиочастоты (УРЧ), в котором осуществляется требуемое усиле- ние, необходимое для правильного функционирования дальнейших узлов схемы. Усиленный радиосигнал после УРЧ подвергается дополнительной ча- стной селекции во втором фильтре на ПАВ. Для формирования гетеродин- ных частот смесителей используются цифровые синтезаторы на основе ФАПЧ, которые перестраиваются по команде контроллера АИС. Далее сигнал первой промежуточной частоты каждого из каналов приема направляется через ключи на кварцевые фильтры, которые обеспечи- вают требуемую избирательность приемников по каналам 25 и 12,5 кГц. По- сле кварцевых фильтров сигнал первой промежуточной частоты дополни- тельно усиливается, чтобы скомпенсировать потери в предшествующих уз- лах радиотракта. Затем сигнал первой промежуточной частоты переносится на вторую промежуточную частоту, ограничивается и демодулируется. 4.5.4. Передатчик Передатчик системы осуществляет частотную модуляцию поднесущи- ми частотами и усиление радиосигнала по каналам АИС и ЦИВ, для работы на которых происходит предварительная установка частоты синтезатора пе- редатчика. Сигнал низкочастотной поднесущей каналов АИС и ЦИВ с выхода фильтра цифро-аналогового преобразователя, расположенного в контролле- 56 ре, поступает на модуляционный вход генератора управляемого напряжени- ем, на выходе которого формируется модулированный радиосигнал с цен- тральной частотой 16,384 МГц. Далее модулированный радиосигнал через ключ поступает на сигнальный вход смесителя, в качестве гетеродина кото- рого выступает синтезатор частот. Частота синтезатора частот устанавлива- ется контроллером АИС таким образом, чтобы на выходе смесителя полез- ные составляющие спектра радиосигнала оказались в заданном частотном канале. Затем сформированный в смесителе сигнал проходит через фильтр на ПАВ для подавления побочных компонентов и далее отфильтрованный ра- диосигнал поступает в тракт усиления. В тракте усиления радиосигнал пред- варительно усиливается усилителями, после чего поступает на ключ, кото- рый управляет прохождением радиосигнала через узлы тракта усиления, оп- ределяющие величину выходной мощности передатчика (2 или 12,5 Вт). За- тем с помощью второго аналогичного ключа сигнал подается на оконечный усилитель, который обеспечивает требуемый уровень мощности передатчика. Побочные продукты оконечного усилителя, работающего в нелинейном ре- жиме, фильтруются в фильтре гармоник. Фильтр гармоник синтезирован в виде фильтра Чебышева 7-го порядка. 4.5.5. Антенный переключатель Радиосигнал заданной мощности с передатчика поступает на выходной разъем через антенный переключатель и направленный ответвитель. Антен- ный переключатель служит для коммутации радиосигнала с передатчика на антенну и с антенны на приемник. Для измерения коэффициента стоячей волны (КСВ) используется направленный ответвитель с модулем усилителя. В модуле усилителя сигнал детектируется и определяется амплитуда падаю- щей и отраженной волн. Сформированные таким образом сигналы поступают на АЦП в контроллер АИС для последующей оценки КСВ. 4.5.6. Микроконтроллер Однокристальный микроконтроллер ATMEGA-603 предназначен для приема команд и выдачи сообщений по последовательному интерфейсу связи с основным блоком; для управления индикатором. Центральным элементом электрической схемы является микрокон- троллер ATMEGA-603. К его последовательному порту подключены преоб- разователи уровней (драйверы) RS-422. Несколько двунаправленных выводы (используемых в режиме портов общего назначения) соединены с шинами адреса, данных и управления инди- катором. Протокол обмена поддерживается программно. 4.6. Диагностика неисправностей В аппаратуре АИС предусмотрены средства встроенного контроля ра- ботоспособности (BIIT). Эти средства обеспечивают постоянный контроль 57 правильности функционирования АИС одновременно с выполнением стан- дартных функций. В случае обнаружения серьезного функционального сбоя или неисправности в работе оборудования АИС должна срабатывать тревож- ная сигнализация и информация о неисправности с индикацией кода неис- правности должна отображаться на минимальном дисплее. Коды неисправ- ностей приведены в табл. 4.8. Таблица 4.8 – Коды неисправностей АИС Текст сообщения Номер сообщ. Реакция системы на сообщение AIS: Tx malfunction (Не работает пе- редатчик) 001 Прекратить передачу AIS: Antenna SWR exceeds limit (Зна- чение коэффициента стоячей волны (КСВН) превышает допустимое) 002 Продолжить работу AIS: Rx channel 1 malfunction (Неис- правность канала 1 приемника) 003 Прекратить передачу в неисправном канале AIS: Rx channel 2 malfunction (Неис- правность канала 2 приемника) 004 Прекратить передачу в неисправном канале AIS: Rx channel 70 malfunction (Неис- правность канала 70 приемника) 005 Прекратить передачу в неисправном канале AIS: General failure (Общий сбой) 006 Прекратить передачу AIS: MKD connection lost (Нет связи с МКД) 008 Продолжать работу и ус- тановить состояние DTE в «1» AIS: External EPFS lost (Нет данных от внешнего приемника ГНСС) 025 Продолжить работу AIS: No sensor position in use (Не ис- пользуются средства определения ко- ординат) 026 Продолжить работу AIS: No valid SOG information (Не- достоверная информация о путевой скорости) 029 Продолжить работу, ис- пользуя данные по умолчанию AIS: No valid COG information (Не- достоверная информация о путевом угле) 030 Продолжить работу, ис- пользуя данные по умол- чанию AIS: Heading lost/invalid (Потеря/ недостоверная информация о курсе) 032 Продолжить работу, ис- пользуя данные по умолчанию AIS: No valid ROT information (Поте- ря/недостоверная информация о ско- рости поворота) 035 Продолжить работу, ис- пользуя данные по умолчанию 58 Для обеспечения независимого и простого способа включения внешней тревожной сигнализации, оборудование АИС имеет сигнальное реле с нор- мально замкнутыми свободными от «земли» контактами. При выключении питания сигнальное реле также должно активировать- ся. После подтверждения оператором тревожной сигнализации средствами минимального дисплея (внутреннее подтверждение), или после получения со- ответствующего ACK предложения (внешнее подтверждение) сигнальное реле должно переходить в исходное состояние. В случае, если в работе оборудования АИС происходят менее сущест- венные изменения, которые не оказывают влияние на общую работоспособ- ность, то на минимальном дисплее отображается соответствующая индикация без включения сигнализации и требования подтверждения. Коды таких изме- нений представлены в табл. 4.9. Примером таких сообщений могут быть сооб- щения, связанные с переключением источника получения координат судна от внешнего приемника ГНСС на внутренний или наоборот. |