книга "НИС". Вагущенко Л. Л. Судовые навигационно информационные системы одесса 2004
 Скачать 5.96 Mb.
|
|
Каталог справочник служит для поиска и выбора данных ЭК. Он содержит идентификаторы ЭК и соответствующие им физические адреса файлов. Составление этого каталога производится автоматически специальной программой при первичной загрузке файлов ЭК в базу. Для ЭКДИС/ЭКС систем эта база делится на несколько частей, например: – официальных карт ЭНК; – адмиралтейских растровых карт; – карт фирмы «Транзас Марин»; – карт фирмы «С-МАР»; – других видов карт. Картографические базы данных систем, работающих с несколькими видами ЭК, дополняются электронными каталогами карт, содержащими данные, характеризующие каждую КБД, и позволяющими вести учет карт и осуществлять их быстрый поиск. База рекомендованных маршрутов состоит из каталога и данных маршрутов. Запись маршрута в файле обычно содержит его номер, 109 название, координаты путевых точек, значения допустимых отклонений от линии пути, перечень путевых карт, список навигационных пособий. База по приливным явлениям включает постоянные для пунктов величины и астрономические данные, необходимые для расчета приливных уровней и течений для разных акваторий Мирового океана. Местные условия в схеме расчета приливных уровней учитываются с помощью записанных в базе для каждого пункта величин: – координат места; – среднего уровня моря Z о ; – гармонических постоянных приливного уровня; – сезонных поправок к среднему уровню; – сезонных поправок гармонических постоянных, если они существенны. Для возможности предвычисления приливных течений в базе хранится такая информация. Для узкостей с приливными течениями в БД записаны: - координаты точки, - скорость постоянного течения, - направление приливного и отливного течения, - гармонические постоянные скорости приливного течения. Для открытых мест, в которых наблюдаются приливные течения, в базе данных помещены: – координаты точки, – меридиональная и по параллели составляющие скорости постоянного течения, – гармонические постоянные меридиональной и по параллели составляющих скорости приливного течения. Учет общих закономерностей при расчете приливов производится с помощью информации, хранящейся в астрономической базе эфемерид Солнца и Луны. Современная информационная база по приливам включает в свой состав данные для расчета уровней практически во всех портах и подходных акваториях (порядка 12 тыс. пунктов), где изменение уровня по астрономическим причинам существенно. База данных морских судов содержит основную информацию о находящихся в эксплуатации морских судах. Обычно она используется береговыми службами для целей организации приема судов в портах. В судовых НИС эта база применяется как источник дополнительных данных к информации о судах, получаемой по линии АИС. Ее информацию также планируется использовать при реализации трехмерного отображения обстановки в стесненных водах и при расхождении судов в ночных условиях и при плохой видимости. 110 Климатическая база данных (ее также называют базой: лоцманских карт, гидрометеорологических карт, среднемесячных климатических условий) содержит основанные на многолетних наблюдениях статистические сведения о погоде каждого месяца на весь Мировой океан с постоянным или переменным разрешением по широте и долготе (в среднем один градус). Это данные: о ветре, о поверхностных течениях, о высоте волн, температуре воды и воздуха, о частоте шквалов, ледовых условиях. Сведения могут храниться в графическом, в символьном или в комбинированном формате. Наиболее объемная из таких баз составлена в фирме «Транзас Марин». Она содержит порядка 480 тыс. векторов поверхностных течений, по 450 тыс. параметров превалирующих, результирующих ветров, значений высот волн. Современная база портов захода включает информацию практически о всех портах мира (более 8000 портов). Она содержит каталог портов и сведения о них. О каждом порте предоставляются такие данные: - Индекс порта и название; - Широта и долгота; - Наставления для плавания на подходах к порту; - Номера и названия карты порта и карт подходов к нему; - Размер гавани и ее тип; - Предоставление убежища; - Ограничения при входе в порт; - Глубины на подходном канале, на якорной стоянке, около пирсов, нефтяных терминалов, причалов; - Приливные явления; - Максимальные размеры принимаемых судов; - Тип грунта; - Акватория для разворота судов; - Правила первого посещения порта; - Необходимость предварительного уведомления об ожидаемом времени прибытия; - Лоцманская проводка; - Буксиры; - Карантинные процедуры; - Типы связи, предоставляемые портом; - Погрузка/разгрузка; - Медицинские средства; - Размещение мусора; - Дегазационные средства; - Возможность сдачи загрязненного балласта; - Характеристика погрузочных средств; - Службы; - Снабжение; - Ремонт; 111 - Сухие доки База данных о судне хранит сведения о его размерениях, оборудовании, маневренных, мореходных качествах и другую информацию. 3.4. Динамические базы данных. Для использования в НИС краткосрочной информации, включая данные о погоде, имеются два основных стимула: оптимизация маршрутов перехода, повышение безопасности плавания. Для выполнения этих задач нужны сведения о поверхностных течениях (постоянных, сезонных, переменных ветровых и приливоотливных), об ожидаемом ветре, о волнении, о туманах, а также метеорологические предупреждения, входящие в морскую информацию по безопасности (МИБ), обеспечиваемую по линии GMDSS. В настоящее время получение по линии GMDSS морской информации по безопасности обязательно для всех подпадающих под конвенцию СОЛАС74 судов, вместимостью 500 р.т. и выше. МИБ передается через НАВТЕКС и службу сети безопасности ИНМАРСАТ. Согласно совместным требованиям международных организаций (ИМО, МГО, и всемирной метеорологической организации – ВМО), метеорологические данные, входящие в МИБ, включают: • Штормовые предупреждения; • Синоптическую обстановку; • Прогнозы погоды. Штормовые предупреждения должны состоять из следующих данных: – тип предупреждения (шторм, сильный шторм, тропический циклон); – дата и время предупреждения; – тип возмущения атмосферы (циклон, ураган, смерч и т.д.); – давление в центре и его место, направление движения, занимаемая опасным явлением площадь; – ветер, волнение, зыбь в районе опасного явления. Требуется, чтобы сведения о синоптической обстановке включали в себя: - дату, время ссылки; - главные черты приземной карты погоды: - циклоны, антициклоны, тропические возмущения; - значения давления в центре барических систем и/или данные об их интенсивности; - сведения о движении и изменении интенсивности значительных барических систем; - значительные фронты; 112 - центры высокого давления, подошвы и гребни. В прогнозы погоды должны входить следующие элементы: – Период прогноза; – Определение прогнозируемой области; – Скорость и направление ветра; – Видимость (когда она меньше 6 морских миль); – Сведения о льдах (если они имеются); – Данные о волнении. В настоящее время ИМО, МГО и ВМО ведут большую работу по дополнению перечня программных объектов ЭКДИС, помещенного в публикации МГО S57, объектами и символами для отображения: Ледового покрытия; Приливных уровней; Течений; Океанографических явлений; Погоды; Данных поиска и спасения. Уже разработаны предложения по составу объектов, их атрибутам для метеорологических данных и ледового покрытия. Касаясь планируемого построения баз данных о погоде для ЭКДИС, следует отметить. По практическим соображениям сведения о погоде и ледовой обстановке планируется размещать в памяти ЭКДИС отдельно от КБД. Но в то же время, для обеспечения удобства отображения на электронной карте считается целесообразным хранить метеоданные в файлах, охватывающих отдельные ячейки S57 земной поверхности, соответствующие нарезке для базовых ЭНК. Содержание баз гидрометеорологических данных, по мнению специалистов, должно обновляться каждые 12 часов. При корректуре гидрометеорологической информации содержание ее файлов-ячеек в НИС будет заменяться полностью. Для того, чтобы НИС могла эффективно работать с данными о погоде и с другой изменяющейся во времени информацией, должна быть возможность получения ее в реальном времени как в аналоговом, так и в цифровом виде. Пока это не всегда возможно. Но эта задача решается самими метеоцентрами и другими обслуживающими мореплавателей организациями, которые стремятся удовлетворить запросы пользователей. Одним из путей решения этой задачи является подготовка информации в удобной для использования в НИС форме и организация веб-сайтов, на которых судоводители могут найти данные, характеризующие в реальном времени изменяющуюся обстановку (погодные данные и их прогнозы, значения уровней на фарватере рек и на подходах к порту и т.д), и загрузить их в память НИС. Так, например, портовая служба Сан-Диего (Калифорния, США) уже 113 организовала свой веб-сайт с динамическим отображением данных о глубинах. 3.5. Базы знаний. В связи с планами превращения НИС в мощные системы информационной поддержки принятия решений, проводятся работы по дополнению НИС экспертными системами. Они позволят НИС стать консультантами вахтенного помощника в вопросах судовождения. Основой такой экспертной системы является база знаний, которая пополнит состав информационного обеспечения НИС. База знаний (БЗ) – это совокупность фактов, зависимостей и правил в некоторой предметной области, на основе которых можно производить рассуждения. Обычно БЗ представляет собой набор элементов, формализующих опыт специалистов в конкретной предметной области, и позволяющих давать на вопросы о ней ответы, которые в явном виде не содержатся в БЗ. Разрабатываемые для НИС базы знаний предназначаются для распознавания ситуаций, выработки рекомендаций, касающихся действий судоводителя в особых и экстремальных ситуациях. В базу знаний войдет информация, содержащаяся в официальных правилах, инструкциях, наставлениях и рекомендациях. Это правила плавания в районах со специальными условиями, на подходах к конкретным портам, при прохождении определенных узкостей и каналов, при пониженной видимости; рекомендации по расхождению с тропическими циклонами, по штормованию, по плаванию во льдах и т.д. Это также сведения о действиях, которые требуется предпринимать в аварийных ситуациях, при обеспечении непотопляемости и в других случаях. Но самое главное, БЗ будет аккумулировать знания опытных судоводителей, на основе которых с учетом многочисленных наставлений и руководств могут быть определены эффективные пути решения возникающих проблем в конкретной ситуации с пояснением, почему предложено такое решение и доказательством его обоснованности. Кроме того, база знаний может содержать информацию, необходимую для выполнения диагностики судовых систем и механизмов, навигационной аппаратуры и решения ряда других задач. Советы и рекомендации в отношении поведения в особых и экстремальных ситуациях могут выдаваться системой по запросу судоводителя, при появлении признаков, указывающих на развитие такой ситуации, при получении по каналам связи предупреждений о возможности ее возникновения. 114 115 3.6. Защита информации. Судовождение относится к процессам с повышенной опасностью. Поэтому вопросам надежности программного обеспечения, достоверности данных, их целостности, конфиденциальности, защите от умышленного и неумышленного искажения, контролю принадлежности к официальным уполномоченным источникам (аутентичности), уделяется в НИС внимание. Безопасность данных НИС имеет три основные составляющие: • конфиденциальность - защита информации от несанкционированного доступа; • целостность - защита точности и полноты информации и программного обеспечения; • доступность - обеспечение получения информации и основных услуг для пользователя в нужное для него время Защита данных НИС обеспечивается совокупностью стандартных мер, включающих: криптографическое кодирование, паролирование, присваивание идентификаторов, электронную цифровую подпись и т.д. Для защиты информации официальных векторных карт МГО разработан специальный стандарт S63: “IHO Data Protection Scheme”, 2002 г., определяющий перечень мер с целью: - предотвращения пиратского использования ЭНК; - ограничения доступа только к тем картам коллекции, на которые пользователем получено разрешение; - обеспечения гарантии, что данные ЭНК пришли от уполномоченного источника. 4. Датчики навигационной информации. Устройства, которые являются источниками данных, получаемых на основе измерений, именуют по-разному: измерительными приборами, измерительными системами, датчиками информации. Бортовые приборы, которые служат для измерений навигационных параметров судна, называются навигационными датчиками. Достоинства НИС,как системы предназначенной для облегчения судоводителям безопасной и эффективной проводки судна из порта отхода в порт назначения, в большой мере определяются составом и характеристиками ее датчиков навигационной информации. 4.1. Характеристики навигационных измерительных устройств. Виды кинематических параметров судна. Традиционно параметры положения и движения корпуса надводного судна принято разделять на три группы: – Навигационные параметры; – Параметры посадки судна; – Параметры качки. Навигационными параметрами называют величины, характеризующие движение судна в горизонтальной плоскости без учета влияния волнения. К ним относятся: данные о позиции судна, его элементы движения, ориентация ДП и глубина под килем. Параметрами посадки судна являются его осадка, крен и дифферент при отсутствии волнения. Параметры качки включают составляющие движения корпуса судна по всем степеням свободы, вызванные действием волн. Это параметры: – килевой качки (Pitch); – бортовой качки (Roll); – рыскания (Yaw); – отклонений в продольном движении центра массы (ЦМ) судна от равномерного перемещения (Surge); – боковых смещений ЦМ судна (Sway); – вертикального перемещения ЦМ судна (Heave). В этой главе характеризуются приборы, измеряющие навигационные параметры судна – датчики навигационной информации. 116 Классификация навигационных датчиков по виду измеряемого параметра. Устройства, с помощью которых получают значения навигационных параметров судна, могут классифицироваться по различным признакам. По виду измеряемого параметра навигационные датчики разделяются на: • приборы для определения положения судна (позиционные датчики); • курсоуказатели; • измерители скорости и проходимого расстояния (лаги); • датчики скорости поворота судна; • эхолоты; • комбинированные датчики. Эксплуатационные характеристики навигационных датчиков. Способность навигационных измерительных устройств с той или иной эффективностью выполнять свою задачу отражается их эксплуатационными показателями. К основным эксплуатационным характеристикам навигационных датчиков относятся: – зона действия (диапазон измерений), – разрешающая способность, – точность, – надежность, – помехозащищенность, – продолжительность одного измерения, – частота измерений. Приведем определения для основных характеристик датчиков, измеряющих значения только одного параметра, условно обозначим его Y. Диапазон измерений ( ) навигационного датчика определяется минимальным ( ) и максимальным ( ) значениями измеряемой величины: m Y min Y max Y min max Y Y Y m − = Разрешающая способность ( ΔY) датчика представляет минимальную величину приращения параметра Y, которая еще может быть измерена прибором. Разрешающая способность измерительных устройств определяется при испытаниях или вычисляется через допустимую относительную погрешность ε прибора. Если εвыражено в процентах, то: 100 2 ε m Y Y = Δ Точность навигационного датчика – это характеристика степени соответствия показаний прибора истинным значениям параметра. Общепринятым показателем точности в судовождении является величина 95% погрешности измерения (P=0.95). 117 Надежность является характеристикой, отражающей способность навигационного датчика эффективно выполнять свою задачу в течение определенного времени. Надежность оценивается вероятностью безотказной работы аппаратуры, временем наработки на отказ и другими показателями. Помехозащищенность представляет способность прибора эффективно работать в условиях действия различных помех. Продолжительность одного измерения – это интервал времени от момента начала измерения параметра до момента выдачи результата. Когда такое время пренебрежительно мало, измерения называются мгновенными. Дискретность измерений определяется интервалом времени между выдачей результатов двух последовательных измерений параметра. Когда такой промежуток является достаточно малым, измерения считаются непрерывными. Обратная к дискретности величина называется частотой измерений. 4.2. Позиционные датчики. Позиционными датчиками называются навигационные измерительные устройства, предоставляющие информацию о координатах места судна. Они могут быть различных видов: радионавигационными, астронавигационными, радиолокационными, оптическими. На современном этапе основными судовыми позиционными приборами стали приемоиндикаторы спутниковых навигационных систем: американской (GPS) и российской (ГЛОНАСС). Роль береговых радионавигационных систем в выполнении задачи определения положения судов снизилась. РНС «Омега» уже выведена из эксплуатации. Действие системы «Декка» планируется прекратить в ближайшие годы. РНС «Лоран-С» по плану будет оставаться в эксплуатации до 2015 года и служить в качестве независимого средства, позволяющего обнаружить нарушения в правильности выдаваемой приемоиндикаторами спутниковых навигационных систем информации. |