книга "НИС". Вагущенко Л. Л. Судовые навигационно информационные системы одесса 2004
 Скачать 5.96 Mb.
|
|
ЭК – электронная карта (EC - Electronic chart); ЭКДИС – электронная отображающая карты информационная система (ECDIS - Electronic Chart Display and Information System); ЭКС – система с электронными картами (ECS - Electronic Chart System); ЭМК – электронный магнитный компас; ЭНК – электронная навигационная карта (ENC - Electronic navigation chart). ― • ― DNC (Digital Nautical Chart) – цифровая морская карта; GMDSS (Global Maritime Distress and Safety System) – Глобальная морская система безопасности; GNSS (Global Navigation Satellite System) – интегрированная глобальная навигационная спутниковая система; GPS (Global Position System) – Глобальная позиционная система США; NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) – Гидрографическая служба США; MSL (mean sea level) – средний уровень моря; NIMA (National Imagery and Mapping Agency) – Национальное картографическое агентство Департамента обороны США. 11 ЗНАЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ. Карта – морская навигационная карта. Официальная карта – карта, изданная государственной гидрографической организацией или выпущенная от ее имени. Неофициальная карта – карта, выпущенная любой организацией, кроме государственной ГО. Электронная карта – программно-управляемое картографическое изображение, визуализированное с использованием программных и технических средств в принятой для карт проекции и системе условных знаков; иногда – цифровые данные, из которых образуется изображение карты на экране. Картографическая база данных – это совокупность взаимосвязанных картографических данных на весь Мировой океан или его часть, предназначенная для целей судовождения и представленная в цифровой форме при соблюдении общих правил описания, хранения и манипулирования данными Формат данных – набор правил, определяющих структуру данных при их записи и хранении. Растровый формат – формат для записи и хранения графического изображения в виде матрицы точек (пикселей). Векторный формат – формат для представления графического изображения в файле с помощью простых геометрических объектов (геометрических примитивов): точек, линий, площадных объектов. Растровая карта – электронная карта, изображение местности в которой представлено в растровом формате. Векторная карта - электронная карта, изображение местности в которой представлено в векторном формате. ЭНК – официальные векторные карты, стандартизованные по содержанию, символике, цветам, формату, отображению (единообразные у всех государственных ГО), выпускаемые для использования в ЭКДИС. РНК - официальные растровые карты, удовлетворяющие специальным требованиям МГО. Эти карты у разных государственных ГО наследуют отличия официальных бумажных карт по нарезке, символам, цветам и другим характеристикам, а также имеют разный формат. ЭК – электронная карта, издаваемая любой организацией. РК – растровая карта, издаваемая любой организацией. Навигационно-информационная система (НИС) – система, предназначенная для хранения, получения, обработки, отображения информации, связанной с проводкой судна из пункта отхода в пункт назначения. ЭКДИС – НИС с электронными картами, удовлетворяющая специальным требованиям ИМО, МГО, МЭК, что согласно СОЛАС74 определяет ее как альтернативу официальных бумажных карт. 12 ЭКС – любая НИС, отображающая тот и/или иной вид электронных карт (включая ЭНК), но не полностью отвечающая требованиям к ЭКДИС. Электронная прокладка ЭКС обязательно должна дублироваться графическим учетом движения судна на откорректированной бумажной карте. Системная электронная навигационная карта (СЭНК) – это совокупность данных, образованных в ЭКДИС из данных ЭНК, корректур, заметок судоводителя с целью отображения карты на экране дисплея. Системная электронная карта (СЭК) - это совокупность данных, образованных в ЭКС для отображения откорректированной карты на экране дисплея. РКДС – удовлетворяющая специальным требованиям ИМО НИС, в которой используются официальные растровые карты. Эта система не является эквивалентом бумажных навигационных карт. Электронная прокладка РКДС обязательно должна дублироваться графическим учетом движения судна на откорректированной бумажной карте. РКС – НИС, в которой применяются растровые карты любых видов. Электронная прокладка РКС обязательно должна дублироваться графической прокладкой на откорректированной бумажной карте. 13 1. Общие сведения о судовых навигационно-информационных системах. 1.1. Назначение и основные функции навигационно-информационных систем. Судовой навигационно-информационной системой (НИС ) называется средство, которое производит хранение, получение, обработку информации, необходимой при проводке судна из порта отхода в порт назначения, и отображает результаты обработки на электронной карте в виде, облегчающем выполнение безопасного и эффективного судовождения. Основное назначение НИС – повышение навигационной безопасности, защиты окружающей среды, эффективности перевозок грузов морем. НИС должна обеспечить судоводителям информационную поддержку при планировании пути, его коррекции в процессе рейса и при решении навигационных задач, связанных с выполнением плана перехода. Это должно достигаться предоставлением вахтенному помощнику возможности хорошего знания обстановки путем наглядного отображения ее компонентов в реальном времени, прогнозирования ситуаций на определенное время вперед, сигнализации об элементах и явлениях, требующих внимания вахтенного помощника, выработки рекомендаций для решения возникающих проблем. НИС – это система, ориентированная на судоводителя. Она должна обладать информационно-коммуникационными способностями, позволяющими снабдить вахтенного помощника в реальном времени точной, надежной информацией, требуемой для принятия решений по управлению судном. Если в начальный период использования на судах НИС выступали в роли чисто бортовых систем, не связанных с другими судами и наземными центрами, то с подключением транспондеров АИС стали активно развиваться пути взаимодействия НИС с береговыми Системами управления движением (СУДС) и с системами, создаваемыми для управления транспортными и грузовыми потоками. В результате, задачи, которые ставятся перед НИС, стали обширнее. Основными информационными задачами НИС являются: 14 – сбор, регистрация, упорядочивание, хранение, защита важной в навигационном отношении информации; – взаимодействие с береговыми системами; – отображение картографической, навигационно-гидрографической и другой, относящейся к навигации, информации, необходимой для безопасного и эффективного судовождения; – непрерывное отображение текущего места судна на электронной карте; – быстрая выдача необходимых справок, – прогнозирование элементов обстановки на определенное время вперед; – выполнение всех функций, связанных с планированием пути; – оперативное решения навигационных задач и ведение исполнительной прокладки; – контроль достоверности получаемых данных и информации, находящейся в памяти, устранение ошибок в ней; – обновление хранящейся информации с целью приведения ее на уровень современности, включая корректуру электронных навигационных карт. Основные функции НИС. Навигационно-информационные системы являются многофункциональным оборудованием. Условно выполняемые ими функции могут быть разделены на следующие категории: • Навигационные (планирование перехода, исполнительная прокладка, обеспечение навигационной безопасности и т.д.); • Коммуникационно-информационные (связь с внутренними и внешними по отношению к судну источниками и потребителями информации, прием, хранение, передача данных, выдача справок и т.д.); • Для управления изображением карт (масштабирование, изменение нагрузки, приспособление к условиям освещенности и т.д.); • Для предупреждения столкновений судов (обработка данных РЛС, транспондера АИС, оценка опасности столкновения, и др.); • Для обеспечения безопасности судна и груза в условиях волнения (расчет напряжений на корпусе для текущих и прогнозируемых погодных условий, выбор режима движения и т.д.); • Для управления движением (проводка судна по заданному маршруту или к заданной путевой точке); • Для поиска и спасения; • И ряд других. Для выполнения своих задач НИС использует информацию практически всех судовых навигационных датчиков: гирокомпаса, лага, эхолота, РЛС, САРП, транспондера АИС, НАВТЕКС, приемоиндикаторов спутниковых и береговых радионавигационных систем и др., а также относящиеся к безопасности сведения, поступающие через каналы связи от береговых центров, обслуживающих мореплавателей. 15 Вахтенному помощнику НИС представляет информацию в интегрированном виде путем отображения концентрированных характеристик текущего состояния процесса судовождения на электронной карте (ЭК). 1.2. Состав системы. Термин НИС охватывает многочисленные комбинации различных средств, образующих судовые информационные системы, предназначенные для навигационных целей. К АР, к другим системам Корректуры метео данные ГЛАВНЫЙ МОДУЛЬ НИС , Рис. 1.1. Блок–схема НИС с периферийными устройствами. Данные целей НАВТЕКС Станции спутниковой связи Выносной модуль Дополнит. модуль Навигац. данные Модуль интерфейса РЛС РЛС ГК Инд. лаг Допплер лаг Эхолот ПИ GPS САРП АИС Данные РЛС Данные САРП ПК карта Резервный модуль НИС Сеть Ethernet ПИ РНС “Лоран-С” Контроллер нав.ланных 16 НИС выпускаются в разных конфигурациях, обеспечивающих приспособление образцов этих систем к различным типам судов и к особенностям решаемых ими задач. Различают НИС для крупнотоннажных судов, пассажирских лайнеров, для судов специального назначения (рыболовных, гидрографических и т.д.), для прогулочных катеров и яхт и ряда других. Основными частями всех этих НИС являются: • аппаратные средства; • информационное обеспечение (данные); • программное обеспечение; • средства общения НИС с оператором. Аппаратное обеспечение НИС состоит из главного модуля, резервного блока и периферийного оборудования (Рис. 1.1). Базовая конфигурация НИС включает только главный модуль и основные датчики информации. Главный модуль – это в общем случае установленный в специальной консоли высокопроизводительный персональный компьютер, имеющий каналы для соединения с навигационными приборами и устройствами управления судном. Главный модуль НИС устанавливается в рулевой рубке. Он включает в себя системный блок, монитор, управляющую панель. В системном блоке находятся: процессор, сопроцессор, оперативная память, накопитель на жестком магнитном диске, дополнительные блоки памяти, устройства для ввода информации с гибких магнитных и оптических дисков, порты ввода/вывода информации и др. устройства. Процессор управляет съемом информации с датчиков, контролирует информационные потоки между частями системы, выполняет обработку информации, подготавливает и выдает данные на отображение и устройства управления. Накопители и дополнительные блоки памяти служат для хранения информации, необходимой для выполнения функций НИС. Дисплей главного модуля служит для отображения навигационной карты, места судна на ней, кинематических параметров своего судна, его запланированного пути и представления других данных. Дисплей обычно имеет два режима отображения процесса судовождения: в истинном и в относительном движении. В истинном режимеизображение карты неподвижно, а условный знак судна движется по экрану в соответствии с путевым углом и путевой скоростью судна. При подходе символа судна к краю экрана изображение карты сдвигается, чтобы судно оставалось на экране. 17 В относительном режиме центр символа нашего судна на дисплее неподвижен и находится в средине экрана, а карта «плывет» ему навстречу. При необходимости, условный знак судна может быть смещен с центра для увеличения на экране дистанции обзора по носу судна. Для реализации режима относительного движения компьютер должен быть достаточно мощным, способным быстро пересчитать и отобразить новые позиции всех объектов карты за малый (1с. и меньше) интервал времени, выбранный для представления движения. Дисплей может показывать обстановку с разной ориентацией карты, чаще всего «по норду» и «по курсу». Ряд НИС позволяют ориентировать карту по любому заданному направлению. На управляющей панели расположен манипулятор(обычно трекбол), дополненный несколькими клавишами. Может использоваться и клавиатура. Общий вид главного модуля НИС фирмы Litton Marine Systems приведен на рис. 1.2. Рис. 1.2. Главный модуль НИС. Резервный блок НИС в полном или в ограниченном объеме выполняет функции главного модуля системы при выходе последнего из строя. Резервной системе обеспечивается возможность получения всей необходимой информации от навигационных датчиков, результатов предварительной прокладки, данных корректур. Периферийная аппаратура. Навигационно-информационная система использует данные, поступающие из различных источников, и передает свои сведения другим системам и устройствам. На рис. 1.1 приведена одна из возможных конфигураций НИС с периферийными приборами. Датчики навигационной информации. НИС получает курс от гирокомпаса, скорость – от лага, глубину - от эхолота, обсервованные координаты - от приемоиндикаторов спутниковых и береговых РНС. 18 Кроме указанных на рисунке датчиков, к НИС могут подключаться: указатель скорости поворота, электронный магнитный компас, датчик параметров ветра и ряд других приборов. Одним из обязательных признаков НИС является автоматический ввод координат места от приемника спутниковой навигационной системы GPS или ГЛОНАСС, обеспечивающий возможность мониторинга точной позиции судна на электронных картах во всех районах Мирового океана. Эта возможность - одно из основных достоинств НИС. На изображение ЭК может накладываться информация от РЛС, цели от САРП и бортовой аппаратуры АИС, а также получаемые по каналам спутниковой связи метеорологические данные и карты. Через спутниковые каналы в память НИС могут поступать корректуры и другая информация, включая новые ЭК. На дисплее НИС показываются и предупреждения, передаваемые по линии НАВТЕКС. Интерфейсный модуль РЛС (ИМР) предназначен для совмещения РЛС с компьютерами НИС. Это аппаратно-программный блок, обеспечивающий НИС возможность работы с РЛС в требуемых диапазонах: 3х-сантиметровом: X-band (9300÷9500 Мгц), 10ти- сантиметровом: S-band (2900÷3100 Мгц). ИМР преобразовывает эхосигналы РЛС в цифровую форму, передает их в ПК и позволяет наложить радиолокационное изображение на электронную карту. Кроме того, это устройство дает возможность передавать радиолокационное изображение через сеть Ethernet (или через волоконнооптический канал) на любые другие компьютеры. С другой стороны, ИМР предоставляет персональному компьютеру функции для управления РЛС. Интерфейсный модуль позволяют соединить с компьютером любую РЛС, отвечающую требованиям ИМО, и обеспечить управление ей с любого компьютера системы, главного, резервного или вспомогательного, где бы он ни находился на судне. Ряд современных РЛС (RadarPC) сами выполняют функции ИМР и полностью совместимы с НИС. Дополнительный модуль отображения НИС представляет собой снабженный органами управления монитор, который устанавливается на мостике. Он предназначен для возможности параллельного с главным модулем отображения данных в одном либо в разных режимах (ориентации, масштабирования, содержания данных). Этот блок также полезен в ситуациях, когда при управлении судном задействовано несколько человек. На мостике, если 19 20 необходимо, может устанавливаться несколько дополнительных мониторов НИС. Выносной модуль. Ряд НИС позволяет по каналу Ethernet передавать изображение с главного ПК на дисплеи компьютеров, находящихся в других помещениях (в штурманской рубке, в каюте капитана и т.д.). Эти компьютеры становятся как бы выносными блоками НИС. Имея такой выносной модуль в своей каюте, капитан может в любое время проконтролировать процесс судовождения. Вывод информации из НИС может производиться на авторулевой, принтер и в другие устройства и системы. Информационное обеспечение (данные) – это хранящиеся в памяти НИС элементы карт, корректур к ним, сведения из различных навигационных пособий, полученные через каналы связи от внешних источников данные и другая информация, необходимая при выполнении задач проводки судна из порта отхода в порт назначения. Данные НИС хранятся в ее памяти в виде информационных массивов (баз данных и иных структурированных наборов). Информационные базы помещаются во внешней памяти компьютера. Для хранения в основном используются жесткие магнитные и компактные оптические диски, причем последние являются наиболее подходящими для навигационных систем. Они содержат больший объем данных, нечувствительны к магнитным полям, выдерживают значительные физические нагрузки. Базы данных НИС разделяются на статические и динамические. Информация |