книга "НИС". Вагущенко Л. Л. Судовые навигационно информационные системы одесса 2004
 Скачать 5.96 Mb.
|
|
автоматическая адаптация изображения к условиям освещенности , что уже реализовано в ряде образцов НИС. 5.4. Отображение навигационных элементов. Общие сведения . Помимо картографической информации в НИС отображаются характеризующие процесс судовождения элементы: – текущее место собственного судна, его кинематические параметры и траектория движения; – планируемые основной и альтернативный маршруты; – информация, введенная с пульта оператором; – данные РЛС, САРП, транспондера АИС и иных навигационных приборов; – а также ряд другой, относящейся к навигации информации. Требования к отображению многих этих компонентов установлены Международной электротехнической комиссией. Стандарты отображения других объектов обстановки находятся в процессе обсуждения и разработки. Согласно требованиям ИМО, в ЭКДИС допускается отображение на экране вместе с картой другой, относящейся к навигации информации, например, данных РЛС, САРП, АИС и т.д. Информация этих средств представляется и на экранах ЭКС. При помещении навигационной информации на карту используются различные приоритеты отображения. Иногда эта информация накладывается сверху изображения карты (overlay). В ряде случаев она является нижним слоем данных (underlay). Дополнительная информация может помещаться и между слоями карты (interlay). 194 Касаясь приоритета информации РЛС, необходимо отметить. В ЭКДИС радиолокационное изображение в общем случае должно помещаться над изображением многих площадных объектов карты, но под большинством линейных и точечных объектов (interlay). Детальные сведения по этому вопросу содержатся в таблице просмотра Библиотеки презентации (Приложение 2 публикации МГО S52). Кинематические параметры (курс, путевой угол, путевая скорость) и другие характеристики собственного судна и сопровождаемых САРП объектов отображаются на карте с помощью графических символов. При необходимости детализации они могут быть представлены на специальной панели в цифровом виде. Для обозначения собственного судна на карте обычно используется два символа: один служит для отображения корпуса судна в соответствии с его максимальной длиной и шириной в масштабе карты, а другой – это заметный условный знак, отмечающий точку нахождения судна на карте. Первый символ применяют на картах крупного масштаба, на которых представленный в масштабе корпус не вырождается в простую точку, как это происходит на мелкомасштабной карте. На мелкомасштабных картах необходимо использовать символ второго вида, заметный на фоне карты. В ряде систем на символе представленного в масштабе судна отображается место антенны GPS (точка, координаты которой выдаются GPS). При нанесении системой символа судна на карту учитывается, что получаемые координаты места относятся не к центру массы судна. Это важно для крупнотоннажных судов при плавании в стесненных водах, так как неучет места антенны может привести к погрешности в отображении положения корпуса судна, достигающей иногда 100 м. Для навигационной информации используются различные способы выделения важных данных на экране, включая методы подсвечивания. Курсор . Для удобства работы с компонентами пользовательского интерфейса с целью подключения различных функций и видов сервиса, а также для выполнения многих других операций, на экране дисплея НИС отображается курсор. Он может представляться несколькими символами. Когда курсор находится на поле карты, то на периферии экрана обычно отображаются географические координаты точки на карте, на которую он указывает. Выполнение измерений . Для производства измерений в НИС могут использоваться неподвижные и подвижные круги дальности, а также один или два электронных визира. Во многих НИС для одновременного измерения пеленгов и дистанций применяется электронная визирная линейка. 195 В ЭКДИС должны обеспечиваться измерения пеленга и дистанции с текущего места судна или с выбранной референцной точки на любую точку изображения карты. Другие относящиеся к навигации элементы . Из графических элементов, отображающих относящуюся к навигации информацию, можно назвать: – Индексные линии; – Различного вида маркеры, включая маркеры событий для организации автоматической сигнализации; – Знаки ручной корректуры; – Границы зон безопасности и охранной зоны САРП и АИС; – Элементы, используемые для подъема карты; – Компоненты, представляющие данные погоды (изобары, изолинии высот волн, вектора сезонных и приливо-отливных течений и т.д.); – Условные знаки сообщений Навтекс; – И ряд других. Кроме этого, на отображаемой карте или на специальных панелях на экране НИС могут показываться цифровые данные и текстовые сведения. Здесь можно назвать сообщения АИС и предупреждения Навтекс, справки о навигационных средствах, цифровые значения кинематических параметров собственного судна и целей, данные о прохождении маршрута и многие другие. 5.5. Пути улучшения отображения информации. Необходимость оптимизации отображения данных в НИС . На начальном этапе применения навигационных систем с электронными картами, когда они практически выполняли функции видеопрокладчиков, особых проблем перегруженности экрана информацией не возникало. Однако в ходе развития количество объектов и характеристик на экранах НИС значительно увеличилось и продолжает возрастать. К элементам, сведения о которых нужны судоводителю, принадлежат: – картографические объекты; – элементы, характеризующие движение собственного судна (позиция, прошлый путь, планируемый маршрут и др.); – данные РЛС, САРП, АИС и других систем; – информация береговых систем управления движением; – компоненты ледового покрытия; – приливные явления; – компоненты течений; – элементы погодных условий; – данные поиска и спасения. 196 – и ряд других объектов. Постепенно объекты из этого перечня становятся элементами отображения НИС. Согласно действующим на современном этапе требованиям ИМО, в ЭКДИС показывается вся необходимая для безопасного и эффективного судовождения картографическая и навигационно-гидрографическая информация, а также данные, характеризующие движение судна. Интегрированы в ЭКДИС данные САРП и транспондера АИС. Представление информации РЛС, как слоя цифровых данных НИС, также стало для этих систем общепринятой чертой. На экранах ряда НИС начали показываться климатические, погодные данные и другая относящаяся к навигации информация, официальные стандарты отображения которой еще не выработаны. В настоящее время Международная ассоциация маячных служб (МАМС) разрабатывает стандарты отображения на экране ЭКДИС информации береговых систем управления движением судов. ИМО, МГО, ВМО и ряд государственных гидрографических организаций ведут работу по определению условных обозначений элементов: – Ледового покрытия; – Приливных уровней; – Метеорологических данных; – Гидрологических характеристик; – Данных поиска и спасения; – И других. Перечень обязательных для оперирования в ЭКДИС программных объектов будет дополнен этими элементами, данными АИС и рядом других компонентов в новом четвертом издании документа МГО - S57/4, которое планируется принять в 2006 году. В связи со значительным ростом данных НИС возникает вопрос, как отображать всю эту новую требуемую для принятия решений информацию: представлять отдельно, добавлять к имеемым данным, либо комбинировать с ними? Простое добавление такого количества новых объектов на отображение является реальной угрозой перегруженности экрана излишней информацией. В такой области, как морское судовождение, зашумленность устройств отображения ненужными данными опасна. В ее условиях значительно усложняется оценка ситуаций, жизненноважные для решаемой задачи данные могут быть потеряны вследствие наложения, замаскированности, затенения и неясного представления. Ненужная информация, предоставляемая судоводителю, как и недостаток полезных сведений, отрицательно влияют на безопасность мореплавания. 197 Как можно заметить, задача отображения объектов навигационной обстановки заключается не только в том, как их изобразить на экране, но и какие из них и каким образом показать в сложившейся ситуации в совокупности с другой, относящейся к навигации информации. Направления оптимизации отображения навигационных данных . Учитывая реальную в ближайшем будущем опасность перегруженности экранов навигационно-информационных систем и несовершенство применяемых в настоящее время в НИС методов отображения данных, в 2000 г. ИМО приняло решение о разработке Руководства для гармонического представления информации в навигационно-информационных системах . Цель этого документа – внедрение во всех судовых навигационно-информационных системах оптимальных способов представления данных, реализация которых при изготовлении систем обеспечит возможность эффективной оценки обстановки и принятия решений в процессе судовождения. Анализируя предложения специалистов по улучшению отображения навигационных данных, можно выделить следующие положения. 1. Знание обстановки является высшим требованием к отображению данных в НИС . Навигационно-информационная система – это часть системы управления судном. В этой системе управления НИС выполняет функции подготовки и отображения информации для судоводителя, чтобы облегчить ему выполнение задач оценки ситуаций и принятия решений. Поэтому основное требование к данным НИС – обеспечение хорошего знания обстановки. Как уже упоминалось, знание обстановки (Situation awareness) – это восприятие элементов окружающей среды и состояния в ней объекта управления в пространственном и временном измерении, расшифровка значений этих элементов и прогнозирование их состояния на ближайшее будущее. Знание обстановки включает в себя следующие требования к представлению данных в НИС: – отображение информации должно быть оперативным и характеризовать ситуацию на текущий момент времени без существенного запаздывания; – представление ситуации должно быть наглядным, т.е. четким, ясным, незагроможденным второстепенными деталями, важную информацию следует выделять; – отображение должно быть полным, т.е. давать всю необходимую информацию для принятия решений; – отображение должно быть адекватным, т.е. отражать существенные для решаемой задачи стороны ситуации с требуемой точностью; – при отображении необходимо иметь возможность прогнозирования элементов ситуации на определенное время вперед; 198 – дополнительная информация, которая может понадобиться в связи с решаемой задачей, должна быть «под рукой». Можно выделить четыре основные фактора, отрицательно влияющие на глубину понимания ситуаций, складывающихся в процессе проводки судна, при изучении обстановки по ее изображению на экранах: - Неполнота данных; - Рассредоточение информации об обстановке; - Недостатки условных обозначений; - Зашумленность изображения ненужной информацией. Неполнота данных не позволяет оценить все особенности сложившейся ситуации. Как правило, решения, принятые на основе неполной информации, являются неоптимальными. Когда данные об обстановке представляются частями на нескольких устройствах отображения, то общий образ обстановки судоводителю приходится составлять умозрительно, что не всегда удается сделать должным образом. Если условные обозначения не учитывают психофизиологические свойства человека, то возможны ошибки интерпретации данных и ухудшение наглядности отображаемой информации. Зашумленность изображения ненужными деталями усложняет оценку ситуаций, может привести к неучету важных элементов и к принятию неверных либо неэффективных решений. 2. Погодные условия – неотъемлемая часть навигационной обстановки Погода на море характеризуется гидрометеорологическими данными. Кроме того, в «среднем» погоду представляют климатические сведения. Опытные судоводители знают, что практически любая информация о погоде (ветер, волнение, лед, снег, туман, дождь, изменение температуры воздуха и воды, теплые фронты, холодные фронты, атмосферное давление и т.д.) важна, так как она влияет на эффективность выполнения навигационных задач, сохранную перевозку груза, безопасность мореплавания. Без учета условий погоды в общем случае невозможна правильная оценка обстановки и выработка эффективных решений по управлению судном. Поэтому действительные и прогностические гидрометеорологические данные должны гармонично отображаться на экране НИС (в совокупности с другой, относящейся к навигации информации) в виде, облегчающем судоводителю решение стоящих перед ним задач. Интеграция в НИС получаемых по каналам внешней связи данных о погоде, а также подключение к ней появившихся приборов для измерения параметров волнения и качки, позволяет этой системе 199 осуществлять более полное информационное обслуживание процесса принятия решений по управлению судном. Данные о погоде в НИС должны использоваться при планировании пути судна, при исполнительной прокладке и для других целей. Климатические данные и гидрометеорологические прогнозы позволяют НИС определить (либо помочь судоводителю найти) оптимальный путь перехода по тому или иному критерию, установить запасные варианты для выполнения задач рейса, заблаговременно подготовиться к сложным условиям плавания, наметить порты убежища, изменить маршрут, чтобы избежать опасных погодных условий. С климатическими данными необходимо знакомиться при проработке намеченного рейса. Для целей планирования перехода они должны использоваться, когда нет прогнозов погоды. В табл. 5.1 представлены наиболее важные элементы погоды и целесообразные области их использования. Таблица 5.1. Существенные для навигации параметры погоды. Исполнительная прокладка Параметры Измерение Прогноз на текущий момент Планирование пути (Прогноз на будущее) Для других целей Ветер Скорость и направление Сила порывов + + + + + + Состояние моря Длина и высота ветровых волн Длина и высота волн зыби + + + + + + Видимость + + + Приливы Скорость, направление течения Глубина с учетом прилива + + + + + + + Неприливные изменения глубины + + + Ледовые условия + + + Другие значительные условия + + + Температура воздуха + + Атмосферное давление + + Влажность + Температура забортной воды + При исполнительной прокладке в НИС должна быть возможность задания различных погодных критериев и опасных объектов (например, высота волны более 5 м., видимость менее 2-х миль, наличие льдов, айсберги и т.д.). По этим данным система сможет заблаговременно уведомлять судоводителя об ожидаемых 200 неблагоприятных гидрометеорологических условиях. Предупреждения должны быть визуальными, так как эти ситуации не требуют принятия немедленных решений. Наличие у НИС функций для контроля и учета погодных условий способствует повышению безопасности плавания и эффективности рейсов. Стандарты для представления и отображения гидрометеорологических условий в ЭКДИС пока находятся в стадии разработки. Они войдут в следующие издания публикаций S57 и S52. 3. Информация АИС улучшает знание ситуаций. По сравнению с РЛС бортовая аппаратура АИС предоставляет более полную, с лучшей точностью и быстрее (в реальном времени) информацию о морских мобильных объектах, необходимую для предупреждения столкновений. По линии АИС СУДС будет осуществлять навигационную помощь судам в районах крупных портов и в зонах интенсивного движения. Запланирована установка транспондеров АИС на стационарных и плавучих средствах навигационного ограждения. Они будут передавать информацию о позиции этих средств, качестве их функционирования, данные о приливе и течении, условиях погоды и видимости. Названная информации повышает уровень понимания обстановки и должна представляться на экране НИС. Данные АИС предусмотрено ввести в перечень обязательных для ЭКДИС программных объектов в четвертом издании стандарта S57. 4. Обстановка должна отображаться в целом (в интегрированном виде) . Информация навигационных средств, предоставляемая в настоящее время на мостике судна, распределена между несколькими дисплеями: на индикаторах одной или двух РЛС, на устройстве отображения САРП, на индикаторах других навигационных приборов. Распределение информации само по себе не представляет ничего плохого. Но нередко в практике судовождения возникают задачи, для решения которых необходимо оценить сложившуюся ситуацию в целом, одновременно по данным многих источников. Если в этом случае управление осуществляется подготовленной командой судоводителей под руководством капитана, то распределение данных между несколькими экранами является иногда определенным преимуществом. Когда же на мостике один человек и требуется в целом оценить ситуацию, необходимость обращения ко многим устройствам отображения и составления по их данным общей картины обстановки – явный недостаток комплекса навигационных средств. Об этом говорит и анализ отчетов по авариям судов. Ряд их них можно было избежать 201 при наличии общей картины, характеризующей одновременно опасность столкновения и риск посадки на мель. Одной из целей автоматизации судов является уменьшение их экипажей и предоставление возможности одному вахтенному помощнику обеспечивать безопасное и эффективное судовождение в большинстве судоходных районов. Поэтому на автоматизированных судах навигационно-информационная система должна быть способной показывать сложившуюся обстановку в целом, на одном экране. Отсюда следует, что в общем случае для обеспечения эффективной оценки ситуаций и принятия решений на мостике судна наиболее подходящим является |