книга "НИС". Вагущенко Л. Л. Судовые навигационно информационные системы одесса 2004
 Скачать 5.96 Mb.
|
|
выполняют расчеты, на основании которых можно выбрать путь и режим движения судна, обеспечивающие минимальный расход топлива на переходе и оптимизацию его времени. При таких вычислениях учитываются постоянные, сезонные и приливоотливные течения, потери скорости на волнении и на мелководье, а также ряд других факторов. Кроме того, при планировании пути НИС предоставляет функции: • цифрового ввода и корректировки в специальной таблице параметров маршрута: координат поворотных точек, скорости хода на отрезках маршрута, времени прибытия в поворотные точки, значения безопасной глубины, а также расчета по опорным значениям всех интересующих судоводителя элементов предстоящего перехода; • отображения выбранного маршрута на ЭК для зрительной оценки с предоставлением возможности графического редактирования положения поворотных точек с помощью курсора. При этом могут использоваться операции добавления, вставки, смещения поворотных точек и изменения их последовательности; • тестирования безопасности маршрута. Эта функция позволяет оператору просканировать запланированный маршрут с целью выявления навигационных препятствий, опасных областей глубин, районов с особыми условиями плавания; • реверсирования маршрутов (т.е. рассмотрения маршрута в обратном направлении); • подключения программ имитации маневров для вставки в маршрут участков изменения режима хода и поворотов с одного отрезка маршрута на другой; • печати опорных и расчетных данных выбранного маршрута, а также перечня карт на переход; 230 • свободного выбора любой точки на линии намеченного маршрута для расчета дистанции и времени следования до любой следующей точки на линии пути; • пересчета координат поворотных точек на другой геодезический датум. Пользовательский интерфейс режима планирования пути характеризуется рис. 7.3. Рис. 7.3. Отображение данных при планировании пути судна. Большое значение для предварительной прокладки имеют и функции для получения справочной информации о средствах навигации, портах, правилах плавания, станциях обслуживания, районах маршрутизации движения, системах управления движением на подходах к портам и т.д. 7.3. Счисление, обсервации, прокладка пути. Для возможности выполнения счисления и обсерваций к НИС подключаются датчики информации. Современные НИС могут работать с компасами, лагами, приемниками спутниковых (GPS, ГЛОНАСС) и наземного базирования (LORAN–C, DECCA) позиционных систем, а также с другими навигационными датчиками, предоставляющими данные в соответствии с протоколом МЭК 61162. Поступающая информация используется для расчета и отображения позиции, скорости и курсе судна, параметров прохождения маршрута. 231 В НИС обеспечивается выбор средств для определения места: одной системы (GPS, DGPS, ГЛОНАСС, DECCA, LORAN-С) или нескольких позиционных систем одновременно (гибридный режим) с целью повышения надежности определений. Имеется функция для получения обсерваций по вводимым вручную значениям пеленгов и дистанций навигационных ориентиров. Одной из основных задач НИС является мониторинг движения судна на электронной карте, для которого обычно используется информация приемника GPS. При решении этой задачи на специальную панель экрана выводятся цифровые данные, характеризующие процесс движения судна: - судовое время (Time), - координаты судна (LAT, LON), - путевой угол (COG), - курс (HDG), - путевая скорость (SOG), - скорость по лагу (LOG), - величина предстоящего изменения скорости и курса, и т.д. Показания обновляются каждую секунду. Имеется операция для оптимизации состава представляемой информации, позволяющая вахтенному помощнику устанавливать набор данных, отображение которого соответствует условиям плавания. На экране НИС при необходимости может показываться намеченный путь: основной и/или альтернативный запланированный маршрут. Имеются операции для модификации основного маршрута в процессе плавания и для изменения его на альтернативный. Реализована в НИС и функция для отображения на карте действительного пути судна с отметками его позиции. Интервал времени между отметками судна может назначаться оператором в пределах от 1 до 120 мин. Имеется операция для оперативной отметки позиции судна. Возможно добавление пояснений к ней. При прокладке можно прогнозировать положение судна на будущие моменты времени и осуществлять просмотр районов на пути следования. В НИС нередко предусматривается основной и запасной режимы мониторинга позиции судна. В основном режиме НИС может использовать данные: - Относительного и абсолютного лагов, гиро и флюксгейт компаса; - Приемоиндикаторов систем GPS, ГЛОНАСС, DECCA, LORAN–C, транспондера AIS, САРП; - Курса и скорости, вручную введенных оператором. При отказе позиционной системы, выбранной для мониторинга позиции судна , НИС автоматически переходит на запасной (аварийный) режим прокладки пути. 232 В некоторых НИС реализована возможность параллельного мониторинга на ЭК места судна по информации двух позиционных систем, что позволяет системе (и оператору) контролировать качество данных этих средств (рис. 7.4). Рис. 7.4. Мониторинг положения судна по данным двух позиционных систем. 7.4. Мониторинг прохождения маршрута. НИС непрерывно контролирует проводку судна по маршруту. Она представляет судоводителю наименование маршрута и данные, характеризующие его прохождение: маршрутные координаты, боковое смещение от линии пути (XTE), расстояние (DTG) и расчетное время (TTG) движения до ближайшей путевой точки, ожидаемое время (ETA) прибытия в эту точку и курс (CTS) для выхода в нее. Показывается также значение направления (CUR) активного отрезка запланированного маршрута и курс (NEXT) следующего за ним участка. Для визуального контроля качества проводки НИС позволяет показать на карте границы допустимой полосы движения. Система сигнализирует об отклонениях от маршрута, выходящих за эти границы, и о подходе к точке поворота, чтобы судоводитель заблаговременно мог подготовиться к маневрированию. 233 В НИС также предусмотрена функция для оперативного изменения маршрута без выхода в режим «предварительная прокладка». 7.5. Контроль навигационной безопасности НИС осуществляет контроль безопасности плавания. Он реализуется с помощью разных методов. Для обнаружения опасных объектов на носовых курсовых углах НИС обеспечивают возможность назначения сектора или сегмента безопасности. В некоторых НИС программой формируется другого вида «зона безопасности» (Safety online). Очертание зоны безопасности может быть выведено на экран или нет. Пример отображения на карте зоны безопасности в виде сегмента представлен на рис. 7.5. Рис. 7.5. Отображение «фигуры безопасности» при исполнительной прокладке. При попадании опасного объекта в пределы области безопасности (независимо от того, показывается она на экране или нет) автоматически подается сигнал предупреждения. Название опасного объекта показывается на панели сообщений и дублируется голосом. Имеется в НИС функция для установки ширины полосы движения по заданному маршруту. Если судно в процессе перехода выходит за пределы этой полосы, включается сигнализация. В НИС с векторными картами возможно выделение безопасной изобаты. Судоводители применяют эту функцию с целью рельефного представления судоходных акваторий на экране. При входе судна в 234 область опасных глубин, НИС подает звуковой сигнал, сопровождаемый текстовым пояснением и голосом. Для предупреждения вахтенного помощника об опасных глубинах к НИС также подключается эхолот. Взаимодействие ЭКДИС с эхолотом осуществляется на основе протокола МЭК 61162. Информация эхолота сохраняется системой и может быть выведена на экран в виде кривой рельефа дна. Для привлечения внимания оператора и обеспечения возможности принятия им своевременных мер предосторожности в НИС с векторными картами предусмотрены автоматические предупреждения о вхождении судна в районы с особыми условиями плавания. Для контроля процесса проводки по моментам достижения судном определенного положения относительно той или иной характерной точки на местности (ориентира, опасности, элемента побережья и др.) а НИС возможна постановка маркеров событий. Выбранная на карте точка обозначается специальной отметкой (маркером). Оператор может выбрать условие взаимного расположения судна и маркера (достижение заданного пеленга, сближение на установленную дистанцию, удаление на определенное расстояние, нахождение на траверзе). Когда в процессе плавания выполняется заданное условие, включается сигнализация. Маркер события Рис. 7.6. Изображение обстановки с нанесенным маркером события. В некоторых НИС предусмотрен контроль точности навигации. Возможно предвычисление погрешности расчетного места судна (EPE – expected position error) с показом на экране ее границ, сравнение данных нескольких позиционных средств, выявление грубых 235 определений на основе сопоставления обсервации со счислимым местом и с обсервацией по другой независимой позиционной системе. Выполняется контроль качества информации, поступающей от различных датчиков. Функции НИС для работы с пользовательскими слоями информации позволяют судоводителю нанести поверх любой карты дополнительные линии, символы, сектора, текст с целью подъема карты, что способствует повышению безопасности прохождения сложных участков пути. В НИС обеспечивается прием поступающих от Навтекс– приемника сообщений (навигационных, метеорологических и ледовых предупреждений, информации об операциях поиска и спасения и т.д.) и запись их в память системы. Автоматически выделяются координаты района, к которому относится сообщение, его текст и другие параметры. Условный знак полученного сообщения отображается на электронной карте. При входе судна в район, к которому относится сообщение Навтекс, или при подходе к условному знаку сообщения, относящегося к точке, система включает предупреждающую сигнализацию. Навигационно-информационная система контролирует работу подключенных к ней навигационных устройств и сообщает о неисправности любого из них оператору. Кроме того, ряд НИС сигнализируют о выходе из штатных режимов или нежелательных тенденциях в работе главных средств управления (рулевого устройства, главной движительной установки), а также определенных судовых систем. 7.6. Использование радиолокационной информации Для обеспечения полной информационной совместимости РЛС с навигационно-информационными системами используется специальный интерфейсный модуль РЛС – «ИМР». Он преобразовывает эхосигналы РЛС в цифровую форму, отделяет полезную информацию от шумов и ложных эхосигналов, передает радиолокационное изображение в НИС для наложения его на электронную карту. Возможность отображения РЛ-образа обстановки как совместно с картографическими данными, так и независимо от них, позволяет судоводителю легко ориентироваться в узкостях и в незнакомых районах плавания, повышает его уверенность в надежности отображаемого на карте места судна. 236 ИМР дает возможность передавать радиолокационное изображение через сеть Ethernet или фиброоптическую сеть на любые другие компьютеры. Интерфейсный модуль позволяет соединить с НИС любую современную РЛС и обеспечить управление радиолокационной станцией с любого компьютера НИС, главного, резервного или вспомогательного, где бы он ни находился на судне. С помощью интерфейсного модуля РЛС: - обеспечивается полная совместимость НИС с различными типами приемо- передатчиков радаров ведущих фирм производителей; - формируется цифровой РЛ-образ акватории и передается на компьютеры НИС; - уменьшается влияние на цифровой РЛ-образ помех естественного и искусственного происхождения (от морского волнения, дождя, тумана, низких облаков, снеговых зарядов, соседних РЛС). Для этой цели применяются алгоритмы «pulse-to- pulse», «scan-to-scan» корреляции и распознавания образов. Первый вид корреляции характеризует стохастическую связь РЛ–данных, соответствующих последовательным посылкам зондирующих импульсов. «Scan-to-scan» корреляцией оценивается зависимость цифровых РЛ-образов, получаемых при разных оборотах антенны; - используется алгоритм оптимального цифрового выделения малоразмерных морских целей на фоне мешающих отражений от береговой черты и портовых сооружений. РЛС нового поколения (так называемые RadarPC) основаны на персональном компьютере. Они полностью совместимы с ЭКДИС и напрямую подключаются к ним. При работе с РЛС навигационно-информационные системы обеспечивают наложение радиолокационного образа обстановки на электронную карту. Это облегчает сравнение РЛ-изображения с картой, позволяет установить неточность положения судна, а также обнаружить цели, о которых не было сигнализации при пересечении ими охранной дистанции. При подключении САРП к НИС на ЭК представляются все взятые на сопровождение РЛ-цели. Имеются операции для изменения длины векторов целей, и обеспечивается выбор для отображения векторов истинного или относительного движения. У отметок целей на ЭК могут выводиться следы их прошлого пути. Опасные цели выделяются красным цветом. Для отображения цифровых значений элементов движения целей имеется функция “Просмотр формуляров целей”. При ее активации показываются: пеленг, дистанция цели, ее курс и скорость, D кр , Т кр Для определения положения и элементов движения собственного судна НИС предоставляет функции навигационного использования 237 радиолокационной информации. Кинематические параметры собственного судна могут находиться при сопровождении береговых точечных объектов и характерных элементов протяженных объектов. Ряд систем обеспечивает возможность определения позиции судна путем автоматического совмещения радиолокационного изображения с картой. 7.7. Работа с АИС. НИС и бортовая аппаратура АИС выгодно дополняют друг друга. Подключение транспондера АИС значительно увеличивает коммуникационные способности НИС, обеспечивая возможность получения в реальном времени и отображения на экране информации от других судов, с береговых станций, со средств ограждения, когда они оборудованы АИС. С другой стороны, только ЭКДИС способна поддержать все функциональные возможности АИС. Рис. 7.7. Отображение целей АИС и САРП в районе перехода с карты на карту. Бортовая аппаратура АИС предоставляет точную и подробную информацию о целях, имеющих AИС–транспондеры. Пример отображения НИС обстановки с АИС-целью показан на рис. 7.7. Помимо сведений о курсе и скорости судна-цели (передаваемых им самим и поэтому точных), АИС позволяет получить информацию о названии судна, его владельце, тоннаже и размерах, маршруте и типе 238 перевозимого груза. Подобная информация может быть полезна, например, при планировании маневрирования и в ряде других случаев. Информация АИС позволяют НИС контролировать радиолокационное сопровождение целей. По линии АИС навигационно-информационная система может получить сведения о маршруте цели и отобразить его на экране, что даст полное представление о намерениях цели. Требования к графическому отображению АИС-целей в автономных и в интегрированных навигационных средствах и системах (включая НИС) определены в циркуляре ИМО SN/Circ.217 от 11.07.01 – «Временное руководство для представления и отображения информации о АИС-целях». Этому вопросу также уделено внимание в проекте ИМО по гармонизации отображения информации в судовых системах (см. Приложение 4). НИС позволяет выбрать для отображения все или только несколько АИС-целей. Команду об исключении опасной АИС-цели система не выполняет. На крупномасштабной карте условный знак активированной АИС- цели может быть заменен выраженным в масштабе символом цели с указанием на нем места антенны GPS. Имеется функция для выбора оператором АИС-цели для отображения ее данных на специальной панели. Эта функция, а также установки: времени прогноза движения целей, зоны для автоматического их захвата, пределов безопасности (D крз и Т крз ), являются общими для целей АИС и РЛС. Если рассчитанные по данным транспондера АИС значения D кр , Т кр меньше безопасных пределов, то НИС показывает символ опасной цели и подает тревожный сигнал. Когда сигнал об опасной АИС-цели не получен в пределах установленного времени, то НИС отображает символ потерянной цели в точке самой последней ее позиции и подает тревожный сигнал. После подтверждения оператора о приеме тревожного сигнала символ потерянной цели исчезает. Имеется |