книга "НИС". Вагущенко Л. Л. Судовые навигационно информационные системы одесса 2004
 Скачать 5.96 Mb.
|
|
статических баз находится в памяти НИС долгое время в неизменном виде. Корректуры к ней получаются сравнительно редко и хранятся отдельно от статических баз. Динамические базы содержат информацию, которая достаточно быстро теряет свою ценность. При обновлении динамических баз полностью заменяется их содержание. Ниже приведен ряд статических баз, данные которых используются в НИС: - Картографическая база; - База сведений о навигационных средствах; - База рекомендованных маршрутов; - Климатическая база; - База данных для расчета приливных явлений; - База сведений о портах; - База данных о судне. Основной из статических баз является картографическая база, которая может содержать данные электронных карт в растровом или векторном формате. Ряд систем имеет несколько таких баз, хранящих разные коллекции ЭК. В динамических базах НИС хранятся сведения о: – ледовом покрытии; – переменных течениях; – океанографических явлениях; – погоде. Программное обеспечение навигационно-информационной системы - это совокупность всех программ и пакетов программ, находящихся в ее памяти. Если проанализировать вес программного и аппаратного обеспечений в стоимости современных НИС, то можно установить, что НИС – это главным образом программное обеспечение. Оно состоит из: операционной системы; программных средств, обеспечивающих съем данных с навигационных приборов и выдачу информации другим техническим устройствам; прикладного программного обеспечения (библиотеки прикладных программ для решения навигационных и других относящихся к навигации задач). Операционная система представляет собой комплекс программ, которые организуют работу компьютера и управление его ресурсами. Программы для приема и выдачи данных (драйверы) обеспечивают съем информации с навигационных приборов и передачу данных на средства отображения, управления и другим физическим устройствам. Прикладное программное обеспечение состоит из отдельных программ и программных пакетов, предназначенных для выполнения функций, ради которых создана НИС. Прикладное программное обеспечение, в зависимости от активации кнопок, ключей и иных элементов пользовательского интерфейса, позволяет решать различные навигационные задачи, управлять изображением электронной карты, сигнализировать о возникновении ситуаций, требующих внимания и/или действий вахтенного помощника, получать различные справки и т.д. Средства общения НИС с оператором включают пользовательский интерфейс, методы и формы отображения информации, звуковую сигнализацию, визуальные и голосовые предупреждения. Пользовательский интерфейс НИС представляет собой среду организации взаимодействия оператора с системой. Он позволяет судоводителю изменять системные параметры, вводить данные, 21 выбирать виды сервиса и функции, которые должна выполнить система. Методы и формы отображения информации обеспечивают концентрированное, наглядное, точное представление требуемых вахтенному помощнику данных, способствуют глубокому пониманию им ситуаций, складывающихся при судовождении, и помогают принимать верные решения по управлению судном. Звуковая сигнализация, визуальные и голосовые предупреждения привлекают внимание судоводителя к ситуациям, требующих быстрой оценки и принятия действий. 1.3. Типы НИС. В зависимости от уровня автоматизации операций, информационных ресурсов и функциональных возможностей, НИС разделяют на три группы: • ЭКДИС; • ЭКС; • ЭКДИС/ЭКС. ЭКДИС – это навигационно–информационная система, удовлетворяющая специальным требованиям ИМО, МГО, МЭК и являющаяся согласно СОЛАС74 альтернативой бумажных навигационных карт. Эти системы представляют основное направление развития судовых навигационно-информационных систем. Перечень требований к ЭКДИС. Эксплуатационные и технические требования к ЭКДИС определены международными организациями: ИМО – международной морской организацией (IMO – International Maritime Organization), МГО – международной гидрографической организацией (IHO – International Hydrographic Organization), МЭК – международной электротехнической комиссией (IEC – International Electrotechnical Commission). Среди предъявляемых к ЭКДИС требований ниже названы основные. Минимальные эксплуатационные требования к ЭКДИС установлены резолюцией ИМО A.817(19), 1995 - Performance standards for electronic chart display and information systems (ECDIS). Требования к содержанию, к условным обозначениям, к применяемым цветам, к отображению ЭНК, средства и процесс их корректуры определены в специальной публикации Международной гидрографической организации: S52 - Specification for Chart Content 22 and Display Aspects of ECDIS, Edition 5, Dec 1996. Этот документ имеет четыре приложения: 1. Руководство по корректуре ЭНК (Guidance on Updating ENC, Edition 3, Dec. 1996); 2. Спецификация цветов и символов для ЭКДИС (Colour and Symbol Specifications for ECDIS, Edition 4, July 1997); 3. Глоссарий относящихся к ЭКДИС терминов (Glossary of ECDIS-related Terms, Edition 3, Dec. 1997); 4. МГО тесты для данных ЭКДИС (ENC Test Data Sets). Описание векторного формата для обмена данными ЭНК содержится в специальной публикации МГО: S57 – IHO Transfer Standard for Digital Hydrographic Data, edition 3.1, Nov. 2000. Название этого формата соответствует номеру публикации - S57/3.1. Технические требования к ЭКДИС установлены документами Международной электротехнической комиссии: – International Standard 61174, – «Maritime navigation and Radiocommunication Equipment systems – Electronic Chart Display and Information Systems (ECDIS) – Operational and performance requirements, methods of testing and required results», 1998. – Publication 60945, – General Requirements for Shipborn Radio Equipment Forming Part of GMDSS and Marine Navigation Equipment. Международные требования к взаимодействию морской навигационной аппаратуры изложены в протоколе МЭК 61162 – “Digital Interfaces – Navigation and Radiocommunication Equipment On Board Ship”. Требования к навигационным картам ЭКДИС. В ЭКДИС должны использоваться только векторные электронные карты, данные которых подготовлены государственными гидрографическими организациями, стандартизованы по содержанию и отображению (Публикация МГО S52), структуре, действующему формату обмена картографической информацией (Публикация МГО S57/3.1) и полностью удовлетворяющие специальным требованиям ИMO. Эти карты выпускаются государственными гидрографическими организациями специально для использования в ЭКДИС. Напомним, что для карт ЭКДИС применяется сокращенная запись - ЭНК. Для предотвращения пиратского использования ЭНК, обеспечения точности, надежности их данных и доступа только к тем картам коллекции, на которые получено разрешение, информацию ЭНК рекомендуется защищать. Стандарты для защиты информации ЭНК опубликованы в документе МГО: “S63 – IHO Data Protection Scheme”, декабрь 2002 г. Сертификация ЭКДИС. На классификационные общества возложена ответственность тестирования НИС на предмет 23 соответствия стандартам и принадлежность к ЭКДИС. Руководство для тестирования содержится в публикации МЭК 61174. Навигационно-информационные системы, аппаратное и программное обеспечение которых в комплексе отвечает всем предъявляемым требованиям, получают от классификационного общества соответствующий сертификат (Type Approval Certificate) и могут после этого законно называться ЭКДИС. Первый сертификат одобрения на ЭКДИС был выдан в 1999 г. немецким классификационным обществом (BSH). С тех пор от различных классификационных обществ получили одобрение на свою продукцию многие производители НИС. Среди них фирмы «Транзас Марин», «Моринтех», «Kelvin Hughes», «Norcontrol» и ряд других. Сертификат одобрения на ЭКДИС действителен в течение двух лет. Для возобновления сертификата производится повторное инспектирование. Оно выполняется с целью гарантии, что аппаратное, программное обеспечение системы и материалы, из которых она изготовлена, соответствуют существующим требованиям. Кроме того, при повторном освидетельствовании необходимо установить, что если проведена модернизация системы, то изменения отвечают предъявляемым требованиям. Юридический статус ЭКДИС. Соответствие НИС названным выше требованиям позволяет судоводителям официально использовать ее прокладку на электронной карте вместо ручной прокладки на бумажных картах. Такой статус ЭКДИС определен правилом 20 главы V Международной конвенции ИМО по безопасности жизни на море (СОЛАС74). Согласно этому правилу все суда должны быть снабжены приведенными на уровень современности картами, наставлениями для плавания, пособиями по огням, знакам, радиотехническим средствам, извещениями мореплавателям, таблицами приливов и другими специальными публикациями, необходимыми на предстоящий рейс. Требуемые карты могут быть обеспечены и путем их отображения на экране ЭКДИС. Это касается и других необходимых на рейс навигационных пособий, информация которых также может быть показана на экране ЭКДИС. Таким образом, ЭКДИС может быть эквивалентом бумажных навигационных карт и пособий для плавания. Это означает не физическую эквивалентность прокладок на электронной и бумажной картах, а юридическое признание использования ЭКДИС без применения бумажных карт на район плавания. 24 На законном основании, на судне можно не иметь бумажных карт и использовать электронную прокладку без дублирования ее графической прокладкой на бумажной карте, когда: – ЭКДИС сертифицирована классификационным обществом; – ЭКДИС снабжена одобренной резервной системой, которая имеет достаточные средства для обеспечения безопасного судовождения на оставшейся части рейса в случае выхода ЭКДИС из строя; – При прокладке применяются только официальные векторные карты -ЭНК; – ЭНК откорректированы по дату использования. В случае невыполнения любого из этих требований, на судне следует иметь комплект откорректированных бумажных карт. Электронная прокладка системы в этом случае должна дублироваться графической прокладкой на бумажной карте. Резервная система может иметь ограниченные функции ЭКДИС, либо полностью дублировать ее. Между основной и резервной системами должна быть возможность обмена информацией. По крайней мере, в резервную систему от основной следует передавать результаты предварительной прокладки и данные всех корректур. Резервная система должна иметь каналы связи со всеми навигационными датчиками, необходимыми при исполнительной прокладке. Поэтому аппаратура «основная ЭКДИС – резервная система» строится в виде информационной сети, обеспечивающей необходимый обмен информацией между ее частями. Вместо резервной системы официально можно иметь откорректированный комплект бумажных навигационных карт. Это не накладывает ограничений на статус электронной прокладки ЭКДИС. К перечисленным выше требованиям необходимо добавить следующее. ЭКДИС может в полном объеме выполнять свои функции только тогда, когда налажено производство ЭНК и поддержка на уровне современности их данных; создана инфраструктура для распространения ЭНК; образована служба для их корректуры. Кроме того, для территориальных вод и подконтрольных государству зон в ряде случаев требуется разрешение национальной администрации на судовождение без использования бумажных карт. ЭКС – это навигационно-информационные компьютерные системы, неполностью удовлетворяющие требованиям к ЭКДИС. Применение ЭКС не освобождает судоводителя от ведения прокладки на бумажных картах. В таких системах используются разные виды карт, включая официальные векторные карты (ЭНК). Наилучшие образцы ЭКС работают с данными в формате S57/3.1 или в форматах, конвертируемых из S57/3.1. По своим характеристикам они близки к ЭКДИС. 25 К ЭКС относятся: компьютерные системы с растровыми ЭК. НИС с векторными ЭК, отличными от ЭНК; НИС с упрощенными ЭК; И многие другие. Навигационно-информационные системы с растровыми картами разделяют на две категории: – РКДС – системы, отображающие официальные растровые карты РНК, т.е. карты, выпускаемые государственными гидрографическими организациями; – РКС – системы, показывающие неофициальные РК. РКДС означает НИС, отображающую официальные растровые навигационные карты с информацией о позиции судна. Они имеют функции для планирования пути, исполнительной прокладки, и показывают, если необходимо, дополнительную относящуюся к навигации информацию. Официальные растровые карты должны удовлетворять требованиям МГО: S61 - Product specification for raster navigational charts, 1999. ИМО, ввиду недостаточных эксплуатационных возможностей ЭКС, отклонило предложения о выработке отдельных требований к этим системам и наставления по их использованию. Однако, уполномоченные организации ряда государств установили национальные стандарты для этих систем, чтобы используемые на судах этих государств ЭКС не оказали отрицательного влияния на безопасность мореплавания. В качестве примера таких национальных документов можно назвать: Стандарты «RTCM Recommended Standards for Electronic Chart Systems», version 2.1, 2001, выработанные Радиотехнической комиссией для морских служб США, и Технико- эксплуатационные требования к видеопрокладчикам Департамента морского транспорта Российской федерации. Требования национальных администраций должны учитываться изготовителями ЭКС, что позволит уменьшить риск от применения их продукции на судах. ЭКДИС/ЭКС представляет собой НИС с «двумя лицами», в англоязычной литературе, так называемые, “dual-fuel ECDIS” или “multi-fuel ECDIS”. Это системы, которые работают как с картами для ЭКДИС,так и с другими видами карт. Такая ситуация вызвана тем, что в настоящее время нет полного набора карт для ЭКДИС на все районы Мирового океана. Когда в ЭКДИС/ЭКС используются официальные векторные карты ЭНК, эта система имеет статус ЭКДИС. 26 В режимах работы с растровыми и отличными от ЭНК векторными картами такие НИС приравниваются к ЭКС. Это требует наряду с выполняемой системой электронной прокладкой обязательного ведения графического учета движения судна на откорректированных бумажных картах. Следует отметить, что ряд из используемых в настоящее время видов электронных карт по формату и принципам отображения на экране значительно отличаются от ЭНК. Кроме того, НИС должны предоставлять возможность образовывать изображение на экране по данным двух или нескольких карт, как в одинаковых, так и в разных форматах (так называемое «бесшовное отображение»). Оно необходимо, чтобы обеспечивать непрерывное представление обстановки в местах перехода от одних карт к другим. Поэтому реализация в ЭКДИС/ЭКС возможности работы со многими видами ЭК существенно усложняет программное обеспечение системы. Требуется, чтобы в ЭКДИС/ЭКС системах коллекции карт разных видов не смешивались с ЭНК. С этой целью карты для ЭКДИС и карты других видов должны храниться в разных частях памяти. Файлы карт для ЭКДИС помещаются в так называемую ENC-базу данных. В ней не должно быть информации о других видах карт. Коллекции отличных от ЭНК карт также рекомендуется хранить в разных местах памяти. Например, коллекцию карт фирмы «Транзас» – в ТХ-97 базе данных, карты фирмы «С-МАР» – в базе СМ-93, и т.д. 1.4. Назначение НИС с учетом перспективы их развития. НИС вместе с судоводителем образует эргатическую систему, управляющую движением судна. Навигационно-информационная система помогает вахтенному помощнику оперировать с информацией, необходимой для эффективной проводки судна из пункта отхода в порт назначения, и предоставляет ему результаты обработки в виде, облегчающем судовождение. В перспективе НИС станет полноценной системой поддержки принятия решений по управлению судном. Такая система должна обеспечивать высокий уровень понимания ситуаций и являться консультантом, который дает обоснованные рекомендации для разрешения возникающих при судовождении проблем и способен автоматически активировать те или иные процедуры обеспечения безопасности в критических ситуациях. Чтобы НИС стала таким средством, требуется, прежде всего, обеспечить ей возможность 27 получения всей информации, необходимой для управления судном. Обобщенно эту информацию можно разделить три части: • Данные, определяющие цель управления с учетом требований к ее достижению; • Информация о системе управления; • Сведения о внешней среде. Рассматривая условия возможности эффективной поддержки решений судоводителя, необходимо отметить, что навигационно- информационная система только тогда может быть полноценным консультантом, когда она: – Имеет полную и точную информацию о состоянии системы управления и ее внешней среды; – Может вырабатывать и получать прогнозы состояния объекта управления и внешней среды на определенное время вперед; – Отображает информацию в форме, обеспечивающей высокий уровень понимания обстановки судоводителем; – Учитывает требования к достижению цели управления, включая наставления и руководства для плавания во всех районах перехода; – Способна на основе вышеназванной информации находить допустимые решения возникающих проблем и выбирать из этих решений эффективные. Из перечисленных задач наибольшую сложность представляет последняя. До настоящего времени НИС мало использовалась для выработки решений по управлению судном. В основе этого лежат следующие причины: недостаток у системы информации для формирования эффективных решений, отсутствие для ряда ситуаций методов нахождения этих решений. В настоящее время созданы условия для получения НИС практически всей, требуемой для судовождения информации, и недалек тот день, когда НИС будут оперировать ей. Подготавливаются к внедрению в НИС и способы для формирования рекомендаций по решению проблем, которые могут появиться в процессе перехода из порта отхода в пункт назначения. Назовем средства НИС, предназначенные для формирования решений возникающих в процессе перехода задач, |