СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДОВ

СПУТНИКОВАЯ НАВИГАЦИЯ

1.1 ТРЕБОВАНИЯ К НАВИГАЦИОННОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ МОРСКИХ СУДОВ Надежное навигационное обеспечение судов имеет важное значение для безопасности их плавания, эффективной эксплуатации и предотвращения экологических бедствий. Специфика работы морского, речного и рыбопромыслового флотов определяет необходимость применения таких средств навигации, которые бы с минимумом затрат обеспечили удовлетворение современных и перспективных требований, предъявляемых потребителями в любом районе Земного шара. Особую значимость вопросы надежного, высокоточного контроля за положением судна приобретают при плавании в прибрежной зоне, на подходных путях, в узкостях, каналах и на акваториях портов, где последствия аварии судна в большой степени связаны с риском загрязнения окружающей среды. Для удовлетворения современных требований к навигационному обеспечению судоходства внедряются качественно новые средства судовождения, в том числе спутниковые навигационные системы (СНС).

В принятой Международной Морской Организацией (ИМО) в 1983 г. Резолюции А.529(13) содержатся стандарты точности судовождения, которые определяют требования, удовлетворяющие нужды общей навигации. При этом районы плавания для судов, следующих со скоростью до 30 узлов подразделяются на две основные зоны: · открытое море и прибрежные районы; · подходы к портам и портовые воды, а также узкости, в которых ограничена свобода маневрирования судов. В первой зоне точность судовождения должна быть не хуже 4% от расстояния до ближайшей навигационной опасности, с максимумом в 4 мили при наибольшем допустимом интервале времени от момента последней обсервации. Во второй зоне точность регламентируется принятой в 1995г. Резолюцией ИМО А.815(19) по Всемирной Радионавигационной Системе (ВРНС) и эта точность не должна быть хуже 10 м с вероятностью 95%.

Отображаемая на дисплее информация о местоположении судна должна обновляться с интервалом не более 10 с. Однако, если информация о местоположении судна используется для непосредственного управления судном, или в электронных картах судовых электронных картографических систем, то в этих случаях обновление информации должно осуществляться с интервалом не более 2 с. В Резолюции ИМО А.815(19) определены требования к эксплуатационным характеристикам ВРНС, а также порядок их признания со стороны ИМО. Основными эксплуатационными характеристиками радионавигационных систем, которые используются для их оценки, являются точность, доступность, надежность, дискретность обсервации, целостность и рабочая зона. В этой Резолюции подчеркнуто, что признание ИМО ВРНС будет означать, что она отвечает международным требованиям и способна обеспечить их выполнение. Приемная аппаратура (ПА) ВРНС в настоящее время не является конвенционной, т.е. обязательной к установке на судах. Проблема выбора и одобрения типа ПА ВРНС будет иметь решающее значение после принятия ИМО решения о включении ПА РНС в качестве обязательного технического средства навигационного обеспечения на судах.

В соответствии с требованиями Международной Конвенции по охране человеческой жизни на море (СОЛАС), совместным решением Департамента морского транспорта Минтранса России (Росморфлот) и Госстандарта России от 22 ноября 1993 г. No 28/2251 " О порядке одобрения типов навигационной и радиосвязной аппаратуры, устанавливаемой на судах морского флота России", была введена обязательная сертификация приемной аппаратуры РНС. Аппаратура проверяется на соответствие Технико-эксплуатационным требованиям (ТЭТ), разработанным на базе Стандартов Международной Электротехнической Комиссии (МЭК). В настоящее время приняты и действуют следующие Международные Стандарты: 1. МЭК 1075 и Резолюция ИМО А.818(19) для ПА РНС Лоран-С/Чайка 2. МЭК 1135 и Резолюция ИМО А.816(19) для ПА РНС Декка 3. МЭК 1110 для ПА РНС Омега. 4. МЭК 1108-1 и Резолюция ИМО 819.(19) для ПА СНС GPS. 5. МЭК 1108-3 для совмещенной ПА ГЛОНАСС/GPS. 6. Резолюция ИМО MSC.64(67) для дифференциальной приемной аппаратуры GPS/ГЛОНАСС. Кроме того, Росморфлотом одобрены национальные отраслевые Стандарты: · № ДМТ-29/53-41 для ПА GPS; · № ДМТ-29/53-49 для совмещенной ПА GPS/ГЛОНАСС; · № ДМТ-29/53-51 для дифференциальной ПА GPS/ГЛОНАСС; Аппаратура, устанавливаемая на судах морского флота РФ должна соответствовать требованиям этих Стандартов.

Диапазон навигационных требований для общего мореплавания изменяется от минимальных, предъявляемых к судовождению малых судов, до более высоких, которые необходимы для навигации больших судов, где необходимо использовать системы, обеспечивающие высокую степень точности, надежности, доступности и целостности. Кроме того, существует категория потребителей, для которых применение высокоточной системы радионавигации обеспечит получение большого экономического эффекта и быструю окупаемость затрат на ПА РНС. В настоящее время наиболее полно удовлетворяют требованиям к навигационному обеспечению cудоходства СНС GPS и Глонасс при использовании в штатном и дифференциальном режимах работы. Основными достоинствами этих систем при использовании сигналов стандартной точности в штатном режиме работы являются глобальность рабочей зоны, высокие доступность, точность и надежность при непрерывности навигационных определений, а в дифференциальном режиме - возможность повышения точности и надежности навигационных определений в рабочей зоне дифференциальной подсистемы. Погрешности определения местоположения СНС Глонасс и GPS при использовании сигналов стандартной точности в штатном режиме не превышают соответственно 40м и 100м, а в дифференциальном режиме - 10м с вероятностью 95%. Более высокие точностные характеристики СНС Глонасс объясняются отсутствием режима селективного доступа (SA-selective availability), который применяется в СНС GPS в штатном режиме для загрубления точности при использовании системы гражданскими потребителями. Исходя из перспективных возможностей СНС, связанных с совместным использованием систем Глонасс и GPS, а также вводом в эксплуатацию функциональных дополнений СНС, обеспечивающих улучшение основных характеристик СНС за счет реализации дифференциального режима и специальных систем контроля работоспособности СНС и оперативной передачи данных о целостности, Международная Морская Организация в Резолюции А.815(19) определила основные требования морских потребителей к будущей глобальной навигационной спутниковой системе (ГНСС).

Находящиеся в эксплуатации спутниковые навигационные системы Глонасс и GPS в 1996 г. были одобрены ИМО в качестве компонентов Всемирной радионавигационной системы. При одобрении систем Глонасс и GPS ИМО отметила неспособность каждой из них обеспечить в штатном режиме точность, необходимую для безопасной навигации судов на подходах к портам и в других водах, в которых свобода маневрирования ограничена. Другой отмеченный недостаток этих систем связан с их неспособностью в данное время обеспечивать оперативное оповещение потребителей о нарушениях в работе систем или их элементов, которые происходят пока довольно часто. Наиболее рациональным путем устранения указанных недостатков и улучшения основных характеристик систем Глонасс и GPS, необходимых для расширения их функциональных возможностей, является применение дифференциального режима работы этих систем, что позволяет добиться повышения точности, надежности и эффективности радионавигационного обеспечения в рабочих зонах дифференциальных подсистем СНС.

Морские дифференциальные подсистемы СНС должны работать непрерывно и обеспечивать передачу потребителям дифференциальных сообщений в формате, соответствующем стандарту Радиотехнической Комиссии Морской Службы США (RTCM) SC-104. При этом обеспечивается возможность получения надежных навигационных определений в реальном масштабе времени с интервалами не более 5-10 с. Погрешности определения места увеличиваются с увеличением расстояния от опорной станции и старением дифференциальных поправок, но не должны превышать 10 м в рабочей зоне с вероятностью 0, 95. Дифференциальный режим может рассматриваться как наиболее перспективный для обеспечения плавания в условиях ограниченного маневрирования, включая узкости, каналы и подходы к портам. Важным достоинством реализации дифференциального режима является возможность обеспечения контроля целостности рабочего созвездия спутников, используемого для навигационных определений, и оперативной передачи потребителям информации о целостности.

Суда транспортного, рыбопромыслового, речного флотов, а также суда других ведомств решают с точки зрения навигации аналогичные задачи, поэтому область применения дифференциального режима системы достаточно широка. Применение СНС в стандартном режиме работы, т.е. при работе по сигналам стандартной точности в штатном режиме, практически удовлетворяет требованиям к навигационному обеспечению судов в части точности, доступности и рабочей зоны при плавании в открытом море. При использовании их в дифференциальном режиме в рабочей зоне дифференциальной системы удовлетворяются все основные требования к навигационному обеспечению судов на всех этапах плавания.

1.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО МЕТОДА ДЛЯ НАВИГАЦИОННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ МОРСКИХ СУДОВ Дифференциальный режим СНС основан на знании точного географического положения опорной станции (ОС) дифференциальной подсистемы СНС (ДСНС), координаты которой используются для расчета поправок к измеряемым псевдодальностям до всех спутников, находящихся в зоне радиовидимости ОС. Поправки в виде разностей измеряемых и расчетных значений псевдодальностей в составе дифференциальных сообщений, передаются потребителям, в ПА СНС которых измеренные величины псевдодальностей корректируются с их помощью. Достоинством данного способа является независимый от ОС выбор " созвездия" у потребителя, благодаря наличию поправок по всем спутникам. Для реализации дифференциального режима в дополнение к наземным штатным средствам СНС Глонасс и GPS требуется создание дифференциальной подсистемы в составе опорных и контрольных станций, а также, при необходимости, управляющих станций, использующих средства связи для передачи дифференциальных сообщений потребителям и взаимной связи для передачи данных между станциями.

Учитывая уже принятые международные и национальные решения по морской дифференциальной подсистеме СНС, можно сделать однозначный вывод о перспективности ее построения на базе морских радиомаяков. Передача дифференциальных сообщений морским потребителей производится по каналам морских радиомаяков в диапазоне 283, 5-325кГц. В дифференциальном режиме СНС по сравнению со стандартным режимом работы значительно повышается точность и надежность навигационного обеспечения потребителей, т.е. расширяются функциональные возможности использования систем. Точность повышается за счет вычисления на опорных станциях и передачи потребителям поправок, учитывающих постоянные и медленноменяющиеся составляющие ошибок измеряемых радионавигационных параметров. Одновременно повышается надежность за счет контроля работоспособности дифференциальной подсистемы СНС, как части всей системы, контрольными станциями и оперативного оповещения потребителей о состоянии дифференциальной подсистемы и системы за счет передачи данных потребителям о целостности в составе дифференциального сообщения. Дифференциальный режим СНС является наиболее перспективным для обеспечения плавания в условиях стесненного маневрирования, включая узкости, каналы и подходы к портам.

При использовании дифференциального режима работы СНС могут быть также успешно решены следующие специальные навигационные задачи: · обеспечение высокоточного судовождения на внутренних водных путях (реках, озерах и водохранилищах); · рыбный промысел в прибрежных водах, узкостях и в районах со сложной навигационной обстановкой; · высокоточный промер глубин в прибрежных водах и узкостях; · точное выставление и контроль за местоположением плавучих средств навигационного ограждения как на море, так и на реках и в узкостях; · прокладка кабелей и трубопроводов как в прибрежных водах, так и в открытом море; · геодезические и другие научные исследования в любых районах мира; · обеспечение добычи полезных ископаемых и проведения необходимых изыскательских работ. Интенсивные работы по созданию дифференциальной подсистемы, прежде всего в интересах морских потребителей, проводятся во многих странах.

В настоящее время в 22 странах развернута опытная эксплуатация 166-ти опорных станций дифференциальной подсистемы GPS. Согласно принятой в США программе развития дифференциальной подсистемы, предусматривается развертывание 52 опорных станций, зона действия которых охватывает все прибрежные воды США. 23 таких станции планируется разместить в Канаде, что позволит обеспечить высокоточными навигационными измерениями внутренние водные пути Великих озер, реки Святого Лаврентия. Ряд стран Балтийского моря (Польша, Финляндия, Швеция, Дания и Эстония) установили сеть опорных станций, зона действия которых охватывает большую часть Балтийского моря за исключением прибрежных вод России. В 1997 г на базе радиомаяка Шепелевский будет создана первая российская дифференциальная подсистема СНС GPS, которая в дальнейшем будет дооборудована аппаратурой СНС ГЛОНАСС, т.е. превратится в дифференциальную подсистему СНС ГЛОНАСС/GPS.

Исходя из задач, требующих использования дифференциального режима работы СНС, районами России, нуждающимися в первоочередном оснащении опорными станциями являются: · арктический регион от Мурманска до Берингова пролива прежде всего его западный сектор (10-12 станций); · восточная часть Финского залива и район порта Калининград (2 станции); · прибрежные воды Сахалина и Курильских островов (5-6 станций); · подходы к портам Владивосток, Находка и Восточный (1-2 станций); · подходы к портам Новороссийск, Таганрог и керченскому проливу (1 станция); · подходы к устью Волги и порту Астрахань (1-2 станции); · подходы к порту Архангельск (1 станция). Для навигационного обеспечения судов речного флота целесообразно в первую очередь оборудовать дифференциальной подсистемой СНС участки внутренних водных путей, для которых изданы навигационные карты, обеспечивающие инструментальные методы судовождения. К таким районам относятся: · Ладожское и Онежское озера; · Рыбинское водохранилище; · Нижние участки рек Енисей, Обь и Лена; · Участки реки Волги; · Участки реки Камы.

Предлагаемое оснащение опорными дифференциальными станциями позволит удовлетворить не только потребности общего мореплавания, но и нужды речников, рыбаков, гидрографов и промысловиков, для которых особо важными являются районы Баренцева и Карского морей, прибрежные воды Сахалина и северная часть Каспийского моря, а также указанные районы внутренних водных путей. Росморфлотом совместно с ГУНиО МО, Росречфлотом и Департаментом по рыболовству Минсельхозпрода разработана межведомственная программа оборудования побережья морей в Российской Федерации дифференциальной подсистемой СНС Глонасс/Навстар и предложения по размещению дифференциальных станций на базе существующих радиомаяков.

Места предполагаемого размещения контрольно-корректирующих станций диффподсистемы ГНСС Глонасс/GPS представлены в табл. 1.1

2. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДОВ По своему назначению, организации и техническому оснащению системы УДС могут быть самыми различными, начиная от пассивных первичных мероприятий по упорядочению движения судов и кончая активными системами, базирующимися на комплексе современных технических средств, включающих новейшие электронные средства наблюдения, связи и обработки информации. На Рисунке 2.1 представлен центр управления движением судов залива Находка. 2.1 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ В течение 40 лет организации Морфлота проводят в нашей стране целенаправленную работу по созданию и применению современных систем УДС. Первая СУДС была введена в действие в 1960 году в Ленинградском порту на базе отечественной БРЛС " Раскат". Подобные же станции затем были установлены в портах Мурманск, Ильичевск, Мариуполь. В дальнейшем СУДС были созданы в портах Новороссийск, Одесса, Клайпеда, Вентспилс, Архангельск, Владивосток, Керчь, заливе Находка и в ряде других портов. Всего в СССР было создано и функционировало 24 СУДС. Все указанные СУДС всегда находились в ведении морского флота. В данный момент в России функционируют девять СУДС, имеющие в своем составе береговые РЛС, радиорелейные линии, аппаратуру связи и другое оборудование (краткие характеристики указанных систем УДС представлены в Таблице 2.1 и Перечне 2.1)

С 1993 года успешно функционирует новая система УДС порта Санкт-Петербург с расширенной зоной обслуживания и автоматической обработкой информации. Система постоянно совершенствуется. В конце 1998 года планируется закончить очередной этап модернизации СУДС с вводом в эксплуатацию системы УДС внутренней части порта Санкт-Петербург. В последние годы в России закончено переоборудование и введены в эксплуатацию модернизированные СУДС залива Находка и порта Новороссийск. В сентябре 1998 года комиссия Росморфлота закончила освидетельствование новой модернизированной СУДС порта Архангельск. Заканчивается модернизация СУДС портов Владивосток и Ванино. Во Владивостоке закончено строительство нового здания центра УДС. Продолжается модернизация СУДС порта Мурманск. Начаты работы по расширению СУДС порта Новороссийск. Эффективность внедрения СУДС показала целесообразность расширения зон их применения, создания региональных систем, охватывающих подходы к нескольким портам или целые прибрежные районы. Начиная с 1997 года Росморфлотом ведутся работы по проектированию и созданию Региональных систем УДС восточной части Финского залива ( представлен на Рисунке 2.2) и залива Петра Великого ( представлен на Рисунке 2.3).

2.2 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ В настоящее время на базе современных навигационных и радиосвязных систем создаются новые перспективные СУДС, дополнительно включающие в себя дифференциальные станции спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС/GPS и автоматические-информационные системы (АИС). С их использованием обеспечивается метровая точность определения места судна в зоне действия (до 100 км от диффстанции). Благодаря этому может достигаться высокоточная проводка судов по узким фарватерам, таким как Ленинградский и Калининградский каналы, вход в Северную Двину и Волгу в районе Астрахани. Благодаря высокоточному навигационному обеспечению может быть существенно повышена эффективность дноуглубительных и гидротехнических работ. Внедрение АИС будет иметь особое значение для СУДС. Требование об оснащенности всех судов валовой вместимостью более 300 рег. тонн соответствующей аппаратурой уже включено в проект новой Главы V Конвенции СОЛАС. На базе АИС предполагается создание систем контроля (мониторинга) за движением судов. С помощью специализированного транспондера и средств УКВ радиосвязи или системы спутниковой связи Инмарсат из центра УДС будет возможно запросить и получить высокоточные данные о текущем местоположении судна. При использовании УКВ радиосвязи зона действия подобной АИС будет охватывать район А1 ГМССБ.

С созданием региональной СУДС Финского залива и внедрением АИС, зона постоянного контроля за судами охватит всю восточную часть Финского залива от острова Родшер до акватории портов Санкт-Петербург, Выборг и других строящихся здесь портов. на западе она будет соединяться с зонами АИС Финляндии, Швеции и других стран Балтийского моря. На Дальнем Востоке такая зона в скором времени будет создана в Заливе Петра Великого. Аналогичную систему АИС планируется создать вдоль российского побережья в Азово-Черноморском бассейне на базе СУДС порта Новороссийск и внедряемых здесь береговых УКВ станций ГМССБ. Эта система позволит контролировать все суда, совершающие плавание в районе от Сочи до Таганрога и Ростова на Дону. Оперативная информация о морской обстановке, полученная с помощью таких систем, будет иметь большое значение для совершенствования работы флота, портов и улучшения организации поисково-спасательных операций на море. На Рисунке 2.4 представлено рабочее место лоцмана-оператора центра УДС залива Находка.

2.3 НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ Для обеспечения эффективной и надежной эксплуатации СУДС, Росморфлотом были разработаны необходимые нормативно-правовые документы. Все они разработаны с учетом основных доействующих международных документов: · СОЛАС, Глава V (проект), Правило 12 " Службы управления движением судов". · Резолюция ИМО А.857(20) - " Руководство по СУДС", включающее в себя " Руководство и критерии для СУДС" и " Руководство по найму, квалификации и подготовке операторов СУДС". · Резолюция ИМО MSC.43(64) - " Руководство и критерии для систем судовых сообщений". · " Руководство по средствам навигации" (Navguide) Международной Ассоциации маячных служб (МАМС). · " Руководство по СУДС" МАМС.

В настоящее время в России действующими являются следующие нормативные документы: · Типовое положение о СУДС ( утверждено Росморфлотом 01.07.96, Письмо № МФ-35/2433 от 30.08.96). · Технико-эксплуатационные требования к СУДС № МФ-29/53-48 ( утверждены Росморфлотом 01.07.96, Письмо № МФ-35/2433 от 30.08.96). · Типовые правила плавания в зонах действия СУДС (введены в действие Письмом Минморфлота СССР № 212 от 08.12.87, согласованы с ГШ ВМФ и Минрфбхозом СССР). · Типовая программа и методика освидетельствования СУДС (утверждена ГП " Морсвязьспутник" 11.05.93). · Положение о тренажерной подготовке судоводителей, радиоспециалистов и операторов СУДС (введено в действие Приказом Росморфлота № 1 от 04.01.96). · Технико-эксплуатационные требования к тренажерным центрам подготовки судоводителей, радиоспециалистов и операторов СУДС (№ ДМТ-29/53-44 от 01.03.96). · Типовая должностная инструкция лоцману-оператору СУДС (введена Письмом МСС-4/5-2149 от 23.12.86). · Программа тренажерной подготовки лоцманов-операторов СУДС (утверждена Росморфлотом 20.05.97). · Положение о сборах с судов в морских торговых портах РФ (утверждено Минэкономики 04.08.95, введено в действие Писмом Росморфлота № ДМТ-36/1904 от 07.08.95). · Приказ Росморфлота № 67 от 12.10.92 " О порядке сертификации СУДС". · Рекомендации по организации штурманской службы на судах Минморфлота СССР (РШС-89) Раздел " Плавание в зоне действия СУДС".

В соответствии с технико-эксплуатационными требованиями все СУДС подразделяются на 4 категории: · Высшая категория - региональные СУДС, обслуживающие обширные акватории, включающие в себя несколько портов с подходами, системами разделения движения судов, каналами, фарватерами. · 1 категория - сложные высокоавтоматизированные СУДС, оборудованные специальными высокоточными техническими средствами наблюдения (с компьютерной обработкой информации) и связи, несколькими радиолокационными станциями, обслуживающие подходы и акватории крупных портов и каналы. · 2 категория - СУДС оборудованные специализированными БРЛС, близкими по характеристикам к судовым радиолокаторам с обработкой информации на уровне САРП. · 3 категория - упрощенные СУДС, оборудованные средствами наблюдения и связи.

Каждая СУДС (включая оборудование, положения и инструкции, квалификацию штата) проходит сертификацию Морской Администрации. Вся основная аппаратура СУДС (радиолокационные станции, радиорелейные станции, консоли операторов, аппаратура связи) должна иметь Сертификаты одобрения типа Морской администрации. Проектирование СУДС выполняется морскими научными организациями, а ввод систем в эксплуатацию производится после проведения государственных испытаний, выполняемых морскими организациями и освидетельствования СУДС комиссией Росморфлота. В зависимости от категории СУДС, стоимости оборудования, навигационно-гидрографических условий и степени сложности судовождения устанавливаются ставки навигационного сбора с судов за пользование услугами СУДС. Все сборы с судов поступают в Морскую Администрацию порта, которая затем выделяет средства на содержание штата, эксплуатацию и развитие СУДС.

2.4 РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ СТАНЦИИ

В состав СУДС, как правило, входит центр управления движением (ЦУД) судов и один или несколько ПУД, связанных с центром каналами связи, по которым осуществляются управление техническими средствами постов, а также передача в ЦУД видеоинформации радиолокационными станциями (РЛС) и аудиоинформации радиостанций.

Для обеспечения точности определения места судна с помощью РЛС стараются повысить разрешающую способность станций по дальности, т.е. добиваются укорочения зондирующих импульсов РЛС. В современных РЛС сантиметрового диапазона наименьшая длительность зондирующих импульсов составляет 0, 05 мкс. Для того чтобы передать такой импульс по каналу связи от РЛС поста управления к терминальному оборудованию лоцмана-оператора ЦУД требуется широкополосный канал связи. Чем короче импульс, тем " шире" должен быть канал связи. Для передачи импульса длительностью 0, 05 мкс требуется полоса пропускания канала связи 20 МГц, а если использовать цифровой канал связи, то скорость передачи по европейскому стандарту должна быть 320 Мбит/с. Такого оборудования промышленность серийно не выпускает. Стандартные телефонные каналы имеют полосу пропускания 3100 Гц, а телевизионные - 6, 5 МГц.

Стараясь улучшить эксплуатационные характеристики РЛС, создаются трудности в передаче безыскаженного импульса по каналам связи. Для того чтобы увязать высокие эксплуатационные параметры РЛС с каналом связи, необходимо воспользоваться положениями теории информации, т.е. увязать два понятия - объем сигнала V^ и емкость канала V:

T^ = F^ M^

где F^ - полоса спектра частоты; Т^ -время передачи: М^ - превышение сигнала над помехой;

V = F^ T^ M

где F^ - ширина полосы частот, пропускаемой каналом; Т^ - время использования канала; М - допустимое превышение сигнала над помехой.

V < V т.е. FTM < FTM.

Из приведенного неравенства видно, что " короткий" сигнал Т^ можно передать по узкополосному каналу F, увеличив время занятости канала Т.Приведенным методом широко пользуются на практике.

Из теоретических основ радиолокации известно, что зондирующий импульс РЛС, излученный антенной, проходит до цели и обратно со скоростью 300000 км/с. При работе РЛС короткими импульсами время между импульсами составляет около 500 мкс. Отсюда можно вычислить дальность обнаружения цели, т.е. за 500 мкс импульс должен дойти до цели и вернуться обратно:

^ Vt З-10^-0, 5-10^ s =^- =...........—.....^—.............. ^ 75 км,

что составляет примерно 40 морских миль.

Как правило, необходимая дальность обнаружения целей в СУДС при работе РЛС короткими импульсами не превышает 10 морских миль. Таким образом, использовав на прохождение импульсов РЛС около 125 мкс, оставшееся время (350 мкс) можно использовать для передачи импульсов РЛС по каналу связи, т.е. увеличить время занятости канала в 3 раза, а следовательно, в соответствии с указанным неравенством можно уменьшить полосу пропускания канала в 3 раза.

Сокращая дальность обнаружения целей или увеличивая период следования зондирующих импульсов РЛС, можно добиться возможности передачи импульсов РЛС по стандартным телевизионным или телефонным каналам связи. Такой метод получил название " компандирование'. Сущность его состоит в растягивании импульса во времени на передающем конце в 'экспандере', передаче растянутого импульса по каналу связи и сжатии импульса в 'компрессоре' до первоначальной длительности на приемном конце. Таким образом отраженный от цели импульс РЛС, переданный по каналу связи рассмотренным методом, может быть без искажения воспроизведен на дисплее лоцмана-оператора ЦУД.

Каналы связи для СУДС организуются по радиорелейным линиям связи (РРЛ).

Промышленностью России и иностранными фирмами выпускается множество радиорелейных станций (РРС) различных по мощности и диапазону частот: мощность станций примерно +15 дБ/м, в отдельных случаях ее увеличивают до +35 дБ/м; наиболее приемлемый диапазон частот для СУДС 2-7 ГГц. Только в этом диапазоне можно создать достаточное число каналов связи нужной полосы частот.

Необходимо также учитывать затухание сигнала в свободном пространстве при экстремальных метеорологических условиях (сильном дожде, мокром снеге), ибо в этом случае резко возрастает напряжение работы СУДС. При частоте 7 ГГц мощность затухания в осадках составляет 0, 3 - 0, 4 дБ/км, на частотах ниже 7 ГГц мощность затухания практически можно не учитывать.

Как правило, трассы РРЛ СУДС проходят над водной поверхностью. Они подвержены явлениям интерференции и рефракции.

Интерференция - это геометрическое сложение в точке приема прямого и отраженного от водной поверхности радиосигналов РРС. Наиболее часто это явление наблюдается при штилевой погоде. В точке приема наиболее опасно для связи положение, при котором прямой и отраженный сигналы приходят в противофазе. В этом случае суммарная мощность сигнала может падать до нуля, т.е. полностью прекращается связь.

Рефракция - это искривление 'луча' из-за неоднородности строения тропосферы. Наиболее часто рефракция наблюдается на границе земной и водной поверхностей в утренние и вечерние часы из-за различной степени нагрева суши и воды. В этом случае 'луч' выходит за пределы диаграммы направленности приемной антенны РРС.

Для борьбы с интерференцией и рефракцией чаще всего применяют метод приема сигнала на разнесенные по высоте антенны (сдвоенный прием). В этом случае явления интерференции и рефракции можно исключить или значительно ослабить.

Проблемы передачи сигналов РЛС по каналам связи являются важнейшими в эксплуатации СУДС и должны учитываться при их проектировании и строительстве соответствующими организациями и Морскими администрациями портов.

ЭЛЕКТРОННАЯ КАРТОГРАФИЯ

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒