Материал: РНП Конспект Демиденко 2010

66

- иметь достаточную емкость батареи для работы в режиме ожидания 96 часов и 8 часов при непрерывном облучении импульсами радара частотой 1 кГц. (Дата

замены батарей указана на наружной стороне корпуса РЛО. Батареи питания следует менять через половину срока их службы);

- сохранять работоспособность в диапазоне температур от -20 o С до +55 o С;

-высота установки РЛО должна быть по крайней мере 1 метр над поверхностью

моря;

-срабатывать на расстоянии до 5 миль при облучении НРЛС с высотой антенны

15 метров и при облучении самолетной РЛС мощностью 10 кВт на расстоянии до 30 миль с высоты 1000 метров.

8.1.1.Некоторые замечания при работе с РЛО

1. Ошибки дальности РЛО.

Когда видны ответы только от 12 видеосигналов (РЛО на расстоянии большее чем 1 миля), позиция, в которой находится первая точка, может быть вне истинного

места РЛО на расстоянии 0,64 мили [22]. Когда дальность уменьшается и увеличивается скорость приема ответных сигналов, ошибка будет составлять не

более чем 150 метров от истинного места.

2. Влияние ширины полосы пропускания НРЛС.

Обычно ширина полосы пропускания НРЛС согласована с длительностью излучаемого импульса и изменяется при переключении шкалы дальности, связанной с длительностью импульса. Узкие полосы 3...5 МГц используются с длинными

на малых дальностях.

Ширина полосы радара меньше чем 5 МГц уменьшит сигнал РЛО, поэтому предпочтительно использовать среднюю ширину полосы для гарантированного приема сигналов РЛО.

3. Влияние боковых лепестков диаграммы направленности

антенны НРЛС.

При приближении к РЛО, боковые лепестки антенны НРЛС могут показывать ответы РЛО как ряд дуг или концентрических колец. Они могут быть удалены при помощи регулирования подавления помех от моря и местных предметов, хотя может

быть полезно наблюдать такие сигналы, поскольку они могут упростить обнаружение

вусловиях отражений, и подтвердят, что РЛО находится около судна.

4.Настройка НРЛС.

Чтобы увеличивать видимость РЛО в условиях отражений, ручная подстройка частоты НРЛС может быть загрублена для уменьшения отражений. НРЛС с автоматической подстройкой частоты не позволяют выполнить загрубление.

5. Усиление.

Для максимальной дальности обнаружения РЛО должна использоваться нормальная установка усиления для большой

дальности, с видимой зернистостью фонового шума. 6. Подавление помех от моря, от дождя.

Для оптимальной дальности обнаружение РЛО эти регуляторы должны быть

установлены на минимум.

Некоторые НРЛС имеют автоматические/ручные средства управления подавлением помех моря, местных предметов и от дождя. Поскольку функции

управления автоматическим подавлением помех могут быть различны у разных

производителей, рекомендуется первоначально использовать ручное управление, пока не будет обнаружен РЛО.

67

Эффект от автоматического управления сигналом ответа РЛО может быть виден только при сравнении с ручным управлением.

7. Метеорологические условия.

Мертвый штиль может привести к множественности импульсов, отражаемых от поверхности моря. Высокие волны могут дать возможность приема на больших

расстояниях, но из-за случайной высоты радара и РЛО обнаружение будет спорадическим, из-за пропадания сигнала.

Устранение влияния моря и отражений дождя будет зависеть от используемого радара, и навыка оператора НРЛС.

Лекция №18

9. Судовые средства автоматической радиолокационной прокладки

Проблема предупреждения столкновений судов является одной из важнейших

на морском флоте, что определяется, прежде всего, высоким уровнем навигационной аварийности в результате столкновений. Ежегодно в мировом флоте в результате столкновений терпят аварии несколько сот морских транспортных судов, что вызывает значительные убытки, связанные с гибелью, как самих судов,

так и перевозимых ими грузов, а также с сопровождающими их аварии, загрязнением

окружающей водной среды.

Актуальность решения рассматриваемой проблемы возросла в связи с повышением интенсивности судоходства, увеличением размеров и скоростей движения судов и значительным ростом их стоимости.

Для предупреждения столкновений судов, на национальном и международных

уровнях, в начале 70-х годов были приняты меры для широкого оснащения судов средствами радиолокационной техники;

организовано специальное практическое обучение судоводителей на радиолокационных тренажерах.

Одновременно для повышения эффективности применения РЛС ИМО приняло решение об оснащении крупнотоннажных судов средствами, автоматизирующими

процесс ведения радиолокационной прокладки и облегчающими решение задачи по предупреждению столкновений судов. Подобные устройства стали впервые использоваться на судах около 40 лет тому назад.

Были разработаны и испытаны различные типы судовых средств

автоматического предупреждения столкновений судов. Среди них применялись как простые устройства, предназначенные для сигнализации о появлении отметки цели

(судна) на экране РЛС (или оценки опасности столкновений с ними), так и сложные системы, имевшие в своем составе специализированные ЭВМ и служащие не только для автоматизации радиолокационной прокладки, но и для выбора оптимального маневра для безопасного расхождения с приближающимися судами [18].

Были рекомендованы к применению два типа оборудования: устройства оценки

опасности сближения судов и средства автоматической радиолокационной

прокладки (САРП или ARPA –аббревиатура английских слов Automatic Radar Plotting Aid). Именно последние средства, начиная с 1984 года определены ИМО [Резолюция Ассамблеи А.422(ХI), ИМО, ноябрь 1979 г.] как обязательные для установки на крупнотоннажных судах. В настоящее время ими оснащено тысячи судов мирового флота.

68

Средства автоматической радиолокационной прокладки некоторое время выпускались в двух вариантах — в составе отдельного автоматизированного

радиолокационного индикатора (АРИ) или в качестве автоматизированной радиолокационной станции (АРЛС)

В первом варианте АРИ являлся независимым прибором, сопрягаемым с обычными навигационными РЛС. Он имел в своем составе специализированную ЭВМ или использовал общую ЭВМ системы комплексной автоматизации процессов

судовождения. При этом варианте индикатор РЛС использовался для решения обычных навигационных задач, а АРИ дублировал его, выдавая на свой экран

первичную радиолокационную информацию и дополнительно все данные, получаемые в результате радиолокационной прокладки.

Во втором варианте АРЛС оснащалась специализированной ЭВМ, которая

позволяла наряду с выполнением обычных навигационных функций вести автоматическую радиолокационную прокладку. При этом вся получаемая

информация выдавалась на общий индикатор кругового обзора.

Первая аппаратура автоматической радиолокационной прокладки в СССР была разработана в 1975 году и внедрена в составе комплексной системы автоматизации

процессов судовождения «Бриз-1», предназначенной для оснащения крупнотоннажных танкеров типа «Крым». Кроме них ею были оборудованы контейнеровозы типа «Капитан Смирнов» и ряд других судов. С учетом опыта эксплуатации этой аппаратуры и проведенных на судах морского флота испытаний различной зарубежной техники были разработаны автоматизированный индикатор

«Бриз-Е» и автоматизированная станция «Океан-С» [12,16]. Эти средства начали

устанавливаться на судах морского флота с 1983 года. Для оснащения малотоннажных судов в СССР выпускались также радиолокационное устройство оценки опасности сближения судов типа «Альфа» («Ольха»).

В настоящее время на многих судах морского флота установлены средства автоматической радиолокационной прокладки, разработанные и изготавливаемые различными фирмами: «Bridge Master» (английской фирмы «Decca»), «Digiplot» (фирмы «Iotron», США), «CAS» (фирмы «Sperry», США), фирмы Krupp - Atlas

Elektronik (Германия) [17], Furuno, JRC (Япония) [31,34], «Ряд», «Лиман», «Горизонт»

(Россия) и ряд других средств [32].

9.1.Требования к средствам автоматической радиолокационной прокладки

Внастоящее время основным техническим средством для решения задач,

связанных с предупреждением столкновений судов в условиях ограниченной

видимости является РЛС. Однако применяемые сейчас в РЛС оконечные устройства

-индикаторы не гарантируют необходимой эффективности и требуют дополнительных устройств с использованием средств вычислительной техники для автоматизации обработки радиолокационной информации. Использование ЭВМ

позволяет более полно реализовать потенциальные возможности судовых РЛС, избежать субъективных ошибок судоводителя при интерпретации опасных ситуаций.

Автоматизированные системы предупреждения столкновений судов выполняют следующие функции [19]:

автоматическое обнаружение целей, наблюдаемых в зоне, окружающей судно; автоматический или ручной захват (выбранных по желанию штурмана)

обнаруженных целей и их автосопровождение, то есть непрерывное измерение их координат;

определение параметров движения автосопровождаемых целей (курс и скорость)

и элементов сближения (дистанция кратчайшего сближения Дкр и время до точки кратчайшего сближения Ткр );

69

отображение на индикаторе кругового обзора вместе с основной (первичной) радиолокационной информацией векторов скорости встречных целей и другой

информации, характеризующей текущую ситуацию (признак степени опасности каждой цели, начала маневра встречной цели и др.), а также на этом же или другом

специальном индикаторе вычисленных параметров движения целей и элементов сближения с ними;

сигнализацию об опасных событиях (появление или потеря опасной цели,

сближение на близкое расстояние и т. д.); экстраполяцию ситуации (проигрывание) маневра для безопасного расхождения с

опасными судами, выбранного либо автоматически, либо по решению штурмана. Такой объем автоматизации предусматривает активное участие штурмана в

решении этой задачи только нa начальном и конечном этапах при принятии самых

ответственных решений — захват целей, необходимых для непрерывного автосопровождения, и выбор маневра на безопасное расхождение.

В принципе можно автоматизировать и эти процессы. Однако для начального этапа сложность заключается в необходимости обеспечения высокой вероятности уверенного обнаружения целей (особенно малых целей на больших дистанциях и

вблизи судна при наличии сильных помех от поверхности моря). Кроме того, при большом количестве целей может не хватить памяти ЭВМ и задача не будет решаться полностью. Поэтому наилучшим решением является совмещение обеих возможностей — как автоматического захвата целей при автоматическом обнаружении, так и ручного захвата при визуальном обнаружении на экране.

9.2.Обобщенная функциональная схема САРП

Несмотря на большое разнообразие технической реализации САРП, многие устройства выполняют общие функции. На основании этого можно с помощью упрощенной обобщенной функциональной схемы (рис.9.1) рассмотреть устройство и принцип работы САРП.

Большинство САРП состоит из следующих приборов и устройств: датчиков

информации, сопрягающих устройств и непосредственно индикатора ситуаций.

В качестве датчиков информации в САРП применяются одноили двух - диапазонные судовые РЛС, лаг и гирокомпас.

Двухдиапазонная РЛС состоит (см. рис.9.1) из антенн 3-х и 10-ти

Рис.9.1. Упрощенная обобщенная функциональная схема САРП

сантиметрового диапазонов (A3, А10); приемопередатчиков 3 -х и 10-ти

сантиметрового диапазонов (ПЗ, П10) и двух индикаторов ИКО1 и ИКО2.

Информация от лага и гирокомпаса подается на ИКО для создания необходимых режимов ориентации изображения и режимов движения.

70

От РЛС поступают следующие данные: текущее значение углового положения антенны в пространстве (КУА), видеосигналы об окружающей обстановке (ВС) и

импульсы синхронизации (ИС). От лага и гирокомпаса поступает соответственно информация о скорости Vс, и курсе Кс собственного судна.

Одноили двухдиапазонная РЛС может использоваться в обычном режиме, и тогда на ИКО1 и/или ИКО2 имеется возможность наблюдать окружающую радиолокационную обстановку и решать типичные радиолокационные задачи.

В режиме автоматической радиолокационной прокладки (АРП) РЛС, выполняя обычные функции, является одновременно основным датчиком информации о

наблюдаемой обстановке.

Импульсы синхронизации в дальнейшем используются для синхронизации канала синхронизатора. Информация об угловом положении антенны после

преобразования и кодирования используется в ряде трактов САРП.

Данные лага о скорости и гирокомпаса о курсе судна, после преобразований,

используются для формирования вектора скорости собственного судна, для вычисления параметров наблюдаемых целей, для создания режима ИД в режиме АРП и др. В САРП, кроме АРП, предусмотрена возможность ручного ввода данных о

скорости и курсе судна.

Информация от датчиков поступает в аналоговой форме, а кодирование и вывод ее в цифровой процессор или вычислительную машину требуют дискретной формы ее представления. Основное назначение сопрягающих устройство — преобразование данных в аналоговой форме, получаемых от датчиков

информации, в дискретную для ее дальнейшего кодирования, преобразования и

ввода в цифровой процессор и другие тракты САРП.

9.2.1. Назначение сопрягающих устройств

Преобразователь курсового угла антенны (КУА) предназначен для преобразования углового положения антенны в пропорциональную последовательность импульсов или в кодовую последовательность. Конструктивно

он может располагаться как в районе антенны (например, фотодисковый датчик

углового положения антенны САРП «Океан-C»), так и в канале пеленга антенны. Квантующее устройство предназначено для квантования видеосигналов по

амплитуде и по времени (по дальности). Квантование по амплитуде может быть

двухуровневое (бинарное) или многоуровневое.

Время квантования по дальности выбирают таким образом, чтобы не

загрублять разрешающую способность РЛС по дальности и в то же время обеспечивать надежное автосопровождение при различных метеоусловиях и заданную точность измерения параметров надводных объектов.

Преобразователи скорость — цифра (ПСЦ) и курс — цифра (ПКЦ) служат для

преобразования аналоговых значений скорости и курса собственного судна в цифровую форму. В некоторых типах САРП здесь же кодируется информация для ее дальнейшего использования.

Если на судне применяются цифровые датчики курса и скорости судна, то предусмотрена возможность ввода информации от них непосредственно в канал

цифрового процессора и в другие тракты.

Назначение отдельных трактов и каналов индикатора ситуаций.

Информационно-вычислительный канал (ИВК) предназначен для приема,

переработки, вычисления и хранения информации и выдачи ее на устройства

отображения и сигнализации. Канал включает в себя специализированную ЭВМ или цифровой процессор, устройства связи с другими каналами и трактами, устройство

кодирования , имитации и др.