Навигационные сигналы представляют собой Р-код , излучаемый на часотах F1, F2, и С/А-код, излучаемый только на частоте F1. В отличие от GPS, где коды Р и С/А для разных спутников разные, в ГЛОНАСС они одинаковы для всех спутников. Таким образом, в отличие от применяемого в GPS кодового метода в ГЛОНАСС реализован частотный метод различения навигационных сигналов спутников.
Аппаратура пользователей включает оборудование, необходимое для сопровождения спутников, определения позиции, скорости и времени по данным орбит спутников и измерениям навигационных параметров. Для приема навигационных сигналов имеется 24 частотных канала. В среднем точность определения положения с помощью специальной бортовой аппаратуры ГЛОНАСС составляет 8 метров. Если GPS имеет наилучшую точность в средних широтах, то ГЛОНАСС - в высоких.
ГЛОНАСС дает место в геодезической системе П390. Разность между положением объекта в П390 и WGS84 не превышает 15 м, в среднем она составляет 5 м. В настоящее время уточняются для разных районов Земли точные значения поправок для перехода от системы П390 к WGS84.
Система ГЛОНАСС может использоваться совместно с GPS (GPS andGLONASSGlobalNavigationSatelliteSystem - GNSS). Это позволяет по сравнению с GPS повысить точность и надежность определений за счет увеличения числа наблюдаемых спутников. улучшения геометрии их расположения в высоких широтах, использования обоих кодов ГЛОНАСС в аппаратуре для массового потребителя, что дает возможность более точно учесть в GPS ионосферную погрешность.
4.4 Информация радиолокатора и САРП
Радиолокатор является для НИКС одним из основных датчиков информации для определений положения и параметров движения судна в стесненных водах. Радиолокационные определения места производятся путем привязки к элементам береговой черты. Кроме этого, информация РЛС и САРП играет основную роль при решении задач предупреждения столкновений судов. Характеризуя информацию РЛС и САРП, необходимо отметить следующее.
Дальность обнаружения объектов в РЛ-системе зависит от нескольких фаеторов, размеров и отражающей способности самих объектов, характеристик РЛС, высоты антенны, наличия помех.
При нормальных условиях распространения радиоволн, когда высота антенны над уровнем моря равна 15 м и нет помех, РЛС должна давать четкое изображение:
• Берега - на расстоянии 20 NM, когда он возвышается над уровнем моря до 60 м; и на расстоянии 7 NM, когда он поднимается до 6 м;
• Надводных объектов: судов вместимостью 5000 брт независимо от ракурса - на расстоянии не менее 7 NM; малых судов длиной порядка 10 м - на расстоянии не менее 3 NM; объектов, таких как навигационные буи, имеющих эффективную отражающую поверхность порядка 10 кв.м. - на расстоянии не менее 2 NM. Когда антенна расположена на высоте 15 м над уровнем моря, то даже в условиях помех от моря РЛ-система должна давать четкую отметку стандартного радиолокационного отражателя на расстоянии до 3.5NM.
Говоря о минимальной дистанции РЛС, следует отметить, что надводные объекты должны быть четко отображены на экране РЛС, начиная с минимальной горизонтальной дистанции 50 м от позиции антенны.
Определение места судна с помощью РЛС производится по измерениям пеленгов и расстояний береговых объектов либо обзорньм методом (совмещением радиолокационного изображения с изображением береговой черты на ЭК).
Погрешность измерений дистанций с помощью РЛС не должна превышать 1% от значения шкалы дальности. Основными Компонентами погрешности РЛ-измерения дистанции до точечного объекта в автоматическом режиме слежения за ним являются: погрешность от нестабильности задержки излучения зондирующего импульса передатчика относительно импульса синхронизации РЛС, погрешность от квантования по времени РЛ-сигнала и нестабильность генератора квантов дальности, отклонение центра отметки объекта от его реального положения.
Погрешность измерения пеленга складывается из погрешности курсоуказания и погрешности измерения курсового угла. В автоматическом режиме слежения за точечным объектом погрешность измерения курсового угла включает в себя: погрешность от квантования угла поворота антенны, люфт антенны, погрешность из-за несиметричности и ширины диаграммы направленности антенны, погрешность от качки судна, погрешность от флуктуации по пеленгу центра РЛ-отметки объекта. Суммарная погрешность измерения курсового угла обычно не превышает 0.4°.
Разрешающая способность по дистанции РЛ-системы на шкале 1.5 NM должна быть не более 40 метров в ситуации, когда две точечные цели расположены на одном пеленге в пределах пространства 50-100% от значения шкалы. Соответственно разрешение по пеленгу на этой шкале для двух точечных целей, расположенных на одном расстоянии от центра в пределах 50-100% значения шкалы должно быть не более 2.5° .
На качество радиолокационной информации влияют состояние атмосферы, ветер, дождь, град, снег, туман и смог, облака, песчаные бури, теневые сектора, работа радаров других судов и др. факторы. Эти обстоятельства могут стать причиной радиолокационной "невидимости" объектов, срывов автосопровождения целей, увеличения погрешностей измерений и погрешностей элементов движения целей, вычисляемых на основе измерений.
Точность результатов вычислений в САРП кинематических параметров целей зависит от точности измеряемых пеленгов и дистанций, погрешностей параметров, характеризующих движение своего судна, геометрии сближения, стадии автосопровождения (захват траектории или устойчивое сопровождение). Следует отметить, что маневр судна обычно выявляется САРП с запозданием порядка 1 мин. Сразу после маневра представляемые САРП значения кинематических параметров целей содержат значительные погрешности и требуется порядка 3 мин, чтобы точность вычисляемых параметров снова стала удовлетворительной.
При использовании САРП для определения кинематических параметров собственного судна на сопровождение берутся неподвижные навигационные ориентиры. Эффективность решения этой навигационной задачи зависит от ряда факторов. Максимальная и минимальная дальность надежного для сопровождения ориентира зависит от характеристик РЛ-системы, геометрических размеров и отражающей способности самого ориентира, наличия теневых секторов РЛС, ее мертвой зоны, состояния моря. Устойчиво САРП сопровождает только точечные ориентиры. Предсказать стабильность автосопровождения протяженного ориентира очень сложно. При сопровождении точечных ориентиров могут наблюдаться срывы, а порой невозможность захвата, если точечный объект расположен близко к берегу, или входит в группу близко расположенных друг к другу точечных объектов.
4.5 Автоматические идентификационно-информационные системы
Автоматическая идентификационно-информационная система (АИС) является техническим средством судовождения, использующим взаимный обмен между судами, а также между судном и берегом, с целью опознавания судов, решения задач по предупреждению столкновений, контроля соблюдения режима плавания и мониторинга судов в море.
Согласно пересмотренного в сентябре 1999 г. правила 19 главы 5 «Конвенции по охране человеческой жизни на море» (СОЛАС), все совершающие международные рейсы суда валовой вместимостью от 300 рег.т. и более, каботажные грузовые суда от 500 рег.т. и выше, а также пассажирские суда независимо от их размера, следует в ближайшее время оборудовать АИС.
Так, все вновь строящиеся суда, которые будут входить в эксплуатацию после 1 июля 2002 г., обязаны иметь АИС.
Для судов, построенных до 1 июля 2002 г., определено следующее. На пассажирских судах и танкерах требуется установить АИС до 1 июля 2003 г. Суда, кроме пассажирских и танкеров, должны быть оборудованы АИС не позднее:
• Суда 50000 рег.т. и более -1 июля 2004 г.;
• Суда от 10000 до 50000 рег.т. -1 июля 2005 г.;
• Суда от 3000 до 10000 рег.т., -1 июля 2006 г.;
• Суда от 300 до 3000 рег.т., - 1 июля 2007 г.;
• Каботажные суда - 1 июля 2008 г. От выполнения указанных требований могут освобождаться суда, которые будут выведены из эксплуатации в течение двух лет после указанных дат.
Для обеспечения безопасного расхождения судов в море аппаратурой АИС необходимо оснащать не только транспортные, но и рыболовные суда, а также военно-морские, пограничные корабли и суда специального назначения.
Следует отметить, что внедрение АИС не требует больших затрат. Стоимость судовой аппаратуры АИС при массовых поставках будет составлять порядка 2+3 тыс. долларов США. Расходы на наземное оборудование, размещаемое на станциях УКВ-связи зоны А1 ГМССБ или на СУДС, не превысит 10-15 тыс. долларов.
4.5.1 Назначение АИС, ее режимы работы. Документы, определяющие использование АИС в судовождении
Назначение АИС. Автоматические идентификационно-информационные системы предназначены:
• для обмена навигационными данными между судами при их расхождении в море;
• для передачи данных о судне и его грузе в береговые службы;
• для передачи с судна навигационных данных в береговые системы управления движением судов (СУДС) с целью обеспечения более точной и надежной его проводки в зоне действия СУДС. По линии АИС с берега могут передаваться навигационные и метеорологические предупреждения на суда, плавающие в прибрежных водах.
При намечаемом дальнейшем сопряжении судовой АИС со станцией спутниковой связи ИНМАРСАТ-С станет возможным осуществлять мониторинг флота в глобальном масштабе, включая прибрежные воды, рыболовную и экономическую зоны.
Режимы работы АИС. Основным режимом работы судовой АИС является «автономный и непрерывный» режим. Судовая АИС в этом случае передает блоки информации на одной частоте с короткими временными интервалами. Всемирная радиоконференция выделила в УКВ диапазоне для работы АИС две частоты: 161,975 МГц (AIS-1) и 162,025 МГц (AIS-2). Автономный режим используется при работе АИС во всех районах плавания.
Следует заметить, что при необходимости представители компетентной власти в районе действия СУДС могут переключить АИС с «автономного режима» на один из следующих режимов: