ТЕМА 1 ЭКС. НАЗНАЧЕНИЕ. СТРУКТУРА. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ.Навигационно-информационная система - НИС (Navigation and Information System) предназначена для: • отображения картографической и навигационно-гидрографической информации, необходимой для безопасного и эффективного судовождения, в решения оперативных навигационных задач и ведения исполнительной прокладки, • непрерывного отображения текущего места судна и корректуры НИС может рассматриваться как система информационной поддержки решений при проводке судна по заданному маршруту, так как она выполняет определенные операции по подготовке решений для штурманского состава: -получает, обрабатывает и отображает информацию; -контролируется ее достоверность; -выдает необходимые справки, касающиеся района плавания; -находит концентрированные, сжатые характеристики процесса судовождения, облегчающие принятие решений; -оценивает навигационную безопасность и выдает предупреждения с помощью визуальных и акустических средств сигнализации.: Информация вахтенному помощнику представляется в интегрированном виде путем отображения концентрированных характеристик текущего состояния процесса судовождения на электронной карте (ЭК). Навигационно-информационные системы изготавливаются рядом фирм и организаций. Аппаратура разных производителей имеет определенные отличия по дизайну, составу, объему выполняемых функций и по другим характеристикам управления получением информации от РЛС, САРП, АИС и других источников, выполнения счисления, обсерваций и прокладки пути, контроля прохождения маршрута, оценки навигационной безопасности и опасности столкновений, предупреждений и регистрации информации, поддержания баз данных на уровне современности и ряд других.
Рис. 1.1. Модуль ИИС интегрированной мостиковой системы. Для выполнения своих задач НИС использует информацию практически всех судовых навигационных датчиков: гирокомпаса, лага, эхолота, РЛС, САРП, АИС, приемоиндикаторов спутниковых и береговых радионавигационных систем и др. Следует отметить, что НИС - это не только система, которая позволяет вести электронную прокладку и корректировать электронные карты. Это также система, которая: - содержит в памяти важную в навигационном отношении информацию и позволяет вызвать се в любое время и без задержки представить вахтенному помощнику; - обладает способностью получать сведения, как от внутрисудовых, так и от внешних источников информации и записывать их в свою память; - обеспечивает привлечение внимания вахтенного помощника к ситуациям, требующим его контроля; -позволяет накладывать на электронную карту радиолокационное изображение, данные АИС, климатические карты, карты текущей погоды и ее прогнозов, карты ледовой обстановки, облегчая судоводителю, принятие решений в сложных ситуациях; - является не только навигационной системой, но и средством предупреждения столкновений. 1.2. Состав системы. НИС может рассматриваться как совокупность аппаратных средств, программного обеспечения и данных.
Рис. 4.2. Блок-схема НИС с периферийными устройствами. Аппаратное обеспечение - это в общем случае установленный в специальной консоли высокопроизводительный персональный компьютер, который соединен с навигационными приборами. Он включает в себя системный блок, монитор, управляющую панель. В системном блоке находятся процессор, сопроцессор, оперативная память, накопитель на жестком магнитном диске, дополнительные блоки памяти, устройства для ввода информации с гибких магнитных и оптических дисков, порты ввода/вывода информации и др. устройства. На управляющей панели расположен манипулятор (обычно трекбол), дополненный несколькими клавишами. Может использоваться также типовая клавиатура. В навигационно-информационной системе обеспечивается возможность приема данных от различных источников информации и вывода данных в другие системы и устройства. На рис. 4.2 приведена одна из возможных конфигураций НИС с периферийными устройствами. Так, НИС получает курс от гирокомпаса, скорость - от лага, глубину - от эхолота и т.д. Отличительной чертой является автоматический ввод в НИС координат места от приемника спутниковой навигационной системы GPS или ГЛОНАСС, обеспечивающий возможность непрерывного отображения высокоточного текущего места судна на карте. Эта возможность, по сути, представляет наиболее важное достоинство НИС. На изображение ЭК может накладываться информация от РЛС, цели от САРП и АИС, а также получаемые по каналам спутниковой связи метеорологические данные и карты, Через спутниковые каналы в память НИС могут поступать корректуры и другая информация, включая новые ЭК. На экране дисплея НИС может отображаться информация приемника НАВТЕКС. Блок интеграции РЛС и ПК - это аппаратно-программный блок (PC radar kit). Он позволяет, с одной стороны, преобразовать эхосигналы РЛС в цифровую форму, передать их в ПК и наложить радиолокационное изображение на электронную карту. Кроме этого, он дает возможность передавать радиолокационное изображение через сеть Ethernet на любые другие компьютеры. С другой стороны, это устройство предоставляет персональному компьютеру функции для управления РЛС. Современные устройства интеграции РЛС и ПК позволяют соединить с компьютером любую современную РЛС и обеспечить управление станцией с любого компьютера системы, главного или вспомогательного, где бы он ни находился на судне. Вывод информации из НИС может производиться на авторулевой, принтер и в другие устройства и системы. Ряд НИС позволяет по каналу Ethernet передавать изображение с главного ПК на дисплеи вспомогательных (периферийных) компьютеров. Это может быть компьютер в штурманской рубке, в каюте капитана или в другом помещении. Программное обеспечение НИС состоит из программ организации пользовательского интерфейса, программ для отображения навигационных карт на дисплее и, так называемой, «библиотеки функций». «Библиотека функций» - это совокупность программ, которые в зависимости от активации кнопок, ключей и иных элементов пользовательского интерфейса позволяют решать определенные навигационные задачи, оперировать с изображением электронной карты, получать различные справки и т.д. Данные - это хранящиеся в памяти НИС элементы карт, корректур к ним, сведения из различных навигационных пособий, полученные через каналы связи от внешних источников данные и другая информация, необходимая при выполнении задач проводки судна из порта отхода в порт назначения. Ниже приведен перечень информационных баз, 1. Картографическая база; 2. База сведенийо навигационных средствах 3. База рекомендованных маршрутов; 4. Климатическая база 1.3. Виды ЭК и типы навигационно - информационных систем. Основные виды ЭК. В навигационных информационных системах используются различные виды электронных карт. Эти карты классифицируются по разным признакам. Довольно часто применяется классификация ЭК в зависимости от данных, представляющих изображение карты на электронных носителях. Согласно этого признака выделяют растровые и векторные ЭК. В растровых картах используется метод цифрового представления изображения карты в виде матрицы точек (пикселей). При таком представлении сведений об отдельных картографических объектах в памяти нет, что представляет основной недостаток этого вида карт. Растровые карты получаются путем сканирования бумажных карт и являются их электронными копиями. Растровые карты могут быть в разных графических форматах. Британское адмиралтейство поставляет растровые карты в формате ARCS. Гидрографическая служба США выпускает растровые карты в формате NDI/BSB. Свой формат имеют и растровые карты других гидрографических служб и частных организаций, изготавливающих растровые карты. Информация векторной карты хранится в памяти в виде последовательности записей, характеризующих каждый имеемый на карте объект. По этим записям НИС с помощью специальной программы сама строит изображение карты на экране дисплея. Как и растровые ЭК, векторные карты могут быть в разных форматах. Векторные карты выпускаются государственными гидрографическими службами в формате S57, v. 3. Крупнейший из частных производителей векторных карт фирма «Транзас» изготавливает их в формате ТХ-97. Другая известная фирма «С-МАР» представляет ЭК в формате СМ-93/3. Можно привести примеры и других форматов, в которых информация векторных карт хранится на электронных носителях. В зависимости от юридического статуса различают официальные и неофициальные карты. Официальными считаются ЭК, выпускаемые государственными гидрографическими организациями. Все другие ЭК относят к неофициальным картам. Типы НИС. В зависимости от уровня автоматизации операций, информационных ресурсов и функциональных возможностей НИС разделяют на три группы; • ECDIS (Electronic Chart Display and Information System); • ECS (Electronic Chart System); • ECDIS/ECS. ECDIS-это навигационно-информационная система, удовлетворяющая специальным требованиям ИМО, МГО, МЭК. Соответствие системы названным требованиям позволяет судоводителям официально использовать ее прокладку на электронной карте вместо прокладки на бумажных картах. Такой статус ECD1S определен правилом 20 главы V Международной конвенции ИМО по безопасности жизни на море (SOLAS-74). 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 также путем их представления на экране ECDIS. Это касается и других необходимых на рейс навигационных пособий, информация которых также может быть отображена на экране ECDIS. Таким образом, ECDIS может быть использована как эквивалент бумажных навигационных карт и пособий для плавания. Это означает не физическую эквивалентность прокладок на электронной и бумажной картах, а юридическое признание использования ECDIS без применения бумажных карт на район плавания. В ECDIS должны использоваться только векторные электронные карты), данные которых подготовлены государственными, гидрографическими организациями, стандартизованы по содержанию (Публикация МГО S52), структуре, действующему формату обмена картографической информацией (Публикация МГО S57, v.3) и полностью удовлетворяющие специальным требованиям ИМО. В официальной литературе для этих карт используется сокращенная запись ENC - Electronic navigation chart, Таким образом, используемое сокращение ENC и термин ecdis-карта представляют одно и то же. ECS - это навигационно-информационные компьютерные системы, не полностью удовлетворяющие требованиям к ECDIS. Применение ECS не освобождает судоводителя от ведения прокладки па бумажных картах. Используемые в таких системах карты, называемые ниже ecs-карты, не полностью отвечают специальным требованиям ИМО и МГО. К ECS относятся: ■ RCDS (Raster Chart Display System) - компьютерные системы с растровыми ЭК. ■ НИС с векторными ЭК, не полностью удовлетворяющими требованиям к ecdis-картам; ■НИС с упрощенными ЭК. ECDIS/ECS представляет собой НИС с «двумя лицами», в англоязычной литературе, так называемые, "dual-fuel ECDIS". Это системы, которые работают как с ecdis- так и с ecs-картами. Такая ситуация вызвана тем, что в настоящее время нет полного набора ecdis-карт на все районы Мирового океана. Когда в ECDIS/ECS используются ecdis-карты, эта система имеет статус ECDIS. В режимах работы с растровыми и векторными ecs-картами такие НИС приравниваются к ECS. Это требует наряду с выполняемой системой электронной прокладкой обязательного ведения графического учета движения судна на откорректированных бумажных картах. Следует отметить, что ecs-карты по формату и принципам их отображения на экране могут значительно отличаться от ecdis-карт. Поэтому обеспечение в ECDIS/ECS возможности работы с разными ЭК существенно усложняет программное обеспечение системы. Требуется, чтобы в ECDIS/ECS системе ecs-карты не смешивались с ecdis-картами. С этой целью ecdis-карты и карты других видов должны храниться в разных частях памяти. При отображении ecdis-карты также должны иметь четкие отличия от ecs-карт. Файлы ecdis-карт помещаются в так называемую ENC-базу данных. Эта база должна включать только ENC, выпущенные государственными гидрографическими организациями. Данные ecs-карт разных видов также рекомендуется хранить в разных местах памяти. Например, файлы карт фирмы «Транзас» - в ТХ-97 базе данных, карты фирмы «С-МАР» - в базе СМ-93, и т.д. Распространение ЭК. Электронные карты могут распространяться их изготовителями напрямую, либо через уполномоченные организации. Официальные ЭК могут быть как векторными, так и растро выми. Из крупных поставщиков официальных растровых электронных навигационных карт можно назвать; •Британское адмиралтейство; •Гидрографическую службу США (National Oceanic and Atmospheric-.. Administration -NOAA); И гидрографические службы ряда других государств. Гидрографические службы Англии и США выпускают и поставляют также ecdis-карты официальные векторные карты формата S57, v.3 на воды Украины(Черное и Азовское моря) можно приобрести в организации "Укрморкартография". Из частных организаций крупнейшими производителями и поставщиками ЭК являются фирмы «Транзас» и «С-МАР». Коллекция фирмы «Транзас» насчитывает более 7500 карт формата ТХ-97. По своему качеству эти ЭК не уступают официальным электронным картам для ECDIS. Фирма «С-МАР» поставляет пакет карт SDK-PRO на весь Мировой океан в формате СМ-93/3. Карты фирм «Транзас» и «С-МАР» могут быть конвертированы в формат S57. Сертификация ECDIS. На классификационные общества возложена ответственность тестирования НИС на предмет соответствия стандартам и принадлежность к ECDIS. Руководство для тестирования содержится в публикации МЭК 61174. Навигационно-информационные системы, отвечающие всем предъявляемым требованиям, получают от классификационного общества соответствующий сертификат (Type Approval Certificate) и могут после этого законно называться ECDIS. Эквивалентность ECDIS бумажным картам. На законном основании, на судне можно не иметь бумажных карт и использовать электронную прокладку без дублирования ее графической прокладкой на бумажной карте, когда:
|
