Автоматическая радиолокационная прокладка

Морской радар с функцией автоматической радиолокационной прокладки ( ARPA ) может создавать траектории с использованием радиолокационных контактов. ^{[1] [2]} Система может рассчитать курс отслеживаемого объекта, скорость и точку ближайшей точки сближения ^[3] (CPA), тем самым узнавая, существует ли опасность столкновения с другим судном или сушей.

Разработка ARPA началась после 1956 года, когда итальянский лайнер SS Andrea Doria столкнулся с MS Stockholm в густом тумане и затонул у восточного побережья США. Радары ARPA начали появляться в 1960-х годах с развитием микроэлектроники . Первый коммерчески доступный ARPA был доставлен на грузовой лайнер MV Taimyr в 1969 году ^[4] и был изготовлен компанией Norcontrol  [нет] , которая сейчас является частью Kongsberg Gruppen . Радары с поддержкой ARPA теперь доступны даже для небольших яхт.

Доступность недорогих микропроцессоров и развитие передовых компьютерных технологий в 1970-х и 1980-х годах сделали возможным применение компьютерных методов для улучшения коммерческих морских радиолокационных систем. Производители радаров использовали эту технологию для создания автоматических радиолокационных средств прокладки. ARPA — это компьютерные системы обработки радиолокационных данных, которые генерируют прогнозные векторы и другую информацию о движении судна.

Международная морская организация (ИМО) установила определенные стандарты, вносящие поправки в требования Международной конвенции по охране человеческой жизни на море относительно наличия подходящих автоматизированных средств радиолокационной прокладки. Основная функция ARPA может быть обобщена в заявлении, содержащемся в Стандартах производительности ИМО. В нем указано требование к ARPA: «повысить стандарт предотвращения столкновений в море: сократить нагрузку на наблюдателей, предоставив им возможность автоматически получать информацию, чтобы они могли работать с несколькими целями так же хорошо, как и при ручной прокладке одной цели». Как мы видим из этого заявления, основными преимуществами ARPA являются снижение нагрузки на персонал мостика и более полная и быстрая информация по выбранным целям.

Типичная функция ARPA дает представление о текущей ситуации и использует компьютерную технологию для прогнозирования будущих ситуаций. ARPA оценивает риск столкновения и позволяет оператору видеть предлагаемые маневры собственного судна.

Хотя на рынке представлено множество различных моделей ARPA, обычно они обладают следующими функциями:

1. Представление истинного или относительного движения радара.
2. Автоматический захват целей плюс ручной захват.
3. Цифровое считывание данных о захваченных целях, которое обеспечивает получение курса, скорости, дальности, пеленга, точки ближайшей близости (CPA) и времени до CPA (TCPA).
4. Возможность отображения информации об оценке столкновений непосредственно на индикаторе положения плана (PPI) с использованием векторов (истинных или относительных) или графического отображения прогнозируемой зоны опасности (PAD).
5. Способность выполнять пробные маневры, включая изменение курса, изменение скорости и комбинированное изменение курса/скорости.
6. Автоматическая стабилизация грунта для целей навигации. ARPA обрабатывает радиолокационную информацию гораздо быстрее, чем обычный радар, но все еще подвержен тем же ограничениям. Данные ARPA настолько точны, насколько точны данные, поступающие из таких источников, как гироскоп и лаг.

Первоначальная разработка и проектирование ARPA были автономными устройствами. Это потому, что они были разработаны как дополнение к обычному радиолокационному устройству. Все функции ARPA были установлены на борту как отдельное устройство, но их необходимо было соединить с существующим оборудованием для получения основных радиолокационных данных. Основными преимуществами были экономия средств и времени для судов, уже оснащенных радаром. Конечно, это была не идеальная ситуация, и в конечном итоге именно встроенный ARPA заменил автономное устройство.

Большинство ARPA, произведенных в 21 веке, интегрируют функции ARPA с дисплеем радара. Современный интегральный ARPA объединяет обычные данные радара с системами обработки компьютерных данных в одном блоке. Главное эксплуатационное преимущество заключается в том, что данные радара и ARPA легко сопоставимы.

С момента появления радара и до наших дней радиолокационное изображение отображается на экране электронно-лучевой трубки . Хотя электронно-лучевая трубка сохранила свою функцию на протяжении многих лет, способ представления изображения значительно изменился. Примерно с середины 1980-х годов появились первые растровые дисплеи. Индикатор положения плана с радиальным сканированием (PPI) был заменен растровым PPI, генерируемым на дисплее телевизионного типа. Интегральные ARPA и обычные радиолокационные блоки с дисплеем с растровым сканированием постепенно заменят радиолокационные установки с радиальным сканированием.

Развитие коммерческих морских радаров вступило в новую фазу в 1980-х годах, когда были внедрены растровые дисплеи, соответствующие стандартам производительности ИМО.

Радиолокационное изображение растрового синтетического дисплея создается на телевизионном экране и состоит из большого количества горизонтальных линий, которые образуют рисунок, известный как растр. Этот тип дисплея намного сложнее, чем радиально-сканирующий синтетический дисплей, и требует большого объема памяти. Существует ряд преимуществ для оператора растрового дисплея, но в то же время есть и некоторые недостатки. Наиболее очевидным преимуществом растрового дисплея является яркость изображения. Это позволяет наблюдателю видеть экран практически при любых условиях окружающего освещения. Из всех преимуществ, предлагаемых растровым радаром, именно эта способность обеспечила его успех. Еще одним отличием между радиально-сканирующим и растровым дисплеями является то, что последний имеет прямоугольный экран. Размер экрана определяется длиной диагонали, шириной и высотой экрана с приблизительным соотношением 4:3. Растровые телевизионные трубки имеют гораздо больший срок службы, чем традиционные радиолокационные электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). Хотя трубки дешевле своих аналогов, сложность обработки сигнала делает их в целом более дорогими.

Стандарты производительности ИМО для радаров предусматривают отображение плана с эффективным диаметром отображения 180 мм, 250 мм или 340 мм в зависимости от валовой вместимости судна. После выбора параметров диаметра производитель должен решить, как организовать размещение цифровых числовых данных и индикаторов состояния управления. Растровое сканирование упрощает для инженеров-конструкторов способ записи вспомогательных данных. растр из оцифрованной азимутальной информации.

В обычном режиме ваш ARPA делает все автоматически, но здесь вы найдете дополнительную информацию о том, как на самом деле проложить курс вашему судну. Когда будет решено (после оценки первоначального прокладывания), что собственному судну необходимо маневрировать, важно определить эффект этого маневра до его выполнения и убедиться, что он приведет к безопасному расстоянию прохождения. После завершения маневра прокладка должна быть продолжена, чтобы убедиться, что маневр дает желаемый эффект.

Поскольку изменение скорости оказывает какое-либо влияние на линию кажущегося движения лишь спустя некоторое время, мореплаватель часто выбирает изменение курса, если это позволит достичь приемлемого расстояния расхождения.

Это имеет ряд явных преимуществ:

1. Эффект наступает быстро.
2. Судно сохраняет управляемость.
3. Столкновение может быть завершено быстрее.
4. Вероятность обнаружения возрастает, если другое судно планирует маневр.

Пример. При движении собственного судна под углом 000° со скоростью 12 узлов наблюдается следующее эхо:

1. 0923 эхосигнал 037° (T) на 9,5 морских миль
2. 0929 эхосигнал 036° (T) на 8,0 морских милях
3. 09:35 эхосигнал 034° (T) на 6,5 морских миль

В 09:35 предполагается изменить курс на 60° вправо (мы предполагаем, что это произойдет мгновенно).

1. предсказать новые CPA и TCPA
2. Спрогнозируйте новые CPA и TCPA, если маневр будет отложен до 09:41.
3. Спрогнозируйте дальность и пеленг эхосигнала в 09:35, если (мгновенный) маневр будет выполнен в 09:41.

• Автоматическая идентификационная система (АИС) — еще один навигационный инструмент, который генерирует траектории и информацию о ближайшей точке сближения.
• Мини-автоматическое средство радиолокационной прокладки (MARPA) или автоматическое средство слежения (ATA)
• Радар-трекер

• Публикация Национального агентства геопространственной разведки США 1310, Руководство по радиолокационной навигации и маневрированию, Глава 5. Доступно в Интернете.
• Радар в 21 веке
• Электронные карты для радаров САРП во всех портах России