МИНИСТЕРСТВО АГРАРНОЙ ПОЛИТИКИ УКРАИНЫ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА УКРАИНЫ
КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Судовождение»
НАВИГАЦИОННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Конспект лекций
Для студентов направления 6.070104 «Морской и речной транспорт»
специальности «Судовождение»
Керчь, 2009
Автор: Н.И.Величко, ст. преподаватель кафедры «Судовождение» КГМТУ
Рецензент: Жуплий В.И., ст. преподаватель кафедры «Судовождение» КГМТУ
Конспект лекций рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Судовождение» КГМТУ,
протокол № ___от__________200__ г.
Конспект лекций рассмотрен и рекомендован к утверждению на заседании методической комиссии МФ КГМТУ,
протокол № ___от__________200__ г.
Конспект лекций утвержден на заседании Методического совета КГМТУ,
протокол № ___от__________200__ г.
Керченский государственный морской технологический университет
СОДЕРЖАНИЕ
ТЕМА 1 Общие сведения о судовых навигационно-информационных системах
|
4 |
Тема 2 Понятия об электронных картах……………………………………………
|
7 |
ТЕМА 3 Информационное обеспечение НИС……………………………….
|
13 |
ТЕМА 4 Датчики навигационной информации…………………………………..
|
20 |
Тема 5 Прикладное программное обеспечение НИС……………………………...
|
23 |
ТЕМА 6 Требования ИМО к ЭКДИС. Достоинства и недостатки НИС ……… |
43 |
Литература…………………………………………………………………………… |
53 |
Тема 1 Общие сведения о судовых навигационно-информационных системах
Развитие микропроцессорной техники существенно повысило возможности современных компьютеров по обработке графической информации, расширило круг решаемых задач по обработке информации от внешних источников. Одновременно существенно снизились себестоимость, габариты, потребляемая мощность и возросла надежность современных компьютеров.
Это привлекло разработчиков к реализации на базе современных компьютеров систем автоматизации судовождения нового поколения.
Так появились электронные картографические дисплейные информационные системы (Electronic Chart Display and Information System - ECDIS). Такая система включает: современный компьютер с соответствующим программным обеспечением, цифровую картографическую и навигационно-гидрографическую базу данных, источники текущей навигационной информации – традиционные технические средства навигации: гироскопический курсоуказатель, лаг, радиолокационную систему, приемоиндикаторы космических навигационных систем, приемоиндикаторы радионавигационных систем и др.
Такая система, используя хранящуюся в ней картографическую базу данных и периодически вводимые судоводителем данные корректур, воспроизводит на экране дисплея морскую навигационную карту. Воспроизводимая на экране дисплея картографическая информация получила название «электронная карта». По данным от внешних источников навигационной информации система воспроизводит на экране дисплея перемещение своего судна, других судов и позволяет решать рад других навигационных задач. Основное достоинство системы - наглядное, в динамике, отображение навигационной обстановки, быстрый доступ к большому объему информации, сигнализация об опасностях и автоматизация решения целого ряда навигационных задач.
Набор функций автоматизированной обработки и планирования маршрута, автоматической исполнительной прокладки, регистрации траектории движения судна, контроль состояния различных датчиков навигационной информации, совмещение с картой радиолокационной информации, проигрывание маневра до его исполнения, отображение дополнительной информации: предвычисленный уровень моря, легенда карты, портовая информация и т. п., делают электронные картографические дисплейные информационные системы реальным средством повышения безопасности судовождения.
В связи с большим влиянием таких систем на безопасность мореплавания Международной морской организацией (IMO) и Международной гидрографической организацией (IНО) были разработаны стандарты к самим системам и к базам данных.
Несмотря на разный подход фирм-разработчиков к практической реализации ECDIS. они имеют общие принципы создания программного обеспечения, формирования картографической базы данных, функционального устройства и круга решаемых задач.
ЭЛЕКТРОННАЯ КАРТОГРАФИЧЕСКАЯ
ДИСПЛЕЙНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА
(Electronic Chart Display and Information System - ECDIS)
Компьютер отображает навигационные карты с учетом вида картографической проекции. По цифровым данным, помещенным в файле, он "строит" электронную карту на экране дисплея в заданном масштабе, т. е. выполняет определенную картографическую работу. Поэтому автоматизированные системы навигации с синтезируемыми картами называются "картографическими".
К ECDIS относятся автоматизированные системы навигации, отвечающие стандарту IМО - "Performance Standards for ECDIS" (Резолюция IМО 817(19) от 23.11.95).
Электронные картографические дисплейные информационные системы включают в себя:
- аппаратную часть;
- информационную базу данных;
- программное обеспечение.
АППАРАТНАЯ ЧАСТЬ СИСТЕМЫ ECDIS
Основой аппаратной части ECDIS является IBM – совместимый компьютер морского исполнения. С компьютером через внешний интерфейс сопряжены системы, измеряющие или вырабатывающие навигационную информацию: гироскопический курсоуказатель (ГК); лаг; система автоматической радиолокационной прокладки (САРП) или другая радиолокационная система (РЛС); приемоиндикаторы радионавигационных систем (ПИ РНС); приемоиндикаторы космических навигационных систем (ПИ КНС); эхолот и другие системы.
Несмотря на различный подход у разных фирм-разработчиков к реализации аппаратной части ECDIS она принципиально не отличается от базовой структуры.
Базовая структура аппаратной части электронной картографической дисплейной информационной системы имеет вид, показанный на рис. 1.
Дополнит. дисплей
Принтер
Дополнит. дисплей
Основной дисплей
СИСТЕМНЫЙ БЛОК
ГК
ЛАГ
CD – ROM
САРП
НГМД
НЖМД
ПИ КНС
ПИ РНС
М
ЭХОЛОТ
Клавиатура
Рис. 1. Аппаратная часть системы.
В состав системы входят:
системный блок, являющийся основой аппаратной части системы и включающий в себя: электронные схемы, управляющие работой компьютера (центральный процессор, оперативная память, контроллеры, системная магистраль передачи данных (шина) и др.); блок питания;
накопители (дисководы) для гибких магнитных дисков [НГМД];
устройства для чтения компакт-дисков [CD-ROM] для ввода информации:
накопитель на жестком магнитном диске (винчестер) [НЖМД] для хранения баз данных;
основной и дополнительные дисплеи (мониторы) для отображения графической и текстовой информации;
печатающее устройство (принтер) для вывода информации на бумагу;
клавиатура для управления компьютером и ввода текущей информации пользователем;
устройство управления маркером [М] (манипулятор типа «мышь» или «трекбол») для управления программами пользователем (судоводителем);
внешний интерфейс - электронные схемы, обеспечивающие преобразование в коды компьютера и автоматический ввод навигационной информации в компьютер от внешних источников: ПС, РЛС, лага, ПИ КНС, ПИ РНС и др.
При автономном счислении гирокомпас и лаг непрерывно вырабатывают навигационную информацию, которая преобразуется устройствами внешнего интерфейса в коды компьютера и используется программой счисления.
При обсервации навигационные параметры, поступающие от средства внешней коррекции (например, приемоиндикатора радионавигационной системы), преобразуются устройствами внешнего интерфейса в коды компьютера и используются программой определения места судна.
При обсервационном счислении навигационная информация от гирокомпаса и навигационные параметры, поступающие от средства внешней коррекции (например, приемоиндикатора GPS) преобразуются устройствами внешнего интерфейса в коды компьютера и используются программой счисления.
Судоводитель должен иметь четкое представление о конфигурации аппаратной части системы, чтобы правильно выбрать источники навигационной информации для счисления или обсерваций и учесть возникающие при этом погрешности.
Аппаратная часть систем, изготовленных различными фирмами, не имеет принципиальных различий. Основные различия заключаются в наличии или отсутствии тех или иных источников навигационной информации или отсутствии сопряжения с некоторыми из них.
В соответствии со стандартами IМО, ІНО в структуре ECDIS должны быть не менее двух графических и одного графоцифрового дисплея. Графические дисплеи должны иметь размер по диагонали не менее 47,5 мм (19 дюймов), разрешение не хуже 1024 X1024 пикселя (размер пикселя не более 0,3 мм).
Алфавитно-цифровой дисплей должен обеспечивать отображение текста не менее 24 строк с 80 символами в строке.
Внешний интерфейс должен обеспечивать автоматический ввод данных от судовых электро- и радионавигационных средств (ГК, РЛС, лага, ПИ КНС, ПИ РНС и др.)
Ввод картографической базы данных должен осуществляться со стандартного физического носителя (магнитного или оптического диска). Устройство носителя картографических данных должно быть таким, чтобы исключалась возможность стирания или изменения картографических данных на судне,
Внутренний интерфейс должен обеспечивать сопряжение Центрального процессора с органами управления, клавиатурой, дисплеями и устройством печати.
Система должна иметь встроенный канал проверки собственной работоспособности и контроля цифровой картографической информации.