ФАРВАТЕР РК-2106
Судовой приемоиндикатор ГНСС ГЛОНАСС/GPS с функцией определения углов пространственной ориентации
Общее описание
Разрабатывая судовой навигационный приемник, мы задали себе вопрос: какие новые функции можно было бы добавить. Безусловно, судовой приемоиндикатор является основным навигационным средством на судне, подающим данные на все судовые системы (РЛС, ЭКНИС, АИС, ГМССБ). Но его возможности по отображению навигационных данных с помощью собственных средств отображения весьма ограничены минимальными эксплуатационными требованиями. Расширение навигационных функций, например, слежение за движением по заданному маршруту, не дадут такой информативности, какую имеет, например, экран современного ЭКНИС или РЛС.
При этом часто на судне возникает необходимость контроля угловых параметров движения судна. К таким параметрам относятся:
- курс (угол между плоскостью истинного меридиана и диаметральной плоскостью корабля),
- крен (угол наклона палубы к плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости),
- дифферент (угол наклона палубы к диаметральной плоскости). И эту задачу вполне мог бы решить спутниковый интерферометр (или спутниковый компас).
Для того чтобы создать спутниковый компас, мы «добавили» в наш навигационный комплекс дополнительно 2 приемника и оснастили его приемной антенной системой с фиксированной базой. Встроенный процессор обрабатывает данные, получаемые от навигационных приемников, и осуществляет расчет динамически изменяющихся углов пространственной ориентации судна.
При наличии 2 приемников и 2 антенн, можно получить угол курса. Если установить 3 или более приемников, возможен расчет всех углов пространственной ориентации. Решение задачи получения углов с высокой точностью не является тривиальной, особенно при работе многочастотной ГНСС ГЛОНАСС. Тем не менее, специалистами нашей компании эта задача была решена. В результате полученный судовой приемоиндикатор нового поколения ФАРВАТЕР РК-2106 был одобрен Российским морским регистром судоходства и Российским речным регистром и в настоящее время серийно выпускается.
При разнесении приемных навигационных антенн между собой на расстояние порядка 60 см, мы получаем точность определения углов не хуже 0.4 ° , что существенно выше по точности других судовых угломерных изделий - гирокомпаса или магнитного компаса.
РК-2106, наряду с решением типовых задач навигации, дает и угловые данные судовым системам. Получение таких данных позволит решать ряд технологических задач, таких, как:
- Слежения за остойчивостью судна в части определения углов качки для определения наиболее безопасного курса при сильном волнении.
- Контроль равномерности загрузки трюмов или танков и надежности крепления груза.
- С точки зрения навигационных задач, возможно слежение за курсом движения судна, расчет угловой скорости циркуляции.
- Применение такого прибора позволит заменить штатный клинометр, поскольку у спутникового компаса меньшая инерционность и больший предел измерения углов качки.
- Благодаря высокой точности, возможна выработка поправки для любого судового компаса (магнитного или инерциального), произведение коррекции лагов.
Такт же, как и стандартный приёмоиндикатор РК-2006, РК-2106 использует сигналы ГНСС ГЛОНАСС/ GPS / GALILEO / SBAS . Соотношение цена/качество нашего комплекса в настоящее время превосходит аналогичные по точности образцы зарубежного производства. При этом зарубежные аналоги используют сигналы только ГНСС GPS .
Традиционно наш комплекс имеет приемники с 24 универсальными каналами, которые позволяют обрабатывать сигналы спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США). После ввода в эксплуатацию европейской системы GALILEO, РК-2106 сможет обрабатывать сигналы и этой ГНСС, осуществив замену внутреннего программного обеспечения навигационных приемников. Использование мультисистемного решения дает повышенную защищенность навигационного решения при сбоях систем, плохих условий приема, больших углах качки или отключении сигнала одной из систем. Это также повышает скорость первичной обсервации.
Наша аппаратура может обрабатывать сигналы глобальных систем распространения дифференциальных поправок (SBAS - Satellite Based Augmentation System) и предоставить потребителю повышенную точность определения места в зоне действия этих широкозонных систем. К таким системам относится американская WAAS - Wide Area Augmentation System , европейская EGNOS - European Geostationary Navigation Overlay Service , японская MSAS - Multi-functional Satellite Augmentation System и индийская GAGAN - GPS and Geo Augmented Navigation.
Для повышения точности в зоне действия морских и речных береговых контрольно-корректирующих станций мы предусмотрели возможность установки внутрь нашего приемоиндикатора малогабаритного приемника корректирующей информации (ПКИ).
В настоящее время практически вдоль всех береговых линий России, Европы, Азии и Америки построены или строятся базовые контрольно-корректирующие станции, сигнал которых может быть использован для получения более точных (до 2м) значений координат. В Российской федерации в настоящее время осуществляется активное строительство подобных станций.
Назначение
Приёмоиндикатор ГНСС ГЛОНАСС/GPS «ФАРВАТЕР» РК-2106 с функцией выдачи углов курса, крена и дифферента предназначен к использованию на морских и речных судах для круглосуточного всепогодного определения навигационных параметров движения по открытым для потребителей радиосигналам спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS.
Приёмоиндикатор вырабатывает следующие навигационные параметры:
- текущие координаты судна в выбранной пользователем системе координат (с оценкой их точности),
- высоту над геоидом,
- текущее время и дату,
- скорость судна относительно грунта,
- углы пространственной ориентации судна: курс, крен и дифферент.
Указанные параметры отображаются в нескольких формулярах, которые переключаются пользователем простым поворотом ручки селектора. Указанные формуляры разрабатывались таким образом, чтобы обеспечить максимальную информативность и удобство.
Судовой приёмоиндикатор «ФАРВАТЕР» обеспечивает режим движения судна по заданному маршрутному плану. Данный режим позволяет задавать до 600 путевых точек и вырабатывать параметры движения судна по маршруту:
- пеленг на заданную точку,
- отклонение от заданного направления,
- вход судна в зону путевой точки или выход из нее.
Приемник РК-2106 имеет встроенную функцию МОВ («человек за бортом»). Активизация данной функции осуществляется нажатием кнопки «MOB» и позволяет судоводителю осуществлять слежение за маневром относительно предполагаемой точки обнаружения человека за бортом.
В целях повышения точности выработки навигационных параметров приёмоиндикатор «ФАРВАТЕР» предусматривает приём и учёт в решении поправок широкозонных дифференциальных подсистем SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS) и контрольно-корректирующих станций DGPS и ДГЛОНАСС в соответствии с рекомендациями RTCM SC-104 (вер.2.2).
Система обеспечивает сопряжение с внешними системами по протоколу NMEA-0183 (IEC 61162). Имеется встроенная система диагностики целостности навигационного поля, исправности основных компонент аппаратуры.
Приёмоиндикатор «ФАРВАТЕР» соответствует всем международным и национальным требованиям, предъявляемым к аппаратуре данного назначения.
Программное обеспечение
В программном обеспечении навигационного приемника приемоиндикатора РК-2106 учтены все рекомендации ИМО, МСЭ-Р, МЭК, требования РМРС и РРР, а также морской администрации РФ.
Внутреннее ПО приемника позволяет наряду с работой стандартных геодезических системах WGS 84, СК-42, СК-95 и ПЗ-90 устанавливать и несколько других национальных ГС. Приемник осуществляет слежение за целостностью сигнала ГНСС с выдачей сообщения о наличии недостоверного сигнала навигационного спутника. Через встроенный разветвитель NMEA выдается в цифровом виде вся необходимая навигационная информация внешним потребителям.
Как и все приемники серии ФАРВАТЕР, РК-2106 имеет многоконтактный разъем с 8 выходными портами (4 x RS -232 и 4 x RS -422). Программное обеспечение индикатора имеет все функции по контролю и управлению комплексом с помощью 2-язычного интерфейса (русский и английский), предоставляющий широкие возможности по настройке и управлению приемоиндикатором.
Программное обеспечение индикатора функционально разделено на 2 основные части: настройки и функциональные формуляры. Режимы настройки допускают установление как системных, так и функциональных параметров. Это позволяет устанавливать режимы работы (ГЛОНАСС/GPS, ГЛОНАСС, GPS), выбор геодезической системы (WGS84, СК-95, ПЗ-90 и т.п.), маску спутников (от 5° до 90°), управлять режимами работы приемника корректирующей информации, устанавливать критерии срабатывания сигнализации и т.п.
Функциональные формуляры являются основными средствами отображения режимов работы и выдачи вырабатываемых навигационных данных судоводителю.
|
Формуляр [ПОЗИЦИЯ] |
|
|
Формуляр [УГЛОМЕР] Цифровое и аналоговое отображение углов пространственной ориентации судна: |
|
|
Формуляр [ФАРВАТЕР] Отображает навигационную информацию и графическое представление отклонения |
|
|
Формуляр [КОМПАС] Данный формуляр является графическим отображением аналоговой шкалы путевого Отображается так же номер текущего маршрута, следующей путевой точки, текущего |
|
|
Формуляр [НАВИГАЦИЯ] Этот формуляр отображает основную навигационную информацию движения Производится расчет времени движения до путевой точки и ожидаемое время Кроме того отображается номер текущего маршрута и следующей путевой точки, |
|
|
Формуляр [ПЛОТТЕР] Отображает в графическом виде траекторию движения судна. Позволяет При движении судна по заданному маршруту отображается траектория движения Кроме того, отображается текущее время, номера маршрута и путевой точки, |
|
|
Формуляр [ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ] Данный формуляр специально разработан для того, чтобы пользователь мог на Выбор отображаемой навигационной информации, состав которой оперативно
|
|
Конструктивное исполнение
Конструктивно «ФАРВАТЕР» РК-2106 состоит из основного блока навигационного приёмника, выносного блока индикации и управления и навигационной антенны и антенны дифференциальной поправки. Все компоненты связаны между собой функциональными кабелями (сигнальными или коаксиальными), входящим в стандартный комплект поставки.
Для монтажа на судне в комплекте имеются все материалы, что упрощает их подбор и сопряжение. При дополнительном заказе стандартный комплект может быть изменен поставкой дополнительных материалов, например:
- Антенны кабели большей длины (до 100м) с соединительными разъемами;
- Интерфейсный кабель подключения выносного индикатора повышенной длины (до 10м);
- Соединительная коробка для подключения внешних потребителей навигационного сигнала;
- Дополнительный индикатор без функций управления (до 4 дополнительных индикаторов);
- Комплект для подключения внешнего приемника корректирующей информации;
- Поставка навигационного приемника без приемоиндикатора (навигационный сенсор);
- Поставка приемоиндикатора с герметизированным основным блоком ( IP 66);
- Дополнительный антенный усилитель для увеличения кабельной линии более 100м;
Основной блок
Основной блок представляет собой высокопрочный алюминиевый корпус с креплениями на переборку или на горизонтальную поверхность. Скобы крепления входят в стандартный комплект поставки.
На передней панели основного блока расположена маркировка и индикатор работы от основной или резервной сети. В зависимости от того, какой источник используется (основной 220В или аварийный 24В) индикатор светится красным или зеленым цветом (соответственно).
На правой стороне основного блока расположены коаксиальные разъемы для подключения навигационной антенны и антенны приемника корректирующей информации. Для предотвращения ошибки подключения используются различные типы разъемов: навигационная антенна использует разъем типа TNC , антенна приемника ПКИ – типа BNC .
ООО «Радио Комплекс» постоянно заботится о повышении эксплуатационных характеристик своих изделий. В связи с этим в ближайшем будущем планирует начало выпуска комбинированной антенны ГЛОНАСС/ GPS /ПКИ, что приведет к отказу использования 2 антенных разъемов. Останется только один разъем подключения комбинированной антенны.
В нижней части основного блока расположены разъемы для подключения внешних потребителей навигационной информации NMEA (IEC 1162 Вер. 2.2), разъем подключения внешнего индикатора, разъемы и выключатели основной (220В) и резервной (24В) сетей питания. Для предотвращения ошибки подключения используются разные разъемы основной и резервной сетей питания. Вилки для подключения внешних источников питания входят в стандартный комплект поставки.
Основной блок включает в свой состав спутниковый навигационный приёмник ГЛОНАСС/GPS/ SBAS , приёмник приема дифференциальных поправок диапазона 285,5…325,0 кГц, систему питания от основной судовой сети 220В и аварийной сети 24В (с автоматическим переключением на аварийное питание), разветвитель навигационной информации (буфер NMEA) на 8 внешних потребителей с гальванической развязкой.
Таким образом, приобретая ФАРВАТЕР РК-2106, вы получаете полностью законченную навигационную систему со встроенной системой питания, позволяющую питаться как от 220В, так и от аварийной сети. При этом при пропадании основной сети встроенная система питания переключится на резервную систему без прерывания работы аппаратуры. При появлении основной сети, система вновь переключится на питание от сети 220В.
Встроенный разветвитель навигационного сигнала на 8 направлений позволит подключить практически все судовые навигационные системы: VDR , ЭКНИС или СОЭНКИ, АИС, ГМССБ, РЛС, эхолот. И это возможно без приобретения дополнительного NMEA буфера. Кабель подключения внешних потребителей входит в стандартный комплект поставки.
Кроме того, конструктив основного блока допускает выпуск герметичной версии по дополнительному заказу. При
этом он будет соответствовать требованиям водо- пылезащищенности в соответствие с IP66.
Выносной блок управления и индикации
Выносной блок индикации и управления представляет собой малогабаритный контроллер с ЖК дисплеем и функциональными кнопками. Его компактный корпус и влагозащищенная конструкция делает возможной установку в любом месте. Максимальное удаление от основного блока до индикатора составляет 10м. Стандартный комплект поставки включает соединительный кабель длиной 5м.
Такая выносная конструкция дает дополнительные удобства по монтажу на судах различного водоизмещения: от больших до малых. Конструкция индикатора позволяет его крепление как в переборку или в судовой пульт, так и на горизонтальную поверхность (на потолок или на стол). Поворотный механизм индикатора позволить удобно сориентировать его в нужном направлении.
Индикатор оснащён графическим ЖК-дисплеем с подсвечиваемыми органами управления и индикации. Для обеспечения наибольшего удобства в эксплуатации разработана встроенная система меню, позволяющая осуществлять управление системой и настройки режимов отображения навигационной информации.
Для использования в тёмное время суток предусмотрена возможность регулирования уровня яркости подсветки экрана, клавиатуры управления и контрастности дисплея.
Индикатор имеет несколько основных режимов отображения навигационных параметров, информационные формуляры для индикации состояния навигационного поля и формуляры настроек параметров отображения.
Антенная система
Антенная система с фиксированной базой, разработанная специалистами ООО «Радио Комплекс», изготовлена из высокопрочных материалов и предназначена для работы в тяжелых условиях эксплуатации совместно с навигационной угломерной аппаратурой ГЛОНАСС/ GPS / GALILEO / WAAS . Антенна имеет 2 версии конструктивного исполнения:
- 2-антенная – для навигационного компаса, вырабатывающего только один угол – курс движения судна,
- 3-антенная версия – для компаса, вырабатывающего все углы пространственной ориентации: курс, крен, дифферент.
| В стандартном комплекте антенная система оснащена комплектом коаксиальных кабелей по 15м для каждой антенны. По дополнительному заказу антенны могут поставляться с кабелем со сниженным затуханием и увеличенной длиной. При поставке антенный пилон транспортируется в разобранном виде. Перед установкой антенной системы на судне необходимо его собрать по приложенной схеме. Сборка пилона проста и интуитивно понятна. Антенные элементы крепятся на пилоне простым наворачиванием на фланцевые стойки. Каждый антенный элемент является активным и имеет усиление 30дБ. Питание антенны от приемоиндикатора осуществляется напряжением постоянного тока 3.5…5В. Антенна для приема корректирующей информации имеет тот же внешний вид, что и навигационная. Она так же имеет антенный кабель длиной 15м и разъемом для подключения к приемоиндикатору. Для облегчения монтажа на судне и придания определенной эргономической завершенности внешнего вида в случае использования 2-антенного угломерного варианта третье посадочное место на пилоне антенной системы можно использовать для установки антенны ПКИ. |
|
|
|
|
|
Диапазон частот: |
|
|
ГЛОНАСС : |
1595 … 1610 МГц |
|
GPS : |
1575.42 ?МГц |
|
ПКИ : |
283.5 … 325.0 кГц (через 500 кГц) |
|
Код приёма : |
|
|
ГЛОНАСС : |
СТ (L1) |
|
GPS : |
C/A (L1) |
|
Количество каналов ГНСС : |
24 (универсальные ГЛОНАСС /GPS/SBAS ) |
|
Количество каналов ПКИ : |
2 (параллельное слежение) |
|
Частота обновления данных : |
1 с |
|
Холодный старт ГНСС : |
90 с |
|
Холодный старт ПКИ : |
60 с (типовое значение) |
|
Тёплый старт ГНСС : |
50 с |
|
Горячий старт ГНСС : |
10 с |
|
Горячий старт ПКИ : |
2 с (типовое значение) |
|
Время непрерывной работы : |
без ограничений |
|
Максимальная с корость движения : |
не более 500 м/с |
|
Ускорение : |
не более 5? g. |
|
Напряжение питания : |
220 В переменного тока (основная), |
|
Точностные характеристики |
|
|
Точность определения координат |
|
|
GPS/ГЛОНАСС : |
9 м (типовое значение 5?м) |
|
ГНСС + SBAS : |
3 м |
|
DGPS/ДГЛОНАСС : |
2 м |
|
Точность определения высоты |
|
|
GPS/ГЛОНАСС : |
12 м (типовое значение 8??м) |
|
ГНСС + SBAS : |
5? ?м |
|
DGPS/ДГЛОНАСС : |
3? м |
|
Углов ориентации |
|
|
Курса : |
0.2 ° на 1 м базы |
|
Крена / дифферента : |
0.4 ° на 1 м базы |
|
Точность определения времени : |
100 нс |
|
Точность определения скорости : |
0.05 м/с |
|
Массогабаритные параметры: |
|
|
Габаритные размеры, не более: |
|
|
основной блок : |
310×224×78 ?мм |
|
индикатор : |
197×138×124 ?мм |
|
антенны ГНСС : |
Ø164, высота 127 мм |
|
антенны ДГНСС : |
Ø 164, высота 127 мм |
|
Масса, не более: |
|
|
основной блок : |
3,5 кг. |
|
индикатор : |
900 гр. |
|
антенны ГНСС : |
450 гр. |
|
антенны ДГНСС : |
550 гр. |
|
Условия эксплуатации: |
|
|
Диапазон рабочих температур: |
|
|
основной блок : |
-15°С … +55°С |
|
индикатор : |
-15°С … +55°С |
|
антенна : |
-40°С … +65°С |
|
Относительная влажность : |
95% |
|
Соответствие стандартам |
|
|
Резолюции IMO : |
MSC .112(73), MSC .113(73), ??????? |
|
Требования МСЭ-Р : |
М.823 |
|
Требования РМРС/ДМТ : |
ДМТ-29/53-41, |
|
Требования РРР : |
Правила Российского речного регистра |
|
Интерфейс ные параметры: |
|
|
И нтерфейс для индикатора : |
RS-232 (2?шт.), |
|
И нтерфейс выдачи навигационных данных на внешние датчики : |
RS-232 (4?шт.), |
|
Протокол выдачи данных : |
NMEA-0183 (IEC 1162) вер.2.2; |
|
Скорость обмена : |
4800 бод; |
|
Типы выдаваемых предложений : (набор задается в индикаторе) |
DTM , GGA , GLL , GNS , GSA , |
|
Формат ввода дифф. поправок : |
RTCM SC-104 (вер.2.2) |
|
Скорость обмена RTCM : |
50, 100, 500 бит / с |
|
Режимы работы ПКИ : |
Автоматический или ручной |
|
Импеданс антенны ГНСС : |
50 Ом |
|
Импеданс антенны ПКИ : |
50 Ом |
|
Напряжение питания ГНСС : |
3.5 … 5.0 В |
|
Напряжение питания ПКИ : |
4.0 … 5.0 В (50 мА) |
|
Характеристики индикатора: |
|
|
Тип экрана : |
ЖК с подсветкой |
|
Разрешение экрана : |
128 х 100 точек |
|
Языковый интерфейс : |
русский, |
|
Основные формуляры : |
[ПОЗИЦИЯ], [ФАРВАТЕР], [КОМПАС], |
|
Настройка параметров : |
Система вложенных меню |
|
Геодезические системы : |
WGS 84, ПЗ-90, СК-42, СК-95, EU -50, |
|
Форма представления данных : |
Геометрическая; Проекция Гаусса-Крюгера |
|
Вывод сигнализации : |
Звуковая и визуальная |
|
Контролируемые события : |
дистанция до путевой точки, |
