Навигационный комплекс

Навигационный комплекс

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области судовождения, в частности к навигации, а более конкретно к техническим средствам навигации определения местоположения и скорости преимущественно крупнотоннажных судов, перевозящих опасные грузы.

Известны устройства для определения местоположения и скорости высокоскоростных судов (патент RU №2072547 [1], патент RU №2068570 [2], патент RU №2079836 [3], патент RU №2079859 [4], патент RU №2071034 [5], патент GB №1166976 опубл. 15.10.1969 [6], патент US №5711239 опубл. 27.01.1998 [7], Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах. - М.: Машиностроение, 1991, с.6-8 [8], патент JP №9142373 А, 03.06.1997 [9], патент US 5237952 А, 24.08.1993 [10]), которые включают аппаратуру радионавигационных и спутниковых систем, датчики курса, скорости, радиопеленгаторы, информация от которых обрабатывается в вычислителе и выводится на пульт оператора, с трансляцией на системы судовой автоматики, включая рулевое устройство.

В известных устройствах решаются такие навигационные задачи, как автономное счисление пути судна (определение скорости, курса, пройденного расстояния, счислимых координат места судна); определение обсервованных координат по радионавигационным и спутниковым навигационным системам, что обеспечивает решение основных штурманских задач для судовождения.

В навигационном комплексе [5] для повышения точности определения текущих координат и пространственных углов (курса и тангажа) летательных аппаратов, навигационный комплекс состоит из аппаратуры потребителя спутниковой навигационной системы, датчик углов крена, тангажа, атаки и скольжения, трехстепенного магнитного датчика направления, установленного в связанной системе координат, и бортового вычислителя, выполненного с возможностью совместной обработки сигналов от всех датчиков. Комплекс может также включать датчики линейных ускорений и угловых скоростей.

Существенными недостатками известных устройств являются значительные массогабаритные характеристики, что обусловлено необходимостью дублирования и резервирования отдельных технических средств для обеспечения требований по надежностным и точностным характеристикам, а также наличием значительного количества трансляционных приборов и приборов сопряжения (ЦАП, АЦП и т.п.), последнее обстоятельство обуславливает уменьшение точности вырабатываемых навигационных параметров при их трансляции на судовые системы автоматики. Уменьшение точности может достигать 30% на входе судовых систем по сравнению с точностью на выходе навигационных систем, что в конечном итоге может отрицательно сказаться на навигационной безопасности при эксплуатации высокоскоростных судов. Известные устройства используются на крупнотоннажных судах, имеющих существенные площади для размещения навигационной аппаратуры, и поэтому задача повышения надежности решается путем установки дополнительного навигационного оборудования.

На высокоскоростных судах, имеющих ограничения по массогабаритным характеристикам, установка дополнительной навигационной аппаратуры является весьма трудоемкой задачей.

Известен навигационный комплекс (Пирогов Н.Н., Чернявец В.В. Навигационный комплекс для катеров на подводных крыльях // Зарубежное военное обозрение, №4, 1986, с.58-59 [11]), предназначенный для установки на высокоскоростные суда, и в частности на суда на подводных крыльях, который состоит из ЭВМ, преобразователя данных, гирокомпаса, двух РЛС, устройства записи на магнитную ленту, каретки телевизионной камеры, телевизионной камеры, стола с навигационной картой, процессора обработки радиолокационной информации, управляющего программного генератора, буквенно-цифрового генератора, преобразователя развертки, устройства совмещения картографического и радиолокационного изображений обстановки, дисплея графического отображения на экране картографической и радилокационной обстановки, дисплея буквенно-цифровой информации о картографической обстановке и элементах движения целей, магнитофона для записи картографической и радиолокационной обстановки, пульта управления и контроля, телевизионной камеры внешнего обзора.

В данном устройстве текущие координаты места вычисляются по значениям курса и скорости, поступающим в ЭВМ от гирокомпаса и лага через преобразователь данных. Вычисленные счислимые координаты в процессе плавания уточняются путем совмещения на экране телевизионной трубки изображения навигационной карты, поступающего с ЭВМ при использовании аппроксимированной цифровой карты либо с телевизионной камеры при использовании обычных навигационных карт, с радиолокационного изображения того же района плавания, выдаваемого одной из РЛС.

Данное устройство может использоваться для обеспечения навигационной безопасности плавания только при плавании в прибрежной зоне, так как выработка обсервованных координат обусловлена дальностью действия РЛС и наличием береговых ориентиров. Вне зоны действия РЛС данный навигационный комплекс обеспечивает вычисление только счислимых координат, вырабатываемых по данным лага и курсоуказателя, что сказывается негативно на требуемых точностных характеристиках для этого типа судов.

Известно также устройство (Сазонов А.Е., Родионов А.И. Автоматизация судовождения. - М.: Транспорт, 1977, с.185-196 [12]), которое предназначено для обеспечения безопасности плавания высокоскоростных судов, в частности для судов на воздушной подушке.

Известный навигационный комплекс состоит из приемоиндикатора фазовой радионавигационной станции, доплеровской системы измерения скорости, гирокомпаса, радиолокационной станции с индикатором кругового обзора, индикаторов пройденного расстояния и скорости относительно Земли, цифровой вычислительной машины, автопрокладчика авиационного типа, навигационного пульта управления с индикатором команд управления, авторулевого и оптической навигационной приставки, в котором цифровая вычислительная машина первым входом соединена с выходами приемоиндикатора радионавигационной станции, индикаторами дрейфа и скорости, и системы измерения скорости соответственно, а входом-выходом с выходом гирокомпаса и входом авторулевого и оптической навигационной приставки, вторым выходом соединена со входом индикаторов расстояния и скорости, а еще одним выходом со входом-выходом навигационного пульта управления, входом автопрокладчика и входом индикатора кругового обзора.

Данное построение навигационного комплекса обеспечивает решение следующих основных задач: определение места судна, предупреждение столкновения судов, управление судном при маневрировании, что обеспечивает в основном режиме непрерывное счисление пути и получение обсервованных координат места судна по радионавигационной системе "Декка" с автоматической прокладкой пути. В этом случае координаты места получают после их фильтрации посредством алгоритма, реализуемого с помощью цифровой вычислительной машины. Данный навигационный комплекс работает либо в режиме счисления пути, либо определения обсервованных координат по радионавигационной системе. На навигационном пульте индицируются вычисленные на цифровой вычислительной машине курс судна, скорость относительно Земли, широта и долгота места, смещение с заданной линии пути по перпендикуляру к нему, дрейф, направление и расстояние до точки назначения. От цифровой вычислительной машины информация также поступает на рулонный автопрокладчик. Навигационный комплекс в случае выхода из строя тех или иных датчиков навигационной информации обеспечивает автоматическое переключение на действующий источник информации. При выходе из строя доплеровского лага и гирокомпаса цифровая вычислительная машина ведет счисление и выдает информацию на автопрокладчик и для стабилизации истинного движения на индикаторе кругового обзора радиолокационной станции по значениям угла дрейфа и скорости, вводимым вручную.

С целью оптимального управления судном в цифровой вычислительной машине записаны программы управления, учитывающие его аэродинамические характеристики, вырабатывающие сигналы для управления и передающие их на авторулевой.

Данный навигационный комплекс, благодаря своему построению, отличается от известного устройства. Однако эксплуатация высокоскоростных судов характеризуется такими особенностями, как высокая скорость (до 100 уз и более), повышенная опасность столкновения из-за плохой управляемости вследствие рыскания и сноса под действием ветра и волнения, например, при движении на воздушной подушке, когда на качество управления значительное влияние оказывает воздействие аэродинамических сил, ограниченная дальность визуального и радиолокационного наблюдения, вследствие небольшой высоты корпуса, повышенные шумы работающих двигателей, число которых может достигать десяти, что исключает прием звуковых сигналов, а соответственно и повышает вероятность столкновения. Эти ограничения предъявляют повышенные требования к навигационным комплексам судов данного типа и прежде всего по точности и времени определения их места, непрерывности измерения основных навигационных параметров (координаты, скорость, курс), степени автоматизации, информативности и надежности, так как высокие скорости исключают ведение навигационной прокладки обычными методами, так как с момента измерения навигационного параметра до момента получения координат места пройдет время, за которое координаты судна существенно изменятся.

Известен также навигационный комплекс (патент RU №64588 U1 [13]), включающий навигационные и радионавигационные средства, гидрометеорологическое обеспечение, а также инерциальную систему навигации и стабилизации. При этом приборы инерциальной системы закоммутированы с техническими средствами судовой автоматики, в том числе с системой управления рулевой машиной, и снабжены датчиками. Система обеспечивает возможность получения текущих данных о географическом курсе судна в плоскости горизонта, географических координатах - широте и долготе места нахождения судна, углах бортовой качки, измеренной в плоскости шпангоута, и килевой качки, измеренной в диаметральной плоскости, угловой скорости качки и изменения курса, двух составляющих линейной скорости судна в месте установки гироприбора в географической системе координат, трех составляющих мгновенной скорости судна, вызванной качкой и орбитальным движением корабля в месте установки гироприбора в географической системе координат, и о суммарном угле наклона палубы. При этом инерциальная система навигации и стабилизации содержит путевой магнитный компас с компенсирующим устройством, например, типа КМ-145-4.

Устройство обеспечивает измерение магнитного и определение истинного курса, судна, магнитных пеленгов и курсовых углов с погрешностью от ±0,5° на неподвижном основании до ±5° на прямом курсе, при бортовой качке с амплитудой 30° и килевой качке с амплитудой 10°.

Лаг индукционный, например ЛИ2-1, предназначен для измерения скорости судна относительно воды, вычисления пройденного расстояния и выдачи данных на репитеры навигационных приборов и информационные табло системы управления рулевой машиной с инструментальной погрешностью измерения скорости в диапазоне температур от нуля до пятидесяти градусов - ±0,1 узла и остаточной погрешностью в диапазоне скорости от десяти до двадцати узлов, не более ±0,25 узла. Кроме того, инерциальная система навигации и стабилизации оснащена автопрокладчиком, например, типа «Топаз-11356», предназначенным для автоматического счисления текущих географических координат и автоматической прокладки пути судна в переменном масштабе на картах меркаторской проекции или в постоянном масштабе, например на бумаге, и выдачи счисленных географических координат. Для указанного аппарата обеспечена работа в пределах: по скорости до пятидесяти узлов с учетом течения, по курсу без ограничений, по широте в интервале ±75°, по долготе без ограничений.

Радионавигационные средства, установленные на судне, включают два судовых навигационных приемоиндикатора, например, типа Husun MX 412 со встроенными приемниками дифференциальных поправок. Они предназначены для определения текущих значений навигационных параметров по сигналам спутниковых навигационных систем, например GPS, а также для определения координат судна по сигналам береговых радионавигационных систем с автоматической выработкой текущих географических, а также ортодромических координат и вектора путевой скорости судна по сигналам импульсно-фазовых радионавигационных систем.

Установленный на судне комплекс гидрометеорологической информации предназначен для получения и обработки текущей гидрометеорологической информации, а также температуры и влажности, по крайней мере, в части помещений судна. Данный комплекс включает блок приема и обработки гидрометеорологической информации и подключенные к нему два датчика скорости и направления ветра, предпочтительно, акустические, а также размещенные на открытой части судна датчики температуры и влажности наружного воздуха и размещенные датчики температуры и влажности внутреннего воздуха соответствующих помещений судна.

Кроме того, в комплекс гидрометеорологического обеспечения включены, по крайней мере, по одному датчику атмосферного давления, нижней границы облачности, видимости, по крайней мере, по одному компьютеру с принтером для отображения гидрометеорологической информации и с принтером для отображения температуры и влажности, выносные табло гидрометеорологической информации, установленные в командных постах, а также не менее чем один настроенный на прием гидрометеорологической информации радиоприемник с антенным устройством.

Аналогичное оснащение навигационными и радионавигационными средствами, а также комплексом гидрометеорологического обеспечения представлено и в известном техническом решении (патент RU №65016 U1 от 27.07.2007 [14], которое включает инерциальную систему навигации и стабилизации, приборы которой могут быть закоммутированы с техническими средствами корабля, в том числе с системой управления рулевой машиной, и могут быть снабжены датчиками, обеспечивающими возможность получения текущих данных о географическом курсе судна в плоскости горизонта, географических координатах - широте и долготе места нахождения судна, углах бортовой качки, измеренной в плоскости шпангоута и килевой качки, измеренной в вертикальной плоскости, угловой скорости качки и изменения курса; двух составляющих линейной скорости судна в месте установки гироприбора в географической системе координат; трех составляющих мгновенной скорости судна, вызванной качкой и орбитальным движением судна в месте установки гироприбора в географической системе координат, и о суммарном угле наклона палубы, при этом инерциальная система навигации и стабилизации может содержать путевой магнитный компас с компенсирующим устройством, например, типа КМ-145-4, обеспечивающим измерение магнитного и определение истинного курса судна, магнитных пеленгов и курсовых углов с погрешностью от ±0,5° на неподвижном основании до ±5° на прямом курсе, при бортовой качке с амплитудой 30° и килевой качке с амплитудой 10°; лаг индукционный, например, ЛИ2-1, предназначенный для измерения скорости судна относительно воды, вычисления пройденного расстояния и выдачи данных на репитеры навигационных приборов и информационные табло системы управления рулевой машиной с инструментальной погрешностью измерения скорости в диапазоне температур от нуля до пятидесяти градусов - ±0,1 узла и остаточной погрешностью в диапазоне скорости от десяти до двадцати узлов, не более ±0,25 узла, кроме того, инерциальная система навигации и стабилизации может быть оснащена предназначенным для автоматического счисления текущих географических координат и автоматической прокладки пути судна в переменном масштабе на картах меркаторской проекции или в постоянном масштабе, например, на бумаге и выдачи счисленных географических координат автопрокладчиком, например, типа АП-4-956 с обеспечением работы указанного аппарата в пределах: по скорости до пятидесяти узлов с учетом течения, по курсу без ограничений, по широте в интервале ±75°, по долготе без ограничений.

Радионавигационные средства могут включать судовой навигационный приемник, например, типа СН-3101, для определения текущих значений навигационных параметров по сигналам спутниковых навигационных систем, например GPS и ГЛОНАСС, а также не менее одного приемоиндикатора для определения координат судна по сигналам береговых радионавигационных систем, а также не менее одного приемоиндикатора с автоматической выработкой текущих географических, а также ортодромических координат и вектора путевой скорости судна по сигналам импульсно-фазовых радионавигационных систем.

Комплекс гидрометеорологической информации, предназначенный для получения и обработки текущей гидрометеорологической информации, а также температуры и влажности, по крайней мере, в части помещений судна, может включать блок приема и обработки гидрометеорологической информации и подключенных к нему не менее двух, предпочтительно, акустических датчиков скорости и направления ветра, а также размещенными на открытой части судна датчиками температуры и влажности наружного воздуха и датчиками температуры и влажности внутреннего воздуха соответствующих помещений судна, кроме того, в комплекс гидрометеорологического обеспечения могут быть включены, по крайней мере, по одному датчику атмосферного давления, нижней границы облачности, видимости, по крайней мере, по одному компьютеру с принтером для отображения гидрометеорологической информации и с принтером для отображения температуры и влажности, по крайней мере, в погребах хранения опасных веществ, выносные табло гидрометеорологической информации, установленные в командных постах, а также не менее чем один настроенный на прием гидрометеорологической информации радиоприемник с антенным устройством.

В известных навигационных комплексах увеличение точности навигационных измерений получается за счет комплексирования, различных по принципам действия, навигационных подсистем, включенных в состав навигационного комплекса. При этом под комплексированием двух и более навигационных датчиков понимается совместная обработка их сигналов таким образом, чтобы уменьшить ошибки измерения. Однако, как показано в [5], если спектр ошибки первого навигационного датчика имеет широкую полосу, а второго узкую, то на выходе системы обработки (фильтра) будет иметь место ослабление обеих составляющих ошибок. Наибольший выигрыш от комплексирования получается при малом пересечении энергетических спектров ошибок этих измерителей.

Известен также навигационный комплекс, в котором технический результат заключается в повышении точности определения основных навигационных параметров, степени автоматизации, информативности и надежности посредством навигационного комплекса преимущественно высокоскоростных судов (патент RU №2260191, 10.09.2005 [15]).

Для достижения технического результата в навигационном комплексе [15], состоящем из приемоиндикатора, измерителей скорости, курса, автопрокладчика, вычислителя, навигационного пульта управления, эхолота и индикаторов и в котором навигационный пульт управления соединен с радиолокационной станцией и авторулевым, введены электронная картографическая навигационная система, блок сопряжения с рулевым приводом и магистраль обмена информацией, соединенная своими входами-выходами с входами-выходами приемоиндикатора, измерителей скорости и курса, автопрокладчика, вычислителя, навигационного пульта управления, электронной картографической навигационной системой, радиолокационной станцией, блоком сопряжения с рулевым приводом и эхолотом, при этом приемоиндикатор выполнен в виде совмещенного приемоиндикатора радионавигационных и космических систем.

При этом решается задача повышения точности определения основных навигационных параметров, степени автоматизации, информативности и надежности за счет ввода новых элементов, соединенных через единую магистраль обмена информацией, что уменьшает количество преобразователей информации.

Наличие комплексного приемоиндикатора спутниковых и радионавигационных систем обеспечивает прием сигналов как от радионавигационных систем, так и спутниковых навигационных систем, наличие электронной картографической навигационной системы, что позволяет совмещать радиолокационное изображение с картографическим, а также картографическое с отображением рельефа дна, соединенных с другими навигационными устройствами через магистраль обмена информацией, а также наличие блока сопряжения с рулевым приводом, что обеспечивает траекторное управление судном в зависимости от факторов, влияющих на управляемость, повышает безопасность плавания высокоскоростных судов за счет оперативной обработки существенного объема информации от навигационных устройств в реальном масштабе времени с отображением места судна и результатов решения навигационных задач на электронной карте, а также обеспечивается возможность траекторного управления судном.

Однако известный навигационный комплекс имеет ограниченное применение, в основном на малотоннажных судах.

В то же время освоение морских месторождений углеводородов, включая моря Северного Ледовитого океана, связано с обеспечением навигационной безопасности крупнотоннажных судов, предназначенных для транспортировки углеводородов, как в открытом море, так и на акватории надводных и подводных терминалов по отгрузке углеводородов. При этом плавание и погрузка на борт судна углеводородов, в большинстве случаев, будет отягощена неблагоприятными погодными условиями (малая дальность видимости, волнение, ветра, наличие льда, включая торосы и айсберги, и т.д.).

Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей навигационного комплекса, с одновременным повышением степени безопасности плавания.

Поставленная задача решается за счет того, что в навигационный комплекс, состоящий из приемоиндикатора радионавигационных и спутниковых навигационных систем, измерителей скорости, курса и линейных ускорений и угловых скоростей, автопрокладчика, вычислителя, навигационного пульта управления, эхолота, индикатора, радиолокационной станции, авторулевого, электронной картографической навигационной системы, блока сопряжения с рулевым приводом, блока ситуационного анализа, функционально соединенных посредством магистрали обмена информацией, при этом измеритель скорости выполнен в виде совмещенной системы измерения скорости и параметров волнения, при этом измерители курса и линейных ускорений и угловых скоростей образуют инерциальную навигационную систему, согласно изобретению дополнительно введены автоматическая идентификационная система сопровождения целей, соединенная своим входом-выходом с навигационным пультом управления, гидролокатор шагового поиска с горизонтальным и вертикальным сканированием, соединенный своим входом-выходом с навигационным пультом управления, еще два четырехканальных приемоиндикатора спутниковых навигационных систем, антенны которых установлены соответственно в носовой и кормовой частях судна, соединенные с магистралью обмена информацией, а инерциальная навигационная система еще также соединена своим входом с выходом приемоиндикатора радионавигационных и спутниковых навигационных систем, при этом приемоиндикатор радионавигационных и спутниковых навигационных систем содержит четыре дополнительных канала для измерения дельтапсевдодальностей до четырех искусственных спутников Земли и навигационный фильтр для моделирования движения судна, при этом индикатор выполнен в виде многофункционального дисплея; автопрокладчик выполнен с возможностью формирования 3D-изображения с постоянным трехмерным представлением данных и загрузкой растровыми и векторными картами и векторной картографией; эхолот выполнен с двухчастотным излучением 50/200 кГц с функцией различения эхосигналов; инерциальная навигационная система состоит из бесплатформенного инерциального измерительного модуля на волоконно-оптических гироскопах, микроакселерометров и микровычислителя; еще два приемоиндикатора спутниковых навигационных систем, антенны которых установлены в носовой и кормовой частях судна, содержат четыре канала приема спутниковых сигналов для измерения дельтапсевдодальностей до четырех искусственных спутников Земли и навигационные фильтры для моделирования движения судна; электронная картографическая навигационная система содержит набор растровых и векторных карт, и спутниковые фотографии; индикатор выполнен с возможностью отображения цветовых оттенков по глубинам, углам качки и элементов движения целей.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом.

Фиг.1. Блок-схема навигационного комплекса. Навигационный комплекс содержит магистраль обмена информацией 1, навигационный пульт управления 2, вычислитель 3, электронную картографическую навигационную систему 4, автопрокладчик 5, измеритель скорости 6, измеритель курса 7, приемоиндикатор 8 радионавигационных и спутниковых навигационных систем, блок сопряжения с рулевым приводом 9, инерциальную навигационную систему 10, автоматическую идентификационную систему сопровождения целей 11, гидролокатор шагового поиска с горизонтальным и вертикальным сканированием 12, эхолот 13, РЛС 14, комплекс гидрометеорологической информации 15, блок ситуационного анализа 16, приемоиндикаторы 17, 18 спутниковых навигационных систем, авторулевой 19, индикатор 20.

Магистраль обмена информацией 1. Обмен информацией организован в соответствии с ГОСТ 26765.52-87. Аналогом является устройство, описанное в патенте RU №2068579.

При этом реализованы протоколы обмена SRI, RS232, NMEA0183 и CAN. Магистраль обмена информацией 1 состоит, как и в прототипе, из шины данных, приемника, передатчика, кодера-декодера, сетевого контроллера, блока связи с потребителями навигационной информации, формирователя сигналов, схемы ИЛИ, блока динамического приоритета.

Навигационный пульт управления 2 выполнен на основе микропроцессора со специальным программным обеспечением, позволяющим осуществлять ввод/вывод информации, преобразование сигналов от всех навигационных датчиков (приборов), например микропроцессоров семейства AVR фирмы АТМЕС.

Навигационный пульт управления 2, как и в прототипе, может содержать центральный процессор, ОЗУ, ПЗУ, модульный параллельный интерфейс, устройство параллельного обмена, блок для отображения информации на электронно-лучевой трубке, блок отображения информации на газоразрядной индикаторной панели, устройство для цифровой индикации, электронно-лучевую трубку, газоразрядную индикаторную панель, цифровые индикаторы, блок управления.

Вычислитель 3 выполнен на основе DSP-процессора и предназначен для обработки сигналов по определению комплексных навигационных параметров и включает процессор, сопроцессоры, блок памяти, таймер, контроллер прерываний, порты связи.

Электронная картографическая система 4 включает блок оцифровки видеосигнала, преобразователь видеосигналов, блок совмещения радиолокационной и картографической информации, модуль программного обеспечения и информационно-вычислительное устройство.

В блоке оцифровки видеосигнала производится оцифровка видеосигнала. В преобразователе видеосигналов осуществляется перевод оцифрованного видеосигнала в соответствующий масштаб и систему координат. В блоке совмещения радиолокационной и картографической информации производится наложение радиолокационного сигнала на изображение карты. В модуле программного обеспечения находится программный продукт, обеспечивающий функционирование блока совмещения радиолокационной и картографической информации, при использовании официальных картографических данных, соответствующих стандарту INO S-57, навигационных карт издания Главного управления Навигации и Океанографии МО РФ и мировых коллекций электронных навигационных карт типа С-МАР в формате СМ-93. В информационно-вычислительном устройстве осуществляется индикация электронной карты, прием, обработка и передача сообщений по стандарту NMEA-0183. В информационно-вычислительном устройстве также выполняются вычислительные операции, по формированию зоны безопасности плавания по допустимому расстоянию до навигационной опасности или по допустимому времени движения до опасности с текущей скоростью; расчету уровня приливов; трехмерному моделированию рельефа дна на основе батиметрических данных, содержащихся на текущей карте, а также по данным, измеренным эхолотом, с отображением рельефа дна; автоматизированной корректуре карт, сконвертированных из формата S-57; формированию электронного судового журнала; прогнозу положения судна; обсервованному счислению по данным, вырабатываемым РЛС; расчету текущего траверзного расстояния до ориентира, определению места судна по пеленгам и дистанциям с вычислением поправок к счислимым координатам, величин и направления невязок, с вычислением радиальных среднеквадратических погрешностей обсерваций; контролю целей РЛС (дистанция кратчайшего сближения, время до кратчайшего сближения, скорость и курс цели), расчету времени прибытия в заданную точку; счислению пути судна, составлению навигационного формуляра; предварительной прокладке; расчету поправок системы координат.

Информационно-вычислительное устройство построено на основе процессора Intel Core2Duo.

Автопрокладчик 5 представляет собой прокладчик курса типа GD-1920С с использованием карт типа NT MAX стандарта С-МАР, которые поддерживают отображение навигационных знаков, приливных течений, фарватеров.

Измеритель скорости 6. В качестве измерителей скорости могут быть использованы доплеровские гидроакустические, индукционные электромагнитные и радиодоплеровские, включая совмещенные радиодоплеровские системы измерения скорости и параметров волнения, или их сочетание, например, доплеровский гидроакустический лаг и совмещенная радиодоплеровская система измерения скорости и параметров волнения (Оценка работы лагов на ледоколе / А.Г.Гузеев, Н.Н.Пирогов, В.В.Чернявец и др. // Судостроение, №1, 1981, с.30-31. Совершенствование доплеровских радиолагов, устанавливаемых на судах ледового плавания / Чернявец В.В., Перепелицын О.В., Харитонов Ю.П. и др. // Судостроение, №1, 1987, с.26-27. Ванаев А.П., Чернявец В.В. Определение параметров волнения совмещенной системой измерения скорости судна и высоты волны / Судостроение, №8-9, 1993, с.6-8).

Измеритель курса 7 представляет собой гирогоризонткомпас, состоящий из гирокомпаса, блока поправок, измерителей угловых ускорений с взаимно ортогональными осями чувствительности, ньюмометров с взаимно ортогональными осями чувствительности, вычислителя углов качки и курса. Аналогом является устройство, описанное в патенте RU №2056037. В конкретном устройстве использовано изделие по ИДТЛ 461.529.006 ТУ.

Совмещенный приемоиндикатор 8 радионавигационных и спутниковых навигационных систем состоит из антенного блока, приемоиндикатора и сетевого адаптера и обеспечивает автоматический выбор оптимального созвездия навигационной аппаратуры ГЛОНАСС и GPS, а в зоне действия РНС прием сигналов от наземных станций; интегральную оценку ожидаемой точности определения текущих координат; ввод и обработку корректирующей информации в соответствии с RTCM SC-104; решение навигационной задачи при работе в дифференциальном режиме; ввод и хранение до 500 маршрутных точек и до 50 маршрутов движения; запоминание текущих координат в качестве маршрутной точки; расчет расстояния и направления между двумя маршрутными точками движения по маршруту с выработкой параметров отклонения от маршрута; вывод координат в системе координат WGS-84, ПЗ-90, СК-42 или в системе координат, параметры которой задаются оператором посредством навигационного пульта управления 2; выбор береговых РНС различного радиуса действия (ближнего, дальнего) и определения координат по их сигналам с оценкой точности. В конкретном устройстве применен приемоиндикатор типа NT-300. Прием и обработка сигналов системы GPS производится по пяти каналам, а системы ГЛОНАСС по трем каналам.

В отличие от прототипа приемоиндикатор 8 радионавигационных и спутниковых навигационных систем содержит четыре дополнительных канала для измерения дельтапсевдодальностей до четырех искусственных спутников Земли и навигационный фильтр для моделирования движения судна, что при непрерывных измерениях дельтапсевдодальностей до четырех спутников, исключив систематическую погрешность эталона частоты приемоиндикатора, позволяет измерить координаты точки судна, совмещенной с фазовым центром антенны приемоиндикатора 8.

Блок сопряжения с рулевым приводом 9, как и в прототипе, содержит приемное устройство, множитель, блок формирования восстановленного сигнала перекладки руля, блок формирования сигнала скорости перекладки руля, блок формирования модели рулевого привода, сумматоры, интеграторы, вычислитель, который собран на основе микропроцессора DSP-процессора, работающего под управлением встраиваемой операционной системы «UCLinux». Аналогом является устройство, описанное в патенте RU №2072547. Обработка сигналов осуществляется в соответствии с алгоритмами, приведенными в кн. Управление подвижными морскими объектами / Лернер Д.М., Лукомский Ю.А., Михайлов В.А. и др. - Л.: Судостроение, 1979. Блок сопряжения с рулевым приводом 9 предназначен для формирования сигналов управления авторулевому, позволяющих осуществлять выход и стабилизацию судна на маршруте с минимальным перерегулированием. Блок сопряжения с рулевым приводом 9 может функционировать с любым авторулевым, принимающим управляющие сообщения по стандарту NMEA-183 с реализацией режима стабилизации судна на модифицированном маршруте. В этом режиме производится модификация исходного кусочно-прямолинейного маршрута (алгоритмы Rout Modification и Rout Preparation) путем гладкого сопряжения галсов непрерывной криволинейной траекторией, реализуемой судном при назначенных ограничениях на угол перекладки руля в процессе поворота. При этом на электронной картографической навигационной системе 4 отображается исходный и модифицированный маршруты с целью предоставления судоводителю предполагаемого движения судна.

При прохождении маршрута вблизи зон с навигационными опасностями обеспечивается возможность корректировки как положения поворотных точек, так и изменения радиуса поворота судна путем редактирования величины предельного угла перекладки руля в каждой поворотной точке. Управление судном на модифицированном маршруте осуществляется специальными алгоритмами, формирующими для авторулевого сигналы: типа ХТЕ, равный тождественному нулю, и непрерывный изменяющийся сигнал bearin to origin. Для отслеживания этих сигналов авторулевой переключается в режим Remout Control, в котором не требуется подтверждения оператором нового заданного курса. Алгоритмы управления судном на траектории и модификации маршрута используют для своей работы математическую модель судна, учитывающую управляющее воздействие руля, действующие на судно возмущения, а также факторы, изменяющие динамику судна - загрузку, изменение мощности, скорость судна.

Основными алгоритмами являются алгоритмы управления рулевым приводом, стабилизации курса судна, маневрирования курсом, управления движением по заданному маршруту, восстановления параметров движения судна, адаптации законов управления движением судна. При этом алгоритмы обеспечивают решение таких задач, как стабилизация судна на заданном курсе; управление маневрированием курсом; восстановление и фильтрация угловой скорости судна; адаптация параметров регуляторов авторулевого; управление движением по заданному маршруту.

Для решения данных задач на блок сопряжения с рулевым приводом 9 поступает информация о курсе и угловом ускорении с измерителя курса 7, о скорости с измерителя скорости 6, о положении руля от датчик