AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE

Transkrypt

1 AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE Instytut Inżynierii Ruchu Morskiego Zakład Urządzeń Nawigacyjnych Ćwiczenie nr 10 Ocena dokładności wskazań odbiornika MLR LRX 22 P systemu LORAN-C Szczecin 2006

2 Temat: Ocena dokładności wskazań odbiornika MLR LRX 22 P systemu LORAN-C. 1. Cel ćwiczenia: Zapoznanie studentów z obsługą odbiornika nawigacyjnego systemu LORAN-C firmy MLR typu LRX 22 P. 2. Zakres przygotowania teoretycznego: Do zaliczenia ćwiczenia obowiązuje znajomość zasady działania systemu LORAN-C. W szczególności obowiązuje: znajomość zasady pomiaru linii pozycyjnej i pozycji obserwowanej w systemie LORAN-C, budowy i pracy systemu LORAN-C, źródeł błędów, uzyskiwanych dokładności, oznaczeń siatki linii pozycyjnych systemu LORAN-C na morskich mapach nawigacyjnych. Część wstępna sprawozdania winna zawierać - tabelę nagłówkową - cel ćwiczenia - opis układu pomiarowego - algorytm wykonywania ćwiczenia - tabele pomiarowe - 2 -

3 3. Opis układu pomiarowego: Ćwiczenie wykonywane jest w sali 408 przy stanowisku odbiornika nawigacyjnego MLR LRX 22 P systemu LORAN-C (rys. 3-1). Prętowa antena odbiornika o wysokości 1,10m znajduje się na pomoście antenowym. Rys Stanowisko ćwiczeniowe odbiornika MLR LRX 22 P. Odbiornik LRX 22 P jest radionawigacyjnym odbiornikiem systemów LORAN- C, NELS i CHAYKA pracującym na częstotliwości 100 khz. Odbiornik może odbierać równocześnie transmisje z dwóch różnych łańcuchów systemu LORAN-C, a jego oprogramowanie pozwala na pracę w zakresie prędkości do 60w z 32 łańcuchami wymienionymi w aneksie 1 do instrukcji firmowej (str. 28, instrukcja LRX 22 P MLR ELECTRONIQUE S.A. ). W zależności od ilości wprowadzonych łańcuchów i stacji systemu LORAN-C pozycjonowanie może odbywać się w trybie hiperbolicznym ( hyperbolic mode dla jednego łańcucha przy podanych kodach dwóch stacji podległych lub dla dwóch łańcuchów przy podanych kodach jednej lub dwóch stacji podległych w każdym łańcuchu) lub stadiometrycznym ( semi-circular mode dla dwóch łańcuchów przy podanych kodach dwóch stacji podległych z jednego łańcucha i jednej (izolowanej) stacji podległej z drugiego łańcucha lub przy automatycznie wybranej trzeciej izolowanej stacji z grupy czterech stacji podległych podanych po dwie dla każdego łańcucha według kryterium największej dokładności). W przypadku wyboru automatycznego trybu stadiometrycznego odbiornik pozostaje przy pracy w trybie hiperbolicznym, gdy cechuje go wyższa dokładność niż w trybie stadiometrycznym Oprócz wymienionych możliwości trybów pracy LRX 22 P cechuje: wyposażenie w automatyczne filtry cyfrowe tłumiące zakłócenia w pobliżu częstotliwości 100 khz, - 3 -

4 15 pozycyjny dwuwierszowy wyświetlacz LED z 7 diodami wyboru funkcji, 16 klawiszowa klawiatura, pamięć 100 punktów drogowych z podtrzymaniem bateryjnym, możliwość wyświetlenia następujących funkcji: l/g - pozycja geograficzna w mierze stopniowo-minutowej szerokości i długości według elipsoidy WGS-84 oraz CEP (błąd kołowy pozycji), hyp - pozycja w mierze hiperbolicznej siatki LORAN-C lub DECCA, cha - wybór łańcuchów i stacji LORAN-C, ptf - wprowadzanie i przeglądanie punktów drogowych w mierze stopniowej lub hiperbolicznej LORANu-C, d/z - odległość i namiar z pozycji własnej do wybranego punktu drogowego oraz czas dopłynięcia z pozycji własnej do tego punktu według prędkości obliczonej przez odbiornik, nav - prędkość (SOG) i kurs nad dnem (COG), alm - stosunek sygnał/szum dla każdej z wybranych stacji systemu, * + nr (00 do 19) - funkcje specjalne takie jak: planowanie max 10 tras po 12 punktów, XTE (odległość zejścia z kursu), obliczenie odległości i namiaru między dwoma dowolnymi punktami drogowymi, uśrednienie wyliczonej prędkości dla wybranego odstępu czasu, wybór trybów pracy, formatów transmisji danych itp. sygnalizacja alarmu błędu cyklu i szumu dla każdej z wybranych stacji, wyposażenie w port wejścia/wyjścia do transmisji danych w formacie NMEA 180, 182, 183 lub MLR, automatyczne zapamiętanie poprawki pozycji w mierze stopniowej i hiperbolicznej poprzez wprowadzenie pozycji odniesienia. Odbiornik zasilany jest napięciem stałym w zakresie 17 do 32V. Obsługa odbiornika LRX 22 P odbywa się przy pomocy panelu kontrolnego przedstawionego na rys Rys Panel kontrolny z wyświetlaczem odbiornika LRX 22 P firmy MLR

5 4. Wykonanie ćwiczenia: Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy zapoznać się z opisem układu pomiarowego i układem instrukcji firmowej LRX 22 P MLR ELECTRONIQUE S.A.. Podzielić zadania w grupie na: - zapisy, - obsługa odbiornika systemu LORAN-C, zmieniając się w trakcie ćwiczenia. 1. Obsługa odbiornika LORAN-C LRX 22 P przy pomocy klawiszy programowania (str. 7 instrukcji firmowej). Limit czasu na wykonanie zadania - 40 min Na podstawie diagramu zasięgów europejskich łańcuchów sytemu LORAN- C (i odpowiednika rosyjskiego CHAYKA) w II tomie ALRS oraz na stronach aneksu 2 instrukcji firmowej znaleźć łańcuchy lub łańcuch obejmujący zasięgiem Szczecin. Zanotować dane takich łańcuchów i poprosić prowadzącego o weryfikację Włączyć odbiornik LRX 22 P włącznikiem ON/OFF znajdującym się na tylnej ściance obudowy po prawej stronie Przyciskami i wybrać funkcję cha. W razie potrzeby dostosować jasność ekranu i podświetlenia klawiatury do warunków oświetlenia pomieszczenia przyciskiem L. Wcisnąć przycisk VAL i następnie wprowadzić z klawiatury numerycznej wybrane numery łańcuchów według numeracji LRX 22 P GRI (tabela na str. 28 instrukcji firmowej). W przypadku tylko jednego łańcucha należy w obu wierszach wpisać jego numer. Następnie wcisnąć przycisk +/- w celu wprowadzenia 2-cyfrowych kodów wybranych stacji podległych wpisanych łańcuchów. Wprowadzić z klawiatury numerycznej kody numeryczne odpowiednich stacji podległych rosnąco według tabeli na str. 28 instrukcji firmowej w pierwszych czterech polach dla pierwszego łańcucha, w następnych czterech polach dla drugiego łańcucha. W przypadku tylko jednego łańcucha lub dwóch łańcuchów, ale liczbie stacji podległych mniejszej od 4 w niewykorzystane pola wpisać 0. Zwrócić uwagę na przykład wprowadzania danych łańcuchów na str. 12 instrukcji firmowej. Zatwierdzić wprowadzone kody przyciskiem VAL i poprosić prowadzącego o weryfikację

6 1.4. Przyciskami i wybrać funkcję l/g.. Wcisnąć przycisk * a następnie 1, 2 w celu kontroli trybu pracy odbiornika. Ustalić możliwe tryby pracy korzystając z informacji odnośnie koniecznej ilości łańcuchów i stacji w każdym z trybów zawartych w opisie układu pomiarowego i zanotować wraz z uzasadnieniem. Przyciskiem +/- ustawić tryb HYPER (hiperboliczny) i ponownie wcisnąć * W przypadku, gdy wyświetlona pozycja różni się od rzeczywistej o ponad 120Mm należy wcisnąć przycisk VAL na ok. 3s i wprowadzić z klawiatury numerycznej pozycję nie przekraczającą w stosunku do rzeczywistej podanej wartości błędu (porównać z pozycją na sąsiednich stanowiskach GPS/DGPS lub wywieszoną na drzwiczkach szafki wiszącej na ścianie). Dla aktywnej współrzędnej (migające pole) znak geograficzny można zmienić przyciskiem +/-. Po wpisaniu zatwierdzić pozycję wciskając VAL. Odszukać według spisu treści na str. 1 instrukcji firmowej i zanotować dopuszczalny zakres błędu pozycji w trybie stadiometrycznym (semicircular mode) Odczekać ok. 2 min do wygaśnięcia sygnalizacji alarmów na dwóch polach LED w lewym górnym rogu ekranu odbiornika. W międzyczasie na podstawie str. 18 instrukcji firmowej (akapit Alarm Display) zanotować objaśnienie oznaczeń alarmu cyklu i szumu. Po upływie założonego czasu zanotować ewentualne pozostałe sygnalizowane alarmy oraz nazwy stacji, dla których sygnałów alarm występuje. 2. Odczyt wartości hiperbolicznych linii pozycyjnych LORAN-u C w µs 2.1. Przyciskami i wybrać funkcję hyp. Wcisnąć przycisk * a następnie 0, 4 w celu kontroli wartości wprowadzonych poprawek hiperbolicznych. Przy pomocy klawiszy i oraz numerycznych wyzerować ewentualne poprawki. Wcisnąć * w celu powrotu do funkcji hyp Dokonać 40 obserwacji wskazań odbiornika, wartości hiperbolicznych linii pozycyjnych, w odstępach 30 sekundowych. Wyniki zamieścić w tabeli 1 (załącznik Tabela 1)

7 3. Planowanie nawigacyjne (4 punkty drogowe). Limit czasu na wykonanie zadania - 30 min Korzystając z instrukcji firmowej (str. 28) uzupełnij poniższą tabelę (załącznik Tabela 2). Waypointy ϕ [ ] λ [ ] Laboratorium 1 st. Master 2 slave X 3 slave Y Przyciskami i wybrać funkcję ptf. Zwrócić uwagę na numer bieżącego punktu drogowego (od 00 do 99) wyświetlony w dwóch polach alarmowych w lewym górnym rogu ekranu. Jeżeli pozycja punktu jest w mierze hiperbolicznej należy przełączyć ją na φ, λ przyciskiem +/-. Przyciskami numerycznymi wybrać punkt 00 i wcisnąć VAL, *, VAL zapamiętując bieżącą pozycję odbiornika Wybierając przyciskami numerycznymi kolejne punkty drogowe 01, 02, 03 zgodnie z procedurą wprowadzania pozycji opisaną w p. 1.5 (VAL, pozycja, VAL) zapamiętać w kolejnych punktach drogowych pozycje stacji Master i podległych łańcucha 7499 Sylt (str. 28 instrukcji firmowej). Zwrócić uwagę na kierunki geograficzne współrzędnych i przeliczenie sekund na minuty kątowe.. Po wprowadzeniu każdego punktu przyciskami i wybrać funkcję d/z, zanotować odległość i namiar z bieżącej pozycji do ustawionego punktu drogowego, i ponownie powrócić do funkcji ptf Wcisnąć *, 0, 0. Wprowadzając VAL, nr punktu, nr punktu, VAL odczytać i zanotować odległość XTE dla linii kursu 01-02, 02-03, (przycisk +/- przełącza między XTE a odchyłką kursową w º, zob. str. 19 instrukcji firmowej). Zanotować francuskie skróty odpowiedników angielskich port i starboard Wcisnąć *, 0, 1. Wprowadzając VAL, nr punktu, nr punktu, VAL odczytać odległość oraz namiar między wprowadzonymi punktami 01 02, 02 03, 03 04, 02 01, 03 01, 04 01, 03 02, 04 02, (przycisk +/

8 przełącza między odległością a namiarem, zob.. str instrukcji firmowej). Otrzymane wyniki zanotować w tabeli 3 (załącznik). od do od do D [Mm] pocz. kąt drogi [ ] Laboratorium - Master Master - slave X slave X - slave Y Master-laboratorium stac. X-laboratorium stac. Y-laboratorium stac. X-Master stac. Y-Master Zakończenie ćwiczenia 4.1. Przepisać od kolegów wykonujących ćw. 7 teoretyczną wartość pozycji laboratorium we współrzędnych hiperbolicznych LORANu-C uzyskaną w systemie DGPS Wykasować punkty drogowe poprzez wprowadzenie w funkcji ptf zgodnie z procedurą pozycji φ=000000, λ= do wszystkich czterech zmienionych punktów drogowych Wyłączyć odbiornik LRX 22 P przyciskiem ON/OFF. 5. Opracowanie wyników. Do każdego poniższego podpunktu (1 6) należy zamieścić wnioski szczegółowe w aspekcie dokonywanych obliczeń i pomiarów. Na końcu sprawozdania zamieścić wnioski końcowe w aspekcie wykonywanego ćwiczenia. Są to warunki konieczne do pozytywnego zaliczenia sprawozdania. 1. W sprawozdaniu należy zamieścić opis wykonanych w trakcie ćwiczenia czynności wraz z własnymi uwagami i spostrzeżeniami. Należy przedstawić wypełnione tabele. 2. Obliczyć wartości poprawek hiperbolicznych w pozycji laboratorium dla wykorzystanych w ćwiczeniu łańcuchów na podstawie porównania pozycji hiperbolicznych uzyskanych z odbiorników systemów LORAN-C i DGPS

9 3. Wyliczyć wartości średnie TD1 i TD2 oraz odchylenia standardowe. 4. Sporządzić wykresy TD1 = f(t) oraz TD2 = f(t) wg wzoru: TD1ś t TD2ś t 5. Na mapkę zamieszczoną w załączniku nanieść pozycję średnią wyliczoną na podstawie tabeli z 40 pomiarów hiperbolicznych. 6. Zaopatrzyć sprawozdanie wnioskami w aspekcie dokładności systemu, przydatności odbiornika do prowadzenia nawigacji w warunkach statkowych oraz omówić możliwości odbiornika w zakresie obliczeń nawigacyjnych. Sprawozdanie należy zakończyć wnioskami dotyczącymi celu ćwiczenia oraz analizą dokonanych obserwacji i notatek UWAGA: W sprawozdaniu należy zamieścić oryginał tabel pomiarowych

10 ZAŁĄCZNIK Loran C Chain Information in WGS 84 Coordinates GRI and Chain Name Station Lat. Lon. Emission Delay Coding Delay Power M Lessay X Soustons Y Loop Head Z Sylt ,224 N ,099 N ,000 N ,975 N 6731 LESSAY ,029 W ,584 W ,000 W ,856 E , , , , , ,55 M Bo X Jan Mayen Y Berlevig ,216 N ,478 N ,014 N 7001 Bo ,350 E ,525 W ,980 E , , , ,64 400kW M Sylt X Lessay Y Vaerlandet ,975 N ,224 N ,435 N 7499 SYLT ,856 E ,029 W ,618 E , , , ,90 M Lessay X Soustons ,224 N ,099 N 8940 FRENCH SNR ,029 W ,584 W , ,00 M Ejde W Jan Mayen X Bo Y Vaerlandet Z Loop Head ,837 N ,478 N ,216 N ,435 N ,000 N 9007 EJDE ,079 W ,525 W ,350 E ,618 E ,000 W , , , , , , , ,81 400kW 400kW

11 Tabela pomiarowa 1 Data:... Lp. TD 1[µs] TD 2[µs] Osoby wykonujące ćwiczenie: Podpis prowadzącego:

12 Tabela pomiarowa 2 Waypointy ϕ [ ] λ [ ] Laboratorium 1 st. Master 2 Slave X 3 Slave Y 4 Tabela pomiarowa 3 od do od do D [Mm] Namiar [ ] Laboratorium - Master Master - slave X slave X - slave Y Master-laboratorium stac. X-laboratorium stac. Y-laboratorium stac. X-Master stac. Y-Master

13 - 13 -

14 - 14 -