kmdr mgr inż. Henryk NITNER Biuro Hydrograficzne Marynarki Wojennej, SHM RP kmdr dr hab. inż. Cezary SPECHT Akademia Marynarki Wojennej SYSTEMY RADIONAWIGACYJNE DEFINICJE I KLASYFIKACJE Streszczenie Systemy radionawigacyjne stanowią dziś podstawową metodę określania pozycji w nawigacji lotniczej, morskiej czy lądowej jak również znajdują szerokie zastosowanie w hydrografii. Ich wykorzystanie w konkretnej aplikacji nawigacyjnej jest funkcją właściwości eksploatacyjnych danego systemu, określanych mianem charakterystyk nawigacyjnych tego systemu, obejmujących: dokładność wyznaczenia położenia, dostępność, niezawodność, ciągłość, wiarygodność, strefę działania czy jednoznaczność wyznaczeń współrzędnych. W artykule zaprezentowano zróżnicowanie definicje pojęcia systemów radionawigacyjnych i ich klasyfikacji, ogólną charakterystykę istniejących rozwiązań oraz przedstawiono autorskie propozycje w tym zakresie. Analizę oparto o analizę literatury polskiej i światowej obejmującej przede wszystkim narodowe, lokalne oraz światowe plany radionawigacyjne, dorobek piśmiennictwa innych autorów oraz dokumenty normatywne IALA. 1. POJĘCIE SYSTEMU RADIONAWIGACYJNEGO Literatura angielskojęzyczna definiuje pojęcie radionawigacji, jako wykorzystanie sygnałów radiowych dla wyznaczania: współrzędnych pozycji, kierunku lub przekazywania informacji o utrudnieniach (ostrzeżeń) w zastosowaniach nawigacyjnych. Jest ono bliskie terminowi radiookreślanie, którym określa się wyznaczanie pozycji lub uzyskiwanie informacji z nią związanych, przy wykorzystaniu właściwości propagacyjnych fal radiowych [7]. W ramach danego obszaru, morskie radionawigacyjne systemy pozycyjne są włączone w proces tak zwanej osłony radionawigacyjnej akwenu (w aspekcie wojskowym są one elementem zabezpieczenia nawigacyjno-hydrograficznego ). Proces ten jest rozumiany jako kompleks wzajemnie skorelowanych pod względem celu, miejsca i czasu przedsięwzięć morskich służb radionawigacyjnych, realizowanych na obszarach morskich według jednolitego planu i zamiaru, w interesie nawigacji morskiej [13]. Pomimo, iż pozornie prezentowana powyżej definicja wyczerpuje zagadnienie definiowania terminu radionawigacji i wynikającego z niego wprost pojęcia systemu radionawigacyjnego, już pobieżna analiza tematu wskazuje 1
na istnienie różnic występujących piśmiennictwie naukowym różnych autorów. Zauważmy, że pojęcie system radionawigacyjny ewoluowało na przestrzeni lat i związane było z pojawianiem się nowych serwisów, których podstawą jest wykorzystanie własności propagacyjnych fal radiowych. Zgodnie z przyjętą europejską definicją systemu radionawigacyjnego [6], za systemy radionawigacyjne uważa się te systemy nawigacyjne, które pozwalają użytkownikom na określanie: współrzędnych pozycji, prędkości i czasu w oparciu o znajomość właściwości propagacyjnych fal elektromagnetycznych. Zauważalny jest tu pominięcie tych systemów, które przekazują informacje o utrudnieniach (ostrzeżeniach nawigacyjnych); w przytoczonym dokumencie rozważane są jedynie systemy pozycyjne. Zasadnym w tym miejscu jest przytoczenie innych prezentowanych w świecie i Polsce definicji. Interesującą definicję zaproponowano w [11] gdzie przez pojęcie systemy radionawigacyjne należy rozumieć te systemy nawigacyjne, które wykorzystują fale radiowe do rozwiązywania zadań nawigacyjnych, takich jak: określanie pozycji, nawigacyjne zabezpieczenie pływania, zapewnienie wykonywania manewrów antykolizyjnych, regulowanie ruchem, zabezpieczenie pomiarów hydrograficznych, trałowanie, określanie elementów manewrowych itp. Należy podkreślić, iż jest to jedna z pierwszych krajowych definicji systemu radionawigacyjnego, traktująca zagadnie w bardzo szerokim sensie enumeratywnie, wyszczególniając rodzaje działalności ludzkiej na morzu, w których metody radionawigacji morskiej mają zastosowanie. Innym podejściem, szeroko obecnym w literaturze polskiej, jest ugruntowany na przestrzeni lat pogląd, który wiąże systemy radionawigacyjne z procesem określania pozycji (systemami pozycyjnymi). Stąd w rozumieniu [9] jest to zespół urządzeń technicznych pozwalający określać aktualne położenie jednostki. Porównując zaprezentowane powyżej definicje, należy stwierdzić, iż pierwsza grupa dotyczy szerokiego wykorzystania fal elektromagnetycznych z zakresu radiowego w nawigacji morskiej, z pominięciem innych (lotniczych, lądowych) systemów. Wnosić można, iż nie ogranicza się ona jedynie do procesu pozycjonowania, lecz obejmuje całą rzeszę innych systemów wspomagających proces nawigacji, a wykorzystujących fale radiowe. Odmienny pogląd prezentuje druga grupa przytoczonych definicji, ograniczając się jedynie do wyznaczania położenia. Owa niespójność pojęciowa skłoniła autorów do podjęcia analiz zmierzających do zaproponowania spójnej definicji systemu radionawigacyjnego obejmującej różnorodne formy nawigacji (morskiej, lotniczej i lądowej) oraz możliwie szerokiego uwzględnienia systemów wspomagających opartych o właściwości propagacyjne fal radiowych. 2
2. PLAN RADIONAWIGACYJY Tworzeniu regulacji prawnych zapewniających zrównoważony i zharmonizowany rozwój zarówno krajowych, regionalnych jak i światowych systemów radionawigacyjnych sprzyja tworzenie planów radionawigacyjnych. Wymagania stawiane tego typu systemom umożliwiają ich kategoryzację i ocenę możliwości zabezpieczenia konkretnego zadania nawigacyjnego zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo procesu. Analiza dokumentów normatywnych [1, 5, 6, 8, 12, 14] skłania do konkluzji, iż krajowy (narodowy) plan radionawigacyjny winien zawierać: 1. Aktualny stan funkcjonowania systemów radionawigacyjnych oraz serwisów czasu dostępnych w danym kraju oraz rejonach przyległych wraz z krótkim opisem technicznym, funkcjami w rozumieniu interesu narodowego; 2. Plany dotyczące rozwinięcia, rozwoju, zamknięcia czy modernizacji systemów radionawigacyjnych uwzględniające badania nad ich rozwojem prowadzone w kraju, a oparte o organizacje administracji rządowej czy sektor prywatny; 3. Określenie wymagań krajowych dla wszystkich typów, faz i rodzajów nawigacyjnego zabezpieczania działalności ludzkiej oraz odpowiedzialności instytucjonalnej za serwisy radionawigacyjny i pozycyjny. Niniejsze wymagania stanowią zestaw charakterystyk eksploatacyjnych systemów wraz z przypisaniem im minimalnych wartości liczbowych. Należy podkreślić, iż nieliczne z państw podjęły się opisania tej materii w formie regulacji urzędowych (USA, Szwecja, UK, EU). Współcześnie obowiązującymi planami radionawigacyjnymi są następujące regulacje: Federal Radionavigation Plan, publikowany w USA przez Department Obrony, Departament bezpieczeństwa Wewnętrznego oraz Department Transportu, Springfield, Virginia, 2008 [14]; European Radio Navigation Services, jako element the European Union Navigation Plan, październik 2004 [6]; Swedish Radio Navigation Plan, publikowany przez Szwedzką Administrację Morską, 2009 [12]; General Lighthouse Authorities Radio Navigation Plan, opracowywany w Wielkiej Brytanii przez General Lighthouse Authorities, ostatnia wersja ze stycznia 2007 roku [5]; World Wide Radio Navigation Plan, publikowany przez IALA (International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities), Saint Germain en Laye, France, edycja 1 opublikowana została w grudniu 2009 roku [8]. 3
Należy w tym miejscu podkreślić, iż w Polsce podejmowano kilkukrotnie próby opracowania krajowego planu radionawigacyjnego, jednakże zakończone zostały one niepowodzeniem. Odniesienia do tego zagadnienia odnajdujemy w publikacjach różnych autorów krajowych [2, 3, 4, 10]. Ze wszystkich tych rozwiązań legislacyjnych, na szczególne wyróżnienie zasługują Stany Zjednoczone Ameryki Północnej, gdzie regularnie publikowany jest Federalny Plan Radionawigacyjny, stanowiący bardzo istotny dokument legislacyjny w zakresie wymagań stawianych procesowi nawigacji, jak również opisujący proces rozwoju i ewolucji systemów. Również Szwecja, od 1991 r. publikuje regularnie narodowy plan radionawigacyjny, gdzie zgodnie z decyzją rządu, Szwedzka Administracja Morska (SMA Swedish Maritime Administration) jest instytucją koordynującą przegotowanie tego dokumentu i zobowiązaną do jego uaktualniania w okresie trzyletnim [12]. Celem określenia terminu system radionawigacyjny poddajmy analizie systemy radionawigacyjne występujące w poszczególnych planach radionawigacyjnych. Najstarsza z narodowych regulacji radionawigacyjnych którą jest Federalny Plan Radionawigacyjny USA, publikowany od 1980 roku mimo, że nie precyzuje definicji systemu radionawigacyjnego wprost, ściśle specyfikuje zakres zastosowania planu obejmujący radionawigacyjne systemy pozycyjne takie jak [14]: System Navstar GPS satelitarny system pozycyjny i czasu umożliwiający wyznaczenie położenia obiektów z dokładnościami: 9 m (horyzontalnie) i 13 m (wertykanie), przy wykorzystaniu konstelacji liczącej minimum 24 sztuk satelitów. Dla wyznaczenia położenia niezbędnym jest pomiar pseudoodległości do 4 satelitów. System GPS znajduje szerokie zastosowanie w nawigacji lądowej, morskiej i powietrznej. Wykorzystywany jest również w geodezji dla osiągania dokładności centymetrowych. Pracuje na częstotliwościach: 1575 MHz oraz 1227 MHz. Pomiary realizowane są w oparciu o wykorzystanie właściwości korelacyjnych kodów pseudoprzypadkowych lub pomiar różnicy faz pomiędzy sygnałem satelity a generatorem częstotliwości odbiornikiem; Systemy wspomagania GPS szeroka grupa systemów wspomagających system Navstar GPS przesyłająca: poprawki pseudo-odległościowe, sygnały pseudo-satelitarne oraz informacje dotyczące wiarygodności uzyskiwane w oparciu o pojedynczą lub sieć stacji zlokalizowanych na: lokalnych (GBAS), regionalnych (DGPS) oraz rozległych obszarach (WAAS, EGNOS, MBAS, Eurofix). Do tej grupy należą również narodowe aktywne sieci geodezyjne (SAPOS, EUPOS, OS AGN, CORS i in.) świadczące serwisy dla geodezji i nawigacji. Dokładność wyznaczenia współrzędnych pozycji zależy od zastosowanych rozwiązań telemetrycznych przesyłania korekt pseudoodległościowych i waha się pomiędzy 0,01-3 m; 4
System dalekiego zasięgu Loran C to hiperboliczny system radionawigacyjny dalekiego zasięgu pracujący w zakresie fal długich odbieranych z dwóch lub więcej radiolatarni. Wykorzystywany jest głównie do nawigacji morskiej i lotniczej. Łańcuch LORAN C składa się ze stacji głównej i kilka stacji podległych. System wykorzystuje częstotliwość 100 khz. Dokładność wyznaczania pozycji zależy od kąta przecięcia linii pozycyjnych i wynosi 50 m przy odbiorze fali przyziemnej i zasięgu do 1100 km oraz, około 500 m przy fali odbitej od jonosfery i zasięgu 2500 km; Taktyczny System Nawigacyjny (TACtical Air Navigation TACAN) system nawigacji lotniczej z przeznaczeniem dla lotnictwa wojskowego i cywilnego zabezpieczający załodze statku powietrznego orientację w przestrzeni powietrznej. Wykorzystując informację z systemu pomiary odległościowe i kątowe, statek powietrzny ma możliwość precyzyjnego wykonywania lotu po założonej trasie. System współpracuje z istniejącymi systemami klasy VOR. Radiolatarnia systemu posiada moc wyjściową ok. 10 kw, pracując impulsowo, w zakresie częstotliwości nadawania 962-1213 MHz, podzielonym na 256 kanałów, z odstępem 1 MHz. Zakres częstotliwości odbiornika wynosi 1025-1150 MHz. Strefa działania zależy od wysokości lotu i warunków propagacyjnych fal radiowych wynosząc ok. 250 km; Instrumentalny System Lądowania (Instrument Landing System ILS) powszechnie stosowany lotniczy system odległościowo-kątowy wspomagający lądowanie statku powietrznego w warunkach ograniczonej widzialności i niskiego zachmurzenia. W zależności od kategorii wspomaganie dotyczy osiągania określonego punktu na ścieżce schodzenia (CAT I, II, III A, IIIB) aż do punktu przyziemienia (CAT III C). Składa się z nadajnika kierunku, nadajnika ścieżki schodzenia oraz markerów. Strefa działania wynosi ok. 30 Mm; Mikrofalowy System Lądowania (Microwave Landing System MLS) jest to zestaw urządzeń radiotechnicznych przeznaczony do precyzyjnego rozwiązywania zadań nawigacyjnych przy lądowaniu statków powietrznych w dowolnych warunkach. MLS pracuje na dwóch zakresach częstotliwości: 5 GHz i 15 GHz. System zapewnia możliwość sterowania statkiem w fazie: wyrównywania, dobiegu, kołowania oraz powtórnego odejścia na drugi krąg; Lotnicze Radiolatarnie Bezkierunkowe (Non Directional Beacon NDB) są naziemnym systemem radionawigacyjnym pracującym na falach średnich (200-600 khz). Fala nośna radiolatarni jest modulowana amplitudowo (A2A). Sygnał nadawany przez radiolatarnię NDB zawiera znak rozpoznawczy w postaci trzech liter alfabetu Morse'a, powtarzanym co około 30 sekund. Znaki Morse'a są nadawane tonowo. Odbiornik pokładowy systemu NDB radiokompas, po dostrojeniu do częstotliwości radiolatarni wskazuje radiowy kąt kursowy na radiolatarnię. Zakres częstotliwości odbiornika wynosi 150-1750 khz, bowiem jest rozszerzony w stosunku do typowego zakresu 5
NDB dla zachowania możliwości namierzania publicznych radiostacji średniofalowych; Radiolatarnia kierunkowa VHF (VHF Omnidirectional Radio Range VOR) są najpopularniejszym systemem kątowym w nawigacji lotniczej. Nadajniki radiolatarni emitują wiązkę sygnału radiowego modulowaną tonowo częstotliwością 30 Hz, stanowiącą sygnał rozpoznawczy. Po stronie statku powietrznego wyznaczany jest azymut na radiolatarnię z dokładnością rzędu 5 stopni. Częstotliwości pracy systemu wynosi: 108-117,9 MHz, a moc nadajnika waha się pomiędzy 100-200 W; System Pomiaru Odległości (Distance Measuring Equipment DME) system pomiaru odległości w lotnictwie cywilnym określający odległość pomiędzy statkiem powietrznym a nadajnikiem naziemnym, należącym do grupy systemów odzewowych. Zainstalowany na pokładzie statku powietrznego nadajnik generuje sygnał zapytania pseudolosowo. Dokładność wyznaczenia odległości szacuje się na poziomie 3%. Zakres częstotliwości pracy wynosi 960-1215 MHz z odstępem międzykanałowym wynoszącym 1 MHz. Każdy kanał DME wykorzystuje dwie częstotliwości: jedną do sygnału zapytania, a drugą do sygnału odpowiedzi. Częstotliwości te są przesunięte względem siebie o 63 MHz. Zaprezentowane powyżej systemy radionawigacyjne stanowią zasadniczy element wspólny występujący we wszystkich analizowanych planach radionawigacyjnych [1, 5, 6, 12, 14]. Zbliżonym koncepcyjnie do Federalnego Planu Radionawigacyjnego USA dokumentem jest Europejski Plan Radionawigacyjny z 2004 roku [6]. Koresponduje on ściśle z podejściem stosowanym w Stanach Zjednoczonych rozszerzając względem regulacji [14] rodzaje systemów o następujące: Galileo globalny, europejski system satelitarny wykorzystujący pomiar pseudo-odległościowy dla wyznaczenia położenia, finansowany ze źródeł publicznych oraz prywatnych. W skład systemu wejdzie konstelacja 30 satelitów MEO umożliwiająca wyznaczanie położenia z dokładnościami zbliżonymi do GPS. Planuje się iż w przyszłości wykorzystanych będzie 5 serwisów nawigacyjnych w oparciu o 10 sygnałów radiowych. Planowany termin uruchomienia to 2016 rok; EGNOS, Eurofix, Radiolatarnie DGPS (DGNSS), systemy GBAS, narodowe systemy DGNSS, WAAS te systemy mieszczą się w pojęciu systemy wspomagania GPS zgodnie z [14]; GLONASS globalny system satelitarny należący do Federacji Rosyjskiej wykorzystujący pomiar pseudo-odległościowy dla wyznaczenia położenia oraz transmitujący sygnały czasu. W skład systemu wchodzi konstelacja 27 satelitów (24.03.2011) MEO umożliwiająca wyznaczanie położenia 6
z dokładnościami na poziomie kilkunastu metrów. Kontrolowany przez ministerstwo obrony system satelitarny umożliwia wykorzystanie 2 serwisów pozycyjnych; Chayka hiperboliczny system dalekiego zasięgu Federacji Rosyjskiej (odpowiednik LORAN C). 3. KLASYFIKACJA SYSTEMÓW RADIONAWIGACYJNYCH Doświadczenie zdobyte przez IALA na przestrzeni lat w zakresie regulacji odnoszących się do nawigacji morskiej, pozwoliły opracować w 2009 roku Światowy Plan Radionawigacyjny z przeznaczeniem dla nawigacji morskiej [8]. Podobnie jak poprzednie dokumenty [6, 14], regulacja nie definiuje bezpośrednio terminu radionawigacja, lecz również określa systemy radionawigacyjne jako te, które służą do wyznaczania pozycji, nawigacji i określania czasu. Są nimi: Systemy pokładowe: zintegrowane systemy mostka nawigacyjnego; ECDIS; ARPA/radar, GMDSS; AIS, VDR; Systemy infrastruktury lądowej: VTS, LRIT, AIS; systemy synchronizacji świateł nawigacyjnych, systemy radiokomunikacyjne; Systemy wchodzące w skład e-nawigacji: GNSS, wspomagania GNSS, systemy zapasowe (backup) dla GNSS. Na rysunku 1 zaprezentowano podział systemów radionawigacyjnych wg [8]. Z przedstawionego podziału można odnieść wrażenie, że przy próbie klasyfikacji morskich systemów radionawigacyjnym natrafia się na problem ustalenia jednolitego kryterium klasyfikacyjnego. Brak systemów pokładowych, systemów brzegowych, umieszczenie systemu COMPASS/BEIDOU w dwu rozłącznych grupach oraz ograniczenie podziału jedynie do radionawigacyjnych systemów stosowanych w nawigacji morskiej, nie skłania do uznania prezentowanego powyżej podziału za wzorcowy. Szczególnego znaczenia w zakresie określenia pojęcia radionawigacji nabiera opracowany w 2009 roku Szwedzki Plan Radionawigacyjny. W zakresie pojęciowym plan ten prezentuje niezmiernie szerokie podejście do zagadnienia, gdzie do pojęcia systemów radionawigacyjnych włączony wszystkie systemy wykorzystywane w nawigacji (podział dostępnych systemów radionawigacyjnych w Szwecji, również o przeznaczeniu militarnym), a oparte o użycie fal radiowych. 7
Oznaczenia: * Regionalna strefa działania. ** Systemy przyszłościowe. Rys. 1. Podział Światowych Systemów Radionawigacyjnych wg [8] Poniżej przedstawiono to zestawienie: 1. Systemy terrestryczne (naziemne) obejmujące: a) Systemy wspólne: Loran C, Chayka; b) Systemy nawigacji lotniczej: NDB, VOR, DME, ILS, radionamierzanie, PAR, TILS, podręczne radionamierzanie. c) Systemy nawigacji morskiej: radionamierzanie, Racony; d) Systemy nawigacji lądowej: GSM, GSM R, ERTMS, UMTS; 2. Systemy pokładowe: radar nawigacyjny, zliczenie drogi (ang. map matching), systemy dopplerowskie; 3. Systemy satelitarne: ARGOS, GPS, GLONASS, GALILEO, COSPAS/SARSAT, ORBCOMM; 4. Systemy wspomagania: ECDIS, INMARSAT, transpondery VDL, transpondery AIS, Epos, EGNOS, Omnistar/SeaSTAR/StarFix, Skyfix, Genesis, DeltaFix, LuLIS. Zapewne dla czytelnika niniejszej publikacji nie wszystkie występujące powyżej nazwy są zrozumiałe, lecz obrazują one zakres tej regulacji. Dołączenie do wykazu systemów związanych z: łącznością bezprzewodową, poszukiwaniem czy ratownictwem, dowodzi szerokiej interpretacji pojęcia radionawigacji. Osoby zainteresowane szczegółami autorzy odsyłają do publikacji [12]. Jednocześnie w dokumencie zaprezentowano, wydający się bardzo czytelnym, opis systemów stosowanych w Szwecji. 8
Tabela 1 Dostępne systemy radionawigacyjne, kategoria główna: systemy terrestryczne (naziemne), podkategoria: systemy wspólne [12] System Odpowiedzialność Użytkownicy Loran C Chayka Międzynarodowa Rosja Lotnictwo, żegluga morska, aplikacje lądowe Lotnictwo, żegluga morska, aplikacje lądowe Prognozowany czas eksploatacji do 2015 po 2015 Uwagi Niepewna prognoza Niepewna prognoza Analogiczną tabelę opracowano dla systemów radionawigacji lotniczej z uwzględnieniem rozwiązań militarnych (Tabela 2). Tabela 2 Dostępne systemy radionawigacyjne, kategoria główna: systemy terrestryczne (naziemne), podkategoria: systemy lotnicze System Odpowiedzialność Użytkownicy Prognozowany czas eksploatacji NDB SCAA, SAF, prywatne, lokalne instytucje Lotnictwo po 2015 VOR SCAA Lotnictwo do 2015 DME SCAA Lotnictwo po 2020 ILS SCAA, SAF, prywatne, lokalne instytucje Lotnictwo po 2015 Radionamierzanie SCAA, SAF Lotnictwo do 2015 PAR SAF Lotnictwo do 2015 TILS SAF Lotnictwo do 2020 Podręczne radionamierzanie SCAA, SAF Lotnictwo do 2015 gdzie: SCAA Swedish Civil Aviation Authority Szwedzka Cywilna Administracja Lotnicza. SAF Swedish Air Force Szwedzkie Siły Powietrzne. 9
4. PROPOZYCJA DEFINICJI I KLASYFIKACJI SYSTEMÓW RADIONAWIGACYJNYCH Przeprowadzona analiza poddaje pod wątpliwość możliwość dokonania klasyfikacji systemów radionawigacyjnych w oparciu o jednolite, pojedyncze kryterium, którym byłaby np. lokalizacja urządzeń nadawczych systemu lub odbiorczych użytkownika, ponieważ wśród systemów radionawigacyjnych znajdują się szeregowe struktury funkcjonalne wymagające odbioru (lub użytkowania) sygnałów radiowych z co najmniej dwóch różnych segmentów (satelitarnego, terrestrycznego). Przyjęcie kryterium przeznaczenia systemu (nawigacja lotnicza, lądowa, morska) natrafia na podobną trudność w postaci wielofunkcyjności systemów radionawigacyjnych. Podejmując próbę zdefiniowania pojęcia system radionawigacyjny nie sposób nie dostrzec, iż termin ten funkcjonuje w ścisłym związku z pojęciem nawigacji, które w Polsce dyskutowane jest od dziesiątek lat, przy ciągłym braku konsensusu środowiska naukowego w tym zakresie. Również definicje pochodzące z publikacji zagranicznych nie dają podstawy do ścisłego określenia tego terminu w sposób zadawalający, chociażby większość osób zainteresowanych. Z tego względu Autorzy nie zamierzają wdać się w niekończącą się polemikę, a za ogólną definicję pojęcia nawigacji proponuje się uznać proces sterowania ruchem obiektu. Celowo, w zaproponowanej definicji, pominięto przymiotniki określające cechy czy charakter procesu (bezpieczny, sprawny, efektywny, optymalny), bowiem to one najczęściej są podstawą różnicowania definicji u różnych autorów, czyniąc ten dyskurs nieskończonym. Przyjmując tak szeroką definicję terminu nawigacja zasadnym jest uznać, iż systemem radionawigacyjnym jest ten system, który wykorzystuje fale radiowe w procesie nawigacji. Oznacza to, że każdy system użytkowany przez nawigatora w czasie realizacji procesu sterowania ruchem obiektu, który wykorzystuje fale radiowe dowolnego zakresu należy do grupy systemów radionawigacyjnych. Rozważając zagadnienie klasyfikacji należy odnotować, że szczególnie trudnym w powyższym kontekście jest zaklasyfikowanie systemów z grup wspomagania satelitarnego GPS (Radiolatarnie DGPS, EGNOS, WAAS, GBAS, aktywne sieci geodezyjne) i wymaga zastosowania jednej z dwóch strategii: Strategia I związana z kryterium przeznaczenia polegałaby na przyporządkowaniu systemu konkretnej grupie użytkowników. I tak np. System EGNOS umiejscowiono by w grupie systemów terrestrycznych lotniczych, jednakże nie sposób tu wykluczyć innych rodzajów nawigacji wykorzystujących ten system (systemy nawigacji morskiej i lądowej). Podobnie sytuacja wyglądałaby w przypadku systemów grupy WAAS czy narodowych aktywnych sieci geodezyjnych. Z tej grupy jedynie zaklasyfikowanie systemów GBAS do nawigacji lotniczej nie budziłoby kontrowersji; 10
Strategia II zastosowana w prezentowanym podziale dotyczy szczególnej cechy systemów wspomagania GPS, którą jest konieczność uzyskiwania przez użytkownika danych (sygnałów) pochodzących z segmentu satelitarnego i terrestrycznego. Ten warunek koniunkcji przemawiał za wydzieleniem oddzielnej grupy wspólnej pomiędzy systemami satelitarnymi i terrestrycznymi i umieszczenie w niej wszystkich stosowanych współcześnie systemów wspomagania GPS. Kolejną trudność w zakresie klasyfikacji stanowią narodowe aktywne sieci geodezyjne z przeznaczeniem dla nawigacji, które wykorzystują sygnały GNSS, korekty DGNSS oraz linie telemetryczne oparte o transmisję GPRS/GSM. Stacje transmisyjne sieci operatorów telefonii komórkowej należałoby uznać za lądowej systemy radionawigacyjne przekazujące informacje o utrudnieniach, co wyłącza je z grupy systemów radionawigacji satelitarnej. W prezentowanym poniżej podziale autorzy świadomie włączyli podgrupę systemów lądowych w systemy terrestryczne oznaczające praktycznie ten sam termin, jednakże termin terrestryczny wydzielono względem kryterium lokalizacji elementów systemu natomiast termin lądowy (podobnie jak lotniczy czy morski) związany jest z kryterium przeznaczenia. W związku z przyjętymi założeniami i ograniczeniami na poniższym rysunku zaproponowano autorski podział systemów radionawigacyjnych stosowanych w środowisku cywilnym. Celowo pominięto tu systemy radionawigacyjne wykorzystywane wyłącznie w aplikacjach militarnych, bowiem ich liczba i różnorodność utrudniałaby rozsądny i akceptowalny poziom uogólnienia. Zaproponowany podział jest kompromisem pomiędzy wąskim [14] a szerokim [12] postrzeganiem zagadnień radionawigacji, włącznie z systemami wojskowymi. PODSUMOWANIE 1. W artykule zaprezentowano dyskusję terminologiczną w zakresie definicji jak i podziału systemów radionawigacyjnych. 2. Piśmiennictwo, zarówno polskie jak i światowe w zakresie terminologii i klasyfikacji systemów radionawigacyjnych, nie prezentuje jednolitego stanowiska. 3. Dokonanie klasyfikacji systemów radionawigacyjnych w oparciu o pojedyncze kryterium jest niemożliwe. 4. Zaproponowana przez autorów definicja pojęcia radionawigacji oraz podział systemów radionawigacyjnych to kompromis pomiędzy wąskim i szerokim pojmowaniem tego zagadnienia, z jak najszerszym uwzględnieniem zróżnicowanych grup użytkowników. 11
Oznaczenia: * Systemy na etapie rozwinięcia (uruchamiania). Rys. 2. Proponowany podział systemów radionawigacyjnych Autorzy dziękują Panu Profesorowi Andrzejowi Felskiemu za cenne uwagi wniesione podczas redakcji artykułu. 12
BIBLIOGRAFIA 1. Booz Allen & Hamilton: European Radionavigation Plan, First Draft For Working Group Review, Paris, 6 march 1996. 2. Fellner A.: Koncepcja polskiego radionawigacyjnego planu w ramach European Radionavigation Plan, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika, z. 51[168], t. 2, Rzeszów s. 638-643, 1998. 3. Felski A.: A co z Polską, Navi dodatek miesięcznika Geodeta, nr 2 (12) marzec, 2006. 4. Felski A., Oszczak S., Specht C., Narkiewicz J., Grzegorzewski M.: Ocena implikacji Europejskiego Planu Radionawigacyjnego na rozwój nawigacji w Polsce, ekspertyza na zlecenie Polskiego biura ds. przestrzeni kosmicznej, Warszawa 2005. 5. General Lighthouse Authorities Radio Nawigation Plan: General Lighthouse Authorities Radio Navigation Plan, The United Kingdom and Republic of Ireland, Delivering 2020 The Vision, January. 2007. 6. Helios Technology Ltd: European Radio Navigation Services. Development of the European Union Navigation Plan, 25 October 2004. 7. International Association Of Marine Aids To Navigation And Lighthouse Authorities: Aids to Navigation Guide (Navguide), Edition 4, December 2001. 8. International Association Of Marine Aids To Navigation And Lighthouse Authorities: World Wide Radio Navigation Plan, Edition 1, Saint Germain en Laye, France 2009. 9. Januszewski J.: Naziemne systemy radionawigacyjne, Wyższa Szkoła Morska w Gdyni 1997. 10. Kopacz Z., Specht C.: DGPS w osłonie transportu do portów Zatoki Gdańskiej, Seminarium Naukowe Światowy Dzień Morza, Gdańsk, 30.09.1996, s. 85-103. 1996. 11. Pawłowski P.: Charakterystyka systemów radionawigacyjnych, maszynopis Akademii Marynarki Wojennej w Gdyni 1996. 12. Swedish Maritime Administration: Swedish Radio Navigation Plan, Policy and Plans, 2009. 13. Specht C.: Analiza wielokryterialna system DGPS w aspekcie osłony radionawigacyjnej Bałtyku Południowego, rozprawa doktorska, Akademia Marynarki Wojennej w Gdyni 2003. 14. U.S. Department Of Defence, Department Of Homeland Security, Department Of Transportation: Federal Radionavigation Plan. Springfield, Virginia 2008. 13