STUPAK Tadeusz 1 WAWRUCH Ryszard 2 Badanie zasięgu i metod prezentacji transponderów ratowniczych na wskaźnikach nawigacyjnych WSTĘP W 2002 roku w ramach ogólnoświatowego systemu GMDSS wprowadzono do systemu urządzenia AIS, w roku 2007 zezwolono na zamienne stosowanie transpondera radarowego SART z transponderem AIS SART. Zmiany w systemie GMDSS podyktowane są nowościami, ulepszeniami w dziedzinie techniki oraz poszerzeniem grona użytkowników obszarów morskich. W pracy poruszono temat bezpieczeństwa ludzi na morzu ze szczególnym uwzględnieniem polskiej strefy A1. Bezpieczeństwo wzdłuż wybrzeża polskiego jest istotne ze względu na rozwój szlaków morskich w tym obszarze. Coraz większy ruch floty handlowej, coraz większą ilość jachtów przypływających do polskich marin, rozwijające się tzw. spoty windsurfingowe i kitesurfingowe choćby wzdłuż półwyspu helskiego czy kluby kajakarstwa morskiego stwarzają wiele sytuacji niebezpiecznych. Aby wszyscy użytkownicy wód polskiego wybrzeża mogli czuć się bezpiecznie uzasadniona jest chęć rozbudowy zasięgu AIS-PL. Wybudowanie kolejnej stacji AIS-PL na platformie Baltic Beta poszerzy zasięg AIS do blisko całej polskiej strefy ekonomicznej. Na morzu największy ruch panuje w pobliżu wybrzeża w zasięgu łączności radiotelefonicznej ze stacjami brzegowymi. Na tym akwenie operują małe jednostki rybackie i rekreacyjne i tutaj zdarza się najwięcej wypadków. Dlatego w tej strefie może być używany transponder ratowniczy radarowy lub pracujący w systemie automatycznej identyfikacji AIS. Z tych względów przeprowadzono badanie zasięgu wykrycia tych urządzeń. Problemem jest nie tylko możliwość odbioru sygnałów transpondera, ale również sposób ich prezentacji na wskaźnikach nawigacyjnych i powiadamiania załogi o odebraniu sygnału wzywania pomocy. Urządzenia SART AIS stanowią nowe wyposażenie, więc mogą nie być rozpoznawane przez starsze wyposażenie, a współczesne radaru mają trudności z wyróżnieniem sygnału SART. 1. BADANIE SATR I SART AIS NA M/S HORYZONT II Rys. 1 Statek Horyzont II i zamontowane na nim transpondery 19 lutego 2013 na statku Akademii Morskiej w Gdyni zainstalowano transpondery ratownicze radarowy i AIS. Obydwa urządzenia były zamontowane na wysokości 4,4 m npm. Zamocowano je do konstrukcji wsporczej terminala satelitarnego. Mogło to powodować zakłócenia w odbiorze sygnałów 1 Akademia morska w Gdyni Katedra Nawigacji, adres e-mail t.stupak@wn.am.gdynia.pl 2 Akademia morska w Gdyni Katedra Nawigacji, adres e-mail r.wawruch@am.gdynia.pl 6015
GPS dla lokalizacji SART AIS. Konstrukcję wykorzystano, ponieważ umożliwiała łatwy i bezpieczny montaż. W czasie badań wiatr 4-5 NW stan morza 3-4, temperatura powietrza -2 o C, widzialność około 3Mm. Badanie porównawcze SATR radarowego i AIS przeprowadzono w dniu 18 lutego na Zatoce Gdańskiej. Obydwa urządzenia zainstalowano na statku Akademii Morskiej w Gdyni m/s Horyzont II, na konstrukcji terminalu łączności satelitarnej. Na wysokości 4,5 m npm znajdowały się anteny obydwóch transponderów. Przepisy podają wysokość instalacji na tratwie 1m, to znaczy, że horyzont radiowy dla eksperymentu był o około 20% większy. W laboratorium wykorzystano te same urządzenie co poprzednio. Lokalizacja anten transpondera AIS okazała się niekorzystna, ponieważ antena satelitarna utrudniała odbiór sygnałów z satelitów GPS do lokalizacji urządzenia. Sygnał transpondera radarowego był dobrze odbierany do odległości 10 Mm, a więc zanotowano znacznie większą odległość niż wymagana. Sygnał transpondera AIS zanikał w odległościach powyżej 10Mm. Jeżeli transponder ratowniczy pracuje na statku lub blisko innego urządzenia AIS, to sygnały nakładają się na siebie i trudno je rozpoznać. Należy podkreślić, że wszystkie urządzenia AIS były lokalizowane z dużą dokładnością i wskazania były stabilne, nie notowano zmian pozycji ze względu na błędy wyznaczania pozycji przez odbiorniki GPS. Urządzenia były uruchamiane po raz pierwszy i pierwsza lokalizacja pojawiła się po kilkudziesięciu sekundach. Na podstawie przedstawianych obserwacji można stwierdzić, że wykorzystanie systemu AIS dla lokalizacji rozbitków ma przyszłość, jednak należy zapoznać załogi, jak wyglądają te sygnały narożnych urządzeniach statkowych, że transmitują swoje numery odmienne od identyfikatorów statku. Odbiór sygnałów wzywania pomocy za pomocą transponderów obu typów nie stanowił problemu, natomiast sposoby ich prezentacji na poszczególnych wskaźnikach już budzi zastrzeżenia. Na radarze sygnał transpondera radarowego składa się z 12 ech, jest dobrze widoczny i znany oficerom od lat. Pokazano go na rysunku 2. Jest to wskaźnik radaru Raytheon NSC 34, który umożliwia prezentację również symboli AIS. Są widoczne symbole statków, których dane przyszły za pomocą AIS nie ma żadnego znaku transpondera AIS, chociaż w tym czasie był odbierany przez urządzenie AIS, z którego sygnały są na ekranie. Radar wyprodukowano w 2005 rok i jego oprogramowanie widocznie nie rozpoznaje tego znaku. Na rysunku.3 pokazano obraz mapy elektronicznej, na którym pokazany jest obraz radarowy widoczny na rysunku.2 i symbole AIS. Nie ma na nim sygnału radarowego SART, ani SART AIS. System ECDIS 3000 spełnia wymagania do instalowania na statku, a nigdzie nie podano, że nie prezentuje sygnałów wzywania pomocy, ani że prezentuje jedynie wybrane sygnały radarowe. Oficer nie ma powodu biegania do wskaźnika radarowego, ponieważ na ECDIS ma wszystkie informacje w jednym miejscu. Urządzenie to zostało wykonane pod koniec lat 90tych, program został zmodernizowany celem prezentacji danych AIS. Nikt nie wie, że nie prezentuje sygnałów SART. Może o tym nie wiedzieć producent. 6016
Rys. 2 Sygnał SART na ekranie radaru w odległości 11 Mm od anteny Rys. 3 Ekran mapy elektronicznej Zatoki Gdańskiej z sygnałem AIS i radarowym statku Horyzont II Na ekranie nie jest rejestrowany sygnał transponderów, gdy w tym samym czasie jest on widoczny na ekranie radaru. Na ekranie słabo widoczny sygnał transpondera. Wcześniej i później sygnał ten jest rejestrowany bardzo dobrze. Nie cały czas transponder jest dobrze widoczny i dla jego wykrycia należy obserwować uważnie obraz radaru. 6017
Rys. 4 Fragment mapy elektronicznej na ekranie systemu ECDIS 3000 Na rysunku. 4 widoczny jest sygnał radarowy statku Horyzont II, jego wektor śledzonego sygnału radarowego symbol A5, wektor AIS z numerem MMSI 26508000, oraz sygnał transpondera AIS pokazany jako statek z numerem MMSI urządzenia 970010138. Nie jest prezentowany sygnał transpondera radarowego. Starsze urządzenia nie pokazują symboli transponderów ratowniczych, dlatego nie mogą być wykorzystywane do poszukiwania rozbitków. Jedynie po nietypowym numerze można przypuszczać, że ten symbol należy do urządzenia ratowniczego. Starsze urządzenie były wyprodukowane przed powstaniem tego transpondera, więc nie mogą go wyróżniać stosownym symbolem. Rys. 5 Obraz fragmentu mapy Zatoki Gdańskiej Na rysunku.5 pokazano fragment obrazu Zatoki Gdańskiej na mapie systemu ECDIS 4000 firmy Transas, na której na podkład kartograficzny nałożono symbole z Sytemu Automatycznej Identyfikacji, oraz wektory z ARPA. Obraz radarowy jest w tym systemie prezentowany na osobnym monitorze. Na statku był zamontowany na czas pomiarów transponder radarowy SART i SART AIS. Trójkątny symbol statku Horyzont II pokazuje jego pozycję otrzymaną za pomocą urządzenia AIS, wektor przerywany A5, to jego pozycja wyznaczona przez układy śledzące radaru, a symbol okręgu to pozycja SART AIS. Transponder ratowniczy wysyła dane co 30 s, dlatego jego pozycja jest przesunięta w stosunku do pozostałych. Statek poruszał się z prędkością poniżej 14 węzłów, więc wysyła dane AIS co 10s, a radar aktualizuje obliczenia co 3s. Na rysunku 6 zaprezentowano dane statku na podstawie AIS i transpondera ratowniczego AIS. Niewielkie różnice odległości i kursu wynikają z faktu, że były one rejestrowane nie równocześnie, ale po krótkim czasie po sobie. 6018
Rys. 6 Dane statku i transpondera Transponder AIS nie jest przypisany do statku (MMSI 261208000), a wysyła swój numer MMSI (970010138), co może być powodem nieporozumienia. Radar mapy ECDIS 4000 również pokazuje zgodnie z instrukcją producenta okrąg z krzyżykiem w środku, jednak opis tego obiektu wskazuje na obiekt niezidentyfikowany. Sytuację tę przedstawiono na rysunku 7. Rys. 7.Symbol AIS SART na ekranie radaru systemu ECDIS 4000 w odległości 6,7Mm Mapa ECDIS 3000 nie definiuje obiektu a wyświetla go w postaci kadłuba z przypisanym numerem identyfikacyjnym. Rys. 8. AIS SART na ekranie AIS R4 w odległości 6,7Mm Na AIS R4 bez problemu znaleziono numer MMSI urządzenia AIS SART w odległości 6,7Mm i scharakteryzowano obiekt jako statek klasy A, co zobrazowano na rysunku 8. 6019
PODSUMOWANIE Podsumowując sposoby wyświetlania na ekranach odebranego sygnału z urządzenia AIS SART przez urządzenia odbiorcze znajdujące się w laboratorium radarowym Akademii Morskiej w Gdyni to przyjmował on następujące postacie: Mapa ECDIS 4000 :,,, Radar systemu ECDIS 4000:,, Mapa ECDIS 3000:,, AIS R4:,, Radar Furuno:,. Jak z powyższych rozważań wynika, z jednej strony nowe urządzenia nawigacyjne prezentują sygnały transponderów ratowniczych SART AIS zgodnie z wprowadzonymi wymaganiami, natomiast starsze nie mogą. Pokazują zamiast transpondera symbol statku o nieznanych właściwościach. Załogi statków nie znają tego problemu, ponieważ nie został wprowadzony do szkoleń. Radarowy transponder wysyła charakterystyczny sygnał, który na radarze pojawia się w postaci szeregu kropek i ten sygnał jest znany załogom. Jednak prezentacja obrazu radarowego na ekranie systemy ECDIS jest inna. Ten sygnał jest pokazany jako echo, a nie SART. O tym problemie nikt nie wie. W programie kursu ECDIS pominięto te zagadnienia, ponieważ nie można tego pokazać na symulatorze ECDIS. Metody prezentacji sygnałów lokalizacji rozbitków na wskaźnikach nawigacyjnych jest ważny i należy informacje o nich wprowadzić koprogramów szkolenia załóg, na kursach odnowienia świadectwa ITR (indywidualnych technik ratowniczych) i obsługi systemu ECDIS. Streszczenie W referacie przedstawiono badanie zasięgu wykrycia ratowniczego transpondera radarowego i AIS. Sygnały te różne urządzenia nawigacyjne prezentują w różny sposób. Powodem jest szybki rozwój wyposażenia nawigacyjnego. Sygnały nowych urządzeń są nieznane starszym. Prezentacje sygnałów transponderów na różnych wskaźnikach pokazano w opracowaniu Search and rescue transponder maximum range investigation and methods of it presentation on navigational displays Abstract Paper presents maximum detection range of radar and AIS transponders investigations. Transponders signals are presented on vessels navigational displays in different manner. This is the reason of fast development of navigational equipment. Signals from new units are not recognized by the oldest. The way of transponder signals presentation on navigation displays is shown too. BIBLIOGRAFIA 1. MO Resolution MSC.246(83) (adopted on 8 October 2007) Adoption of Performance standards for survival craft AIS Search And Rescue Transmitters (AIS-SART) for use in search and rescue operation. 2. A Stateczny A., Kazimierski W., A comparison of the target tracking in marine navigational radars by means of GRNN filter and numerical filter, 2008 IEEE Radar Conference, VOLS. 1-4 Pages: 1994-1997 Published: 2008 6020
3. B Stateczny A., Kazimierski W., Determining Manoeuvre Detection Threshold of GRNN Filter in the Process of Tracking in Marine Navigational Radars, Editor(s): Kawalec A; Kaniewski P. 2008 Proceedings International Radar Symposion Pages: 242-245 Published: 2008 4. Wąż M., Stupak T., Szklarski A.: Multidimensional Presentation of Radar Image. TransNaV, the international Journal on Marine Navigation and safety of Sea Transportation, Vol.1, No. 2, pp181-183, 2007 5. Wąż M., Naus K., Wykrywanie ech radarowych o małej amplitudzie sygnału. Logistyka nr 3/2012, str. 2397-2400, ISSN 1231-5478 6. M. Wąż, Precise Matching of Radar Display with the Nautical Chart. International Conference ENC-GNSS 2009, 3-6 May, Naples (Italy); str 329-334 7. www.mcmurdomarine.com 8. www.simrad.com 6021