©

Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej

www.kosmos.gov.pl

NAWIGACJA MORSKA I ŚRÓDLĄDOWA

Nawigacja morska to proces bezpiecznego i sprawnego prowadzenia jednostki na morzu pomiędzy dwoma
punktami, gdzie pod pojęciem bezpieczeństwo rozumie się stan, w którym nie istnieje zawodność
czasoprzestrzeni oznaczająca stan katastrofy, wypadku, awarii. Termin sprawność oznacza właściwość procesu
uwzględniająca jego cechy ekonomiczne, optymalizacyjne i in.

Współczesną nawigację morską charakteryzują 4 fundamenty:

1.

Satelitarne systemy pozycjonowania

2.

Zintegrowane systemy nawigacyjne

3.

Systemy łączności i ratownictwa

4.

Systemy sterowania ruchem statku

Na poniższym rysunku zestawiono oferowane przez te grupy serwisy nawigacyjne.

Certyfikacja nawigacyjnych serwisów GNSS

Rezolucja Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO) z 2001 r. określa minimalne wymagania stawiane
nawigacji, także w odniesieniu do systemów nawigacji satelitarnej. Ratyfikowana przez ponad sto państw, w tym
Polskę, Międzynarodowa Konwencja o Bezpieczeństwie śycia na Morzu (SOLAS) zaleca, aby systemy oraz
wyposażenie statku, w tym związane z nimi dodatkowe urządzenia rezerwowe zainstalowane po 1 lipca 2002 r.
spełniały wymagania techniczno-eksploatacyjne nie łagodniejsze niż przyjęte przez IMO.

Poziom parametrów systemu

Poziom parametrów serwisu

Dokładność

Absolutna

Wiarygodność

Faza nawigacji

morskiej

Błąd

horyzontalny

[m]

Limit dla

alarmu

[m]

Czas do

alarmu

[s]

Ryzyko

wiarygodności

[ 3 godz.]

Dostępność

[%/30 dni]

Ciągłość

[%/3 godz.]

Strefa

działania

Oceaniczna

10

25

10

10

-5

99.8

99.97

Globalna

Przybrzeżna

10

25

10

10

-5

99.8

99.97

Globalna

Podejście do portu /

Akweny ograniczone

10

25

10

10

-5

99.8

99.97

Regionalna

Port

1

25

10

10

-5

99.8

99.97

Lokalna

Wody śródlądowe

10

25

10

10

-5

99.8

99.97

Regionalna

Minimalne wymagania nawigacyjne w różnych fazach żeglugi według rezolucji IMO

.

Obecnie system GPS, jedyny współcześnie operacyjny system GNSS, nie pozwala na wystarczające
monitorowanie wiarygodności sygnału, nie zawsze mieści się także w kryteriach IMO dostępności i dokładności.

©

Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej

www.kosmos.gov.pl

W wielu krajach nawigacja morska wspomagana jest
techniką DGNSS (Differential GPS, Differential
Glonass), która pozwala na uzyskanie większej
dokładności i monitorowanie wiarygodności sygnału.
Metoda ta polega na wykorzystaniu stacji referencyjnej,
o ściśle znanych współrzędnych, w której porównuje się
bieżące pomiary GPS z danymi teoretycznymi.
Wyznaczane poprawki różnicowe oraz informacje o
jakości działania systemu GPS są przekazywane
bezpłatnie drogą radiową do odbiorników na statkach w
zasięgu około 100 mil morskich od stacji. Technika
DGPS podnosi dokładność określania pozycji do 1-10
m. W Polsce stacja referencyjna DGPS znajduje się przy
latarni świetlnej na Rozewiu.

Dostępność transmisji poprawek DGPS ze
stacji

Rozewie.

Ź

ródło:

Akademia

Marynarki Wojennej

Istnieją także rozszerzenia systemu GPS – systemy SBAS o większym zasięgu. EGNOS w Europie, WAAS w
Ameryce Północnej i Południowej, MSAS w Azji Południowo-Wschodniej wysyłają poprawki różnicowe i
informacje o wiarygodności systemu za pomocą satelitów geostacjonarnych.


Prognoza zmian nawigacji morskiej na przestrzeni najbliższych 20 lat

Na przestrzeni najbliższych lat nawigację morską czeka wiele zmian, wśród których wymienić należy:

wzrost prędkości jednostek (HSC) oraz ich wielkości (VLCC), który wymusi nowe procedury i
systemy zabezpieczenia nawigacji (AToN) oraz jej bezpieczeństwa,

wzrost natężenia ruchu morskiego skutkujący koniecznością międzynarodowej współpracy w
zakresie monitorowania i nadzoru,

integracja systemów nawigacyjnych oraz rezygnacja z map papierowych (ECDIS),

zmiany infrastruktury strefy przybrzeżnej (inwestycje hydrotechniczne),

liberalizacja dostępu do dostarczania serwisów nawigacyjnych wraz z ich certyfikacją.

Rok 2012 będzie przełomem w nawigacji, trzy operacyjne systemy nawigacji satelitarnej (GPS, Glonass i
Galileo) zapewnią niemal 100% dostępność sygnału na całej kuli ziemskiej i poprawią dokładność wyznaczania
pozycji statków do około 5 m. Galileo ma zapewniać monitorowanie wiarygodności swojego sygnału.
Prawdopodobnie około roku 2020 takie informacje będą przekazywane także użytkownikom systemów GPS i
Glonass.

W okresie około 2012-2016 będzie trwał proces certyfikowania sygnałów GNSS dla nawigacji morskiej. W
2020 r. systemy GNSS będą już posiadały certyfikację IMO, będą głównymi narzędziami stosowanymi w
ż

egludze śródlądowej i morskiej, zarówno na pełnym morzu, jak i w portach i żegludze przybrzeżnej.

E-nawigacja

W 2005 roku, zaproponowano nowatorskie podejście do procesu nawigacji zwane e-nawigacja.
E-nawigacja to transmisja, zarządzanie oraz przedstawianie informacji nawigacyjnej za pomocą
formatów elektronicznych dla nawigacyjnego wsparcia operacji „port-to-port”.

Celami e-nawigacji są:



minimalizacja błędów ludzkich skutkujących katastrofami, kolizjami i awariami,



ochrona życia ludzkiego, środowiska naturalnego i zasobów morza,

W stosunku do urządzeń GNSS obowiązującymi aktami
prawnymi związanymi z charakterystykami eksploatacyjnymi
są:

1.

Zalecenia

w

sprawie

wymagań

techniczno-

eksploatacyjnych dla statkowych odbiorników systemów
GPS (rez. A.819(19)) wraz ze zmianami wprowadzonymi w
rez. MSC. 112(73),

2.

Zalecenia

w

sprawie

wymagań

techniczno-

eksploatacyjnych dla statkowych odbiorników systemów
Glonass

(rez.

MSC.53(66)

wraz

ze

zmianami

wprowadzonymi w rez. MSC. 113(73),

3.

Zalecenia

w

sprawie

wymagań

techniczno-

eksploatacyjnych

dla

statkowych

kombinowanych

odbiorników systemu GPS/Glonass (rez. MSC.74(69),
aneks 1) wraz ze zmianami wprowadzonymi w rez. MSC.
115(73),

4.

Zalecenia

w

sprawie

wymagań

techniczno-

eksploatacyjnych dla statkowych odbiorników morskich
radiopław systemów DGPS/DGlonass (rez. MSC. 64(67),
aneks 2) wraz ze zmianami wprowadzonymi rez. MSC.
114.(73),

5.

Resolution MSC. […](…) Adoption of the Performance
Standards for Shipborne Galileo Receivers Equipment
{wstyępna wersja standardu przygotowana na 52 sesję
podkomitetu ds. bezpieczeństwa żeglugi (NAV) IMO w dn.
24.07.2005}.

©

Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej

www.kosmos.gov.pl



podniesienie bezpieczeństwa (osobistego i systemów),



redukcja kosztów transportu i utrzymania infrastruktury,



zapewnienie zysków armatorom.

Metody realizacji e-nawigacji to:



elektroniczne mapy nawigacyjne,



pozycjonowanie – użycie satelitarnych oraz naziemnych serwisów systemów
radionawigacyjnych (back-up systems),



systemy nadzoru ruchu, identyfikacji oraz wymiany informacji wraz z transmisją
kompleksowych danych dotyczącej jednostki, trasy, parametrów manewrowych,
statusu i in.,



radiokomunikacja w relacji statek-statek oraz statek-brzeg,



integracja zobrazowania pomiędzy systemami statkowymi oraz brzegowymi,



selekcja informacji z punktu widzenia ważności,



możliwości alarmowania w sytuacjach krytycznych.

W ramach e-nawigacji systemy GNSS odgrywać będą istotną rolę.

Technologia

Faza nawigacji morskiej

Nawigacja

(statek)

Monitorowanie

(brzeg)

Port/operacje portowe/dokowanie

DGNSS, RTK GNSS,
Loran-C

VTS – GNSS wraz z VHF (AIS)

Przybrzeżna

Radiobeacon DGNSS,
SBAS
Racons, AIS jako AtoN,
Loran-C

Automatic Identification Systems
(AIS) – GNSS wraz z VHF, Radar

Oceaniczna

GNSS, SBAS
Loran-C

Systemy Identyfikacji i Śledzenia
Dalekiego Zasięgu – GNSS wraz
z łącznością satelitarną

Rola systemów GNSS w e-nawigacji.

GNSS a klasyczne systemy oznakowania nawigacyjnego dziś, jutro i pojutrze…



wykorzystanie systemów GNSS jest dobrowolne, a klasyczne systemy
oznakowania nawigacyjnego umożliwiają zbliżone możliwości (faza
przybrzeżna oraz portowa),



wzrost możliwości systemów GNSS, rodzajów serwisów nawigacyjnych
oraz ich charakterystyk prawdopodobnie spowoduje „odchodzenie” od
klasycznych AToN przez obsady statków,



skutkiem powyższego wniosku będzie powolna ewolucja systemów
kształcenia (STCW) w kierunku eksploatacji urządzeń związanych z e-
nawigacją,



końcowym efektem zmian może okazać się w przyszłości brak
możliwości „powrotu” do klasycznych systemów oznakowania nawigacyjnego. (dziś: sekstant,
jutro: oznakowanie optyczne [?], pojutrze: Loran C [?]).

Wnioski:

E-Nawigacja stanowić będzie główny kierunek rozwoju systemów nawigacji morskiej zarówno w
Polsce jak i na świecie.

Przyszłościowymi technikami satelitarnymi wykorzystywanymi w nawigacji morskiej w Polsce będą:

GPS/Galileo/DGPS (LF/MF)/EGNOS/ GPS-RTK w zakresie serwisu pozycyjnego,

Cospas – Sarsat w zakresie bezpieczeństwa żeglugi (do czasu uruchomienia Galileo Safety of
Live Service)

Inmarsat w zakresie radiokomunikacji.

Wymagania dotyczące dopuszczania do użytkowania serwisów nawigacyjnych jak i urządzeń
statkowych są ściśle określone, choć w przypadku serwisów czasami brak jest precyzyjnych ustaleń
terminologicznych.

Administracja morska odpowiada za jakość serwisów oferowanych użytkownikom.

Każdy system, ze względu na bezpieczeństwo nawigacji, winien być gruntownie oceniony podczas fazy
testów.

Opracowanie: C. Specht