Perspektywy rozwoju nawigacji morskiej, z uwzględnieniem problemu

certyfikacji serwisu morskiego GNSS

Opracował: Kmdr dr hab. inż. Cezary SPECHT, prof. AMW

Definicja nawigacji morskiej

:

Nawigacja morska to proces bezpiecznego i sprawnego prowadzenia jednostki na morzu pomiędzy dwoma punktami [Kopacz Z. i in.] 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.

Rola Bezpieczeństwa w nawigacji:

W 1974 r. Ratyfikowano w Londynie „Międzynarodową Konwencję o

Bezpieczeństwie śycia na Morzu, 1974 SOLAS”, której motto zdefiniowano następująco:

…pragnąc przyczynić się do podniesienia bezpieczeństwa życia na morzu przez ustalenie za wspólną zgodą jednolitych zasad i przepisów zmierzających do tego celu… (przedmowa Konwencji SOLAS, 1974).

Konwencja składa się z 2 części:

Część I zawiera Konwencję SOLAS 1974, Protokół 1988, wymagania i certyfikaty,

Część II zawiera rezolucję A 993(21): Jednolite światowe wdrożenie

zharmonizowanego systemu nadzoru i certyfikacji (HSSC), wykaz certyfikatów i

dokumentów, które powinny znajdować się na statku, listę rezolucji uchwalonych na czterech kolejnych Konferencjach Umawiających się Rządów – Sygnatariuszy Konwencji SOLAS 1974 oraz tekst prawidła 12-2 rozdziału II1 SOLAS.

Wymagania dot. wyposażenia statków w urządzenia GNSS

Podstawa prawna:

Wszystkie statki niezależnie od wielkości powinny posiadać odbiornik GPS lub system radionawigacji naziemnej, lub inne urządzenia pozwalające podczas całej planowanej podróży na automatyczne określanie i uaktualnianie pozycji (SOLAS, Rozdział V, prawidło 19 pkt. 2.1.6.)

Wszystkie statki o pojemności brutto 300 i większej, zatrudnione w podróżach międzynarodowych i statki handlowe o pojemności brutto 500 i większej, nizatrududnione w podróżach międzynarodowych oraz statki pasażerskie niezależnie od pojemności powinny być wyposażone w System Automatycznej Identyfikacji (AIS) (SOLAS, Rozdział V, prawidło 19 pkt. 2.4.)

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),

1

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}.

Certyfikacja nawigacyjnych serwisów GNSS

Podstawa prawna:

Systemy oraz wyposażenie, w tym związane z nimi dodatkowe urządzenia rezerwowe zainstalowane po 1 lipca 2002 r., aby spełniać wymagania funkcjonalne prawidła 19 i 20

powinny spełniać wymagania techniczno-eksploatacyjne nie łagodniejsze niż przyjęte przez IMO (SOLAS, Rozdział V, prawidło 18 pkt. 2.)

Wymagania: Minimalne wymagania dla nawigacji morskiej IMO Resolution A.915(22), 29

November 2001

Tab. 1. Minimalne wymagania nawigacyjne w funkcji faz żeglugi

Poziom parametrów systemu

Poziom parametrów serwisu

Faza

Nawigacji

Dokładność

Wiarygodność

morskiej

Absolutna

Dostępność

Ciągłość

Strefa

[%/30 dni]

[%/3 godz.]

działania

Błąd

Limit dla

Czas do

Ryzyko

horyzontalny

alarmu

alarmu

wiarygodności

[m]

[m]

[s]

[ 3 godz.]

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 /

10

25

10

10-5

99.8

99.97

Regionalna

Akweny

ograniczone

Port

1

25

10

10-5

99.8

99.97

Lokalna

Wody

10

25

10

10-5

99.8

99.97

Regionalna

śródlądowe

Minimalne wymagania dla nawigacji stanowią minimalne charakterystyki

dla serwisów nawigacyjnych

2

Analiza kierunki rozwoju nawigacji morskiej

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 wskazując związek z realizowanym projektem.

Panel „NAWIGACJA, OBSERWACJA I ŁĄCZNOŚĆ

SATELITARNA”

Serwis pozycyjny

GPS, Glonass, Galileo (2011 ?)

Satelitarne systemy

DGPS, DGLONASS,

pozycjonowania

EUROFIX, EGNOS, WAAS

(opocjonalnie GPS/RTK)

Zintegrowane sys

y temy

Serwis ostrzeżeń nawigacyjnych

nawigacyj

y ne (Radar,

INMARSAT

ECDIS)

Serwis bezpieczeństwa życia

Cospas-Sarsat

Systemy łączności i

ratownictwa

Serwis radiokomunikacyjny

INMARSAT

Serwis nadzoru ruchu

GPS, Galileo (2011 ?) DGPS,

Systemy sterowania

EGNOS, WAAS

(opocjonalnie GPS/RTK)

ruchem statku (VTS)

\

Rys. 1. Relacje pomiędzy głównymi nurtami rozwoju nawigacji morskiej, a zakresem tematycznym projektu.

Prognoza zmian nawigacji morskiej na przestrzeni najbliższych 20 lat (jutro) Spodziewane zmiany w nawigacji morskiej:

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

Nastąpi 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.

W 2005 roku, zaproponowano nowatorskie podejści do procesu nawigacji zwane e-navigation.

Definicja: eavigation

3

Transmisja, zarządzanie oraz przedstawianie informacji nawigacyjnej za pomocą formatów elektronicznych dla nawigacyjnego wsparcia operacji „port-to-port”

Cel:

minimalizacja błędów ludzkich skutkujących katastrofami, kolizjami i awariami,

ochrona życia ludzkiego, środowiska naturalnego i zasobów morza,

podniesienie bezpieczeństwa (osobistego i systemów),

redukcja kosztów transportu i utrzymania infrastruktury,

zapewnienie zysków armatorom.

Metody realizacji:

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.

Rola systemów GNSS w e-Navigation

W ramach e-navigation systemy GNSS odgrywać będą istotną rolę (Tab. 1).

Tab. 1 Rola systemów GNSS w e-Navigation

Faza

nawigacji morskiej

Technologia

Nawigacja

Monitorowanie

(statek)

(brzeg)

Port/operacje

DGNSS, RTK GNSS

VTS – GNSS wraz z VHF

portowe/dokowanie

Loran-C

(AIS)

Przybrzeżna

Radiobeacon DGNSS

Automatic

Identification

SBAS

Systems (AIS) – GNSS wraz

Racons

z VHF, Radar

AIS jako AtoN

Loran-C

Oceaniczna

GNSS

Systemy

Identyfikacji

i

SBAS

Śledzenia Dalekiego Zasięgu

Loran-C

– GNSS wraz z łącznością

satelitarną

4

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-navigation,

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 dot. 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.

5