1

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

ś

wiatowe

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),

2

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

Faza

Nawigacji

morskiej

Poziom parametrów systemu

Poziom parametrów serwisu

Dokładność

Absolutna

Wiarygodność

Dostępność
[%/30 dni]

Ciągłość

[%/3 godz.]

Strefa

działania

Błąd

horyzontalny

[m]

Limit dla

alarmu

[m]

Czas do

alarmu

[s]

Ryzyko

wiarygodności

[ 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 /

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 dla nawigacji stanowią minimalne charakterystyki

dla serwisów nawigacyjnych

3

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.

Systemy sterowania

Systemy sterowania

ruchem statku (VTS)

ruchem statku (VTS)

Systemy ł

ą

czno

ś

ci i

Systemy ł

ą

czno

ś

ci i

ratownictwa

ratownictwa

Zintegrowane systemy

Zintegrowane systemy

nawigacyjne (Radar,

nawigacyjne (Radar,

ECDIS)

ECDIS)

Satelitarne systemy

Satelitarne systemy

pozycjonowania

pozycjonowania

Panel „NAWIGACJA, OBSERWACJA I Ł

Ą

CZNO

ŚĆ

Panel „NAWIGACJA, OBSERWACJA I Ł

Ą

CZNO

ŚĆ

SATELITARNA”

SATELITARNA”

GPS,

GPS,

Glonass

Glonass

, Galileo (2011 ?)

, Galileo (2011 ?)

DGPS, DGLONASS,

DGPS, DGLONASS,

EUROFIX, EGNOS, WAAS

EUROFIX, EGNOS, WAAS

(

(

opocjonalnie

opocjonalnie

GPS/RTK)

GPS/RTK)

Serwis pozycyjny

Serwis ostrze

ż

e

ń

nawigacyjnych

INMARSAT

INMARSAT

INMARSAT

INMARSAT

Cospas

Cospas

-

-

Sarsat

Sarsat

Serwis radiokomunikacyjny

Serwis bezpiecze

ń

stwa

ż

ycia

Serwis nadzoru ruchu

GPS, Galileo (2011 ?) DGPS,

GPS, Galileo (2011 ?) DGPS,

EGNOS, WAAS

EGNOS, WAAS

(

(

opocjonalnie

opocjonalnie

GPS/RTK)

GPS/RTK)

\
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

4



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

(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

Ś

ledzenia Dalekiego Zasięgu

– GNSS wraz z łącznością
satelitarną

5

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.