Perspektywy_rozwoju_nawigacji

Perspektywy rozwoju nawigacji morskiej, z uwzględnieniem problemu

certyfikacji serwisu morskiego GNSS

Opracował: Kmdr dr hab. inŜ. 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  Ŝycia  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

zawiera

rezolucję

993(21): Jednolite

wiatowe

wdroŜenie

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. wyposaŜenia statków w urządzenia GNSS

Podstawa prawna:

Wszystkie statki niezaleŜnie od wielkości powinny posiadać odbiornik GPS lub system
radionawigacji naziemnej, lub inne urządzenia pozwalające podczas całej planowanej
podróŜy 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  podróŜach
międzynarodowych  i  statki  handlowe  o  pojemności  brutto  500  i  większej,
nizatrududnione  w  podróŜach  międzynarodowych  oraz  statki  pasaŜerskie  niezaleŜnie
od  pojemności  powinny  być  wyposaŜone  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:

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

Zalecenia w sprawie wymagań techniczno-eksploatacyjnych dla statkowych
odbiorników systemów Glonass (rez. MSC.53(66) wraz ze zmianami wprowadzonymi
w rez. MSC. 113(73),

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),

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),

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

Certyfikacja nawigacyjnych serwisów GNSS

Podstawa prawna:

Systemy  oraz  wyposaŜenie,  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  niŜ  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 Ŝeglugi

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

-5

99.8

99.97

Globalna

PrzybrzeŜna

-5

99.8

99.97

Globalna

Podejście do

portu /

Akweny

ograniczone

-5

99.8

99.97

Regionalna

Port

-5

99.8

99.97

Lokalna

Wody

śródlądowe

-5

99.8

99.97

Regionalna

Minimalne wymagania dla nawigacji stanowią minimalne charakterystyki

dla serwisów nawigacyjnych

Analiza kierunki rozwoju nawigacji morskiej

Współczesną nawigację morską charakteryzują 4 fundamenty:

Satelitarne systemy pozycjonowania

Zintegrowane systemy nawigacyjne

Systemy łączności i ratownictwa

Systemy sterowania ruchem statku

Na poniŜszym rysunku zestawiono oferowane przez te grupy serwisy nawigacyjne
wskazując związek z realizowanym projektem.

Systemy sterowania

ruchem statku (VTS)

Systemy ł

czno

ci i

Systemy ł

czno

ci i

ratownictwa

Zintegrowane systemy

nawigacyjne (Radar,

ECDIS)

Satelitarne systemy

pozycjonowania

Panel „NAWIGACJA, OBSERWACJA I Ł

CZNO

ŚĆ

Panel „NAWIGACJA, OBSERWACJA I Ł

CZNO

ŚĆ

SATELITARNA”

GPS,

Glonass

, Galileo (2011 ?)

DGPS, DGLONASS,

EUROFIX, EGNOS, WAAS

(

opocjonalnie

GPS/RTK)

Serwis pozycyjny

Serwis ostrze

nawigacyjnych

INMARSAT

Cospas

Sarsat

Serwis radiokomunikacyjny

Serwis bezpiecze

stwa

ycia

Serwis nadzoru ruchu

GPS, Galileo (2011 ?) DGPS,

EGNOS, WAAS

(

opocjonalnie

GPS/RTK)

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

Prognoza zmian nawigacji morskiej na przestrzeni najbliŜszych 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 natęŜenia ruchu morskiego skutkujący koniecznością
międzynarodowej współpracy w zakresie monitorowania i nadzoru,

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

Zmiany infrastruktury strefy przybrzeŜnej (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

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 Ŝycia 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 – uŜycie 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 waŜności,

moŜliwości 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)

PrzybrzeŜna

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

ledzenia Dalekiego Zasięgu

– GNSS wraz z łącznością
satelitarną

GNSS

klasyczne

systemy

oznakowania

nawigacyjnego

dziś, jutro i pojutrze…

wykorzystanie systemów GNSS jest dobrowolne, a klasyczne systemy
oznakowania nawigacyjnego umoŜliwiają zbliŜone moŜliwości (faza
przybrzeŜna oraz portowa),

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

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

Końcowym  efektem  zmian  moŜe  okazać  się  w  przyszłości  brak
moŜliwości  „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 Ŝeglugi (do czasu uruchomienia
Galileo Safety of Live Service)

Inmarsat w zakresie radiokomunikacji.

Wymagania dot. dopuszczania do uŜytkowania 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 uŜytkownikom.

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