DETEKCJA: Zastosowanie odmiennej metody wykrywania obiektów nie może powodo­wać obniżenia jej skuteczności. Zastosowana metoda detekcji powinna mieć właściwości nie gorsze od tych, jakimi dysponuje nawigator podczas obserwacji ekranu radarowego.

ŚLEDZENIE: Urządzenia ARPA powinny być zdolne do automatycznego śledzenia, ob­róbki danych, jednoczesnego prezentowania i uaktualniania informacji dla co najmniej: ++20 obiektów przy akwizycji automatycznej i ręcznej, ,++10 obiektów przy akwizycji i ręcznej. Jeżeli ARPA nie śledzi wszystkich widocznych na ekranie obiektów, to obiekty śledzone powinny być wyraźnie oznaczone. Niezawodność automatycz­nego śledzenia winna być nie mniejsza niż przy ręcznej rejestracji kolejnych po­zycji obiektu. Zakładając, że obiekt nie podlega zamianie, ARPA powinna kon­tynuować śledzenie wprowadzonego obiektu, jeśli jest on wyraźnie odróżnialny na ekranie w 5 z 10 kolejnych, ostatnich obrotów anteny.

FILTRACJA

Przewidywanie ruchu zwane FILTRACJĄ- program uśredniania do wyniku najbardziej zbliżonego do rzeczywistości. Obiekt jest w bramce, po kolejnym obrocie anteny obiekt już się przesunął i tam ARPA przygotowuje nową bramkę i tak dalej, przewidywane są położenia obiektu, budowanie bramki i identyfikowanie echa- mierzenie parametrów.

WSKAŹNIK: Wskaźnik może być oddzielną lub integralną częścią radaru statkowego, mimo to powinien dostarczać wszystkich danych wymaganych od wskaźnika radarowego. Wskaźnik ARPA powinien mieć ekran o użytecznej średnicy co najmniej 340 mm. Praca wskaźnika ARPA powinna być zapewniona co najmniej na następujących zakresach (z zastoso­waną aktywną sygnalizacją użytego zakresu): ++12 lub 16 Mm, ++ 3 lub 4 Mm. Urządzenie ARPA powinno umożliwiać pracę przy zobrazowaniu względ­nym ze stabilizacją względem północy, dziobu lub kursu. Dodatkowo może być dostępne zobrazowanie rzeczywiste, a jeżeli jest ono zastosowane, to operator musi mieć możliwość wyboru rodzaju używanego zobrazowania. Powinna być zastosowana aktywna sygnalizacja aktualnie używanego rodzaju zobrazowania i zorientowania.

WYMAGANIA W STOSUNKU DO DANYCH: Na żądanie operatora powinna być natychmiast dostępna, w postaci alfanu­merycznej, następująca informacja o każdym śledzonym obiekcie: ++aktualna odległość do obiektu, ++aktualny namiar na obiekt, ++CPA, ++TCPA, ++obliczony kurs rzeczywisty obiektu, ++obliczona prędkość rzeczywista obiektu.

MANEWR PRÓBNY (TRIAL): Urządzenie ARPA powinno umożliwiać symulację wpływu manewru statku własnego na wszystkie śledzone obiekty, bez przerywania uaktualniania infor­macji o obiektach. Włączenie tej funkcji powinno być zasygnalizowane w wy­raźny sposób na ekranie.

SYMULACJA STATYCZNA: ++nie jest uwzględniany czas w ciągu którego uzyskamy zamierzone parametry oraz nie są uwzględniane parametry manewrowe naszego statku- wynika z tego iż zaplanowana odległość minięcia będzie na ogół mniejsza w rzeczywistości.

SYMULACJA DYNAMICZNA: uwzględnianie parametrów własnego statku i czasu w ciągu którego wykonamy zaplanowany manewr.

COLLISION WARNING TRIAL: alarm powodują obiekty których parametry ruchu są zasymulowane i z takimi parametrami inicjują one alarm. Jednakże nie wyklucza to funkcji załączania zwykłych alarmów bieżących typu COLLISION WORNING. Jest funkcja szukania manewru, np. „szukaj kursu w prawo” i ARPA co 5⁰ przesuwa kreskę kursową próbną i szuka optymalnego parametru który będziemy mogli wykonać chcąc wyjść z parametrów kursu kolizyjnego.

TESTOWANIE PARAMETRÓW I SYGNALIZACJA: Urządzenie ARPA powinno posiadać odpowiednią sygnalizację niespraw­ności działania w celu umożliwienia operatorowi kontroli pracy systemu. Po­winny istnieć dodatkowe programy testujące, zapewniające całościowe, okreso­we sprawdzenie parametrów pracy systemu, aby umożliwić porównanie ich z wartościami założonymi.

AUTOMATYCZNE WYKRYWANIE ECH

Zgodnie z wymogami IMO automatyczna detekcja powinna zapewniać przynajmniej tak skuteczne wykrywanie ech na tle zakłóceń, jakie zapewnia w danej sytuacji wzrokowa detekcja ech. Zdolność automatycznego wykrywania sygnałów pochodzących od rzeczywistych obiektów na tle sygnałów zakłócają­cych jest ważna zarówno ze względu na możliwość automatycznego inicjowania procesu śledzenia danego obiektu (w przypadku automatycznej akwizycji ech), jak również podtrzymania i kontynuowania tego procesu, niezależnie od przyję­tego rodzaju akwizycji. Wszelkie zalety procesów dalszej obróbki sygnałów mo­gą stracić całą swój ą wartość w przypadku niezadowalającej detekcji.

AUTOMATYCZNA DETEKCJA ECH: mamy surowy sygnał wizyjny od ech który ma podlec obróbce.

A) Komparacja sygnału- obcinamy sygnał od dołu napięciem progowym- cel to obcięcie szumów własnych (aby się nie pojawiały na ekranie, echa słabe poniżej poziomu napięcia progowego będą obcinane).

.Jeżeli sygnał minimalnie przekroczy sygnał progowy będzie wówczas poddane dalszej obróbce.

B) Właściwe wyregulowanie radaru- przede wszystkim ZRW aby wyeliminować echa od fal morskich (5-6Mm).

Echa od fal morskich pojawiają się w nieregularnych miejscach (mogą czasami tworzyć plamy ale rzadko).

Zapamiętywanie obrotów anteny, aby sprawdzić czy echo jest rzeczywiste, które należy brać pod uwagę jako obiekt. Reszta są to echa zakłócające- pojawiające się sporadycznie. ARPA musi je wyeliminować i nie śledzić ich.

C) Stosuje się też porównanie kolejnych sondowań: Echa od pracy innych radarów nie występują w jednakowej odległości w kolejnym sondowaniu; nie powtarza się- są te dwa eliminowane.

AKWIZYCJA ECH

Zgodnie z wymogami IMO wybór i wprowadzanie obiektów do śledzenia może odbywać się ręcznie lub automatycznie, przy czym zawsze powinna ist­nieć możliwość ręcznej akwizycji i kasowania ech ze śledzenia. Akwizycja po­winna mieć właściwości nie gorsze od możliwych do osiągnięcia przez obserwa­tora radarowego. Jeżeli w pewnych obszarach na dowolnym zakresie możliwość akwizycji jest wyłączona, to obszary, na których jest ona dostępna, powinny być odpowiednio pokazane. Zastosowanie zbyt dużej czułości akwizycji auto­matycznej może spowodować akwizycję szumów i zakłóceń, powodujących fałszywe alarmy, natomiast zbyt niski jej poziom może utrudniać, a nawet uniemożliwić akwizycję słabych ech.

AKWIZYCJA RĘCZNA

Akwizycja ręczna polega na wprowadzeniu przez operatora do systemu przybliżonych współrzędnych wzrokowo wykrytego echa, przez naprowadzenie na to echo znacznika, kierowanego za pomocą manipulatora (joystick, tracker bali). W nowych rządzeniach, wyposażonych w czuły na dotyk ekran, po włą­czeniu odpowiedniej funkcji wystarczy wskazać wybrane echo palcem (urządze­nia firmy Sperry). Ta metoda akwizycji wymaga stałej obserwacji ekranu i każdorazowego podejmowania decyzji o konieczności wprowadzenia echa do śledzenia. Przy dużej liczbie ech, może wystąpić konieczność przerywania procesu śledzenia niektórych z nich, aby umożliwić śledzenie innych, bardziej niebezpiecznych. Natomiast przy małym ruchu, gdy prawdopodobieństwo pojawienia się echa jest małe, ciągła obserwacja ekranu jest dosyć uciążliwa.

AKWIZYCJA AUTOMATYCZNA

Automatyczna akwizycja polega z kolei na tym, że każde echo, które znaj­dzie się w polu działania systemu, poddawane jest śledzeniu, co wymaga stoso­wania pamięci o dużej pojemności. Obiekty są klasyfikowane według stopnia stwarzanego przez nie niebezpieczeństwa, a informacja jest przedstawiona na ekranie tylko dla obiektów najbardziej niebezpiecznych. Obszar automa­tycznej akwizycji zostaje ograniczony jedynie do pewnych stref, odpowiednio usytuowanych wokół statku własnego i z nim związanych. Można tu wyróżnić dwa rodzaje takich stref. Jest to tzw. obszar automatycznej akwizycji i kręgi bezpieczeństwa

PARAMETRAMI, KTÓRYCH WARTOŚĆ MOŻE USTALIĆ OPERATOR, SĄ: ++maksymalny zasięg akwizycji, ++minimalny zasięg akwizycji, ++sektor rufowy strefy, ++maksymalna odległość z prawej burty statku, ++maksymalna odległość z lewej burty statku. Jeśli nie śledzone do tej pory echo będzie wykryte wewnątrz tak określo­nego obszaru, zostanie włączony alarm New Target Warning i zostanie ono w widoczny sposób oznaczone na ekranie.

ALARMY I OSTRZEŻENIA: Urządzenie ARPA musi ostrzegać obserwatora: ++o każdym śledzonym, wyraźnie widocznym obiekcie, zbliżającym się na wskazaną odległość lub przecinającym wybraną przez obserwatora stre­fę (New Target Warning); ++o każdym śledzonym obiekcie, którego przewidywane wartości CPA i TCPA są mniejsze od wybranych przez obserwatora wartości bezpiecz­nych (Collision Warning); ++o każdym obiekcie zgubionym ze śledzenia (Lost Target Warning), z wyjątkiem obiektów będących poza zasięgiem działania ARPA, wskazując ostatnią pozycję na ekranie. Ostrzeżenia powinny być realizowane za pomocą sygnału wizualnego i/lub dźwiękowego, a wywołujące je obiekty winny być wyraźnie oznaczone na ekranie. Powinna być także zapewniona możliwość uruchamiania i wyłączania alarmu.

ALARM PRZEKROCZENIA STREFY CHRONIONEJ (NEW TARGET WARNING, GUARDZONE YIOLATWN)

Funkcja wykrycia nowego obiektu, wewnątrz strefy chronionej, jest ściśle związana z procesem automatycznej detekcji i akwizycji. Alarm taki może wy­wołać jedynie echo nie poddane jeszcze procesowi śledzenia. Po wykryciu no­wego obiektu jest on w sposób widoczny oznaczany na ekranie radaru, a opera­tor powiadamiany o tym fakcie za pomocą alarmu.

ALARM PRZEKROCZENIA GRANICZNYCH WARTOŚCI NASTAW ĆPA I TCPA (COLLISION WARNING, THREAT TARGET WARNING)

Działanie tego alarmu jest z kolei związane z możliwością ustalenia przez obserwatora pewnych granicznych wartości CPA i TCPA, uznanych za bez­pieczne dla danej sytuacji nawigacyjnej. Wspomniane limity nawigator ustala na podstawie własnego doświadczenia, biorąc pod uwagę zarówno warunki pa­nujące wokół statku (akwen, warunki pogodowe itp.), jak i możliwości manew­rowe jednostki. Należy pamiętać, że po włączeniu urządzenia limity CPA i TCPA mają pewne standardowe wartości, które należy dostosować do aktual­nej sytuacji. Śledzony obiekt spowoduje włączenie alarmu kolizyjnego, gdy oba limity zostaną przekroczone, tzn. wyliczone wartości CPA i TCPA obiektu będą mniejsze niż limity ustawione przez obserwatora. Taki obiekt zostanie oznaczo­ny odpowiednim symbolem i najczęściej jego meldunek radarowy zostanie wy­świetlony w odpowiednim miejscu. Po skasowaniu alarmu obiekty kolizyjne bę­dą nadal oznaczone stosownymi symbolami.

ALARM ZGUBIENIA ECHA ZE ŚLEDZENIA {LOST TARGET WARNING)

Zgodnie z zasadami opisanymi w punkcie dotyczącym procesu śledzenia, jeśli komputer przerwie proces śledzenia obiektu z uwagi na brak sygnałów od­bitych od obiektu, to zostanie włączony alarm zgubienia echa, a ostatnia obser­wowana pozycja echa jest wskazywana na ekranie odpowiednim symbolem (może to być litera L lub pulsujący wektor). Skasowanie tego alarmu powoduje zniknięcie symbolu z ekranu, a w niektórych urządzeniach wyświetlane są jesz­cze dodatkowo informacje dotyczące zgubionego obiektu.

TESTY I OSTRZEŻENIA

W przypadku urządzeń ARPA, których budowa opiera się głównie na za­stosowaniu układów komputerowych, pojawiła się konieczność sprawdzania po­prawności ich działania. W związku z tym wszystkie urządzenia ARPA zostały wyposażone w pewien zestaw testów, które wykonywane są automatycznie z różną częstotliwością lub mogą być przeprowadzone osobiście przez nawiga­tora. Część z tych testów jest wykonywana zawsze po włączeniu urządzenia. W zasadzie, jeśli urządzenie jest gotowe do pracy i nie pojawił się żaden komu­nikat ani alarm, to znaczy, że wszystkie testy przebiegły pozytywnie. Jeśli zosta­nie wykryte uszkodzenie systemu, operator jest powiadamiany o tym fakcie za pośrednictwem odpowiedniego alarmu, a często podawany jest także powód uszkodzenia czy też jego numer (należy wtedy zobaczyć w instrukcji, co taki komunikat oznacza). Należy sobie zdawać sprawę złego, że część uszkodzeń może zostać nie wykryta. W tym celu dostarczane są specjalne testy umożliwiające dokładniej­sze sprawdzenie poprawności działania wszystkich części systemu.

POTENCJALNY PUNKT KOLIZJI (POTENTIAL POINT OFCOLLISION-PPC)

PPC jest to taki punkt, w kierunku którego powinien sterować statek wła­sny, z zachowaniem swojej aktualnej prędkości, aby doszło do kolizji (przy za­łożeniu, że obserwowany statek nie będzie manewrował). Biorąc pod uwagę po­wyższe założenia, tak określony kurs jest najbardziej niebezpieczny. Najprostsza sytuacja występuje w przypadku statku szybszego. Możliwy jest wtedy do znalezienia zawsze tylko jeden PPC, leżący na kursie rzeczywistym statku wolniejszego. W przypadku statku wolniejszego może zaistnieć sytuacja, gdy daje się znaleźć dwa takie punkty lub nie da się określić ani jednego (gdy statek wolniejszy znajduje się w takim położe­niu w stosunku do statku szybszego, że żadna zmiana jego kursu nie może spo­wodować kolizji). W przypadku istnienia dwóch punktów kolizyjnych będą się one tak przemieszczać, że w pewnym momencie połączą się ze sobą w jeden punkt, a następnie ten punkt zniknie (wytworzy się sytuacja, w której statek wolniejszy nie będzie mógł już zderzyć się ze statkiem szybszym, wykonując jedynie manewr zmiany kursu). Zawsze punkt leżący dalej na kursie obiektu bę­dzie poruszał się szybciej, zbliżając się do punktu leżącego bliżej.

Warto zauważyć, że jedynie w przypadku istnienia sytuacji kolizyjnej PPC statku szybszego pokryje się z bliższym PPC statku wolniejszego. W każdej in­nej sytuacji statki będą miały różne potencjalne punkty kolizji.

OBSZARY ZAGROŻENIA KOLIZYJNEGO {PREDICTED AREA OF DANGER - PAD)

Przykładem innej niż wektorowa, graficznej prezentacji sytuacji na wskaź­niku ARPA jest wyświetlanie obszarów nadmiernego zbliżenia. Konstrukcja obszaru zagrożenia kolizyjnego polega na wykreśleniu takiego obszaru na ekranie, który byłby bezpośrednio związany z wymaganą bezpieczną odległością minięcia się (ustawianą przez obserwatora), dając przy tym określo­ny margines bezpieczeństwa (związany z niedokładnością wyliczonych danych obiektu i wielkościami statków). Jeśli statek własny jest szybszy niż obserwowany obiekt, zawsze zostanie wyznaczony jeden obszar niebezpiecznego zbliżenia (określony przez dwa punkty leżące na kursie rzeczywistym obiektu). Jeśli jednak jest on wolniejszy, to sytuacja komplikuje się. Możliwe jest w tym przypadku określenie: ++dwóch punktów przejścia przed dziobem i dwóch punktów przejścia za rufą obiektu, ++jednego punktu przejścia przed dziobem i dwóch punktów przejścia za rufą obiektu, ++dwóch punktów przejścia za rufą obiektu, ++żadnego punktu (statek bezpieczny).

SEKTOR NIEBEZPIECZNY {SECTOR OF DANGER — SOD)

Innym sposobem przedstawienia informacji w formie graficznej jest poka­zanie na ekranie wskaźnika sektorów niebezpiecznych. W odróżnieniu od kon­strukcji obszarów zagrożenia kolizyjnego pod uwagę bierze się tutaj kursy względne obiektu, pozwalające zachować założone graniczne CPA. Kursy te po­winny zostać określone jako styczne do okręgu, o promieniu równym granicznej wartości CPA. Następnie zostają one przeniesione do punktu S, leżącego w koń­cu wektora rzeczywistego obiektu i wykreślonego z pozycji statku własnego. Wykorzystanie funkcji sektora niebezpiecznego polega na takiej zmianie wektora prędkości własnej, aby jego koniec znalazł się poza obszarem sektora.

SZTUCZNA POŚWIATA (TRAILS AFTERGLOW)

Jedną z charakterystycznych cech wskaźnika z tradycyjną lampą radaro-skopową była poświata widoczna za poruszającymi się echami, spowodowana wydłużonym czasem świecenia luminoforu. Zastosowanie nowych rozwiązań do obróbki obrazu radarowego oraz wskaźników typu raster-scan poprawiło jego jakość, ale jednocześnie w sposób naturalny została wyeliminowana poświata, wskazująca w pewien sposób ruch echa. Pewną jej namiastką stosowaną w urzą­dzeniach ARPA jest na pewno możliwość prezentacji pozycji przeszłych obiek­tu. Funkcja ta jest jednak dostępna jedynie dla obiektów śledzonych przez dłuż­szy czas.

Wadę tę eliminuje zastosowanie w nowych urządzeniach sztucznie genero­wanej poświaty, reprezentującej drogę widocznego na ekranie obiektu. Zaletą takiego rozwiązania jest możliwość ustawienia długości prezentowanych tras. Są one przedstawiane dla wszystkich widocznych na ekranie obiektów, niezależ­nie od tego czy poddano je akwizycji. Można wykorzystać tę funkcję zarówno przy zobrazowaniu ruchu rzeczywistego, jak i względnego.

ALARM BRAKU SYGNAŁÓW WEJŚCIOWYCH (LOSS OF SENSOR ŁNPUT ALARM)

Aby urządzenie ARPA mogło być wykorzystywane prawidłowo, musi otrzymywać pewne informacje z urządzeń zewnętrznych. Do takich sygnałów należy m.in. informacja o prędkości oraz o kursie statku. Jeśli sygnały z logu lub żyrokompasu nie będą odbierane, zostanie włączony odpowiedni alarm. Sygnalizacja błędnych wskazań sensorów na podstawie testów jakości pomiarów może mieć miejsce jedynie w przypadku wystąpienia nagłego błędu po okresie dobrej pracy urzą­dzenia. Jednak w przypadku stałego błędnego wskazania wartości sygnału (np. prędkości) od początku pracy urządzenia, błąd taki nie zostanie wykryty. Brak odpowiedniego sygnału wejściowego może być spowodowany uszko­dzeniem danego urządzenia lub jego połączenia z systemem ARPA.

ALARM ZMIANY POZYCJI KOTWICZENIA (ANCHOR WATEK ALARM}

Jedną z dodatkowych funkcji jest możliwość włączenia tzw. wachty kotwicznej (Anchor Watch). Aby można było skorzystać z tej funkcji, śledzeniu musi być poddany stacjonar­ny mały obiekt (np. oddzielny znak nawigacyjny). Podobnie jak w przypadku automatycznej kalkulacji dryfu powinien on być zakwalifikowany jako obiekt stały (oznaczony symbolem F). Dopiero wtedy może zostać włączona funkcja Anchor Watch. W zależności od rodzaju urządzenia symbol F wyświetlany na obiektach stacjonarnych może zostać zamieniony na symbol kotwicy. Od tego momentu komputer będzie wyliczał przesunięcie obiektu od począ­tkowej jego pozycji. W momencie przekroczenia zadanej wartości zostanie włą­czony alarm Anchor Watch. Oznacza to, że pozycja kotwiczenia zmieniła się na tyle, iż zachodzi możliwość dryfowania statku. Ważną wielkością jest dopuszczalne przesunięcie obiektu, a faktycznie stat­ku własnego, bez włączenia alarmu.

ALARM KOLIZYJNY W CZASIE MANEWRU PRÓBNEGO (TRIAL COŁLISION WARNING)

Alarm ten związany jest z wykorzystaniem funkcji manewru próbnego. Je­go działanie jest takie samo jak opisanego wcześniej alarmu kolizyjnego (CoIlision Warning). Dotyczy on jednak nowych, określonych przez operatora pa­rametrów ruchu statku własnego, chociaż pod uwagę brane są te same graniczne nastawy CPA i TCPA (jak dla normalnego alarmu kolizyjnego). W przypadku gdy planowana zmiana kursu lub prędkości statku własnego spowoduje przekro­czenie obu limitów, zostanie włączony alarm kolizyjny w czasie próby. Obiekt zostanie oznaczony odpowiednim symbolem, a na pulpicie może zostać włączo­ny wskaźnik alarmu. Podstawowym zadaniem tego alarmu jest więc przekazanie informacji o tym, że planowany manewr jest niebezpieczny, gdyż nie spełnia kryteriów ustalonych wcześniej przez operatora.

ALARM UPŁYWU USTALONEGO OPÓŹNIENIA PLANOWANEGO MANEWRU (TIME TO MANOEUVRE ALARM)

Również ten alarm związany jest z wykorzystaniem funkcji manewru prób­nego. Jeśli zostało zaplanowane opóźnienie manewru (Delay, TTM), to włą­czenie alarmu będzie wskazywało oficerowi, że powinien wykonać zaplanowa­ny alarm, gdyż czas ustalonego opóźnienia dobiega już końca.

KLASYFIKACJA ŹRÓDEŁ BŁĘDÓW

Poziomy dokładności określone w przepisach IMO związane są ściśle z wielkościami błędów sygnałów wejściowych, zależnych od jakości współpra­cujących z systemem ARPA urządzeń zewnętrznych. Mogą one jednak podlegać innym wpływom. Wszystkie błędy, które mogą mieć wpływ na dokładność prezentowanych danych, można podzielić na trzy grupy: A) błędy wytwarzane wewnątrz instalacji radarowej, związane z rozchodzeniem się sygnału przy wybranej częstotliwości oraz ograniczeniami zewnętrznego oprzyrządowania, takiego jak log, żyrokompas czy wydzielone układy śledzące; B) błędy powodowane niedokładnościami przetwarzania danych radaro­wych, nieodpowiednio dobranym algorytmem i zaakceptowanymi grani­cami dokładności; C) błędy w interpretacji wyświetlanych danych.

BŁĘDY WYTWARZANE WEWNĄTRZ INSTALACJI RADAROWEJ

MIGOTANIE ECHA (GLINT)

Jeśli statek porusza się w trudnych warunkach atmosferycznych, występuje kołysanie boczne i wzdłużne oraz zjawisko myszkowania statku. W wyniku tego ruchu właściwy środek jego echa radarowego, obserwowanego na ekranie rada­ru innego statku, będzie poruszał się względem jego całej długości. Położenie środka echa względem środka statku ma charakter losowy, ze standardową de­wiacją wynoszącą 1/6 długości statku (przy długości statku 200 m jest prawdo­podobne, że błąd ten nie przekroczy 33 m). Ponieważ szerokość statku jest dużo mniejsza od jego długości, boczne przemieszczenie środka echa można pomi­nąć. Jeśli statek znajduje się na trawersie, omawiane zjawisko spowoduje loso­we błędy namiaru.

BŁĘDY NAMIARU

Występujący błąd namiaru śledzonego echa jest przyczyną zapamiętania fałszywych pozycji, leżących obok właściwej trasy względnej śledzonego obiek­tu. Prowadzi to do błędów w wyliczeniu obserwowanej względnej trasy obiektu, a więc w przewidywanym CPA oraz związane jest z błędem obserwowanego aspektu śledzonego obiektu. Błędy namiaru mogą być spowodowane następującymi czynnikami: A) różnicą między rzeczywistym położeniem anteny radaru a informacją ojej położeniu, uzyskaną z układu mierzącego to położenie, spowodo­waną luzem przekładni anteny; B) przechyłem płaszczyzny obrotu anteny, wywołanym kołysaniem statku; C) wystąpieniem błędu paralaksy związanym z kołysaniem statku; D) niesymetrycznością wiązki; E) kwantyzacją zmierzeń ego namiaru obserwowanego obiektu. Przechyły statku mają wpływ na powstanie dwóch rodzajów błędów. Zmia­na położenia płaszczyzny obrotu anteny jest źródłem błędu, który największe swoje wartości osiąga na kątach kursowych 045°, 135°, 225° i 315°, a zerowe wartości przed dziobem, za rufą i na trawersach. Ponadto w czasie przechyłów jego wartość waha się między wartością maksymalną i minimalną na danym kie­runku, zgodnie ze zmianami wielkości aktualnego przechyłu statku, w czasie po­łowy okresu przechyłu. Dla przechyłów statku do ±10° średni błąd wynosi 0,22°.

BŁĘDY POMIARÓW KĄTA: ++ niedokładności przekazywania informacji o kącie położenia anteny, ++błąd skręcenia charakterystyki promieniowania anteny w czasie ruchu statku na fali, ++asymetryczności charakterystki promieniowania anteny w płaszczyźnie poziomej, ++niedokładność pomiaru pomiarowego, ++ luzy w układzie antenowym 4096 imp/ 360⁰- pomiar kąta położenia anteny +-0,045⁰

BŁĘDY W OKREŚLANIU PARAMETRÓW SYTUACJI SPOTKANIOWEJ:

1) BŁĘDY DANYCH WEJŚCIOWYCH:

++pozycja spotkanego statku (NR, D), ++informacje żyrokompasu, logu, ++stabilność ruchu (myszkowanie).

m_d-błąd odległości, m_NR- błąd namiaru.

Im większa odległość tym większy błąd liniowy odległości i większy błąd kątowy namiaru. M_d= 0,3kbl do 5Mm, 5-10- 0,5kbl, pow 10 Mm > 0,5kbl

D_MIN

Im większy błąd pomiaru pozycji tym większy błąd w określaniu D_MIN

Po 3 min od momentu rozpoczęcia śledzenia możemy polegać na wyliczeniom ARPY tak jak na nakresie radarowym.

M_Dmin= +- [(0,03÷0,08) * odległo średnia] / zmiana odległości

Im dłużej echo jest śledzone tym mniejszy błąd określania D_MIN

O błędzie wyznaczenia kursu i prędkości również decydują dokładności w określeniu I i II pozycji.

BŁĄD KURSU I PRĘDKOŚCI

Suma wektora pozycji własnej pozycji pierwszej przez nas określonej, dają błąd kursu i prędkości statku obcego.

Błąd V₀ [%] = 180*śred. Odleg/ V₀* T nakresu T-czas

Błąd KR₀ [⁰] = 103*śr. Odległo/ V₀* T nakresu.

BŁĘDY POMIARU ODLEGŁOŚCI

Podobne znaczenie jak błędy zmierzonych namiarów mają błędy popełniane przy mierzeniu odległości. Źle określona odległość do śledzonego obiektu będzie powodowała przesunięcie zmierzonej pozycji w bok od jego faktycznej trasy względnej i złe określanie CPA.

Do podstawowych błędów występujących przy określaniu odległości należą: A) zmiana odległości występująca przy przechyłach bocznych statku, B) błąd związany z kwantyzacją odległości, C) błąd związany ze zmianą amplitudy odebranego sygnału, D) ++niedokładność układu pomiarowego. Przy przechyłach statku największy błąd jest oczywiście spowodowany je­go przechyłami bocznymi. Zależy on od wysokości zamontowania anteny rada­ru, wielkości przechyłu oraz położenia obiektu względem dziobu statku wła­snego. Jest on zmienny w czasie zgodnie ze zmianami wielkości przechyłu. Po­nadto swoje największe wartości osiąga, gdy śledzony obiekt znajduje się na trawersie. Pomiar odległości do widocznego na ekranie echa odbywa się z reguły do punktu, w którym siła impulsu odbitego od obiektu przekroczyła uprzednio usta­wioną wartość progową. Zgodnie z charakterystyką odebranego impulsu (po­chylona jego krawędź przednia) zmierzona odległość będzie zależała od jego aktualnej amplitudy (rys. 4.6). Wynikający z tego faktu błąd będzie zależał od zmian amplitudy impulsu, lecz nie powinien być większy od 40 m.

BŁĘDY ŻYROKOMPASU

Żyrokompas jest zwykle zamontowany powyżej punktu obrotu statku spo­wodowanego przechyłami. Z tego powodu, w skrajnych położeniach następuje zmiana kierunku występujących przy przechyłach przyspieszeń. Powoduje to powstanie błędu posiadającego wolnozmienną i losową składową. Stwierdzono, że w warunkach morskich powstały błąd nie przekracza wartości 0,25° i ma jed­nakowy wpływ na wszystkie namiary. Żyrokompas jest źródłem także innych błędów. Błędy o charakterze długo­okresowym nie mają zbyt dużego znaczenia. Jeśli ich wartości pozostają w przy­bliżeniu stałe. Większy wpływ mają błędy o charakterze losowym, których war­tości mogą się szybko zmieniać.

BŁĘDY LOGU

Wszelkie błędy wskazań prędkości statku uzyskiwanej z logu będą przyczy­ną błędów wyświetlanych wektorów rzeczywistych śledzonych obiektów. W przypadku obiektów stacjonarnych zostanie wyświetlony niezerowy wektor prędkości.

Jeśli zapamiętywane są rzeczywiste trasy obiektów, zmieniający się błąd wskazań logu będzie miał wpływ również na obliczane wartości CPA. Jednak błędy wynikające ze wskazań logu zwykle wykazują niewielkie zmiany w dłuż­szym czasie. Związane są one przeważnie z wadliwą pracą urządzenia. Większe zmiany mogą być także związane z błędnie wprowadzonymi danymi wejścio­wymi.

BŁĘDY WYŚWIETLANYCH DANYCH

ZAMIANA ŚLEDZONEGO OBIEKTU

Może zaistnieć, gdy dwa echa znajdą się jednocześnie w obrębie jednej bramki śledzącej. Wówczas przez pewien czas wyświetlane dane będą obarczone dużym błędem, gdyż komputer potraktuje zamianę obiektu jako jego manewr.Nawigator może nie zauważyć tego zjawiska i trak­tować nadal wyświetlane dane jako dane obiektu wprowadzonego przez niego do śledzenia. Jeśli poprzednio śledzony obiekt był dodatkowo zakwalifikowany jako niebezpieczny, to może on uznać, że sytuacja została wyjaśniona i nie wprowadzić ponownie właściwego obiektu do śledzenia. Zagrożenie kolizyjne będzie jednak istnieć nadal. Najgorsza sytuacja może zaistnieć jednak w przypadku, gdy zamianie ule­gnie obiekt stały, używany do automatycznej kalkulacji dryfu. Wyliczona war­tość dryfu ulegnie wówczas radykalnej zmianie, co może mieć wpływ na wekto­ry wszystkich śledzonych obiektów Dlatego przy wykorzystywaniu funkcji automatycznej kalkulacji dryfu należy często sprawdzać, czy nadal śle­dzone jest właściwe echo.

BŁĘDY ŚLEDZENIA

Ruch obserwowanego obiektu jest z reguły ruchem ustalonym. Jednak pod­czas obserwacji zmian pozycji echa okaże się, że niektóre z uzyskanych pozycji będą znajdować się z boku jego właściwej trasy. Jest to spowodowane podsta­wowymi ograniczeniami radaru. Dodatkowo błędy te będą zwiększane przez za­stosowanie zamiany namiaru i odległości w postać cyfrową. Jedynym sposo­bem, dzięki któremu tak uzyskane dane mogą być wykorzystane przez układ śle­dzący, jest zastosowanie określonej formy wygładzania otrzymanej trasy (smoo-thing). Zadania tego procesu polegają na uzyskaniu najlepszego możliwego przybliżenia obliczonej trasy oraz szybkim wykryciu jej ewentualnych zmian.

Wymagany poziom dokładności jest zawsze trudniejszy do osiągnięcia dla obiektów wolnych, dla których występuje małe przemieszczenie. W przypadku zapamiętywania względnych tras obiektów efekt taki wystąpi dla obiektów po­ruszających się kursami i prędkościami zbliżonymi do ruchu statku własnego.

W sytuacji gdy jedynie obiekt zmienia swoje parametry ruchu, określony będzie czas obserwacji, w którym wyświetlany wektor będzie podążał za zmia­nami i ustabilizuje się na nowej trasie. W takim przypadku nie ma znaczenia, czy wygładzaniu poddawane są trasy względne, czy też rzeczywiste obiektów. W obu przypadkach mogą ulec zwiększeniu błędy śledzenia, jeśli po wykryciu manewru obiektu procesor wraca do wariantu wygładzania tras w krótszym czasie. W sytuacji gdy manewruje tylko statek własny, trasy względne wszystkich obiektów zaczną się zmieniać. Jeśli wygładzanie prowadzone jest na podstawie tras względnych, to układ śledzący będzie próbował zamienić powstałą krzywą w linię prostą i dlatego będzie określał trasę średnią. W tym okresie wyświe­tlane wektory względne i obliczane dane ruchu rzeczywistego mogą być obar­czone dużym błędem. Efekt ten może jeszcze pogorszyć się z uwagi na to, że w czasie manewru statku wykreślona przez niego trasa rzeczywista może różnić się znacznie od aktualnych wskazań logu i żyrokompasu.

Podsumowując wiadomości o błędach śledzenia należy stwierdzić, że po rozpoczęciu manewru uzyskiwane dane mogą być obarczone dodatkowymi błę­dami, a poziom dokładności będzie wzrastał po ustaleniu się nowych parame­trów ruchu, aż do osiągnięcia największej dokładności, podobnie jak przy akwizycji nowego obiektu.

WPŁYW WPROWADZENIA NIEPRAWIDŁOWEJ INFORMACJI O KURSIE I PRĘDKOŚCI STATKU WŁASNEGO NA WEKTORY ŚLEDZONYCH OBIEKTÓW

Na podstawie wiadomości o konstrukcji nakresu radarowego można stwier­dzić, że dane o ruchu względnym obiektów można uzyskać bez konieczności dokładnej znajomości parametrów ruchu statku własnego. Niezbędna jest jedy­nie odpowiednia stabilizacja obrazu w celu zapewnienia możliwości właściwego określenia namiarów na śledzony obiekt. Wynika z tego, że dokładność wyliczo­nych wartości ĆPA i TCPA nie zależy bezpośrednio od dokładności informacji o kursie i prędkości statku własnego. W przypadku metody polegającej na wy­gładzaniu tras względnych jest to oczywiste. Zarówno błąd stały, jak i zmienny nie spowoduje błędnej wartości wyliczonych danych. Natomiast jeśli procesowi wygładzania poddane są trasy tras rzeczywiste obiektów, możliwe są dwa przy­padki. Jeśli błąd wprowadzanych danych o kursie i prędkości ma charakter stały, nie będzie miał wpływu na dokładność ĆPA i TCPA, gdyż informacja ta jest używana dwukrotnie i istniejący błąd znosi się wzajemnie. Jeśli jednak błąd taki będzie miał charakter zmienny (najczęściej może być to błędna praca logu), to przy każdym użyciu informacji o ruchu statku własnego będzie miał on inną wartość, co spowoduje dodatkowy błąd określenia parametrów zbliżenia.

BŁĘDY INTERPRETACJI WYŚWIETLANEJ NA EKRANIE INFORMACJI

Błędy te nie są spowodowane ograniczeniami czy też złą pracą systemu, lecz mogą powstać z powodu braku doświadczenia nawigatora lub niewłaściwej obserwacji. Przy wektorowej formie prezentacji najczęściej popełnianymi błędami są: A) pomyłka w interpretacji aktualnie wyświetlanych wektorów (np. wekto­ry rzeczywiste traktowane są jako względne i odwrotnie); B) traktowanie punktu przecięcia się wektorów rzeczywistych jako punktu kolizyjnego, co jest prawdą jedynie w przypadku, gdy wyliczone ĆPA jest równe zeru; C) traktowanie Trial Target Data jako rzeczywistych parametrów minięcia obiektu podczas użycia funkcji Trial (oczywiście jeśli taki rodzaj da­nych jest dostępny); D) uznanie obiektu za manewrujący na podstawie zmiany położenia wy­świetlanego wektora we wstępnej fazie śledzenia (między pierwszą a trzecią minutą okresu śledzenia); E) zła interpretacja wyświetlanej historii ruchu obiektu.

W niektórych urządzeniach ARPA istnieje możliwość przedstawienia wektorów odmiennego rodzaju od używanego aktualnie zobrazowania (np. wek­tory rzeczywiste i zobrazowanie względne). Może to powodować błędy w inter­pretacji tak przedstawionej sytuacji, gdyż z rodzajem zobrazowania jest z reguły związany typ przedstawianej drogi przeszłej obiektów {Past History, Afterglow). Dlatego zawsze należy upewnić się, jaki rodzaj informacji jest aktualnie przed­stawiony na wskaźniku.

OGRANICZENIA URZĄDZEŃ ARPA

Proces detekcji ech na tle zakłóceń jest na tyle złożony, że w chwili obecnej nawigator nie może mieć pewności wykrycia wszystkich obiektów. Dotyczy to zwłaszcza nawigacji w trudnych warunkach, przy dużej liczbie zakłóceń od fal i opadów. Ponieważ z procesem wykrywania obiektów związana jest bezpo­średnio ich akwizycja, nie ma całkowitej pewności, że wszystkie niebezpieczne obiekty zostały jej poddane (zwłaszcza dotyczy to automatycznej akwizycji obiektów). Dlatego należy stale sprawdzać, czy w pobliżu statku własnego nie znajduje się nie śledzone echo, mogące stwarzać niebezpieczeństwo kolizji.

Kolejnym ograniczeniem spotykanym w urządzeniach jest brak możliwości akwizycji obiektu znajdującego się zbyt blisko statku własnego. W takim przy­padku urządzenie nie może nadążyć za zbyt szybko zmieniającą się sytuacją i nie przesunie odpowiednio szybko bramki śledzącej. Gdyby doszło już do tak niebezpiecznej sytuacji, to i tak nie można by było czekać na wypracowanie da­nych i nawigator byłby zmuszony do podejmowania szybkich decyzji na podsta­wie danych już uzyskanych.

W trakcie śledzenia obiektu może dojść do przerwania tego procesu. Dzieje się tak, gdy dojdzie do zgubienia echa lub zamiany śledzonego obiektu.

Wykorzystanie funkcji manewru próbnego napotyka również na pewne ograniczenia. Przy realizacji tej funkcji zakłada się, że obserwowane obiekty nie będą manewrować w czasie wykonywania manewru przez statek własny. Nie ma jednak żadnej pewności, że taka sytuacja wystąpi. Dlatego przy wykonywa­niu zaplanowanego manewru należy zwracać szczególną uwagę na echa obiek­tów znajdujących się w pobliżu statku własnego, aby w porę można było wykryć ich ewentualny manewr i odpowiednio zareagować. Innym ograniczeniem tej funkcji jest dokładność dostosowania parametrów planowanego manewru (Speed ratę, Course ratę, Delay} do rzeczywistych wartości uzyskiwanych przy jego wykonaniu. Mimo obserwowanego dużego postępu w tej dziedzinie, trasy zaplanowana i rzeczywista różnią się między sobą. Dlatego manewr powinien być planowany z uwzględnieniem tych ograniczeń.

ZAMIANA ŚLEDZONEGO OBIEKTU (TARGET SWOP): Urządzenie ARPA powinno być tak zaprojektowane, aby zminimalizować możliwość popełnienia błędów. Należy sobie zdawać sprawę z tego, że całkowi­te ich wyeliminowanie nie jest możliwe. Opis źródeł błędów oraz efektów ich występowania powinien być udostępniony użytkownikowi, aby mógł on prawi­dłowo zinterpretować występujące wtedy zjawiska. Znajomość podstawowych informacji o procesie śledzenia na pewno ułatwi to zadanie. Jednym z takich zjawisk, wynikającym bezpośrednio ze sposobu realizacji procesu automatycznego śledzenia, jest możliwość przeniesienia wektora śle­dzonego obiektu na inny obiekt. Sytuacja taka może wystąpić wtedy, gdy dwa echa znajdą się w tym samym czasie wewnątrz jednej bramki śledzącej. Dzieje się tak podczas bliskiego przejścia obiektu śledzonego w pobliżu innego obiektu lub gdy znajdzie się on w strefie silnych ech zakłócających, pochodzących od opadów lub fal.

GUBIENIE ECH: Urządzenie ARPA powinno kontynuować proces śledzenia wszystkich prawidłowo wprowadzonych do śledzenia obiektów, jeśli są one pokazane na ekranie w co najmniej pięciu z dziesięciu kolejnych obrotów anteny radaru. Oznacza to, że urządzenie nie może sygnalizować braku pojedynczej odpowie­dzi od obiektu, lecz przez pewien czas musi starać się taką odpowiedź uzyskać. Proces śledzenia jest podtrzymywany sztucznie przez określoną liczbę obrotów anteny. W tym celu komputer traktuje położenia przewidywane obiektu jako położenia zmierzone i oblicza na tej podstawie nowe położenie przewidywane, zwiększając jednocześnie wymiary okienka śledzącego. Dopiero gdy takie dzia­łanie nie przyniesie skutku (w postaci ponownego wykrycia obiektu wewnątrz bramki śledzącej) w czasie określonej liczby sondować, zasygnalizowane zo­staje zgubienie echa.

Do zgubienia śledzonego echa może dojść również wówczas, gdy jest to echo dobrze widoczne. Sytuacja taka może mieć miejsce w następujących przy­padkach:

++ dwa echa znajdują się w niewielkiej odległości od siebie, ++ dwa echa znajdą się w tym samym namiarze, ++ śledzone echo znajdzie się blisko statku własnego.

KASOWANIE ECHA: Nieodłączną funkcją związaną ze śledzeniem obiektów jest usuwanie ze śledzenia tych ech, które zostały już bezpiecznie wyminięte i oddalają się. Dzięki temu istnieje możliwość akwizycji nowych obiektów pojawiających się w zakresie pracy radaru. Kasowanie może odbywać się ręcznie (przez naprowa­dzenie znacznika na dane echo i wydanie odpowiedniej komendy - (Erase. Cancel, Delete) lub automatycznie (po osiągnięciu przez echo określonych parame­trów np. zadanej odległości od statku własnego). Przy ręcznym kasowaniu echa należy zwrócić uwagę na to, czy właściwe echo zostało wybrane do skasowania.

HISTORIA RUCHU OBIEKTÓW: Funkcja ta pomaga obserwatorowi łatwo zorientować się, czy obserwowany obiekt manewrował w bezpośredniej przeszłości, gdy nawigator był zajęty in­nymi czynnościami i nie obserwował ekranu radaru. Obserwacja przeszłych po­zycji echa może również dać odpowiedź na pytanie, jak będzie zachowywać się obiekt w przyszłości. Zgodnie z wymogami IMO, każde urządzenie ARPA powinno mieć możli­wość prezentacji przeszłego ruchu obiektów, w postaci przynajmniej 4 równo­odległych w czasie przeszłych pozycji ech (Past positions, Tracking history), za okres przynajmniej 8 minut. Z punktu widzenia wykorzystania tej funkcji wydaje się, że większe znaczenie ma historia drogi rzeczywistej obiektu, gdyż bardzo szybko można zorientować się, czy obiekt wykonał manewr i jaki był jego charakter. Obserwacja punktów symulujących przeszłe pozycje obiektu daje nam jednoznaczną odpowiedź, jaka była zmiana kursu (zmiana kierunku ułożenia pozycji) lub prędkości (zagęszcze­nie lub rozrzedzenie pozycji na stałym kursie) lub obu tych parametrów jedno­cześnie. W przypadku wyświetlania historii względnej obiektu, który wykonał manewr, możemy jedynie stwierdzić, że taki fakt miał miejsce. Trudno jest na­tomiast określić, jaki to był manewr. Dlatego historię względną ech należy traktować z pewną dozą ostrożność.

SPOSÓB PREZENTACJI INFORMACJI NA WSKAŹNIKU ARPA: Informacje o kursie i prędkości, wytwarzane przez urządzenia ARPA, po­winny być prezentowane w formie wektorowej lub innej formie graficznej (np. SOD lub PAD), z klarownie wskazanym przewidywanym ruchem obiek­tów. Jeżeli zastosowana jest inna niż wektory forma graficzna prezentacji infor­macji, to na żądanie operatora ARPA powinna dostarczać także informację w postaci wektorowej. Wynika z tego, że wektory są podstawową formą przed­stawiania przewidywanego ruchu śledzonych obiektów, a inne rozwiązania, ma­jące często wiele dodatkowych zalet, są traktowane jako funkcja dodatkowa (z tego powodu zostaną szerzej omówione w rozdziale poświęconym dodatko­wym funkcjom stosowanym w urządzeniach ARPA).

WEKTOROWA PREZENTACJA INFORMACJI: Wektorowa prezentacja informacji powinna zapewniać wyświetlenie za­równo wektorów względnych, jak i rzeczywistych z płynną lub skokową zmianą czasowej długości wektorów oraz informację o ich długości. Często spotykanym rozwiązaniem jest połączenie aktualnie używanego rodzaju zobrazowania (rze­czywiste lub względne) z rodzajem wyświetlanych wektorów (odpowiednio rze­czywiste i względne). Dodatkowo istnieje funkcja chwilowego „podglądu" in­nego typu wektorów (Vector modę), dzięki której operator może na chwilę włą­czyć sobie np. wektory względne, mając nadal na ekranie wyświetlane zo­brazowanie rzeczywiste, z całą informacją z nim właśnie związaną (np. pozycje przeszłe obiektów).

Przy ustalaniu długości wektorów należy brać pod uwagę to, aby nie były one zbyt długie (powoduje to zaciemnienie obrazu, a niektóre wektory wycho­dzą poza ekran), ani zbyt krótkie (sprawia to wrażenie bezpieczeństwa sytuacji, gdyż żaden wektor nie znajduje się blisko pozycji statku własnego lub końca na­szego wektora). Płynna zmiana długości wyświetlanych wektorów pozwala, w pewnym sensie, w sposób dynamiczny prześledzić rozwój sytuacji, oczywi­ście przy założeniu, że żaden ze statków nie będzie w tym czasie manewrował.

WYŚWIETLACZ DANYCH ALFANUMERYCZNYCH: Mimo wielu zalet graficznej prezentacji sytuacji na ekranie radaru (możli­wość szybkiej interpretacji danych), celowe było zastosowanie dodatkowego wyświetlacza, na którym istnieje możliwość dokładnego odczytu wyliczonych danych śledzonych obiektów. Dopiero takie połączenie pozwala w pełni ocenić sytuację panującą wokół statku własnego z wy starczającą dokładnością. Na żądanie obserwatora następujące dane powinny być dostępne w postaci alfanumerycznej: ++ aktualna odległość do obiektu, ++ aktualny namiar na obiekt, ++CPA, ++TCPA, ++obliczony kurs rzeczywisty obiektu, ++obliczona prędkość rzeczywista obiektu.

---