1. Podstawowe funkcje wymagane w urządzeniach ARPA.

Urządzenia ARPA dokonują obróbki danych radarowych i prezentują jej wyniki w określonej formie, bez konieczności aktywnego śledzenia obiektów przez obserwatora.
Funkcje:
- detekcja - rozpoznanie obecności obiektu
- akwizycja - wybór ech wymagających śledzenia. Ręczna i automatyczna.
- śledzenie - obserwacja kolejnych zmian pozycji obiektów w celu określenia
parametrów jego ruchu. Śledzenie co najmniej 20 obiektów przy akwizycji
automatycznej i ręcznej; 10 obiektów przy akwizycji ręcznej.

2. Akwizycja ręczna - polega ona na wprowadzeniu przez operatora do systemu przybliżonych współrzędnych wzrokowo wykrytego echa, przez naprowadzenie na to echo znacznika i wydaniu odpowiedzniej komendy ( Enter Plot). Ta metoda wymaga stałej obserwacji ekranu i każdorazowego wprowadzenia echa do śledzenia.
Automatyczna akwizycja - każde echo, które nie zostało wcześniej poddane akwizycji i znajdzie się w obrębie obszaru wyznaczonego przez operatora, zostanie automatycznie wykryte i wprowadzone do śledzenia. Można tu wyróżnić dwa rodzaje takich stref: obszar automatycznej akwizycji (Guard Zone) i kręgi bezpieczne (Guard Rings). Parametrami, których wartości 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

3. Funkcja manewru próbnego TRAIL (stosowane rozwiązania, interpretacja dostępnej informacji, sposób wykorzystania).

Zgodnie z wymogami IMO funkcja manewru próbnego powinna zapewnić możliwość symulacji wpływu planowanego manewru statku własnego na parametry zbliżenia śledzonych obiektów bez przerywania procesu śledzenia i uaktualniania informacji.
Funkcja ta pozwala wyznaczyć taką wartość zmiany kursu lub/i prędkości, która pozwoli w sposób optymalny rozwiązać sytuację kolizyjną, nawet przy dużym natężeniu ruchu.
Ponieważ przy planowaniu manewru zakłada się, że obserwowane obiekty nie będą manewrować, najwięcej informacji będzie można więc uzyskać przy obserwacji zobrazowania względnego. Podczas zmiany parametrów ruchu statku własnego, będzie można zaobserwować zmianę położenia wektorów względnych śledzonych obiektów - wektory względne obiektów powinny znaleźć się w takiej odległości uznawanej za bezpieczną dla naszego statku. W przypadku wykorzystania funkcji manewru próbnego w zobrazowaniu ruchu rzeczywistego należy pamiętać o tym, iż ocena uzyskiwanej odległości minięcia się ze śledzonymi obiektami nie jest tak jednoznaczna jak w przypadku ruchu względnego - koniec wektora rzeczywistego statku własnego powinien znajdować się w wystarczającej odległości od końców wektorów rzeczywistych obiektów.
Podczas testowania skutków planowanego manewru zakłada się niezmienność parametrów ruchu obiektów, jednak proces śledzenia obiektów nie jest przerywany i wszelkie rzeczywiste zmiany prędkości lub kursu zostaną wykryte i odpowiednio uwzględnione na ekranie i w wyświetlonych meldunkach radarowych.
Najprostszym stosowanym rozwiązaniem jest testowanie manewru próbnego bez uwzględnienia charakterystyki manewrowej statku oraz wprowadzenie opóźnienia czasowego w wykonaniu planowanego manewru. Nawigator powinien uwzględnić charakterystyki manewrowe własnego statku przy interpretacji otrzymanych wyników. Otrzymana wartość szybkości bezpiecznej jest faktycznie średnią wartością prędkości w czasie wykonywania manewru - należy ją zmniejszyć lub zwiększyć, a manewr wykonać możliwie szybko. Mniejsze różnice występują przy planowaniu zmiany kursu, gdyż manewr ten przebiega szybciej (może być konieczna nieco większa wartość zwrotu)
Dodatkową opcją jest możliwość opóźnienia czasu rozpoczęcia planowanego manewru (Delay, Time to Manoeuvre)., która pozwala na przesunięcie obserwowanej sytuacji i zaplanowanie akcji dopiero do pewnego momentu w przyszłości.

4. Wady i zalety dynamicznej i statycznej formy prezentacji sytuacji stosowanej w trakcie wykorzystania funkcji TRIAL.

Statyczna forma prezentacji - gdy nie są uwzględnione parametry manewrowe statku własnego. W tym przypadku opóźnienie czasu (Delay) należy traktować jako czas konieczny do na wykonanie zaplanowanego manewru i rozpocząć zaplanowany manewr wystarczająco wcześnie.
Dynamiczna forma prezentacji - możliwość uwzględnienia parametrów manewrowych statku własnego, takich jaki: szybkość zmiany kursu statku, szybkość zmiany prędkości statku, opóźnienie w poruszaniu się po kursie wskazanym przez żyrokompas, promień zwrotu statku.
Uwzględnienie parametrów manewrowych statku własnego zwiększa dokładność planowania akcji zapobiegawczej, nawet w tak ograniczonej formie.
W dynamicznej formie prezentacji także istnieje możliwość wprowadzenia czasu opóźnienia jego rozpoczęcia, lecz nie trzeba wykonywać manewru z wyprzedzeniem, gdyż uwzględniona jest droga statku własnego w czasie wykonywania maewru.

5. Sposoby zobrazowania informacji na wskaźniku ARPA.

Informacje o kursie i prędkości powinny być prezentowane w formie wektorowej lub innej formie graficznej ze wskazanym przewidywanym ruchem obiektów. Wektory są podstawową formą przedstawiania przewidywanego ruchu śledzonych obiektów, a inne rozwiązania, mające często wiele dodatkowych zalet są traktowane jako funkcja dodatkowa

6. Wektorowa forma prezentacji (interpretacja wektorów względnych i rzeczywistych i ich podstawowe nastawy, porównanie zobrazowania względnego i rzeczywistego).

Wektorowa prezentacja informacji powinna zapewniać wyświetlanie 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 z rodzajem wyświetlanych obiektów.
Interpretacja wyświetlanych na ekranie wektorów powinna być taka, że każdy obiekt, po czasie równym ustalonej czasowej skali wektorów, znajdzie się w końcu swojego wektora. Jeżeli końce dwóch wektorów leżą blisko siebie, może dojść do nadmiernego zbliżenia tych statków, jeśli przynajmniej jeden z nich nie wykona manewru zapobiegawczego. Wektory nie mogą być ani za 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)

8. Elementy meldunku radarowego.

Na żądanie operatora powinna być dostępny, w postaci alfanumerycznej, meldunek radarowy, zawierający następujące informacje o śledzonym obiekcie:
· Aktualna odległość do obiektu (Distance)
· Aktualny namiar na obiekt (Bearing)
· CPA (Closest Point of Approach)
· TCPA (Time to CPA)
· Obliczony kurs rzeczywisty obiektu (True Course)
· Obliczona prędkość rzeczywista obiektu (True Speed)

9. Podstawowe alarmy i ostrzeżenia (NEW TARGET WARNING, CPA/TCPA WARNING, LOST TARGET WARNING) - znaczenie alarmów.

Alarmy powinny byś sygnalizowane w sposób wizualny lub/i akustyczny, a jeśli dotyczą one śledzonych obiektów, to obiekt wywołujący alarm powinien być wyraźnie wyróżniony na ekranie. Stosowanie funkcji alarmów ma na celu zwrócenie uwagi obserwatora na fakt zmiany sytuacji, panującej dotychczas na statku, a także nieprawidłowość pracy systemu. Powinna być także zapewniona możliwość włączenia i wyłączenia przez operatora sygnału dźwiękowego alarmów.

NEW TARGET WARNING - alarm przekroczenia strefy chronionej, dotyczy każdego wyraźnie widocznego obiektu zbliżającego się na wskazaną odległość lub przecinającego wybraną przez obserwatora strefę (symbol. 7 w tabelce symbolów).

CPA/TCPA WARNING - alarm przekroczenia granicznych nastaw CPALIMIT i TCPALIMIT (inne nazwy: COLLISION WARNING, TARGET THREAT) - dotyczy śledzonych obiektów, dla których wyliczone wartości CPA i TCPA są jednocześnie mniejsze od wybranych przez obserwatora wartości bezpiecznych, określanych przez operatora dla danej wielkości statku oraz panujących warunków atmosferycznych i stanu morza (symbol 8)

LOST TARGET WARNING - alarm zgubienia echa ze śledzenia, dotyczy obiektu zgubionego ze śledzenia (z wyjątkiem obiektów będących poza zasięgiem pracy radaru); (symbol 9)

10. Funkcje historii ruchu obiektów (HISTORY) i sztucznej poświaty (TRIALS) - interpretacja, porównanie, wady i zalety.

Urządzenia radarowe posiadają funkcję sztucznie generowanej poświaty, reprezentującej drogę obiektu widocznego na ekranie. Zaletą takiego rozwiązania jest możliwość ustawienia długości tras (Trials Time). Są one przedstawione dla wszystkich widocznych obiektów niezależnie od tego czy poddano je akwizycji. Można wykorzystywać tę funkcję zarówno przy zobrazowaniu ruchu rzeczywistego (łatwy do zauważenia manewr obiektu, a zwłaszcza zmiana kursu) jak i względnego (selekcja obiektów niebezpiecznych).
Wadą jest to, że po przełączeniu na inny zakres poświata musi być zbudowana od zera do określonej przez operatora długości. Kolejną wadą jest też trudność wykrycia manewru zmiany prędkości obiektu mimo zastosowania zmiennego wyglądu poświaty w zależności od czasu jej wyświetlania. Zastosowanie poświaty podczas żeglugi w małych odległościach od lądu (ruch względny) spowoduje znaczne zamazanie obrazu radarowego, gdyż widoczna będzie także poświata pochodząca od lądu. Również wszelkie zakłócenia pojawiające się na ekranie (echa od fal i opadów) powodują zaciemnienie obrazu radarowego. Inną funkcją umożliwiającą prezentację ruchu przeszłego obiektów jest historia ruchu obiektów śledzonych. Zgodnie z wymogami IMO każde urządzenie ARPA powinno mieć możliwość prezentacji przeszłego ruchu obiektów, w postaci przynajmniej 4 równoodległych w czasie przeszłych pozycji ech. W wielu urządzeniach w zależności czy funkcja zostanie włączona przy zobrazowaniu rzeczywistym czy też względnym, na ekranie można otrzymać zbiór pozycji reprezentujących odpowiednio drogę rzeczywistą lub względną echa ( o ile są dostępne). W nowych typach urządzeń daje się zauważyć tendencję powiązania rodzaju pozycji przeszłych z rodzajem aktualnie prezentowanych wektorów. Większe znaczenie ma historia drogi rzeczywistej obiektu - można szybko zorientować się, czy obiekt wykonał manewr i jaki był jego charakter. Przy tym rodzaju pozycji przeszłych ich obserwacja daje 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 wyświetlenia historii względnej obiektu, który wykonał manewr, można jedynie stwierdzić, że taki fakt miał miejsce, lecz trudno jest określić jaki to był manewr. Należy także zwrócić uwagę na odstęp czasu między kolejnymi pozycjami, a także o tym, że obiekt śledzony krótko nie będzie miał wyświetlonych wszystkich pozycji (pozostałe będą wyświetlane w miarę upływu czasu śledzenia). 

11. Dodatkowe informacje dostępne w ARPA (BCR/BCT).

Automatyczna stabilizacja obrazu radarowego względem dna.
Wybieramy sobie obiekt stały i podajemy go do akwizycji, następnie określamy go w systemie jako fixed target. Od tej pory rozpocznie się obliczanie parametrów znosu z automatyczną stabilizacją obrazu radarowego względem dna. Trzeba pilnować aby stałe echo nie zostało zgubione lub zamienione.
Linie nawigacyjne i mapy
ARPA ma możliwość tworzenia pomocniczych mapek np. w systemach rozgraniczenia ruchu, z możliwością ich zapisu w systemie lub na nośnikach przenośnych. Taką mapę należy związać z lądem (stabilizacja). Przy zmianie zakresu mapa proporcjonalnie zmienia swoje wymiary. Mapy tworzymy w zobrazowaniu ruchu rzeczywistego.
Potencjalny punkt kolizji - PPC
Jest to taki punkt, w kierunku którego powinien sterować statek własny z zachowaniem swojej prędkości, aby doszło do kolizji.
Obszary zagrożenia kolizyjnego - PAD
Na wskaźniku radarowym wyświetlane są obszary nadmiernego zbliżenia.
Sektor niebezpieczny - SOD
Przy tworzeniu sektorów niebezpiecznych bierze się pod uwagę kursy względne obiektu. Tworzy się podobnie do manewru antykolizyjnego. Wyznacza się sektor, z którego należy uciekać.
Sztuczna poświata (trails, afterglow)
Prezentuje drogę widocznego na ekranie obiektu. Długość tej drogi może być ustawiana np. 6min. Poświata może być prezentowana zarówno w ruchu rzeczywistym jak i względnym. W pierwszym przypadku widzimy jak manewrował obiekt a w drugim widzimy jego drogę

względną. Po zmianie zakresu poświata budowana jest od nowa.
BCR - Bow Crossing Range - odległość przejścia przed dziobem
BCT - Bow Crossing Time - czas tego przejścia

12. Błędy pomiarów radarowych (źródła błędów, wpływ na dokładność śledzenia).

Klasyfikacja źródeł błędów:
- błędy wytwarzane wewnątrz instalacji radarowej - są związane z charakterystyką rozchodzenia się sygnału radarowego dla wybranej częstotliwości pracy radaru oraz ograniczeniami zewnętrznego oprzyrządowania, takiego jak log, żyrokompas
- błędy spowodowane niedokładnością przetwarzania danych radarowych - związane są z rodzajem zastosowanego algorytmu śledzenia obiektów oraz zaakceptowanymi granicami dokładności.
- błędy interpretacji wyświetlanych danych - są to błędy operatora związane w głównej mierze z jego doświadczeniem w pracy z ARPA oraz aktualnym stanem psychofizycznym.

Dokładność prezentowanych przez urządzenie danych i możliwość popełnienia błędów na istotny wpływ na podjęcie odpowiedniej decyzji. Dokładność zależy od wielu czynników (m.in. wprowadzenie błędnych danych). Błędy danych uzyskanych z urządzenia mają charakter losowy i wszystkie wpływają na dokładność wyliczonych wartości.
 

13. Charakterystyka procesu śledzenia obiektów realizowanego a ARPA (etapy procesu śledzenia, wielkość bramki śledzącej, błędy procesu śledzenia).

Etapy śledzenia:
- przewidywanie nowego położenia w czasie kolejnej, przyszłej obserwacji na podstawie aktualnego położenia śledzonego obiektu oraz kierunku jego ruchu i prędkości (predykcja)
- określenie nowego aktualnego położenia, kierunku ruchu i prędkości w oparciu o przewidywane oraz aktualnie zmierzone położenie echa (korelacja położenia i prędkości).

Błędy procesu śledzenia:
1. Stabilizacja procesu śledzenia po czasie 2,5 do 3 min. od momentu akwizycji.
2. Opóźnienia wykrycia manewru śledzonego obiektu i ponownej stabilizacji procesu śledzenia po zakończeniu manewru.
3. Pogorszenie jakości śledzenia związane z manewrem statku własnego i ponowna jej stabilizacja po zakończeniu manewru.
4. Zamiana śledzonego obiektu.
5. Gubienie echa ze śledzenia.
6. Błędy związane z błędną informacją o kursie i prędkości statku własnego na wyliczenie parametrów ruchu rzeczywistego obiektów oraz planowanie akcji zapobiegawczej z użyciem funkcji manewru próbnego.

14. Wpływ błędów logu i żyrokompasu na dokładność wyliczenia parametrów ruchu śledzonych obiektów.

Błędy żyrokompasu - błąd o zmiennej losowej składowej nie przekraczający wartości 0,25, mający jednakowy wpływ na wszelkie namiary.
Błędy logu - stałe błędy wskazań prędkości spowodują błędne wyliczenie parametrów ruchu rzeczywistego śledzonego statku oraz błędne zaplanowanie akcji zapobiegawczej w Trailu. Błędy logu o zmieniających się wartościach będą miały także wpływ na wyliczone wartości CPA.

 15. Zjawisko zamiany śledzonych obiektów.

Zamiana śledzonego obiektu - gdy obiekty śledzone znajdą się blisko siebie - w obrębie jednej bramki śledzącej - i jeden zasłoni drugi, gdy echo wejdzie w obszar zakłóceń od fal statku własnego itp.

17. Stabilizacja zobrazowania radarowego względem dna (sposoby realizacji i wykorzystania, wpływ na prezentowaną informację, znaczenie rodzaju stabilizacji).

Stabilizowane względem dna sygnały wejściowe mogą być dostarczane z logu, elektronicznego systemu określania pozycji, jeśli dokładność pomiaru szybkości jest zgodna z wymaganiami Rezolucji A.824(19), lub też na podstawie realizacji śledzenia obiektu stałego.

Najczęściej zarówno wartości kursu i prędkości śledzonych obiektów prezentowane w meldunkach radarowych jak i ich wektory rzeczywiste dotyczą ich ruchu nad dnem
Przy prezentacji wektorów rzeczywistych nad dnem nawigator nie powinien wykorzystywać funkcji manewru próbnego, gdyż uzyskane informacje o bezpiecznym manewrze związane są z ruchem statku własnego nad dnem, a nie po wodzie, co może prowadzić w efekcie do podjęcia niewłaściwych manewrów.
Wykorzystanie do kalkulacji dryfu śledzenia echa obiektu stałego polega na zakwalifikowaniu tego obiektu jako obiektu nieruchomego względem dna po uprzednim poddaniu go akwizycji (obiekt będzie oznaczony symbolem F)

Funkcje stabilizacji obrazu radarowego względem dna stosuje się do:
- ustabilizowania położenia barier (związanych z funkcją automatycznej akwizycji) względem obiektów stałych (lądu)
- ustabilizowania położenia map radarowych ruchu rzeczywistego względem lądu
- uzyskania informacji o działającym na statek prądzie i wietrze (określenie całkowitego znosu statku)
- uzyskania informacji o kierunku i prędkości statku nad dnem w celu właściwej realizacji trasy statku wykreślonej na mapie (CMG/ SMG)
- przeciwdziałanie skutkom oddziaływania na statek prądu i wiatru
- monitoring pozycji statku z wykorzystaniem funkcji ANCHOR WATCH

Innym sposobem uzyskania stabilizacji obrazu względem dna jest dostarczenie do urządzenia odpowiednich informacji, pochodzących z odbiorników nawigacyjnych lub wskazań logu dopplerowskiego.
 

 

wielkość bramki śledzącej - musi być optymalna, gdyż zbyt duża bramka śledząca będzie powodowała częstszą zamianę obiektów śledzonych (już większa odległość mijania się ech poddanych akwizycji będzie zawierała się w obrębie bramki) z drugiej jednak strony nie powinna być zbyt mała gdyż obiekty śledzone o dużej szybkości ruchu będą w stanie przebyć w ciągu jednego cyklu śledzenia dłuższą drogę niż szerokość bramki śledzącej, przez co wychodząc poza jej obręb bramka je zgubi ze śledzenia - alarm LOST TARGET.

Agata SkrzypczykWawelno/Opole/SzczecinAgata SkrzypczykWawelno/Opole/Szczecin

351

Agata SkrzypczykWawelno/Opole/SzczecinAgata SkrzypczykWawelno/Opole/Szczecin

351

 

Agata SkrzypczykWawelno/Opole/SzczecinAgata SkrzypczykWawelno/Opole/Szczecin

351

Agata SkrzypczykWawelno/Opole/SzczecinAgata SkrzypczykWawelno/Opole/Szczecin

351

---