2. Требования к системе

Назначение системы

Автоматическая информационно-идентификационная сис­тема предназначена для решения следующих задач [34]:

1) обеспечения повышения уровня безопасности мореплавания, защиты окружающей среды, эффективности исполь­зования СУДС посредством выполнения следующих функций:

- предупреждения столкновений – в режиме “судно–судно”;

- получение соответствующими службами информации о судне и грузе;

- как составная часть СУДС – в режиме “судно–берег” (система управления движением судов);

2) обеспечения судов и компетентных служб информацией от судов автоматически и с требуемой точностью и дискретностью, а также для повышения эффективности сопровождения грузов;

3) централизованного управления судоходством в зоне функционирования АИС.

Состав системы

Основной состав системы:

- центр управления распределенной (региональной) системой АИС;

- базовые станции АИС;

- аппаратура дистанционного управления и контроля БС АИС;

- аппаратура каналообразования для преобразования данных к интерфейсу G.703 и передачи их по имеющимся коммуникационным каналам;

- системный сервер АИС;

- единая база данных по безопасности мореплавания в части АИС;

- каналы связи БС АИС с центром управления АИС;

- АРМ пользователей;

- судовые АИС.

Основные функции системы:

- автоматическая идентификация судов в зоне действия системы;

- ввод данных от БРЛС;

- ввод и обновление данных вручную;

- контроль достоверности передаваемых и принимаемых данных;

- контроль работоспособности оборудования;

- контроль географических границ действия системы (дальность связи);

- автоматическая и постоянная передача информации компетентным службам и судам без участия оператора;

- обмен информацией, относящейся к бедствию, срочности и безопасности с минимально возможной задержкой;

- отображение информации на отдельном устройстве (ситуационный экран);

- обеспечение информацией о местонахождении судов и их маневрировании с соответствующей интенсивностью для обеспечения точного сопровождения компетентными слу­ж­бами и судами;

- поддержание цифрового канала связи на всех частотах, используемых системой для работы протоколов обмена данными (SOTDMA, RATDMA, FTDMA, ITDMA) и синхронизации судовых транспондеров АИС;

- прием и передача данных по радиоканалам “берег–судно”, “судно–берег” на двух назначенных частотах, включая одновременный прием и передачу;

- прием дифференциальных поправок береговыми станциями от опорной станций ДГНСС (ГЛОНАСС и GPS) и передача их по двум радиоканалам в направлении “берег-судно”;

- прием сигналов UTC базовыми станциями и судами от GPS;

- сбор, обработка информации и ее хранение в Базе данных АИС;

- представление информации различным пользователям;

- передача информации по безопасности мореплавания от компетентных служб через Центр управления судам и обратно.

Режимы работы системы:

- “Автономный и постоянный” режимы – для работы во всех районах;

- "Назначенный” режим – для работы в районах, где тра­фик контролируется Центром управления АИС, ответст­вен­ным за мониторинг, так чтобы интервал передачи данных мог устанавливаться дистанционно оператором;

- “По запросу” – данные передаются в случае запроса от судна или по запросу через Центр управления АИС.

Общие требования к системе. Оборудование системы должно прежде всего соответствовать:

1) Регламенту Радиосвязи [30];

2) Резолюции ИМО А.694 (17) [31];

3) Резолюции КБМ МSС.74(69) (эксплуатационные параметры судовых универсальных АИС) [32];

4) Рекомендациям ITU-R M.1371 (основные принципы построения АИС) [2];

5) Рекомендации МСЭ М.1084-3 {выделение на глобальной основе двух частот АИС: 161,975 МГц (АИС-1), 162,025 МГц (АИС-2)}[33];

6) Рекомендации МЭК 61993-2 {технические параметры универсальных транспондеров и методы испытаний ( в стадии разработки)}[34];

7) Главе 5 Международной конвенции СОЛАС-74 [35].

Оно также должно удовлетворять ряду общих требований:

- система должна базироваться на универсальных транспондерах системы АИС, отвечающих нормативным требованиям международных морских организаций и национальной морской организации;

- система должна иметь открытую структуру, предполагающую подключение необходимого количества базовых станций;

- информация системы АИС должна включать в себя следующие группы (в соответствии с рекомендацией ИМО - MSC.74(69) ANNEX 3):

 статическую (MMSI; позывной; название судна; длина, ширина судна; тип судна; расположение GPS- антенны на судне; статус местоопределения по GPS или DGPS);

 динамическую (позиция судна с указанием точности и целостности; абсолютное время; истинный курс судна; истинная скорость судна; направление; навигационный статус судна; угловая скорость поворота, где требуется; угловое положение руля; крен при килевой и бортовой качке);

 рейсовые данные (осадка судна, тип и наличие опасного груза, если требуется компетентными властями, порт назначения, ETA, предварительная прокладка – путевые точки, сообщения по безопасности);

- выдача информации должна производиться в автоматическом режиме с периодичностью, определенной реко­мен­да­цией ИМО - MSC.74(69) ANNEX 3;

- информационный обмен в системе с внешними источ­ни­ками информации и сторонними потребителями должен базироваться на открытых, легко настраиваемых пользователем протоколах (физический и логический уровни). В случае нестандартного подключения должна быть обес­печена возможность подключения с помощью простого программного модуля, создаваемого пользователем;

- система должна иметь возможность полноценной работы в среде локальной вычислительной сети, отдельных рабочих мест (в том числе и удаленных);

- система должна иметь гибкий механизм администрирования: любая рабочая станция системы должна иметь возможность работы с внешними источниками информации (задается администратором системы); администратор системы должен иметь возможность динамически менять права отдельных пользователей, распределять функции между рабочими станциями;

- при наличии в базе данных и передаче по каналам информации, требующей особого порядка хранения, в системе должны быть предусмотрены механизмы и мероприятия по ее защите в соответствии с Руководством ИМО по системам судовых сообщений (Резолюция MSC.43(64));

- база данных должна иметь физический и логический уровни защиты от несанкционированного доступа и удовлетворять следующим требованиям к конструктивному исполнению и расположению элементов системы: 1) оборудование БС должно соответствовать стандарту стоек 19"; 2) АФУ должны располагаться с учетом существующих источников ЭМИ.

Требования к базовым станциям. Базовое оборудование должно удовлетворять следующим требованиям. Базовое оборудование должно обеспечивать работу в диапазоне частот, выделенном для морской подвижной службы. Данные должны передаваться по каналам АИС-1 и АИС-2 или другим двум разным частотам. Оборудование каждой базовой станции должно предусматривать одновременную работу на 2 каналах системы АИС (два базовых приемо-передатчика). Приемо/передающее оборудование должно поддерживать работу с шагом сетки частот 25 и 12.5 кГц в соответствии рекомендациями ITU-R M.1024.

Алгоритм взаимодействия с судовыми транспондерами должен быть основан на требованиях Международной Морской Организации - Recommendation ITU-R M.1371. Индекс модуляции должен быть до 0.5 (работа в канале 25 кГц) или 0.25 (при работе в канале 12.5 кГц) (резолюция ИМО MSC.74(69) ANNEX 3). Схема модуляции базового оборудования должна быть основана на частотной модуляции с гаусовской минимизацией сдвига (GMSK), (резолюция ИМО MSC.74(69) ANNEX 3). Скорость передачи данных базового оборудования должна составлять 9600 бит/с при работе в канале 12.5 кГц и до 9600 бит/с при работе в канале 25 кГц (резолюция ИМО MSC.74(69) ANNEX 3).

Передатчики базовых станций должны поддерживать 2 режима работы выходной мощности – высокий (до 12.5 Вт) и низкий (до 2 Вт). "Время атаки" передатчика (выход на уровень 80% максимальной выходной мощности) не должно превышать 1 мс. Каждый приемо-передатчик должен иметь возможность использования горячего резерва с автоматическим переключением на работу резервного передатчика при выходе из строя основного. Информация обо всех неисправностях должна передаваться в РЦУС. Каждый базовый приемо‑пере­датчик должен иметь встроенную систему самодиагностики. Все сведения о состоянии оборудования базовой станции при возникновении неисправности автоматически или по запросу при штатной работе должны передаваться в РЦУС. Тип интерфейса каждой базовой станции должен иметь поддержку стандартных выходов радиорелейных линий связи (ТЧ, RS-232, RS-422, RS-485). При использовании программного обеспечения необходимо выполнить требования лицензионной чистоты с предоставлением документов, подтверждающих выполнение нормативов закона об охране авторских прав и международного законодательства.

Требования к системе синхронизации:

1) Назначение системы синхронизации. Аппаратура системы синхронизации (АСС) предназначена для формирования тактирующих сигналов для привязки шкалы времени работы базовых станций и судовых транспондеров к шкале времени ГЛОНАСС и к шкале времени UTC по сигналам системы GPS;

2) Режимы работы системы синхронизации. АСС должна обеспечивать одновременный прием сигналов ГЛОНАСС в диапазоне 1,6 ГГц и GPS на частоте 1575,42 МГц;

Требования по стойкости к внешним воздействиям: АСС должна обеспечивать применение по назначению в пределах полного срока службы по условиям эксплуатации; по устойчивости к воздействию климатических факторов внешней среды; климатическое исполнение М-категории размещения 3 по ГОСТ 15150-69; по стойкости к механическим воздействиям - виброустойчивое исполнение - L1 по ГОСТ 12997-84;

Требования по надежности. Предельные значения показателей надежности, характеризующие соответствующие доверительные границы должны составлять: наработка на отказ не менее 20000 часов; среднее время восстановления работоспособности состояния не более 2 мин; назначенный срок службы не менее 10 лет; требования по эксплуатации, удобству технического обслуживания, ремонту и хранению: должна обеспечиваться непрерывная работа 24 часа в сутки; аппаратура должна иметь сигнализацию о готовности к работе и автоматизированный встроенный контроль параметров.

Требования к судовому оборудованию. Под судовым оборудованием понимаются следующие компоненты: судовые транспондеры; бортовой вычислительный комплекс АИС; система питания с резервированием.

Картографический комплекс, совмещённый с судовыми транспондерами, должен отвечать следующим требованиям:

- соответствовать требованиям, предъявляемым к универсальным транспондерам, совместимым с береговым оборудованием системы АИС (Recommendation ITU-R M.1371 и IMO Recommendation MSC.74 (69) Annex 3);

- работать в диапазоне частот 156–174 МГц, выделенных для морской подвижной службы;

- иметь два уровня выходной мощности в судовом варианте транспондера: высокий – 12.5 Вт; низкий – 2 Вт;

- иметь возможность работы транспондера на симплексных и дуплексных каналах морской подвижной службы.

Транспондер должен поддерживать работу с шагом сетки частот 25 и 12.5 кГц в соответствии с рекомендациями ITU-R M.1024 и иметь скорость обмена данными в канале – не менее 9600 бит/c. Все компоненты транспондера, соединительные высокочастотные кабели, интерфейсные кабели, сетевые кабели и т.д. не должны подвергаться электромагнитному воздействию со стороны другого судового оборудования, и сами должны быть электромагнитно совмещёнными с последними. Судовой транспондер должен иметь встроенный или подключенный навигационный приемник с числом каналов не менее 12 (6 GPS + 6 ГЛОНАСС), обеспечивающих работу по сигналам базовой станции дифференциальной подсистемы ГНСС ГЛОНАСС/DPS.

Кроме того, он должен производить выдачу навигационной информации на судовую информационную систему. Судовой транспондер должен осуществлять обмен данными по схеме судно–берег и берег–судно. Должна поддерживаться схема прямого обмена данными судно–судно (без использования береговой радиоинфраструктуры системы АИС). Система управления транспондером (включая алгоритмы работы как с береговым базовым оборудованием, так и другими судовыми транспондерами) должна иметь возможность программной модификации. Судовой транспондер должен иметь возможность постоянного мониторинга 70-го канала, используемого для обмена сигналами ЦИВ, с декодированием сигнала переключения на канал АИС, используемый местной морской администрацией, отличный от каналов АИС₁ и АИС₂, принятых в порту в качестве основных.

Переключение на конкретные каналы должно производиться автоматически при использовании основных каналов (АИС₁ или АИС₂) при приеме сообщения от береговой системы ГМССБ в формате ЦИВ. В других случаях должна быть предусмотрена возможность ручного переключения на любой канал, выделенный для морской подвижной службы.

Задачи, решаемые составными частями системы. Мы уже отмечали, что АИС порта в техническом отношении является Большой системой как по части сложности решаемых задач, так и по масштабам географической разнесённости автоматически действующих подвижных и неподвижных подсистем (САРП, СУДС, ГНСС, ДГНСС, ГМССБ и др.); ей также свойственны высокая интенсивность обмена информационными потоками между сильно разнесёнными в пространстве подсистемами и необходимость поддержания целостности функций всей сети АИС в условиях разнообразия погодных и климатических условий работы очень удалённых её частей и т.п. Приводимый ниже перечень в некоторой мере позволит представить истинные масштабы функциональных задач этой "Большой системы".

Сервер сбора и хранения данных АИС, использующий компьютерный комплекс с достаточными "жёсткой" и оперативной памятью, выполняет следующие функции: управляет системой (задаёт параметры работы конкретных судовых транспондеров), ведёт приём информации от судовых транспондеров и её первичную обработку, сохраняет информацию в централизованной базе данных (БД), выдаёт её по запросам судовых транспондеров потребителям системы АИС и т.п.

Единая база данных, располагаемая в этом компьютерном комплексе [8], дислоцируемом обычно в РЦУС порта, предназначена для: хранения информации, полученной от судовых транспондеров; хранения информации о действиях оператора АИС; организации информационного обмена с потребителями.

Всё управление движением судов на акватории порта ведётся с автоматизированных рабочих мест (АРМ) АИС разных его подразделений.

АРМ СУДС АИС (одно из ключевых в системе) предназначено для решения следующих задач: приёма и отображения информации судовых транспондеров, приёма радиолокационной информации от СУДС (информации о целях), решения специальных задач (предупреждающих опасные сближения, курсы и т.д.), выдачи звуковой и визуальной сигнализации об опасных ситуациях (недопустимого сближения, нарушения границ безопасных зон движения, несоблюдения временного графика и т.п.) и других подобных задач контроля за общей ситуацией на акватории порта.

АРМ оператора АИС обеспечивает: отображение обстановки в заданных зонах на основе информации от судовых транспондеров; обработку информации, получаемой от береговых РЛС (информации о целях); решение задач идентификации судов и обеспечения безопасности их плавания.

АРМ в спасательно-координационном центре (СКЦ АИС) решает следующие задачи: ведёт мониторинг парка контролируемых судов; принимает тревожную информацию; решает задачи по оказанию помощи судам; определяет суда, оптимально подходящие для спасательных работ; вырабатывает рекомендации по маневрированию при проведении работ; организует мониторинг взаимного маневрирования судов при проведении работ.

АРМ службы капитана порта. Рабочее место службы капитана порта должно быть автоматизированным и решать следующие задачи: вести мониторинг парка контролируемых судов; решать задачи по обслуживанию судов в порту; вести учёт локальной базы данных по судам в порту (время прибытия, ведущиеся работы, справочная информация и т.п.).

Взаимодействие с другими потребителями информации от АИС. Портовая АИС предполагает взаимодействие со следующими сторонними потребителями: ФПС, МВД, МЧС,

ФСБ, таможней, муниципалитетом порта и иными заинтересованными организациями порта, региона, государства.

Требования к программному обеспечению АРМ АИС. Они вытекают из следующих выполняемых тем или иным АРМ функциий: обеспечивать отображение текущей навигационной обстановки на фоне электронной карты заданного района; оперативно управлять параметрами работы судовых транспондеров (рабочими частотами, периодичностью и оперативностью выдачи информации и т.п.); контролировать своевременность обмена текстовыми сообщениями с судовыми транспондерами (в части её подготовки, редактирования, визуализации и т.п.); выдавать звуковой и визуальный сигналы об опасных ситуациях (опасное сближение, нарушение прохождения линии заданного пути, уход, несоблюдение временного графика, подход к опасной зоне, выдача звуковой и визуальной сигнализации о вхождении/уходе в/из зоны ответственности системы судов, а также о потере контроля над ними); контролировать получение справочной информации от судовых транспондеров и своевременное и правильное занесение её в базу данных и т.п.

Требования к картографическим данным, используемым в системе ECDIS/ECS и на судне, должны соответствовать стандарту S-57 (IHO VECTOR) Edition 3.0. При этом выделяют требования:

- к общим функциям (обычная работа с картой, изменение картографической информации, возможность включать необходимые пользователю картографические данные для отображения или их запоминания их схемы, возможность оперативной смены этих данных и т.п.);

- к масштабированию карт должно допускать изменение исходного масштаба карты с шагом 10%, причём, должно быть предусмотрено соответствующее автоматическое изменение масштаба;

- к изменению палитры карт, позволяющее пользователю выбирать необходимые цвета для отображения объектов на карте и запоминать их как отдельные схемы, оперативно меняя их при необходимости (должны быть предусмотрены стандартные схемы: дневная палитра, вечерняя палитра, ночная палитра, утренняя палитра);

- к возможности просмотра карты со сдвигом-нало­жени­ем её в любом направлении. Карта со всей нанесенной обстановкой должна иметь возможность плавно (по-пиксельно) передвигаться в произвольном направлении, заданном курсором мыши. При этом перемещение карты должно происходить практически со скоростью перемещения курсора мыши.

Определение пеленгов и дистанций должно обеспечиваться как от точки, указанной пользователем, так и от собственного местоположения судна.

Ввод корректур картографической информации. Пользователь должен иметь возможность вручную корректировать карты, создавать свои объекты любой сложности и расставлять их на карте.

Получение информации об объектах карты. Пользователь должен иметь возможность, выбрав мышью любой объект на карте (картографический, пользовательский, подвижный) получить о нем всю информацию, хранящуюся в Базе данных.

Предварительная прокладка маршрута. Графическая прокладка и полуавтоматическое заполнение карты маршрута. Пользователь должен иметь возможность в ручном режиме проложить маршрут (графическая прокладка). По результатам прокладки должна формироваться таблица, где пользователь должен иметь возможность задать время отправления/прибытия, рекомендованные скорости, после чего автоматически будет полностью рассчитан данный маршрут.

Навигация. Отображение карты и местоположения судна на ней в абсолютном режиме (на неподвижной карте, судно движется) и относительном режиме (на движущейся карте, судно в центре); относительный режим необходим при решении ряда задач: плавание в узкостях, маневрирование и т. д; переход к счислению пути при отсутствии информации от GPS-приёмника. При невозможности обсервации по GPS-приемнику конкретного с возможность прогнозировать местоположение судна. Также в системе можно отслеживать объект, введенный вручную.

Коррекция координат. Параметры судов, отслеживаемых в системе, оператор должен иметь возможность корректировать вручную.

Контроль прохождения маршрута (вычисление пеленга, дистанции, времени хода до поворотной точки, ожидаемого времени прибытия в нее, рекомендованной скорости движения и отклонения от линии заданного пути). При нарушении прохождения маршрута в системе выдаются визуальное и аудио-предупреждения и рекомендации по оптимальному прохождению маршрута. Выдается полный расчет актуального прибытия в ближайшую поворотную точку.

Расчет опасных секторов плавания для заданного радиуса безопасности по исходной картографической информации и введенным корректурам. Оператор должен иметь возможность задать параметры безопасности для конкретного судна (опасную изобату, радиус безопасности, типы опасностей). В плавании система будет автоматически решать задачу безопасности, отображая опасные сектора, указывая дистанцию/ пеленг на ближайшую опасность.

судна оператор должен иметь Выдача предупреждений в виде текстовых сообщений и звуковых сигналов. При работе в системе должны выдаваться текстовые и звуковые предупреждения о различных отклонениях от заданных режимов. При этом в критических случаях требуется подтверждение сообщений пользователем с записью в Базу данных.

Автоматическая регистрация параметров движения судна. Все параметры движения судна с привязкой к времени записываются в Базу данных, защищенную от несанкционированного доступа.

Проигрывание накопленных параметров движения судна, системных сообщений, событий с возможностью развитого анализа. События, записанные в Базу данных, могут впоследствии быть просмотрены (на карте и таблично) как за одно судно, так и за все выбранные судна, информация о которых сохранена в Базе данных. Просмотр должен иметь возможность производиться как в реальном времени, так и в ускоренном/замедленном режимах за любой заданный период времени.

Другие требования к подсистемам АИС:

- к надёжности – система должна удовлетворять требованиям к надежности согласно ГОСТ 27.002-89 [36] и ГОСТ 27.003-90 [37];

- к ЭМС – система должна удовлетворять ЭМС и помехозащищенности в соответствии с Нормами: 4-87, 15-78, 18-85, 19-86 и РД 31.64.26-86 [38];

- по стойкости к внешним воздействиям – система должна допускать применение аппаратуры по назначению в пределах всего срока службы в конкретных погодных и климатических условиях эксплуатации (по устойчивости к воздействию климатических факторов внешней среды должно быть климатическое исполнение М категории размещения 3 по ГОСТ 15150-69 [39]; по стойкости к механическим воздействиям – виброустойчивое исполнение L1 по ГОСТ 12997-84 [40]).