УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОДХОДА К ПРИЧАЛУ ЗАДАННОЙ ДЛИНЫ СУДНА Российский патент 1994 года по МПК G01S13/42 G01S13/93 

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в морской навигации для определения положения судна относительно причала в условиях ограниченной визуальной видимости.

Известно устройство для контроля подхода судна к причалу, содержащее радиолокационную станцию, установленную на причаливающем судне, ретрансляторы, размещенные в различных точках причала, входящие в состав радиолокационной станции измерители расстояний до ретрансляторов и спецпроцессор, с помощью которого определяется местоположение судна (см. патент США N 4510496, кл. G 01 S 13/42, 1985).

Недостаток известного устройства для контроля подхода судна к причалу заключается в необходимости устанавливать на каждом причаливающем судне радиолокационную станцию со специфическими функциями, которая используется эпизодически (только при причаливании), т. е. для множества судов нужна громоздкая неэффективная система. Кроме того отсутствуют технические средства, с помощью которых определяется местоположение судна.

Указанные недостатки в некоторой степени устранены в устройстве для предупреждения столкновений, которое может быть использовано для контроля подхода судна к причалу, содержащем радиолокационные станции с приемно-излучающими антеннами, передающими и приемными трактами, подключенными к приемно-излучающим антеннам через коммутаторы приема-передачи, измерителями дальности и относительной скорости, соединенными с выходами соответствующих приемных трактов, а также цифровыми индикаторами дальности и относительной скорости, подключенными к выходам соответствующих измерителей, при этом измерители дальности и относительной скорости реализованы на основе вычислительных средств (см. заявку Великобритании N 2093306, кл. G 01 S 13/93, 1982). Это устройство характеризуется совокупностью признаков, сходной с совокупностью существенных признаков изобретения, и выбрано в качестве прототипа. С помощью известного устройства определяются расстояние от причала до некоторой точки судна, направление на судно, относительная скорость, но не представляется оперативная информация о положении судна относительно причала. В результате точность контроля подхода судна к причалу оказывается невысокой. Большой объем вычислительных операций требует соответствующих вычислительных средств, т.е. усложняет устройство.

Изобретение направлено на решение задачи расширения функциональных возможностей устройства, увеличения объема представляемой информации и оперативного определения положения судна в условиях ограниченной визуальной видимости. Дополнительно решается задача упрощения устройства контроля подхода судна к причалу.

Используемые в настоящее время устройства для контроля подхода судна к причалу, реализуемые на основе судовых радиолокаторов, позволяют оценивать положение судна с точностью 20-25 м, когда расстояние между судном и причалом больше 100 м. Положение судна на меньших расстояниях в условиях ограниченной видимости вообще не контролируется. Но более опасным для тяжелоинерционного судна является отсутствие информации о скорости изменения его положения (особенно оконечностей) относительно причала.

Для достижения поставленной цели в известное устройство для контроля подхода судна к причалу, содержащее радиолокационные станции с приемно-излучающими антеннами, передающими и приемными трактами, подключенными к приемно-излучающим антеннам через коммутаторы приема-передачи, измерителями дальности и относительной скорости, соединенными с выходами соответствующих приемных трактов, а также цифровыми индикаторами дальности и относительной скорости, введен индикатор распределения дальности до судна, входы которого соединены с выходами измерителей дальности всех радиолокационных станций, приемно-излучающие антенны установлены на прямой линии вдоль причала так, что оси их основных диаграмм направленности с угловым раствором 6-12^о параллельны, отношение расстояния между осями основных диаграмм соседних приемно-излучающих антенн к длине корпуса причаливающего судна находится в пределах (0,2-0,5), а ось дополнительной диаграммы с угловым раствором 6-12^о одной из крайних приемно-излучающих антенн отклонена от параллельных осей основных диаграмм на угол 25-50^о и не пересекается с ними.

Введение индикатора распределения дальности до судна, соединение его входов с выходами измерителей дальности до судна всех радиолокационных станций, установка приемно-излучающих антенн на прямой линии вдоль причала так, что оси их основных диаграмм направленности с угловым раствором 6-12^о параллельны, выбор отношения расстояния между осями основных диаграмм направленности соседних приемно-излучающих антенн к длине корпуса причаливающего судна в пределах 0,2-0,5 и к отклонению оси дополнительной диаграммы направленности одной из крайних приемно-излучающих антенн от параллельных осей основных диаграмм направленности на угол 25-50^о с условием непересечения с ними, являются отличительными признаками от прототипа. Без потери общности радиолокационные станции могут быть синхронизированы или работать автономно, имея свой синхронизатор. В частном случае использования изобретения приемно-излучающие антенны установлены эквидистантно.

Технический результат - расширение функциональных возможностей, увеличение объема представляемой информации, оперативное определение положения судна относительно причала в условиях ограниченной визуальной видимости - достигается за счет введения индикатора распределения дальности до судна, связи расстояний между соседними приемно-излучающими антеннами с длиной корпуса причаливающего судна. С помощью дополнительной диаграммы направленности судно обнаруживается на подходе к причалу, т.е. этот признак усиливает основной технический результат.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства для контроля подхода судна к причалу; на фиг.2 - расположение приемно-излучающих антенн на причале и судна относительно причала; на фиг.3 - информационное табло индикатора.

Устройство для контроля подхода судна к причалу содержит радиолокационные станции с приемно-излучающими антеннами 1 и 2 (рассматривается случай двух антенн с двумя диаграммами направленности), передающими 3 и 4 и приемными 5 и 6 трактами, подключенными к приемно-излучающим антеннам 1 и 2 через коммутаторы приема-передачи 7 и 8, измерителями дальности 9 и 10 и относительной скорости 11 и 12, соединенными с выходами соответствующих приемных трактов, а также цифровыми индикаторами дальности 13 и 14 и относительной скорости 15 и 16, подключенными к выходам соответствующих измерителей. Каждый приемный тракт 5 и 6 образован последовательным соединением блока предварительной обработки и фильтрации 17 (18) и компаратора 19 (20). Входы индикатора 21 распределения дальности до судна соединены с дополнительными выходами измерителей дальности 9 и 10. Выход общего для всех радиолокационных станций синхронизатора 22 подключены к соответствующим входам передающих трактов 3 и 4, коммутаторов приема-передачи 7 и 8, измерителей дальности 9 и 10 и измерителей относительной скорости 11 и 12. Если радиолокационные станции не синхронизированы, синхронизатор входит в каждую станцию.

Приемно-излучающие антенны 1,2, (случай шести антенн с семью диаграммами направленности) установлены на причале и имеют диаграммы направленности в режимах излучения и приема. Особенность антенны заключается в том, что она имеет две рабочие поверхности, которым соответствуют диаграммы направленности. Антенна может быть многоэлементной. В этом случае для формирования двух диаграмм направленности используется диаграммообразующая схема с двумя выходами. Антенны 1, 2, также могут быть многоэлементными и содержать диаграммообразующую схему с одним выходом. Судно находится на некотором расстоянии от причала.

Информационное табло индикатора содержит цифровые указатели дальности и относительной скорости, а также матричное поле светодиодов с линейками (N= 6). Число светодиодов в каждой линейке М.

В целом устройство для контроля подхода судна к причалу можно представить как развитие многоканальной радиолокационной станции, излучающей и принимающей сигналы в N разнесенных точках, причем излучение и прием производятся по (N+1) направлениям. Соответственно в устройство входят приемно-излучающие антенны (на фиг.3 показаны шесть антенн), формирующие (N+1) диаграмм направленности. Структурная схема устройства для контроля подхода судна к причалу содержит (N+1) каналов излучения, приема и обработки сигналов (на фиг.1 показаны два канала). Устройство содержит также (N+1) измерителей дальности. Светодиодное табло состоит из (N+1) линеек (на чертеже показано семь линеек).

Устройство для контроля подхода судна к причалу работает следующим образом.

Синхронизирующим импульсом коммутаторы приема-передачи 7 и 8 подключают приемно-излучающие антенны 1 и 2 к передающим трактам 3 и 4, в которых формируются зондирующие сигналы. По окончании зондирующего излучения коммутаторы приема-передачи 7 и 8 подключают антенны 1 и 2 к приемным трактам 5 и 6.

При излучении частотно-модулированных зондирующих сигналов вместо импульсного измерения дальности применяется частотный метод. Относительная скорость судна определяется доплеровским методом.

На информационном табло индикатора отображаются с помощью указателей значения дальностей до судна и относительных скоростей, а с помощью светодиодных линеек распределение дальности до судна относительно линии излучения. Дальность отображается с дискретностью 0,5 м, относительная скорость - с дискретностью 0,1 м/с (на цифровых указателях). Индикатор распределения дальности позволяет оперативно наблюдать положение судна относительно причала. Расстояние до судна при его подходе оценивается по светодиодной линейке (приближенно).

Отношение расстояния между осями основных диаграмм направленности соседних приемно-излучающих антенн к длине корпуса судна в пределах (0,2-0,5) выдерживается установкой требуемого числа приемно-излучающих антенн. Ширина диаграмм направленности оптимизирована с точки зрения разрешающей способности устройства и уровня отраженных сигналов.

Возможны два варианта использования изобретения. В одном случае вся аппаратура размещается на берегу, а лоцману на судно по каналу связи сообщается информация о дальностях, относительных скоростях и распределении дальности (т.е. о положении судна), как это делается при проводке. В другом случае индикатор распределения дальности выполняется переносным и придается лоцману. Информация, необходимая для функционирования индикатора, передается по радиоканалу. На берегу сохраняется контрольный индикатор, т.е. и в такой системе изобретение используется.

При подходе судно попадает в зону действия диаграммы направленности, о чем свидетельствуют сигналы светодиодной линейки. С помощью буксиров судно разворачивается параллельно причалу. Затем буксиры, компенсируя ветер и течение, регулируют скорость сближения судна с причалом, их взаимную параллельность и мягкость контакта. Для этого необходимо знать положение судна относительно причала, скорость и тенденцию сближения с ним. Получение этой информации обеспечивается совокупностью существенных признаков изобретения.

Использование: в радиолокации. Сущность изобретения: устройство для контроля подхода к причалу заданной длины судна содержит радиолокационные станции, в состав которых входят приемно-излучающие антенны 1, 2, передающие тракты 3, 4, приемные тракты 5, 6, коммутаторы приема-передачи 7, 8, измерители дальности 9, 10, измерители относительной скорости 11, 12, цифровые индикаторы дальности 13, 14 и цифровые индикаторы относительной скорости 15, 16, причем в состав каждого приемного тракта 5(6) входят блок предварительной обработки и фильтрации 17(18) и компаратор 19(20), а также индикатор 21 распределения разности дальности до судна 21 и синхронизатор 22. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОДХОДА К ПРИЧАЛУ ЗАДАННОЙ ДЛИНЫ СУДНА, содержащее радиолокационные станции, в состав каждой из которых входят приемно-излучающая антенна, соединенная через коммутатор приема-передачи с выходом передающего тракта и со входом приемного тракта, первый выход которого через измеритель дальности соединен с входом цифрового индикатора дальности, а второй выход соединен через измеритель относительной скорости с входом цифрового индикатора относительной скорости, отличающееся тем, что в него введен индикатор распределения дальности до судна, входы которого соединены с дополнительными выходами измерителей дальности всех радиолокационных станций, приемно-излучающие антенны которых установлены на прямой линии вдоль причала, их оси основных диаграмм направленности параллельны, угловые растворы каждой из них составляют 6 - 12^o, а расстояния между ними 0,2 - 0,5 заданной длины судна, ось дополнительной диаграммы направленности с угловым раствором 6 - 12^o одной из крайних приемно-излучающих антенн отклонена от параллельных осей основных диаграмм направленности всех приемно-излучающих антенн на угол 25 - 50^o.