СПОСОБ КРУГЛОГОДИЧНОЙ ПРОВОДКИ СУДОВ ЧЕРЕЗ МОРСКИЕ ЛЕДОВЫЕ ПОЛЯ В ПОЛЯРНЫХ РАЙОНАХ ЗЕМЛИ И КОМПЛЕКС ДЛЯ КРУГЛОГОДИЧНОЙ ПРОВОДКИ СУДОВ ЧЕРЕЗ МОРСКИЕ ЛЕДОВЫЕ ПОЛЯ В ПОЛЯРНЫХ РАЙОНАХ ЗЕМЛИ Российский патент 1997 года по МПК G01C21/00 

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к области радиолокационного оборудования метеорологических спутников Земли и судов, предназначенных для плавания в полярных районах /высоких широтах/.

Изобретение может быть использовано для навигации судов различного водоизмещения и назначения в сложных ледовых условиях полярной ночи.

Известен и используется способ проводки судов через морские ледовые поля с использованием карт ледовой обстановки, на которых, в частности, отображается количественно (в баллах) степень сплоченности ледовых полей (см. Исследование Земли из космоса, 1983, N 3, с. 97-101). Такие карты получают, используя информацию от спутниковых и самолетных фотографических и телевизионных бортовых средств среднего /-150 м/и высокого /-15 м/ разрешения. При этом обеспечивается возможность прокладки курса судна вдоль цепи участков ледовых полей со слабой сплоченностью, а следовательно, с относительно малыми энергетическими затратами.

Недостатком этого способа является то, что получение таких карт принципиально возможно только в условиях достаточной освещенности ледовых полей, оптической прозрачности атмосферы и отсутствия облачности, обеспечивающих необходимую дальность видимости поверхности Земли с ИСЗ или с самолета. В условиях полярной ночи получение необходимой информации о сплоченности ледовых полей таким способом невозможно большую часть года.

В настоящее время обсуждается создание системы проводки судов в полярных районах с использованием системы спутников на полярных орбитах, имеющих на борту РЛС с синтезированной антенной /РСА/. Такие РЛС обеспечивают круглогодичное непосредственное получение карт ледовых полей с достаточно высоким разрешением /примерно 15 м/, на которых видны сами разводья. Однако при таком разрешении РСА картографируют на поверхности Земли узкую полосу поверхности порядка всего десятков километров шириной. Для передачи таких детальных карт на Землю потребуются специальные весьма широкополосные линии связи, возможно с использованием спутников-ретрансляторов. С учетом этих обстоятельств система проводки судов в полярных районах с использованием РСА космического базирования будет очень сложной, дорогой и потребует для своего создания очень много времени.

Наиболее близким к заявленному способу и устройству является способ проводки судов через морские ледовые поля, известный из журнала Исследования Земли из космоса, 1983, 3, с.97-101).

Технической задачей изобретения является получение непосредственно на судах информации о наличии в окружающих судно ледовых полях цепочек разводий, ориентированных последовательно в нужном направлении, позволяющих двигаться через ледовые поля с минимальными энергозатратами независимо от условий освещенности и состояния атмосферы, т.е. круглогодично.

Технический результат достигается тем, что получение необходимой навигационной информации непосредственно в рубке корабля обеспечивается тремя последовательными операциями:
с ИСЗ непосредственно на судне, по телеметрической линии связи, один - два раза в сутки принимается информация в виде крупномасштабной СВЧ- радиометрической карты сплоченности льдов вокруг судна;
компьютерная система на корабле анализирует указанную карту, выделяя на ней координаты тех элементов /пикселей/, которые соответствуют минимальной сплоченности полей и расположены в секторе шириной около 1 рад /±3 румба/, ориентированном в стратегически необходимом направлении, позволяя определять таким образом стратегию движения в сторону конечного пункта маршрута;
тактика движения между элементами слабой сплоченности ледовых полей определяется с помощью палубного вертолета, осуществляющего визуальное или с помощью лазерного устройства детальной ледовой разведки картографирование разводий во льдах, образующих последовательность, ведущую в нужном направлении, причем уточненные координаты разводий, когда вертолет зависает над ними, передаются по линии связи вертолет корабль и фиксируются на индикаторе автоштурмана.

Система средств, необходимых для осуществления способа круглогодичной проводки судов через ледовые поля в полярных районах Земли включает в себя:
ИСЗ на полярной орбите метеорологического назначения со штатным оборудованием /например, ИСЗ серии "Метеор" со штатной телеметрической линией связи ИСЗ корабль/;
СВЧ-радиометрическую картографическую станцию космического базирования /например, совокупность изделий ГР-1-000.009 и ГР-1-000.010, проверенных в натурных условиях в процессе двух экспериментальных запусков ИСЗ "Метеор-25" 15.05.1976 г и "Метеор-28" 29.06.1977 г/;
палубный вертолет с системой спутникового высокоточного местоопределения и системой высоконадежного радиоканала связи для высоких широт с дальностью действия 250-300 км, а также лазерной системой детальной ледовой разведки /например, вертолет Ка-26 или Ка-32 с изделием М-103 или "Север"/;
компьютерную систему корабля с пакетом специальных программ, обеспечивающую воспроизведение крупномасштабной карты сплоченности ледовых полей вокруг корабля, ее анализ и отображение на автоштурмане, а также оперативную взаимосвязь между бортом вертолета и системой автоштурмана корабля.

Способ круглогодичной проводки судов в полярных районах Земли осуществляется следующим образом.

В любой точке полярного бассейна не реже 1-2 раз за двое суток с пролетающего ИСЗ с полярной орбитой непосредственно на корабле может быть получена по телеметрическому каналу передачи данных карта сплоченности ледовых полей вокруг точки нахождения судна в квадрате, например, размером ±600 км с линейным разрешением 10-20 км, на этой карте сплоченность льдов отображается 8-10 градациями. Как показывает анализ подобных карт полярного бассейна, полученных в осенне-зимний период, ее элементы, соответствующие двум наинизшим градациям сплоченности, отстоят друг от друга на 50-250 км при разрешении 20 км /при разрешении 10 км это расстояние должно быть соответственно вдвое меньше/. Программа выделяет координаты пикселей с наименьшей сплоченностью в секторе возможных и целесообразных "стратегически" курсов и отображает их на штурманской карте, определяя тем самым и поле "доразведки" для вертолета. В пределах выделенного сектора с вертолета визуально или с помощью аппаратуры "Север", обеспечивающей разрешение 0,3-0,5 м, определяют наиболее экономный путь корабля вдоль цепи разводий от точки нахождения судна к ближайшей области низкой сплоченности /пикселю/, зависая над очередным разводьем и передавая по радиоканалу координаты этого разводья для их фиксирования на индикаторе автоштурмана. После достижения нового района /пикселя/ низкой сплоченности или получения новой крупномасштабной карты со спутника последовательность действий повторяется.

Использование: в области радиолокации, в частности в оборудовании судов, предназначенных для плавания в полярных районах Земли. Сущность изобретения заключается в том, что при способе круглогодичной проводки судов через морские ледовые поля в полярных районах Земли, включающем операции выбора генерального направления движения судна вдоль цепочки близкорасположенных разводий по информации с ИСЗ с полярной орбитой о сплоченности льдов вокруг текущей точки нахождения судна в процессе его плавания, данные с ИСЗ с полярной орбитой при его прохождении над судном передаются по телеметрическому каналу связи ИСЗ - судно и представляются в виде крупномасштабной с грубым разрешением СВЧ- радиометрической карты сплоченности ледовых полей вокруг точки нахождения судна не реже одного раза за двое суток с каждого ИСЗ, по которой определяют курс движения судна к ближайшему в пределах генерального направления движения судна району слабой сплоченности льдов, координаты близкорасположенных или соединяющихся разводий на участке между районами слабой сплоченности льдов уточняют с помощью палубного вертолета, оборудованного лазерной станцией детального картографирования льдов, а уточненные координаты разводий в соответствующей последовательности передают по каналу радиосвязи на автоштурман судна, операции по передачи данных с ИСЗ по телеметрическому каналу связи ИСЗ - судно, представлению этих данных в виде крупномасштабной СВЧ-радиометрической карты, определению курса движения судна к ближайшему в пределах генерального направления движения району слабой сплоченности льдов, уточнению координат с помощью палубного вертолета и передаче их по каналу радиосвязи на автоштурман судна повторяют после каждого прохождения ИСЗ над текущей точкой нахождения судна. 2 с.п. ф-лы.

1. Способ круглогодичной проводки судов через морские ледовые поля в полярных районах Земли, включающий операции выбора генерального направления движения судна вдоль цепочки близко расположенных разводий по информации с ИЗС с полярной орбитой о сплоченности льдов вокруг текущей точки нахождения судна непосредственно в процессе его плавания, отличающийся тем, что данные с ИЗС с полярной орбитой при его прохождении над судном передаются по телеметрическому каналу связи "ИСЗ судно" представляются в виде крупномасштабной с грубым разрешением СВЧ-радиометрической карты сплоченности ледовых полей вокруг точки нахождения судна не реже одного раза за двое суток с каждого ИСЗ, по которой определяют курс движения судна к ближайшему, в пределах генерального направления, движения судна району слабой сплоченности льдов, координаты близко расположенных или соединяющихся разводий на участке между районами слабой сплоченности льдов уточняют с помощью палубного вертолета, оборудованного лазерной станцией детального картографирования льдов, а уточненные координаты разводий в соответствующей последовательности передают по каналу радиосвязи на автоштурман судна, операции по передаче данных с ИСЗ по телеметрическому каналу связи "ИСЗ судно", представлению этих данных в виде крупномасштабной СВЧ-радиометрической карты, определению курса движения судна к ближайшему в пределах генерального направления движения району слабой сплоченности льдов, уточнению координат с помощью палубного вертолета и передаче их по каналу радиосвязи на автоштурман судна повторяют после каждого прохождения ИСЗ над текущей точкой нахождения судна. 2. Комплекс для круглогодичной проводки судов через морские ледовые поля в полярных районах Земли, содержащий размещенную на ИСЗ с полярной орбитой картографирующую станцию, а также приемную станцию и автоштурман, соединенный с решающей ЦВМ, размещенных на судне, отличающийся тем, что картографирующая станция выполнена в виде СВЧ-радиометрической станции, решающая ЦВМ выполнена с возможностью определения направления движения судна к ближайшему району слабой сплоченности льдов в пределах генерального направления движения, а также введен палубный вертолет с расположенными на нем системой точного определения местоположения вертолета и лазерной системой детальной ледовой разведки, выполненный с возможностью передачи по радиоканалу на автоштурман судна в соответствующей последовательности координат цепочки разводий между текущей точкой нахождения судна и ближайшим участком слабой сплоченности льдов для их отображения на индикаторе автоштурмана.