КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ СУДОХОДСТВА СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАНАЛОВ МЕТЕОРНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2017 года по МПК G01S5/02 G07C5/00 G06F17/00 

Изобретение относится к созданию современных цифровых информационных технологий и технических средств высокоскоростного обмена данными и гармонизированного сбора, обмена, представления и обработки морской информации, которые должны обеспечить возможность системной интеграции судовых и береговых навигационных средств в единый комплекс, обеспечивающий безопасное судовождение на водных путях с учетом внедрения новых цифровых информационных технологий.

Известны навигационно-информационная система мониторинга морских и речных судов и бортовой навигационно-связной комплекс (Патент на ПМ №117196 от 20.06.2012 г.).

Система содержит центр мониторинга, включающий автоматизированное рабочее место на базе персонального компьютера с процессором, сети подвижной спутниковой и/или наземной связи, сеть Интернет, бортовые навигационно-связные комплексы, при этом автоматизированное рабочее место соединено с бортовыми навигационно-связными комплексами через сети подвижной спутниковой или наземной связи. Каждый бортовой навигационно-связной комплекс имеет идентификационный номер и выполнен с возможностью определения навигационных параметров: координат местоположения, скорости, курса, автоматического выявления неисправностей, сбора информации от датчиков, передачи навигационных параметров вместе с идентификационным номером в центр мониторинга.

Задачей изобретения является разработка комплексной системы информационного обеспечения безопасности судоходства с использованием каналов метеорной связи, обеспечивающей автоматизированный обмен данными между судовым и береговым оборудованием интегрированной системы электронной навигации.

Технический результат заключается в обеспечении высокоскоростного обмена данными в диапазонах KB и УКВ.

Задача решается, а технический результат достигается тем, что комплексная система информационного обеспечения безопасности судоходства включает в себя комплексную станцию, содержащую штатную KB радиостанцию с комплектом антенно-фидерных устройств, снабженную ионозондом и объединенную с СВ радиостанцией с оборудованием для обмена данными по СВ каналам с комплектом антенно-фидерных устройств.

Комплексная станция также включает базовую станцию метеорной связи с комплектом антенно-фидерных устройств и УКВ радиостанцию с оборудованием для обмена данными по УКВ каналам с комплектом антенно-фидерных устройств.

Комплексная станция связана с автоматизированным рабочим местом (АРМ), включающим средства отображения информации и сервер документирования для регистрации поступившей и переданной информации.

Система информационного обеспечения безопасности судоходства с использованием каналов метеорной связи содержит по крайней мере две носимые станциями метеорной связи, связанные по каналам метеорной связи с базовой станцией метеорной связи комплексной станции, и две носимые станции УКВ, связанные по УКВ каналу с УКВ радиостанцией комплексной станции.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема комплексной системы информационного обеспечения безопасности судоходства с использованием каналов метеорной связи, где 1 - комплексная станция, включающая штатную KB радиостанцию - 2, СВ радиостанцию - 3, ионозонд - 4, УКВ станцию - 5, метеорную станцию - 6, автоматизированное рабочее место - 7, носимые станции метеорной связи - 8, носимые станции УКВ связи - 9.

Штатная KB радиостанция 2 состоит из приемника и передатчика и характеризуется следующими параметрами, диапазон частот: передача от 1,5 до 29,99999 МГц; прием от 0,4 до 29,99999 МГц; ширина полосы используемого канала 3-20 кГц; время переключение между приемом и передачей не более 50 мс; время перестройки по частоте в режиме приема менее 70 мс; виды сигналов: J3E, A1A, FIB, GIB, J7Dh другие, в том числе самостоятельно разработанные для улучшения надежности связи. Режимы работы: полудуплекс, дуплекс, рассылка широковещательных сообщений.

Ионозонд 4 характеризуется следующими параметрами: диапазон рабочих частот: 0.5-30,0 МГц; зондирование осуществляется по сетке частот, заданной в программе табличным способом; время перестройки с одной рабочей частоты на другую в диапазоне не более 3 мс; количество циклов зондирования (ионограмм) в одном сеансе - 600.

Базовая станция метеорной связи 1 характеризуется следующими параметрами излучаемая мощность 800 Вт; дальность связи до 2000 км; диапазон частот 240-50 МГц; шаг сетки частот 200 Гц; тип модуляции F3E (FSK-модем) ОФТ; средняя скорость передачи данных 8600 бит/с; тип антенны - многоэлементная; коэффициент усиления антенны 12-20 дБ; КСВ не хуже 1,4; питание станции ~220 В, 50 Гц; диапазон температур от -40°С до +60°С; вес не более 60 кг.

Носимая станция метеорной связи 8 характеризуется следующими параметрами: излучаемая мощность 150 Вт; шаг регулировки мощности 3 дБ; диапазон частот 40-50 МГц; тип модуляции F3E (FSK-модем) ОФТ; средняя скорость передачи данных 8600 бит/с; питание станции 27 В или 220 В; диапазон температур от -40°С до +60°С; УКВ радиостанция характеризуется в целом: диапазон рабочих частот: 156-162 МГц; скорость передачи данных (быстродействие) до 500 кбит/с (изменяется в зависимости от количества выделенных каналов); ширина полосы канала 25 кГц; метод доступа к каналу связи - многостанционный доступ с временным разделением каналов с контролем несущей (CSTDMA); время перестройки частоты между присвоенными каналами - не более 100 мс; время переключения между приемом и передачей - не более 2 мс; каналы последовательной связи (SCC) с радиомодемом.

УКВ радиостанция 5 включает передатчик со стабильностью частоты не хуже 1×10^-5 и приемник с чувствительностью не хуже минус 107 дБм. Станция включает антенну с средней мощностью, подводимой к антенно-фидерным устройствам от передатчика - не более 25 Вт; диапазоном рабочих частот - 156-162 МГц, диаграммой направленности в горизонтальной плоскости - близкой к круговой и коэффициентом стоячей волны по напряжению - не более 1,5.

СВ радиостанция 3 характеризуется выполнением с учетом требований Российского Морского Регистра Судоходства, предъявляемых к радиооборудованию.

Электропитание от сети 220 В, 50-60 Гц должно осуществляться от штатных судовых источников питания с резервированием либо от автономного источника питания напряжением 24 В.

Автоматизированное рабочее место 7 должно быть оборудовано кнопкой включения сигнала бедствия, позволяющего в случае опасности автоматически передавать DSCID код, координаты места события. Автоматизированное рабочее место (АРМ) должно быть в исполнении защищенной высокопроизводительной панельной станции со степенью защиты IP65 по ГОСТ14254-96 со следующими характеристиками:

- диагональ видимой области 24;

- центральный процессор не хуже IntelCorei5 с частотой не ниже 1,8 ГГц;

- оперативная память не менее 4 Гб;

- твердотельный накопитель не менее 180 Гб;

- возможность сенсорного ввода;

- манипулятор типа клавиатура совмещен с манипулятором типа трекбол.

Сервер документирования, включающий центральный процессор не хуже IntelCorei7 с частотой не ниже 1,8 ГГц; оперативной памятью не менее 4 Гб, не менее четырех твердотельных накопителей с объемом не менее 480 Гб, каждый, с поддержкой однодисковых томов, JBOD, RAIDO, RAID1, контроля состояния дисков (S.M.A.R.T).

Технология высокоскоростного обмена данными в диапазонах KB и УКВ разработана в целях обеспечения:

- автоматизированного обмена данными между судовым и береговым оборудованием интегрированной системы электронной навигации;

- доступа к ресурсам «Интернет»;

- обмена файлами и электронной почтой (E-mail);

- передачи низкоуровневой графики и информации;

- обмена информацией в системе дальней идентификации и контроля за местоположением судов;

- обмена информацией в интересах обеспечения функционирования систем охраны судов и портов, безопасности на море и целого ряда новых возникающих задач;

- информационно-технической совместимости и взаимодействия с АС судовых и береговых систем и служб;

- функциональности и модульности построения;

- использования современных базовых компьютерных информационных технологий, позволяющих:

- подключение АС объектов взаимодействующих систем без внесения каких-либо изменений в составе СИНОБ;

обеспечение информационного взаимодействия с различными АС с использованием единых форматов обмена данными, в том числе геопространственными;

- создание и ведение интегрированной базы разнородных данных обобщенной информации, построенной с учетом распределенного характера этих данных, особенностей ведения и представления информации, а также специфики ее использования в обеспечении безопасности судовождения на водных путях северного морского пути;

- отображение результатов обработки морской информации в динамике, в знаковом виде и в виде условных символов на электронной картооснове в выбранном масштабе;

- минимальную численность обслуживающего персонала;

- поддержку протоколов установления и завершения сеансов связи между судовыми и береговыми станциями;

- формирование программно-конфигурируемых радиоканалов приема и передачи данных между судами, между судами и береговыми объектами в зоне радиопокрытия (обеспечения радиосвязи);

- распределение радиоресурсов и судовых частей СИНОБ между береговыми CИНОБ как при наличии связи между береговыми станциям и по радиоканалам в тех же диапазонах (Метеорная, КВ и УКВ), так и при наличии других видов связи между береговыми станциями;

- обеспечение контроля занятости выделенных каналов и организацию переключения каналов для реализации необходимого трафика передачи данных;

- организацию многоканальных режимов обмена данными для обеспечения необходимой скорости передачи потоков данных;

- организацию каналов ретрансляции сигналов от одной береговой станции к другой через судовые станции (при отсутствии прямой связи между какими-либо береговыми станциями);

- формирование самоорганизующихся сетей для распространения циркулярных данных и ретрансляции данных между абонентами;

- помехоустойчивое адаптивное кодирование и декодирование данных для получения требуемых параметров по скорости и помехозащищенности;

- работу в дуплексном, полудуплексном и симплексных режимах с разнесением каналов по частоте и времени с персональной адресацией устройств;

- осуществление информационно-технического сопряжения с судовым оборудованием интегрированной системы электронной навигации;

Осуществление информационно-технического сопряжения с аварийными датчиками для передачи информации и о технических проблемах на судне;

- автоматическую приоритетизацию трафика в зависимости от категории срочности передаваемой информации;

- адаптацию по скорости передачи и рабочей частоте при изменении характеристик канала связи.

Изобретение относится к системной интеграции судовых и береговых навигационных средств. Технический результат – высокоскоростной обмен данными в диапазонах KB и УКВ. Для этого комплексная система информационного обеспечения безопасности судоходства с использование каналов метеорной связи характеризуется наличием комплексной станции 1, содержащей штатную KB радиостанцию 2 с комплектом антенно-фидерных устройств, снабженную ионозондом 4 и объединенную с СВ радиостанцией 3 с оборудованием для обмена данными по СВ каналам с комплектом антенно-фидерных устройств. Система включает базовую станцию метеорной связи 6 с комплектом антенно-фидерных устройств и УКВ радиостанцией 5 с оборудованием для обмена данными по УКВ каналам с комплектом антенно-фидерных устройств. Комплексная станция 1 связана с автоматизированным рабочим местом 7, включающим средства отображения информации и сервер документирования для регистрации поступившей и переданной информации. Комплексная система содержит по крайней мере две носимые станции метеорной связи 8, связанные по каналам метеорной связи с базовой станцией метеорной связи 6 комплексной станции 1, и две носимые станции УКВ 5, связанные по УКВ каналу с УКВ радиостанцией комплексной станции 1. 1 ил.

Комплексная система информационного обеспечения безопасности судоходства с использованием каналов метеорной связи, характеризующаяся наличием комплексной станции, содержащей штатную КВ радиостанцию с комплектом антенно-фидерных устройств, снабженную ионозондом и объединенную с СВ радиостанцией с оборудованием для обмена данными по СВ каналам с комплектом антенно-фидерных устройств, и также содержащей базовую станцию метеорной связи с комплектом антенно-фидерных устройств и УКВ радиостанцию с оборудованием для обмена данными по УКВ каналам с комплектом антенно-фидерных устройств, при этом комплексная станция связана с автоматизированным рабочим местом, включающим средства отображения информации и сервер документирования для регистрации поступившей и переданной информации, упомянутая комплексная система содержит по крайней мере две носимые станции метеорной связи, связанные по каналам метеорной связи с базовой станцией метеорной связи комплексной станции, и две носимые станции УКВ, связанные по УКВ каналу с УКВ радиостанцией комплексной станции.