Тематический материал об изделии СН-5703 производства ЗАО "КБ НАВИС" и результатах его апробации в условиях кругосветного плавания ОИС "Владимирский" в 2014-2015 годах.
В 2013 году российская компания ЗАО "КБ НАВИС" разработала и сертифицировала в морском и речном регистрах судоходства судовой комбинированный приемоиндикатор ГНСС ГЛОНАСС/GPS типа СН-5703 с функцией мониторинга. Отличительной особенностью настоящего приемоиндикатора является возможность построения на его основе систем мониторинга морских и речных судов различного масштаба и внутренней организации, пригодных как для небольшого количества судов специального назначения, так и интеграции в существующие системы мониторинга глобального покрытия, как ведомственных так и публичных компаний.
Широкие возможности СН-5703 обуславливаются реализацией в его исполнении технических решений по поддержке интерфейсов различных внешних средств связи, наличии встроенного модема сотовой связи GPRS, поддержке интерфейсов для работы с судовыми датчиками и модульным принципом схемотехнического решения, позволяющем не только расширять возможности приемоиндикатора по работе с периферийным оборудованием, но и качественно изменить функционал путем дополнения или замены модулей. В изделии предусмотрено 4 посадочных места для функциональных модулей. Так СН-5703 может осуществлять функции спутникового компаса, системы контроля дееспособности вахтенного помощника с периодической передачей фото изображения от камеры, высокоточного навигационного приемника, реализующего фазовые решения в режимах RTK (Real Time Kinematic) или РРР (Precise Point Positioning), всего лишь путем замены основного модуля на его другое исполнение. В базовую комплектацию СН-5703 входит модуль приемника корректирующей информации морской дифференциальной подсистемы и еще одно место зарезервировано, для перспективных низкоорбитальных спутниковых систем связи типа "Гонец" или "Thuraya".
Серийно выпущенная партия СН-5703 уже поставляется заказчикам, однако работа по совершенствованию изделия и его применяемости продолжается в СПб филиале ЗАО "КБ НАВИС". В периоды навигации 2013 и 2014 годов опытные образцы проходили апробацию в условиях перехода пограничного судна ПС-824 из Санкт-Петербурга в Невельск, на буксирах и обстановочном судне Невско-ладожского района Волго-балтийского ГБУ. Но результаты оплавывания одного из опытных образцов в условиях кругосветного плавания ОИС "Владимирский" в период с августа 2014 по январь 2015 года заслуживает более подробного изложения.
Первоначально на ОИС "Владимирский" планировалось дооснастить изделие СН-5703 системой угломерной для измерения истинного курса и углов пространственной ориентации, терминалом системы спутниковой связи Инмарсат мини-С и сопрячь изделие с судовой ЭКНИС и приемником автоматической идентификационной системы (АИС). Такое техническое решение имело целью определения точности выработки системой угломерной данных истинного курса, исследование полей дифференциальных поправок от контрольно корректирующих станций МДПС и условий относительных высокоточных фазовых решений в высоких широтах. В период подготовки к плаванию техническое решение практически отрабатывалось совместно с компанией ЗАО "ПКТ" и предполагало помимо выработки углов пространственной ориентации сбор и передачу в береговую диспетчерскую систему данных лага, эхолота и гирокомпаса, получаемых от ЭКНИС. Передача данных наблюдений планировалась посредством канала GPRS сотовой сети оператора "Мегафон" и терминала 3026M системы спутниковой связи Инмарсат мини-С, что обеспечивало бы наличие связи с СН-5703 в любом месте предполагаемого маршрута за исключением части северного морского пути, находящегося выше 75-80° северной широты.
СН-5703 был настроен для передачи сообщений по каналу GPRS каждые 10-30 минут (устанавливается оператором), а по каналу Инмарсат мини-С – каждые 12 часов, но накануне выхода судна в плавание подключение к ЭКНИС и АИС было решено не выполнять, а терминал Инмарсат мини-С приказал "долго жить". Таким образом, помимо грядущего нарушения непрерывности мониторинга местоположения судна, стало очевидным, что из намеченных первоначально целей, практически реализуемыми остались лишь две: исследование полей дифференциальных поправок МДПС и условий фазовых решений в высоких широтах, которые обеспечивались возможностью СН-5703 регистрировать первичные измерения на карту памяти.
Переход от причальной стенки Канонерского острова в Санкт-Петербурге до места базирования в г.Кронштадт ознаменовался стабильной и уверенной работой изделия и получением сообщения по каналу GPRS "Привет с Владимирского". Голосовая связь по каналу GPRS была удовлетворительной, но так как изделие вносит долю шума в и без того неустойчивую голосовую связь мобильного оператора, то от идеи голосового общения с использованием изделия решили отказаться. Первая же потеря связи с судном не заставила себя ждать и случилась 18 августа 2014 аккуратно на выходе из Финского залива, АИС приемник также ничего не передавал. Область неуверенного приема GSM связи около о.Гогланд также осталась незамеченной приемником и нам оставалось только ждать появления судна на мониторах диспетчерской системы, построенной на картах Google.
Долгожданное сообщение "Не входит в роуминг, передал через FBB" появилось 21 августа при входе в Датские проливы и означало, что изделие успешно подключили к судовому терминалу Инмарсат FBB, предназначавшемуся для приема карт гидрометеорологической обстановки. Регламент совместного использования терминала FBB был не оговорен заранее, но минимальность трафика передаваемых изделием сообщений не внушал опасений. Средняя длинна сообщений, передаваемых изделием по каналу FBB составляла не более 200 байт со всеми служебными полями, что в переводе от стоимости трафика оценивалось в пределах от 8 до 12 рублей (для мини-С в 5-7 рублей) за сообщение.
Дальнейший путь следования судна до порта г.Мурманск сопровождалось более менее регулярными сообщениями по каналам GPRS и FBB. В Мурманске было принято решение демонтировать систему угломерную и вместе с картой памяти с записанными измерениями переправить в Санкт-Петербург. При замене карты памяти на новую возникла неисправность, выразившаяся в отказе изделия работать с любой из доступных карт памяти, таким образом и выполнение оставшихся целей исследований на предстоящей большей части плавания стали маловероятным.
Обработка данных на карте памяти позволила выполнить анализ полей дифференциальных поправок МДПС и восстановить фактический маршрут следования судна.
Анализ радиочастотного диапазона МДПС (283,5-325КГц) проводился по данным СН-5703 и визуализировался в виде гистограмм наложения по данным уровней сигнала и соотношения сигнал/шум.
В период плавания зарегистрирована работа изделия по более 100 ККС, в том числе 29 в Европейской части перехода от Кронштадта до Мурманска, 10 на Северном морском пути, около 40 в Тихоокеанском регионе. Наибольшие расстояния приема дифференциальных поправок были зарегистрированы от станций Анненес (Норвегия) – 530 км, Скутшер (Швеция) – 550 км, Свинё (Норвегия) – 590 км.
Исследование результатов относительных высокоточных фазовых решений подтвердило возможность определения угловых величин с точностями до 0.5° (СКО) на базе от 50 сантиметров, в том числе в высоких широтах.
Кругосветное плавание ОИС "Владимирский" после выхода из порта г.Мурманск проходило по маршруту севернее Новой земли по северному морскому пути, через Берингов пролив с заходом в Петропавловск-Камчатский и Владивосток. Самой северной точкой, откуда было доставлено сообщение от СН-5703 по каналу Инмарсат FBB стала точка с широтой места 76,6°N. Более стабильно сообщения от СН-5703 о месте, курсе и скорости судна приходили по каналам GPRS в пунктах заходов, где была доступна сотовая связь. При пересечении Берингова пролива как и далее во всем Тихом океане связь с судном посредством Инмарсат пропала совсем, так как переход в зону действия Тихоокеанского спутника системы Инмарсат (POD) необходимо было предварять заявкой в компанию Морсвязьспутник о предполагаемой зоне плавания.
10 декабря 2014 года сообщение от СН-5703 было получено на подходе к порту Коринто (Никарагуа), далее через Панамский канал с заходом на Кубу пересекая Атлантический океан ОИС "Владимирский" вернулся в Кронштадт.
Помимо изложенного выше хочется отметить, что использование SIM карт Мегафон для организации канала связи GPRS в роуминге является не самым удачным решением в виду как "скрытых" особенностей тарификации, так и зоны покрытия. На северном и северо-восточном побережье РФ более качественной оказалась сеть оператора Билайн.
В качестве судового комбинированного приемоиндикатора ГНСС изделие СН-5703 отработало весь период кругосветного плавания без существенных замечаний. Применение СН-5703 для целей мониторинга, в том числе для решения специфических задач, требующих мультиплексирование каналов связи и автоматизации процесса сбора данных от судовых систем можно считать инновационным и приемлемым решением, доступным для адаптации под конкретные специализированные требования заказчика.
1) Система "Виктория" или "Альбатрос" от ФГУП Морсвязьспутник на базе Инмарсат;
2) аппаратура "Фарватер" от ЗАО "Радиокомплекс" на базе Глобалстар;
3) аппаратура СН-5703, представляемая ЗАО "КБ НАВИС" в 2012 году, интегрирующая различные каналы наземной и спутниковой связи.
Таким образом, системы мониторинга подвижных объектов служат своеобразным полигоном для отработки новых технологий, базой для выработки интегрированных решений, лабораторией по апробации будущих протоколов и стандартов, основой для структурного прогресса в геоинформационных технологиях, при этом являясь важной составной частью концепции e-Navigation.
Широкие возможности СН-5703 обуславливаются реализацией в его исполнении технических решений по поддержке интерфейсов различных внешних средств связи, наличии встроенного модема сотовой связи GPRS, поддержке интерфейсов для работы с судовыми датчиками и модульным принципом схемотехнического решения, позволяющем не только расширять возможности приемоиндикатора по работе с периферийным оборудованием, но и качественно изменить функционал путем дополнения или замены модулей. В изделии предусмотрено 4 посадочных места для функциональных модулей. Так СН-5703 может осуществлять функции спутникового компаса, системы контроля дееспособности вахтенного помощника с периодической передачей фото изображения от камеры, высокоточного навигационного приемника, реализующего фазовые решения в режимах RTK (Real Time Kinematic) или РРР (Precise Point Positioning), всего лишь путем замены основного модуля на его другое исполнение. В базовую комплектацию СН-5703 входит модуль приемника корректирующей информации морской дифференциальной подсистемы и еще одно место зарезервировано, для перспективных низкоорбитальных спутниковых систем связи типа "Гонец" или "Thuraya".
Серийно выпущенная партия СН-5703 уже поставляется заказчикам, однако работа по совершенствованию изделия и его применяемости продолжается в СПб филиале ЗАО "КБ НАВИС". В периоды навигации 2013 и 2014 годов опытные образцы проходили апробацию в условиях перехода пограничного судна ПС-824 из Санкт-Петербурга в Невельск, на буксирах и обстановочном судне Невско-ладожского района Волго-балтийского ГБУ. Но результаты оплавывания одного из опытных образцов в условиях кругосветного плавания ОИС "Владимирский" в период с августа 2014 по январь 2015 года заслуживает более подробного изложения.
Первоначально на ОИС "Владимирский" планировалось дооснастить изделие СН-5703 системой угломерной для измерения истинного курса и углов пространственной ориентации, терминалом системы спутниковой связи Инмарсат мини-С и сопрячь изделие с судовой ЭКНИС и приемником автоматической идентификационной системы (АИС). Такое техническое решение имело целью определения точности выработки системой угломерной данных истинного курса, исследование полей дифференциальных поправок от контрольно корректирующих станций МДПС и условий относительных высокоточных фазовых решений в высоких широтах. В период подготовки к плаванию техническое решение практически отрабатывалось совместно с компанией ЗАО "ПКТ" и предполагало помимо выработки углов пространственной ориентации сбор и передачу в береговую диспетчерскую систему данных лага, эхолота и гирокомпаса, получаемых от ЭКНИС. Передача данных наблюдений планировалась посредством канала GPRS сотовой сети оператора "Мегафон" и терминала 3026M системы спутниковой связи Инмарсат мини-С, что обеспечивало бы наличие связи с СН-5703 в любом месте предполагаемого маршрута за исключением части северного морского пути, находящегося выше 75-80° северной широты.
СН-5703 был настроен для передачи сообщений по каналу GPRS каждые 10-30 минут (устанавливается оператором), а по каналу Инмарсат мини-С – каждые 12 часов, но накануне выхода судна в плавание подключение к ЭКНИС и АИС было решено не выполнять, а терминал Инмарсат мини-С приказал "долго жить". Таким образом, помимо грядущего нарушения непрерывности мониторинга местоположения судна, стало очевидным, что из намеченных первоначально целей, практически реализуемыми остались лишь две: исследование полей дифференциальных поправок МДПС и условий фазовых решений в высоких широтах, которые обеспечивались возможностью СН-5703 регистрировать первичные измерения на карту памяти.
Переход от причальной стенки Канонерского острова в Санкт-Петербурге до места базирования в г.Кронштадт ознаменовался стабильной и уверенной работой изделия и получением сообщения по каналу GPRS "Привет с Владимирского". Голосовая связь по каналу GPRS была удовлетворительной, но так как изделие вносит долю шума в и без того неустойчивую голосовую связь мобильного оператора, то от идеи голосового общения с использованием изделия решили отказаться. Первая же потеря связи с судном не заставила себя ждать и случилась 18 августа 2014 аккуратно на выходе из Финского залива, АИС приемник также ничего не передавал. Область неуверенного приема GSM связи около о.Гогланд также осталась незамеченной приемником и нам оставалось только ждать появления судна на мониторах диспетчерской системы, построенной на картах Google.
Долгожданное сообщение "Не входит в роуминг, передал через FBB" появилось 21 августа при входе в Датские проливы и означало, что изделие успешно подключили к судовому терминалу Инмарсат FBB, предназначавшемуся для приема карт гидрометеорологической обстановки. Регламент совместного использования терминала FBB был не оговорен заранее, но минимальность трафика передаваемых изделием сообщений не внушал опасений. Средняя длинна сообщений, передаваемых изделием по каналу FBB составляла не более 200 байт со всеми служебными полями, что в переводе от стоимости трафика оценивалось в пределах от 8 до 12 рублей (для мини-С в 5-7 рублей) за сообщение.
Дальнейший путь следования судна до порта г.Мурманск сопровождалось более менее регулярными сообщениями по каналам GPRS и FBB. В Мурманске было принято решение демонтировать систему угломерную и вместе с картой памяти с записанными измерениями переправить в Санкт-Петербург. При замене карты памяти на новую возникла неисправность, выразившаяся в отказе изделия работать с любой из доступных карт памяти, таким образом и выполнение оставшихся целей исследований на предстоящей большей части плавания стали маловероятным.
Обработка данных на карте памяти позволила выполнить анализ полей дифференциальных поправок МДПС и восстановить фактический маршрут следования судна.
Анализ радиочастотного диапазона МДПС (283,5-325КГц) проводился по данным СН-5703 и визуализировался в виде гистограмм наложения по данным уровней сигнала и соотношения сигнал/шум.
В период плавания зарегистрирована работа изделия по более 100 ККС, в том числе 29 в Европейской части перехода от Кронштадта до Мурманска, 10 на Северном морском пути, около 40 в Тихоокеанском регионе. Наибольшие расстояния приема дифференциальных поправок были зарегистрированы от станций Анненес (Норвегия) – 530 км, Скутшер (Швеция) – 550 км, Свинё (Норвегия) – 590 км.
Исследование результатов относительных высокоточных фазовых решений подтвердило возможность определения угловых величин с точностями до 0.5° (СКО) на базе от 50 сантиметров, в том числе в высоких широтах.
Кругосветное плавание ОИС "Владимирский" после выхода из порта г.Мурманск проходило по маршруту севернее Новой земли по северному морскому пути, через Берингов пролив с заходом в Петропавловск-Камчатский и Владивосток. Самой северной точкой, откуда было доставлено сообщение от СН-5703 по каналу Инмарсат FBB стала точка с широтой места 76,6°N. Более стабильно сообщения от СН-5703 о месте, курсе и скорости судна приходили по каналам GPRS в пунктах заходов, где была доступна сотовая связь. При пересечении Берингова пролива как и далее во всем Тихом океане связь с судном посредством Инмарсат пропала совсем, так как переход в зону действия Тихоокеанского спутника системы Инмарсат (POD) необходимо было предварять заявкой в компанию Морсвязьспутник о предполагаемой зоне плавания.
10 декабря 2014 года сообщение от СН-5703 было получено на подходе к порту Коринто (Никарагуа), далее через Панамский канал с заходом на Кубу пересекая Атлантический океан ОИС "Владимирский" вернулся в Кронштадт.
Помимо изложенного выше хочется отметить, что использование SIM карт Мегафон для организации канала связи GPRS в роуминге является не самым удачным решением в виду как "скрытых" особенностей тарификации, так и зоны покрытия. На северном и северо-восточном побережье РФ более качественной оказалась сеть оператора Билайн.
В качестве судового комбинированного приемоиндикатора ГНСС изделие СН-5703 отработало весь период кругосветного плавания без существенных замечаний. Применение СН-5703 для целей мониторинга, в том числе для решения специфических задач, требующих мультиплексирование каналов связи и автоматизации процесса сбора данных от судовых систем можно считать инновационным и приемлемым решением, доступным для адаптации под конкретные специализированные требования заказчика.
***
Из специально созданных/создаваемых для мониторинга судов отечественных систем, за исключением АИС и множества систем на базе GPRS выделяются три:1) Система "Виктория" или "Альбатрос" от ФГУП Морсвязьспутник на базе Инмарсат;
2) аппаратура "Фарватер" от ЗАО "Радиокомплекс" на базе Глобалстар;
3) аппаратура СН-5703, представляемая ЗАО "КБ НАВИС" в 2012 году, интегрирующая различные каналы наземной и спутниковой связи.
Таким образом, системы мониторинга подвижных объектов служат своеобразным полигоном для отработки новых технологий, базой для выработки интегрированных решений, лабораторией по апробации будущих протоколов и стандартов, основой для структурного прогресса в геоинформационных технологиях, при этом являясь важной составной частью концепции e-Navigation.
Денис Федорович Миляков
Кандидат технических наук
Кандидат технических наук
