Система и устройства автоматической идентификации судов (1142019), страница 4
Текст из файла (страница 4)
в зависимости от режимаДинамическая информацияплавания, изменения скорости и курса.Каждые 6 минут, при изменении данных и поИнформация о рейсетребованиюСообщения по безопасноПри необходимостисти плаванияСтатическая и рейсовая информация передается в так называемом сообщении №5 «Статические данные о судне и информация о рейсе» (см. табл.2.3).
Динамическая информация передается в зависимости от скорости суднаи изменения курса судна. Интервал передач задается в соответствии с табл.1.3. Динамическая информация передается в сообщении №1 «Сообщение оместоположении». Если судно находится на якоре или движется с малой скоростью (менее 3-х узлов), то интервал между сообщениями динамическойинформации составляет 3 минуты. При повышении скорости судна интенсивность передач увеличивается.
При скорости судна 23 узла и более интервал времени между соседними передачами динамической информации составляет всего 2 секунды.Такая адаптация интервала передач к динамике судна позволяет в максимальной степени отследить перемещение и все маневры судна и в то жевремя не перегружать эфир излишними передачами при медленном перемещении судна.Таблица 1.3 – Интервал передач динамической информацииДинамическое состояние суднаСудно на якоре, на швартовых или движущееся со скоростью менее 3 узловСудно на якоре, на швартовых или движущееся быстрее 3узловСудно на ходу (0–14 узлов)Судно на ходу (0 - 14 узла) и изменение курсаСудно на ходу (14–23 узла)Судно на ходу (14 – 23 узла) и изменение курсаСудно на ходу ( более 23 узлов)Судно на ходу (более 23 узлов) и изменение курса17Интервал междусообщениями3 мин.10 сек.10 сек.3,33 сек.6 сек.2 сек.2 сек.2 сек.1.8.
УКВ каналы АИССтанции АИС обмениваются данными между собой по умолчанию надвух УКВ каналах с временным разделением сигналов (TDMA): 87В (161,975МГц) и 88В (162,025 МГц). Станции АИС используют TDMA каналы наодинаковых частотах с разделением передач по времени. В качестве источника единого времени станции АИС используют внешний и внутренний GPSили ГЛОНАСС/GPS приемники.Сущность временного разделения каналов заключается в том, что каждая станция АИС передает в строго определенном ей временном интервале слоте. Длительность одного слота составляет 27,6 мс.
Так как один слот занимает по времени 26,7 мс, то при скорости передачи данных 9600 бит/сек водном слоте может быть размещено 256 бит информации.9600 бит/сек × 26,7 мкс = 256 битДля точного задания начала слота используются сигналы времениГНСС, которая обеспечивает точность синхронизации по времени не хуже 10мкс. Таким образом, каждая станция как бы вклинивается для передачи в определенный слот.Естественно возникает вопрос о назначении слотов для передач каждойстанции. Для предотвращения конфликтов, когда в пределах УКВ радиосвязи(т.
е. примерно 30 мор. миль) два судна будут использовать для своих передач один и тот же слот, используется специальный алгоритм самоорганизации выбора занимаемых слотов. Этот алгоритм предусматривает передачукаждым судном своего расписания передач на ближайший период времени.Кроме параметров по судну в типовое сообщение включаются номера забронированных слотов, которые судно планирует использовать для последующих передач. Все другие суда анализируют панораму занятых слотов и соответственно планируют свои передачи только в свободных слотах.Такой алгоритм называется SOTDMA - Self Organizing TDMA. Болееподробно процедура выбора слотов для передачи поясняется в п.
2.3. Алгоритм SOTDMA используется судами в открытом море, когда все станцииАИС являются равноправными.В зоне действия базовой (береговой) станции назначения слотов дляпередач каждого судна осуществляет сама базовая станция. Такой алгоритмназывается FATDMA – fixed access TDMA, множественный фиксированныйдоступ с временным разделением каналов.В регионах, где осуществляется мониторинг береговыми станциями,могут использоваться другие частотные каналы АИС, если каналы 87В и 88Взаняты другими службами.Кроме двух TDMA каналов станция АИС одновременно работает наканале DSC (канал 70). По этому каналу производится назначение рабочихканалов АИС со стороны береговой станции.Минутный интервал представляет собой кадр (или фрейм), включающий 2250 слотов.26,7 мкс × 2250 = 60 сек18Для повышения надежности системы и повышения пропускной способности используются два канала АИС, обеспечивая передачу/прием по2250 слот/мин на каждом канале.Таким образом, пропускная способность АИС на двух УКВ каналах составляет 4500 слот/мин.2250 слот/мин × 2 = 4500 слот/мин.Принцип временного разделения передач отдельных судов поясняетсярис.1.2.1 слот = 256 бит1 фрейм = 2250 слот = 60 секВремяСлот26,6 мс87В88ВВсе суда принимаютсообщения от соседнихсудов в пределахУКВ радиосвязиСудно ССудно ААИС судна А посылаетсообщение о координатах(Position Report) в одномвременном слоте ирезервирует другие слотыдля последующих передачСудно ВРис.
1.2. Организация радиосвязи с временным разделением каналов19Контрольные вопросы1. Каковы требования Конвенции СОЛАС в отношении оборудования морских судов аппаратурой АИС?2. Поясните назначение АИС.3. В каком частотном диапазоне и на каких каналах осуществляется взаимный обмен информацией в АИС?4. Каковы преимущества АИС по сравнению с другими судовыми навигационными средствами? Назовите ограничения АИС.5. Поясните принцип действия АИС.6. Почему передачи от отдельных судовых станций АИС не мешают другдругу?7.
В чем заключается технология радиосвязи с временным разделением каналов?8. Какие данные относятся к статическим, динамическим и рейсовым параметрам?9. Поясните, чем отличается курс судна по гирокомпасу от путевого угла.10. На основе каких данных рассчитываются путевой угол и скорость суднаотносительно грунта (путевая скорость)?11. Поясните принцип действия спутниковой навигационной системы.12. Что такое дифференциальный режим определения координат.13.
Как часто передается информация по судну? Как зависит интенсивность передачи информации от скорости судна?14. Какие данные, передаваемые АИС, вводятся вручную при установке аппаратуры на судне, в начале рейса, вводятся автоматически?15. От каких источников получает координаты аппаратура АИС?16. Поясните термины: слот, фрейм, бит.17.
Какова скорость передачи информации в пределах одного слота?18. Дайте расшифровку следующих английских аббревиатур: AIS, TDMA,SOTDMA, FATDMA, GNSS, COG, SOG.202. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ АИС НА РАЗЛИЧНЫХИНФОРМАЦИОННЫХ УРОВНЯХ2.1. Модель взаимодействия открытых информационныхсистемФункционирование АИС основываются на модели взаимодействия открытых информационных систем (Open System Interconnection, OSI).
Стандарт OSI разработан международной организацией по стандартизации (International Standard Organisation, ISO) и поэтому называется стандартомISO/OSI. Данному стандарту отвечают большинство компьютерных и информационных систем.В модели ISO/OSI предусмотрено семь уровней и определен порядокинформационного обмена на каждом уровне.
Применительно к рассматриваемой АИС модель ее функционирования представляется как показано нарис. 2.1.Прикладной уровеньУровень представления данныхСеансовый уровеньТранспортный уровеньСетевой уровеньКанальный уровеньКанал 1Канал 2Управление доступом Управление доступомк каналук каналуОбеспечение каналаОбеспечение каналаУправление каналомУправление каналомФизический уровеньПриемник 1ПередатчикПриемник 2Рис.
2.1. Модель функционирования АИС на различныхинформационных уровняхВ АИС определены требования к четырем уровням: физическому, канальному, сетевому и транспортному.212.2. Физический уровеньНа физическом уровне определяются требования к характеристикамприемопередатчика: виду модуляции сигнала, частотам, излучаемой мощности и т.п. Это чисто аппаратный уровень. Требования к АИС на физическомуровне сведены в табл.
2.1.Передача данных осуществляется в УКВ диапазоне морской подвижнослужбы. Передача данных по умолчанию должна осуществляться на каналахAIS 1 и AIS 2, если иначе не определено компетентными властями. В территориальных водах рабочие каналы могут назначаться базовой станцией АИС.Транспондер для повышения пропускной способности и повышениянадежности работает на двух параллельных каналах. Два отдельных TDMAприемника используются одновременно для параллельного приема информации по двум независимым частотным каналам.
Для передачи используетсяодин TDMA передатчик попеременно на двух независимых частотных каналах.АИС должна иметь возможность работы на каналах 25 кГц или 12,5кГц. 25 кГц канал используется в открытом море, в то время как 25 кГц или12,5 кГц каналы используются в территориальных водах.Таблица 2.1 – Требования к АИС на физическом уровнеНазвание параметраЗначениеДиапазон частот, МГц156,025 - 162,025Разнос между каналами, кГц12,5/25AIS 1 (канал 1 по умолчанию, ch 87B, 2087), МГц161,975AIS 2 (канал 2 по умолчанию, ch 88B, 2088), МГц162,025Ширина полосы частотного каналаУзкая (12,5 кГц)/Широкая (25 кГц)Скорость битов, бит/сек9600Обучающая последовательность, бит24Время установки передатчика (мощность передачи ≤ 1,0в пределах 20% от конечного значения, стабильность частоты в пределах 1,0 кГц от конечногозначения), мсВыходная мощность передатчика, Вт2/12,5Кодирование данныхNRZIМодуляцияАдаптированная кполосе GMSK/FMИндекс частотной модуляциипри узкой полосе0,25при широкой полосе0,5Стабильность частоты передатчика±3 ppm (±3 х 10-6)22В передатчике осуществляется частотная манипуляция с предварительной низкочастотной фильтрацией модулирующего сигнала (Gaussian minimum shift keying, GMSK/FM).
Формирование GMSK/FM сигнала поясняетсярис. 2.2.На рис. 2.2 представлены схема GMSK/FM модулятора и временныедиаграммы сигналов. Данные представляются так называемым «инверснымкодом без возвращения к нулю» (Non return to zero, inverse NRZI). Код NRZIменяет уровень сигнала на противоположный при передаче «единицы» данных. При передаче «нуля» уровень сигнала не изменяется. Далее сигналNRZI проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ) с амплитудно-частотнойхарактеристикой, близкой по форме к гауссовой кривой. Этим и определяется название сигнала. Сглаживание сигнала необходимо для уменьшения ширины полосы частот, занимаемой радиосигналом.
Такой фильтр также минимизирует межсимвольные искажения сигнала.NRZIа)Данные1ФНЧ0ГУН01GMSK/FM101NRZIб)МодулирующийсигналGMSK/FMtf0+ f f0+ ff0+ ff0- ff0+ ff0+ ff0- fРис. 2.2. Формирование GMSK/FM сигнала:а) структурная схемаб) временные диаграммыПосле ФНЧ модулирующий сигнал поступает на генератор, управляемый напряжением (ГУН) для формирования частотно-манипулированногорадиосигнала. Частота радиосигнала на выходе ГУН отклоняется в ту илииную сторону от средней частоты fo .Девиация частоты, т.е. максимальноеотклонение от среднего значения частоты составляет ∆f=2,4 кГц при широкой полосе (25 кГц) и ∆f=1,2 кГц при узкой полосе (12,5 кГц).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
