Актуальність теми. Багаторічні статистичні матеріали аварійності суден морського та рибопромислового флоту свідчать, що кожне третє-четверте судно валовою місткістю 500 регістрових тон та більше щорічно терпить аварію. Облік аварійних пригод та експлуатаційних ушкоджень значно розширює цей перелік.

Безпека мореплавання дуже значною мірою залежить від датчиків первинної інформації – радіолокаційних станцій, гірокомпасів та магнітних компасів, лагів, приладів та систем визначення місця судна. Конвенція "SOLAS" формулює мінімальні вимоги щодо навігаційного обладнання.

Для запобігання зіткненням сьогодні створено досконалі системи ЗАРП. У цих системах сигнал тривоги подається автоматично відповідно до встановлених судноводіїв допустимого часу зближення на дистанцію найкоротшого зближення та допустимої дистанції найкоротшого зближення. Це означає, що критерії безпеки…

 Судноводій обирає сам. Природно, що кожен судноводій матиме свою оцінку ситуації залежно від підготовки, досвіду, індивідуальних рис характеру, а це у свою чергу означає відсутність єдиного розуміння проблем безпеки. Об'єктивна оцінка ситуації, отже, і правильне рішення, може мати місце лише з урахуванням оцінки ступеня довіри радіолокаційної та навігаційної інформації у потрібну міть.

Поточні навігаційні завдання вирішуються із залученням різних технічних засобів та методів судноводіння, а потреби забезпечення їх використання частіше входять у протиріччя з фінансовими витратами судновласників. Оптимальне вирішення цих проблем знаходиться у покращені технічних та експлуатаційних характеристик навігаційний засобів судноводіння. Найбільш важливим приладом для оцінки навігаційної обстановки навколо судна є станція радіолокації (РЛС).

Суднова РЛС є невід'ємною частиною всього комплексу навігаційного обладнання будь-якого судна. Ніякий інший судновий навігаційний прилад, крім РЛС, не здатний надати графічну інформацію про об'єкти, що знаходяться навколо судна, а це означає, що РЛС є необхідним засобом забезпечення безпеки судноплавства.

Важливим елементом будь-якої РЛС є НВЧ генератор, що формує потужні зондуючи імпульси. Традиційно таким елементом є магнетрон. Однак розвиток технології виробництва напівпровідникової техніки дозволили створити відносно потужні генератори НВЧ на основі напівпровідникових польових транзисторів (metal-semiconductor field-effect transistor - MESFET). Завдяки цьому з'явилася можливість застосовувати твердотільні генератори НВЧ у станціях радіолокації та відмовитись від застосування дорого коштовних магнетронів.

Передавач РЛС на основі магнетрону є найбільш енергоємним елементом усієї станції. Крім того, магнетрон має певний термін експлуатації, після чого його необхідно замінити. Частота НВЧ коливань магнетрону незмінна та визначається геометричними розмірами резонаторних камер. Твердотільні генератори щодо цього мають незаперечні переваги. РЛС на основі твердотільних елементів дозволяють суттєво покращити технічні та експлуатаційні характеристики РЛС застосовуючи іншу структуру побудови всього приймально-передавального тракту. У твердотільних РЛС є можливість змінювати частоту передавача, що неможливо в передавачах на магнетронах, а в приймачі застосовувати метод стиснення імпульсів ехосигналів.

Застосування твердотільних елементів не дозволяє отримати високу потужність передавача. Отже, для одержання таких же значень потужності зондуючі імпульси твердотільної РЛС повинні мати більшу тривалість. Однак зі збільшенням тривалості зондувальних імпульсів буде погіршуватися роздільна здатність по дальності. Для її поліпшення у твердотільних РЛС застосовується внутрішньо імпульсна модуляція. Залежно від того, який з параметрів імпульсу (частотний або фазовий) піддається модуляції, зондуючий сигнал можна представити у вигляді окремих частин, кожна з яких має свою частоту або фазу. Відкликання цілі на такий сигнал можна розділити на окремі частини та об'єднати їх у часі для отримання одного короткого імпульсу.

Операція стиснення відбитого від об'єкту імпульсу виконується у спеціальних кореляційних фільтрах. Таким чином, стиснення імпульсів дозволяє об'єднати енергетичні переваги довгих імпульсів і переваги просторової роздільної здатності коротких імпульсів. Нові РЛС забезпечують чітке зображення та низький рівень перешкод.

Використовуючи «складний» сигнал твердотільні РЛС дозволяють при невисокій випромінюваної потужності (близько 200 Вт) виявляти судна та інші надводні об'єкти на відстані не менших, ніж при використанні імпульсних приймачів на основі магнетрону потужністю 35 кВт. Твердотільні приймачі мають підвищену завадостійкість від зондуючих сигналів інших РЛС та метеоумов.

В цілому напівпровідникові РЛС мають набагато більше переваг над системами на основі магнетронів. Екологічна безпека нових моделей РЛС забезпечується низькою потужністю випромінювання, що означає можливість встановлення подібних систем поблизу майданчиків, де знаходяться люди. Ці моделі складаються з матеріалів, які майже не підлягають регулярному контролю та заміні, що робить їх вигіднішими в економічному плані , до того ж вони мають підвищену надійність. Магнетронний радар вимагає часу прогріву, що може становити до 2,5 хвилин, твердотільні радари готові до роботи на випромінювання майже миттєво.

Напівпровідники також дозволили почати використовувати допплерівську технологію, завдяки якій можна отримувати практично миттєву інформацію про судна, що наближаються.

Відмова від магнетронних генераторів НВЧ – це веління часу, технологічний прорив, що сприяє зниженню експлуатаційних витрат, витрат на технічне обслуговування, зниженню енергоспоживання, зростанню безпеки навколишнього середовища, простоті конструкції тощо.

Нижче наведено порівняльне зображення на екрані індикатора РЛС з використанням твердотільного трансивера на базі магнетрону.

Зараз суднові твердотільні РЛС виробляють досить відомі фірми. Наприклад - FURUNO FAR-2x28-NXT (X-Band) FAR-2x38-NXT (S-Band) РЛС мають деякі дуже сучасні функції:

· функція автоматичного пригнічення перешкод (ACE). Для неперевершеної чіткості ехосигналів радіолокаційне зображення швидко регулюється натисненням однієї кнопки. Якщо активована функція ACE, система автоматично набудовує фільтр пригнічення перешкод і регулювання посилення, залежно від стану моря і метеорологічних умов.

· Функція швидкого супроводу цілей Fast Target Tracking™ для запобігання зіткненням на ранніх етапах. Завдяки цій функції РЛС швидко надає точну інформацію про супроводжувану ціль: потрібно всього декілька секунд, щоб відображати вектор швидкості і путнього кута, що дозволяє завчасно прийняти необхідні заходи і уникнути зіткнення.

Актуальною тенденцією в галузі морських комунікацій є необхідність обміну все більшими обсягами інформації між усіма морськими організаціями. Наприклад, судам необхідно обмінюватися даними з центрами моніторінг руху суден (VTS), приймати навігаційну, метеорологічну інформацію, повідомлення про проведення SAR та іншу необхідну інформацію. Тому з метою трансляції зв'язка між берегом та суднами використовують декілька систем передачі даних. Крім того, як зусилля з надання послуг обміну маршрутами між судами та центрами VTS, з кінцевою метою оптимізації маршрутів, за допомогою спільного, прийняття рішень між командою містка та береговими операторами - системою обміну даними ОВЧ (VDES). Для конкретного оновлення впроваджується система автоматичної ідентифікації (AIS - Automatic Identification System).

І NAVDAT, і VDES як нові системи морського зв'язку повинні підтримувати динамічні, гнучкі, масштабовані, орієнтовані на легке обслуговування, інтуїтивно зрозумілі системи, такі як платформа морського зв'язку та електронна навігація для майбутньої навігації.

NAVTEX (NAVigational TEleX) - це система наземного морського радіотелексного зв'язку, яка працює в смугах частот MF (518 кГц та 490 кГц) та HF (4209,5 кГц). У судноплавній навігації служить для прийому навігаційної і метеорологічної інформації безпеки (MSI - Maritime Safety Information) і служить компонентом «Глобальної морської системи зв'язку у разі лих і для забезпечення безпеки» (GMDSS). Система працює в режимі прямого виправлення помилок (FEC). Це означає, що неможливо встановити двосторонній зв'язок між двома станціями, тобто вона використовується користувачами тільки в режимі прийому. Повідомлення приймаються у вигляді текста.

NAVTEX відноситься до систем, відомих як вузько смуговий цифровий друк (NBDP - Narrow Band Direct Printing ). NBDP заснований на модуляції з частотним ключем (FSK), у той час як зсув між несучими частотами становить 170 Гц, а швидкість передачі складає приблизно 100 біт/с. Через таку низьку швидкість передача даних NAVTEX може розглядатися як застарілий, особливо у контексті розробка складної електронної навігації. Іншими словами, НАВТЕКС не може передавати великі обсяги даних у режимі реального часу для потреб морської навігації, включаючи можливості удосконаленого механізму обміну маршрутами.

Тому система NAVDAT розвивалася з метою доповнити (замінити) NAVTEX якоссь більш вдосконаленої системою приладів. У наступному розділі ця система буде описана докладніше.

Навігаційні дані (NAVDAT) - це морська рухома служба, яка працює в смузі частот 500 кГц і служить для цифрового передачі даних про безпеки та захисту від берега до судна. Оскільки за своєю глобальною архітектурі він схожий на NAVTEX, він буде координуватися IMO таким же чином. Це знижує витрати та полегшує перехід від NAVTEX до NAVDAT.

Нова система використовує модуляцію мультиплексування з ортогональним частотним поділом каналів (OFDM) у смузі 10 кГц (тобто 495-505 кГц). Він припускає два основних режими передачі: загальний - широкомовний (тобто на всі судна) та вибірковий - багатоадресний або одноадресний (тобто за географічним регіоном, за групою суден чи конкретним судном). Крім текстових файлів NAVDAT дозволяє передавати схеми, графіки, малюнки і т.д. Ці дані включають метеооценографічну інформацію у вигляді діаграм (наприклад, ізобаричних лінії), числові дані (регулярні оновлення інформації про положенні «ока» (центру) тропічного циклону, припливи та течії тощо), звіти, що показують нанесені на карту позиції льоду та айсбергів, попередження через небезпеку піратства, SAR-повідомлення та іншу інформацію, що стосується безпеки на морі. Швидкість передачі значно збільшена у порівнянні з NAVTEX і становить 15-25 кбіт/с.

NAVDAT забезпечує гарну дістанцію радіопокриття приблизно 250-350 морських миль від берегової станції. З погляду управління інформаційними та

комунікаційними технологіями (ІКТ) у документі представлена еволюція морських систем радіозв'язку NAVTEX та АІS у відповідні NAVDAT та

системи VDES. NAVDAT та VDES, безперечно, підтримають розробку концепцій «Maritime Cloud» та «e-Navigation».