КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ СУДОХОДСТВА СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАНАЛОВ МЕТЕОРНОЙ СВЯЗИ
INTEGRATED SYSTEM FOR PROVIDING INFORMATION SECURITY OF NORTHERN SEA ROUTE SHIPPING BY USING METEOR COMMUNICATION CHANNELS

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.
-5
УКВ радиостанция 5 включает передатчик со стабильностью частоты не хуже 1×10 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.