Перспективы перехода ЭКДИС на уровень интегрированных информационных навигационных систем

Перспективы перехода ЭКДИС на уровень интегрированных информационных навигационных систем
Евгений Комраков, ЗАО "Транзас"

Российская компания Транзас, основанная в 1991 году, за сравнительно небольшой срок вышла на одну из лидирующих в мире позиций по производству электронно-картографических информационных навигационных систем, морских тренажеров, систем расчета устойчивости, непотопляемости и прочности корабля, систем борьбы с разливом нефти, основанных на электронной картографии, систем управления движением судов и т.д. В апреле 1998 года компанией Транзас получен первый в мире сертификат на ЭКДИС (электронно-картографическую информационную систему). После климатических, стендовых и морских испытаний Российская морская администрация и Российский морской регистр судоходства выдали компании соответствующие сертификаты. Началась эра настоящих ЭКДИС. Однако жизнь не стоит на месте. В каком же направлении будут развиваться системы на базе ЭКДИС? Мое мнение таково: это будут системы с очень высокой степенью интеграции и мощной информационной поддержкой, большим количеством различных баз данных и данных, поступающих или посылаемых в режиме реального времени через современные коммуникационные системы.

В 1995 году была создана рабочая группа Международной электротехнической комиссии по интегрированным навигационным системам (ИНС), в работе которой наша компания принимает самое активное участие. Первый проект стандарта по ИНС был рассмотрен в июле 1998 года. В существующем проекте стандарта одним из основных требований является обеспечение поддержки принятия решений по управлению судном.

Компания Транзас уже несколько лет занимается разработкой очень перспективной на наш взгляд интегрированной информационной навигационной системы, одной из основных функций которой является обеспечение поддержки принятия решений для капитана. Я полагаю, что описание некоторых функций могло бы быть интересно как описание возможного прототипа интегрированных информационных навигационных систем.

Первое и очень мощное средство, позволяющее существенно обогатить состав функций системы - это подключение различного рода баз данных. Электронные карты должны поставлять для системы ЭКДИС национальные гидрографические общества, переход от бумажных карт к электронным для которых - огромная работа. По оценкам специалистов, достаточное для работы глобальное покрытие акватории официальными электронными картами будет достигнуто не ранее, чем через несколько лет. Исходя из этого, компания Транзас 7 лет назад начала производить собственные неэквивалентные электронные карты, которые являются вспомогательными и могут использоваться только вместе с бумажными картами. Нами создана уникальная база данных, на которой можно отрабатывать электронную динамическую навигацию. Создание базы данных заняло у компании около миллиона человеко-часов. Сейчас в нашей коллекции 4800 полноценных электронных карт, которые состоят из 100 миллионов точек, формирующих линейные объекты, 8 миллионов глубин, 90 тысяч маяков, 190 тысяч буев и т.д. Кроме того, к системе подключены база данных по приливоотливным течениям (60 тысяч часовых векторов), глобальная база данных по поверхностным течениям (480 тысяч месячных векторов), глобальная база данных по уровням воды, которая рассчитывается по 11 гармоникам (более 6 тысяч пунктов), база данных по портам захода (все данные имеющиеся в американском каталоге Port Index - более 8 тысяч портов) и часть глобальной климатической базы данных (скорость и направление результирующего ветра – 450 тысяч векторов, скорость и направление преобладающего ветра – 450 тысяч векторов и средняя высота волны с обеспеченностью 50% - 450 тысяч записей). Планируется подключение глобальных климатических баз данных по розам ветров, атмосферному давлению, температуре воды и воздуха, повторяемости штормов и обледенения.

В разработанной компанией Транзас навигационной информационной системе есть не только возможность визуализации этих данных на электронной карте, но и использования их для расчета воздействия течений, ветра и волнения на конкретное судно с точки зрения потери скорости и опасных ситуаций. Даже прогноз по температуре воды может быть использован для корректировки прогноза скорости конкретного судна, поскольку известно, что при высоких температурах приходится сбавлять обороты, что приводит к потере скорости. В будущем у штурмана будет возможность получения прогноза погоды на срок до 10 дней вперед (предположительно из Американского и/или Европейского центров погоды) для визуализации и расчетов планирования маршрутов.

Работа с этими базами данных позволяет не только решить проблемы безопасности мореплавания, но и комплекс экономических проблем. Работа с базой данных приливоотливных течений позволяет, например при переходе от о. Уэссан до Гамбурга рассчитать ETA или относительную скорость, с которой надо следовать, чтобы прийти в назначенное время с учетом течений. Кроме того, методом перебора может быть рассчитан наиболее эффективный ETA к острову, скажем, Уэссан, с тем, чтобы иметь на дальнейшем переходе как можно больше попутного течения, что резко влияет на экономию топлива. Работа с базой данных по поверхностным течениям и климату позволяет также с достаточной точностью подсчитать ETA. Например, неучет поверхностных течений и климата на переходе м. Гвардафуй - Сингапур может дать ошибку в ETA более 24 часов.

Понятно, что точный ETA крайне важен с точки зрения заказа причала и бригад докеров и задержка из-за неучета течения в несколько часов иногда может привести к расходам, сравнимым со стоимостью всего ЭКДИС, особенно в таких крайне загруженных портах, как Сингапур, где опоздание, как правило, грозит простоем в несколько суток, а более ранний приход всегда влечет за собой перерасход топлива.

Работа с базой данных по прогнозам погоды на электронной карте, скажем, при переходе Северной Атлантики зимой, с точки зрения оптимизации перехода скорее всего оправдает покупку ЭКДИС с такими функциями уже за один переход.

Работа в базами данных по уровням воды и портам захода дает возможность получения оперативной информации, что тоже приводит к экономии.

Весьма интересные возможности открывает использование опции радарного процессора. Радар-процессор, разработанный компанией Транзас, отличается тем, что он устанавливается в стандартный маринизированный ПК. Главное состоит в том, что мы не ограничились наложением сырой радарной картинки на карту и, хотя система имеет эту функцию, не считаем ее главной. Процессор имеет встроенную функцию целевыделения на 512 целей, работа которой не зависит от оператора. Т.е. включил ли оператор отображение сырой радарной картинки или нет, выбрал ли оператор опцию отображения вектора всех или выделенных им целей, в любом случае все цели до 512 сопровождаются с момента их появления и данные о них записываются на диск. Кроме того, у оператора есть возможность отобразить только те радарные пятна, которые процессор считает целями или отобразить сырую картинку или пятна целей только в одном или нескольких окнах заданных размеров, что разгружает электронную карту от ненужной информации и в то же время позволяет, например, иметь на экране сырое отображение двух характерных мысов в окнах. Причем оператор может выбрать прозрачность сырого радарного изображения на экране или в любом окне для обеспечения видимости элементов карты.

В августе 1997 года появилась возможность записи всей сырой радарной картинки на диск. С помощью нетривиального ПО нашей компании удалось так упаковать картинку, что она занимает крайне незначительный объем дискового пространства в час для разного разрешения (от 512 на 512 до 1024 на 1024), что позволяет писать сырое изображение каждые 3 секунды (оборот антенны) в течение нескольких месяцев. Реализация такой функции может совершить переворот в понимании принципов построения «черных ящиков».

Очень интересный опыт интеграции нашей системы можно продемонстрировать на примере подключения в реальном времени системы НАВТЕКС. Наше программное обеспечение позволяет разобрать сообщение и выделить координаты (если таковые имеются в тексте сообщения) без участия оператора, по мере получения сразу отобразить на электронной карте и активизировать автоматические предупреждения при входе в полученные по НАВТЕКСУ районы или при подходе к позиции источника сообщения с одиночными координатами. Используя соответствующую функцию, оператор может прочитать любое сообщение. Не прочитанные, новые сообщения наносятся на карту более ярко. Такая интеграция, на наш взгляд, весьма полезна с точки зрения оперативности отображения и автоматизации судовождения.

Достаточно мощно в наших системах реализована функция play-back, которая позволяет записывать не только 24 часа рейса, как требуется в ЭКДИС, а весь рейс длительностью в несколько месяцев и записывает не только параметры судна, но и параметры всех захваченных целей. Уже сейчас многие судовладельцы требуют от капитанов посылать им дискеты с треками и, проигрывая их на офисной системе, анализируют не только аварийные случаи, но и случаи опасных сближений, опасных маневров и опасных отклонений от маршрута для проведения профилактики аварийных ситуаций. Сейчас эта информация записывается на жесткий диск компьютера, но компания ведет разработку твердотельного черного ящика, который выдерживает высокую температуру и глубину погружения до 500 метров и не доступен членам экипажа для стирания или изменения информации.

Есть два подхода к «черному ящику». Первый - сбор информации с различных независимых датчиков, а второй - сбор информации через систему ЭКДИС. Во втором случае «черный ящик» может стать «интеллектуальным». Например, если записывать данные о своем судне в нормальных условиях плавания можно 1 раз в минуту, то при срабатывании навигационной сигнализации при подходе к опасности можно начинать запись каждую секунду. То же самое с целями - при сближении начинать запись каждые 3 секунды.

В настоящее время для передачи данных на судно и с судна можно использовать Инмарсат А, B или М. Однако, оборудование для этой системы дорогое, скорость передачи низкая, а стоимость эфирного времени велика. Сейчас начинают разворачиваться значительно более современные глобальные системы связи, такие как Иридиум. Эта система, основанная на низколетящих спутниках, работает по принципу сотовой связи. Стоимость эфирного времени и скорость передачи у этой системы значительно лучше. Транзас готовится к внедрению таких систем. Уже сейчас работает система корректуры электронных карт в режиме on-line. Мы будем готовы передавать обработанные прогнозы погоды в цифровом виде для наложения на карту и анализа. Некоторые порты (в США, например) уже готовы передавать по запросу на суда такие динамические данные, как уровень воды и течение, что также повысит безопасность мореплавания. Для передачи данных о судне в береговой офис компании или в морскую администрацию региона ЭКДИС будет использоваться как интеллектуальный сенсор.

На берег, помимо стандартного сообщения о местоположении, может быть передан маршрут следования, время прихода в следующую точку и в порт назначения с учетом течений, ветра и волнения, что крайне важно для прогноза движения судна. При наличии сомнительных ситуаций (сигнализации по навигационным опасностям или опасном сближении с целью) может передаваться более подробная навигационная информация о судне и целях, вплоть до сырой радарной картинки, что представляет собой, по сути, удаленный интеллектуальный «черный ящик», который не сгорит и не утонет вместе с судном в случае аварии.

Если в нормальных условиях плавания достаточно передать координаты судна, скажем, 1 раз в час или в 4 часа, то при использовании ЭКДИС в качестве датчика, вместе с очередными координатами можно передать очень хорошо сжатую историю движения судна и целей за период, прошедший с момента с последнего сообщения. Таким образом, вся информация о движении судна и целей в случае условий нормального плавания будет передаваться в компанию с некоторым опозданием, а в случае сомнительных ситуаций - немедленно, что является мощным средством контроля за судами со стороны судовладельцев и администраций.

Таким образом, используя современные коммуникационные системы, может быть налажен двухсторонний или многосторонний обмен в режиме реального времени для передачи крайне важной динамической информации, что несомненно благотворно повлияет на уровень безопасности мореплавания.