PROIECT DE DIPLOMĂ -...

92
UNIVERSITATEA MARITIMĂ CONSTANŢA FACULTATEA DE ELECTROMECANICĂ NAVALĂ PROIECT DE DIPLOMĂ Coordonator Științific: Prof.univ.dr.ing. Violeta-Vali CIUCUR Absolvent: Cornel-Marian DRĂGAN 2018

Transcript of PROIECT DE DIPLOMĂ -...

Page 1: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

UNIVERSITATEA MARITIMĂ CONSTANŢA

FACULTATEA DE ELECTROMECANICĂ NAVALĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

Coordonator Științific:

Prof.univ.dr.ing. Violeta-Vali CIUCUR

Absolvent:

Cornel-Marian DRĂGAN

2018

Page 2: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

UNIVERSITATEA MARITIMĂ CONSTANŢA

FACULTATEA DE ELECTROMECANICĂ NAVALĂ

SPECIALIZAREA: ELECTROTEHNICĂ

SISTEM AUTOMAT DE

IDENTIFICARE A NAVELOR (A.I.S.)

Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

Coordonator Științific:

Prof.univ.dr.ing. Violeta-Vali CIUCUR

Absolvent:

Cornel-Marian DRĂGAN

Constanța 2018

Page 3: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME
Page 4: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cuprins

Introducere ................................................................................................................. 7

1. Considerații generale privind folosirea corectă a sistemului AIS ......................... 8

2. Clasificarea dispozitivelor AIS, componentele sistemului global ...................... 16

3. Aplicații pentru sistemele AIS ............................................................................ 22

4. Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și

R5. Caracteristici și performanțe ............................................................................. 29

5. Echipamentele AIS și programele software utilizate în sistemul global. Interfața

software a unui dispozitiv AIS Saab R4 ................................................................. 48

6. AIS Saab R4 Combined – ghid pentru depistare defecțiuni și reparare ............. 57

7. Planul de mentenanță pentru echipamentul AIS R4 Combined .......................... 62

8. Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului .................. 63

Concluzii………………………………………………………...……………..….74

ANEXE....................................................................................................................75

Bibliografie.. ............................................................................................................ 92

Page 5: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Lista figurilor

Fig 1.1 Extras din jurnalul electronic PortVision 360 – coliziunea dintre nava militară USS

Fitzgerald şi nava portcontainer ACX Crystal

10

Fig 1.2 Extras din jurnalul electronic al aplicaţiei PortVision 360 – traseul navei portcontainer ACX

Crystal, înainte şi după coliziune

10

Fig 1.3 Avariile navei USS Fitzgerald după coliziune, vedere generală 11

Fig 1.4 Avariile navei USS Fitzgerald după coliziune, vedere în detaliu 11 Fig 1.5 Imagine cu nava portcontainer ACX Crystal – ziua 12

Fig 1.6 Imagine cu nava portcontainer ACX Crystal – noaptea, cu luminile de punte aprinse 12

Fig 1.7 Imagine cu nava portcontainer ACX Crystal – noaptea, doar cu luminile de navigaţie 12 Fig 1.8 Imagine cu ţintele AIS din aplicaţia VT Explorer în zona Canalului Mânecii 14

Fig 1.9 Imagine combinata AIS-Radar cu traficul din zona Canalului Mânecii 14

Fig 2.1 Transmiterea informațiilor de către sistemele AIS prin Sistemul Slot Map 17

Fig 3.1 Căile navigabile europene afectate de Directiva RIS 22

Fig 3.2 Imagine extras din aplicaţia VT Explorer 23 Fig 3.3 Arhitectura sistemului electronic pe care rulează aplicaţia VT Explorer 24 Fig 3.4 Imagine extras din aplicaţia de evitare a coliziunilor pe mare SAIS CAS 25 Fig 3.5 Sistemul SNAV – noua generaţie pentru vechiul AIS pe care va rula SAIS CAS 26

Fig 4.1 Modul de funcţionare şi arhitectura sistemului AIS 28 Fig 4.2 Aria de acoperire AIS 29 Fig 4.3 Arhitectura S-AIS 30 Fig 4.4 Sistemul AIS Saab R4 Transponder Clasa A – varianta minimă de componente interconectate 30 Fig 4.5 Display AIS montat pe suport Gimbal 31

Fig 4.6 Spaţiul liber în jurul transceiverului recomandat de producător pentru conexiuni 32

Fig 4.7 Imagine cu zona de conectori transceiver 32

Fig 4.8 Imagine generală transponder cu cablurile de conexiune 33 Fig 4.9 Antena VHF tip RFS BA1012-2 BNC Female 50 Ohmi 33

Fig 4.10 Antena GPS AT575-68 33 Fig 4.11 Antena GPS AT575-68 demontată, conectorul BNC 33 Fig 4.12 Antena DGPS - tip MGL3 sau MGL4 34 Fig 4.13Antena DGPS. Vedere dinspre conectorul BNC 35 Fig 4.14 Releul auxiliar pentru setări ieşire alarme AIS 35 Fig 4.15 Spaţiul liber în jurul modulului R4 Senzor recomandat de producător pentru conexiuni 36

Fig 4.16 Modulul R4 Senzor – vedere dinspre conectori 37

Fig 4.17 Sistemul AIS Saab R4 Transponder Clasa A – varianta extinsă de conexiuni Combined 37

Fig 4.18 Schema de conexiuni pentru R4-Display 38

Fig 4.19 Schema de conexiuni pentru R4-Transponder 39

Fig 4.20 Schema de conexiuni pentru Modulul R4-Senzor 40

Fig 4.21 Noul model R5 SOLID Secure W-AIS Display 42

Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME Secure W-AIS Display 43

Fig 4.23 Noul model R5 SUPREME Secure W-AIS Transponder 43

Fig 4.24 Aplicaţia software R5 W-AIS ce poate fi instalată pe un Laptop cu OS Windows 7 44

Fig 4.25 Sistemul Saab R5 varianta militară în configuraţie completă 45

Fig 4.26 Sistemul Saab R5 varianta comercială – Transponder şi Display 46

Fig 4.27 Sistemul Saab R5 – schema de conexiuni 46

Fig 4.28 Sistemul Saab R5 – antena combinată GPS/VHF cu preamplificator încorporat 47

Fig 4.29 Sistemul Saab R5 – conexiunea pentru comutatorul extern ce permite setarea semnalului

“Drapel Albastru” sau “Mute Transmission”

47

Fig 5.1 Prezentarea tastelor funcţionale pentru AIS R4 Display 48

Fig 5.2 AIS R4 Display – Meniul de configurare parametri statici navă 50

Fig 5.3 AIS R4 Display – Meniul pentru setarea poziţiei de amplasare antena GPS 51

Fig 5.4 AIS R4 Display – Meniul pentru configurarea parametrilor Long Range 51

Fig 5.5 AIS R4 Display – Meniul pentru configurarea porturilor I/O pentru alarmare externă 52

Fig 5.6 AIS R4 Display – Procedura de intrare în meniul ”Configuration” 52

Fig 5.7 AIS R4 Display – Procedura de setare ”Port Rate Configuration” 52

Fig 5.8 AIS R4 Display – Meniul ”Port Output User Configuration” 53

Page 6: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Fig 5.9 AIS R4 Display – Meniul configurare ”User Port 2 Output” 53

Fig 5.10 AIS R4 Display – Meniul ”Navigate” 54

Fig 5.11 AIS R4 Display – prezentarea informaţiilor despre propria navă 54

Fig 5.12 Prezentarea submeniurilor legate de: antena GPS, radiofar (Beacon), info despre calitatea

recepției sateliților precum și setările RAIM

55

Fig 5.13 Fereastra utilizată pentru prezentarea calităţii semnalelor GPS recepționate de la sateliţi

precum și semnalele de corecţie de la radio baliză (Beacon)

56

Fig 8.1 Testerul ScopeMeter Fluke 199C 200 MHz 66

Fig 8.2 Estimarea puterii de emisie în antenă 67

Fig 8.3 Circulaţia undelor RF - directe și inverse - prin ghidul de undă (cablul coaxial) 69

Fig 8.4 Testerul Workman 104 pentru evaluarea puterii de emisie în antenă şi valorii SWR 70

Lista tabelelor

Tabelul 2.1 Caracteristicile sistemelor A.I.S. Clasă A și Clasă B 20

Tabelul 5.1 Prezentarea definițiilor câmpurilor de date prezente pe imaginile din ecranul AIS Meniul

Navigate

55

Tabelul 6.1 Intervalele de transmisie pentru datele de natură statică și dinamică 58

Tabelul 8.1 Pierderi de putere datorită neadaptării sarcinii, pentru valoarea SWR măsurată 73

Page 7: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Introducere

7

Introducere

Subiectul acestei lucrări face referire la un echipament folosit pe nave, deosebit de

important pentru siguranța navigației.

Sistemele AIS sunt menționate în Convenția SOLAS (Convenția Internațională privind

Ocrotirea Vieții Umane pe Mare) încă din 1 noiembrie 1974, iar începând cu anul 2004, toate

navele care efectuează curse internaționale și cărora li se aplică dispozițiile capitolului 5 din

Convenția SOLAS, trebuie să fie echipate cu AIS.

Deasemeni, Comisia Europeană, Comisia Centrală pentru navigația pe RIN (CCNR) și

Comisia Dunării au recunoscut nevoia de mijloace automate de schimb al datelor de navigație între

nave precum și între navă și stațiile de monitorizare a traficului de pe uscat, pentru identificarea

automată și soluții de localizare și urmarire în navigația interioară.

Astfel, sistemele AIS permit nu numai îmbunătăţirea posibilităţilor de monitorizare a

acestor nave, ci și mai ales, creşterea siguranţei lor în situaţii de navigare la mică distanţă una de

cealaltă. Informațiile oferite de AIS vin ȋn ajutorul echipamentelor radar instalate pe nave - care

continuă să fie principala metodă folosită pentru evitarea coliziunilor ȋn cadrul transporturilor pe

apă. Obligația navelor de a fi dotate cu AIS implică de asemenea, cerinţa de a menţine permanent

în funcţiune echipamentul, cu excepţia cazurilor în care normele sau standardele internaționale

prevăd protecția informaţiilor referitoare la navigaţie.

Convenția SOLAS îi oferă comandantului libertatea de a închide AIS atunci când

consideră că utilizarea acestuia sporește vulnerabilitatea navei.

România s-a aliniat la prevederile Convenției SOLAS privind echipamentele AIS ce

trebuie instalate la bordul navelor prin HG-1016/2010 Articolul 6.

Deasemeni, prin Articolul 7 se prevede și obligativitatea dotării cu AIS (clasa A) a navelor

de pescuit cu o lungime mai mare de 15 m, care arborează pavilionul românesc sau orice navă,

indiferent de pavilion care operează în apele interioare sau marea teritorială a României.

Având în vedere importanța acestui echipament la bordul unei nave, cât și obligativitatea

de a fi în permanentă stare de bună funcționare, am abordat această temă de proiect de diplomă în

care este prezentat echipamentul AIS, atât hardware (modulele și parțile componente, conexiunile

electrice precum conectarea cu alte echipamente folosite la navigație) cât și programul software

instalat, setările necesare, informațiile pe care le oferă, atât personalului navigant de la bordul

navei cât și celorlalte nave din trafic.

Ultimul capitol este dedicat prezentării procedurilor de întreținere și mai ales abordării și

rezolvării problemelor care pot apărea în funcționarea echipamentelor AIS.

Prezenta lucrare, abordează în particular sistemul R4 AIS produs de firma suedeză Saab,

un sistem transponder de generaţia a patra, în totală conformitate cu reglementările IMO.

Peste 280 de nave fluviale şi maritime româneşti sunt dotate cu sisteme Saab R4,

reprezentând mai mult de 90% din totalul navelor echipate AIS.

Sunt prezentate câteva din procedurile de întreținere și diagnosticare care sunt sunt

extrase din documentația producătorului, dar o mare parte din acest capitol conține experiența

personală acumulată de-alungul a opt ani de exploatare și mentenanță pentru acest tip de

echipament pe nava unde sunt îmbarcat încă din 2007, iar începând cu anul 2010 sunt direct

răspunzător de echipamentele de navigație.

Astfel, prin acest capitol, îmi pot aduce contribuția personala la realizarea acestei lucrări,

prin prezentarea unor situații de reamplasare pentru antenele de emisie-recepție, când este necesară

o evaluare a bilanțului de putere în transmisie. Sunt descrise și a unele defecte și probleme apărute

în funcționare, precum și soluțiile găsite pentru remedierea lor.

Page 8: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Considerații generale privind folosirea corectă a sistemului AIS

8

1. Considerații generale privind folosirea corectă a sistemului AIS

Sistemul de identificare automată (AIS) este un sistem de urmărire automat utilizat pe nave

și de către serviciile de trafic maritim pentru identificarea și localizarea navelor prin schimbul

electronic de date cu alte nave din apropiere și cu stațiile de bază AIS.

Informațiile furnizate de echipamentele AIS, cum ar fi identificarea unică, poziția și

viteza pot fi afișate pe un ecran sau un ECDIS (Electronic Chart Display Information System).

Echipamentul este destinat să vină ȋn ajutorul ofițerilor aflați la puntea de comandă,

responsabili cu planificarea rutei de navigatie și siguranța navigației pe mare, precum și pentru a

permite autorităților maritime să monitorizeze mișcările navei. AIS integrează o formă

standardizată de transmițător VHF cu un sistem de poziționare, cum ar fi LORAN-C sau un

receptor GPS, sau cu alți senzori de navigație electronică, cum ar fi girocompasul. Navele din afara

razei radio a sistemului AIS pot fi urmărite cu Sistemul de Identificare și Urmarire la Distanță

(Long Range Identification and Tracking - LRIT) cu transmisii mai puține.

Sarcina principală a unui sistem AIS utilizat ȋn navigație este ȋn primul rȃnd cooperarea cu

alte echipamente la supravegherea traficului maritim și evitarea coliziunilor. Datorită limitărilor

de comunicații radio VHF și pentru că nu toate navele sunt echipate cu sisteme AIS, sistemul este

menit să fie folosit ȋn primul rȃnd ca un mijloc de veghe și pentru a determina riscul de coliziune

mai degrabă decȃt ca un sistem automat de evitare a coliziunii.

Atunci cȃnd o navă se află pe mare, circulația și identificarea navelor din apropiere este

critică pentru navigatori deoarece trebuie luate decizii pentru evitarea coliziunii cu alte nave sau

alte pericole (bancuri de nisip, stȃnci).

Observarea vizuală cu ajutorul binoclului, schimburile audio (fluier, radio VHF) și radarul

ARPA sunt metode ȋnvechite ȋn această situație. Lipsa identificării automate a navelor pe ecranele

de navigație, a altor limitări ale radarului pentru observarea și calcularea acțiunii de reacție din

jurul navelor, ȋn special în zone aglomerate, uneori îngreunează eventualele acțiuni și manevre,

întârzieri în luarea deciziilor din timp pentru evitarea coliziunilor.

Deși cerințele pentru sistemele AIS sunt doar de a afișa un text cu informații de bază, datele

obținute pot fi integrate cu o hartă electronică de navigație sau cu un radar, furnizȃnd informații

multiple de navigație pe un singur ecran.

AIS este în primul rând un instrument de navigație pentru evitarea coliziunilor, totuși

Garda de Coastă americană (US Coast Guard) consideră că AIS va îmbunătăți și securitatea. AIS

și Proiectul AIS la nivel național (NAIS – National AIS) sporește gradul de conștientizare al

Serviciului Paza de Coastă referitor la navele din domeniul maritim, în special a navelor care se

apropie de porturile din S.U.A. AIS sprijină și oferă identificarea și poziția navelor, acestea nefiind

întotdeauna posibile prin intermediul comunicațiilor prin radio sau cu ajutorul echipamentului

radar.

Un alt exemplu semnificativ este zona Canalului Panama unde Serviciile de Trafic (VTS)

de pe uscat folosesc AIS pentru a identifica, localiza și monitoriza navele. Canalul Panama

utilizează AIS și pentru a furniza informații despre condițiile meteo de-a lungul canalului, precum

și despre vântul din zonele de ecluzare.

O exceptie în modul de utilizare a sistemului AIS este operarea la bordul navelor militare.

Navele de război din US Navy, ca și alte nave miltare din alte flote de razboi internaționale

, pot opta ca AIS să funcționeze doar pe Recepție sau în mod complet transmisie-recepție.

Explicația este că pentru o navă dotată cu AIS, oricine poate cunoaște locația curentă,

portul din care a plecat și la ce oră, către ce port se îndreaptă, ETA, precum și încărcătura navei.

Page 9: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Considerații generale privind folosirea corectă a sistemului AIS

9

Vasele de război ale majorității națiunilor transmit în mod intenționat pe AIS numai

atunci când tranzitează căi maritime aglomerate sau către un port al unei națiuni prietene în care

siguranța navigației este mai importantă decât OPSEC (Securitatea operatiunii).

Unele nave militare americane folosesc metoda de a transmite pe AIS informații false,

dar totuși transmit pentru a le permite celorlalți participanți la traficul maritim să conștientizeze

că se află în zonă, chiar dacă sunt acolo cu un nume fals, deoarece siguranța navei într-un mediu

cu densitate mare de trafic (în afara zonelor de misiune) este primordială.

Un exemplu de posibilă utilizare incorectă a sistemului AIS este accidentul naval al

distrugătorului USS Fitzgerald.

În dimineața zilei de 16 Iunie 2017, un distrugător american, USS Fitzgerald, a fost lovit

de o navă de containere – MV ACX Crystal, în zona de coastă Shimoda, Japonia. Coliziunea a

cauzat pierderea vieților a șapte marinari din SUA. În urma acestei tragedii, ambele părți încearcă

să afle exact ce s-a întâmplat.

Din păcate, informațiile puse la dispoziție de US Navy sunt foarte puține, datorită naturii

operațiunilor clasificate ale navei militare. Ancheta este în desfăsurare, dar totul este ținut strict

secret.

Citând doar opiniile unor specialiști americani în navigație, se pare că nava militară

americană a fost de vină – o posibilă cauză fiind nefuncționarea sistemului AIS, acesta fiind

dezactivat cu bună știință.

US Navy obișnuiește de multe ori să oprească transmițătorul AIS pentru a împiedica

inamicul să urmărească navele de război prin intermediul unor site-uri internet precum

MarineTraffic.com, care prelucrează semnalul AIS prin intermediul sateliților comerciali și

publică pozițiile online.

Citând opinia căpitanului John Konrad (forumul gCaptain):

Fiecare navă, indiferent de naționalitate sau scop, este obligată să dețină la bord o carte

intitulată “Reglementările internaționale pentru Prevenirea Coliziunilor”, dar este mai bine

cunoscută prin acronimul său "COLREG". Capitolele sunt scurte și concise, iar ofițerii sunt

obligați să treaca cu 90% testele COLREG efectuate pentru a-și menține licențele. Pentru a trece

această cerință stringentă marinarii au dezvoltat ajutoare mnemonice pentru a-i ajuta să-și

amintească conținutul. Când echipajul își pierde controlul asupra direcției, COLREG-urile cer ca

nava să afișeze două lumini roșii pe o linie verticală. Mnemonicul pentru această regulă este

"Roșu peste roșu, căpitanul e mort"( Red over Red, the Captain’s dead). Ambarcațiunile

maritime sunt obligate să afișeze o lumină roșie și una verde și spune " Red over Green, sailing

machine ". Există multe altele asemănătoare, dar nu există o regulă importantă pentru evitarea

coliziunilor cu navele de război din Navy: "Dacă este gri, stați departe"( If it’s grey stay

away).

În asemenea cazuri, în care se dorește discreție totală pentru cursul de navigație și

limitarea utilizării comunicațiilor gen AIS, intervine regula de aur pentru comandanții de nave,

veche de secole – citat din opinia aceluiași căpitan Konrad: ”Cele trei instrumente cele mai importante pentru evitarea unei coliziuni

sunt ochii, limba și urechile căpitanului.

Ochii, care privesc ferestrele navei sale, sunt importanți deoarece pot

procesa informații - cum ar fi modificările neașteptate ale cursului - mai rapid

și mai precis decât sistemele electronice RADAR și ECDIS.

Vocea, pentru că este cea mai rapidă și cea mai eficientă modalitate de

a anticipa modul în care o navă va manevra, și în minutele înainte de o coliziune

este de a apela căpitanul celeilalte nave de pe radioul VHF și de a comunica

cu el.

Urechile sunt importante deoarece barierele lingvistice și diferențele

culturale sunt proeminente pe mare și trebuie să ascultați în mod intenționat

răspunsul celeilalte nave dacă doriți să înțelegeți intențiile ei.

Page 10: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Considerații generale privind folosirea corectă a sistemului AIS

10

Căpitanul USS Fitzgerald nu a folosit nici unul din aceste instrumente

înaintea coliziunii cu ACX Crystal. Dar căpitanul USS Fitzgerald nu se afla pe

puntea de comandă.

El a rămas în cabina lui, unde a fost rănit în timpul ciocnirii. OOD

nu a reușit să-l cheme la Bridge pentru a ajuta la gestionarea situației? A

ignorat chemarea OOD de ajutor? Sau, ca și Exxon Valdez, echipa de la punte nu

și-a dat seama că au probleme, până a fost prea târziu?”

Pe de altă parte, pe nava comercială, toate echipamentele au funcționat din plin, dar se

pare că nava era pusă în navigație pe pilot automat și nu era nimeni la puntea de comandă înaintea

coliziunii, sau cel mult un ofițer de cart - există opinii în acest sens: Steffan Watkins, consultant în domeniul securității informatice și

analist de monitorizarea navelor pentru Janes Intelligence Review, a declarat

pentru Dailymail.com că "bănuiesc, din date, că ACX Crystal funcționa pe

autopilot tot timpul și nimeni nu se afla la puntea de comandă (se refera la

OWW. Dacă nimeni nu era acolo, nu aveau nici o idee cum să oprească pilotul

automat (se referă la marinarul de cart.

După ce au analizat datele de urmărire - "Aceasta este, pentru mine,

dovada că un computer a fost la conducere. Nici un căpitan nu ar fi trecut atât

de ușor peste o coliziune cu un distrugător US Navy și apoi să reia cursul atât

de perfect. "

Capitanul Konrad afirmă:

”În momentele dinaintea unei coliziuni, un căpitan de navă comercială

trebuie să facă totul, în afară de conducerea navei. Cu ajutorul unui ofițer,

trebuie să urmărească echipamentele RADAR și AIS, să parcurgă cursurile relative

ale navelor din apropiere, să comunice cu camera motoarelor, să discute cu alte

nave pe radioul VHF și să emită ordine. Dar, pe o navă maritimă comercială,

fiecare dintre aceste locuri de muncă este efectuată de o mică echipă de marinari

care raportează modificări și respectă ordinele de la ofițerul punții (OOW).

OOW retransmite informațiile importante Căpitanului.”

Nava portcontainer ACX Crystal are o viteză maximă teoretică de 25 de

noduri, iar pe timpul nopții, uriașul motor diesel era setat pe o viteză mai

mică, dar pe pilot automat. Ofițerul de cart poate reduce viteza imediat, dar

cu riscul de deteriorare a echipamentului. Schimbarea rapidă a vitezei necesită

ca inginerii să se trezească, să se schimbe în haine de lucru și să meargă în

camera mașinilor pentru a verifica echipamentul înainte de a modifica viteza.

Nava comercială are două seturi RADAR cu un design modern care este

capabil să suprapună diagramele digitale. Sistemul respectiv RADAR necesită un

minim de 3 minute de ”pinging” pentru a calcula corect modificările de curs

și/sau viteza altei nave.

Ea are de asemenea, un receptor AIS care descrie poziția, cursul, viteza,

viteza de întoarcere și alte informații utile pe ecranul RADAR în (aproape)

timp real. La rândul său, sistemul său AIS transmite informațiile sale altor

nave, inclusiv navele de război. Trebuie, prin lege, să transmită această

informație în orice moment. Unitatea AIS nu a primit totuși, niciun fel de date

de la nava militară.

În imaginea de mai jos, sunt prezentate traseele celor două nave, momentul coliziunii –

după coliziune, nava comercială își continuă cursul aproximativ 30 de minute.

Page 11: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Considerații generale privind folosirea corectă a sistemului AIS

11

Fig 1.1 Extras din jurnalul electronic PortVision 360 – coliziunea dintre nava militară USS Fitzgerald şi nava

portcontainer ACX Crystal

Tot din analiza datelor de pe AIS:

”Aparent, ACX Crystal a făcut o U-turn, la ora 2:00 AM pentru a se

întoarce și a vedea ce a lovit. A ajuns la locul coliziunii la 2:20, moment în

care a fost chemată Garda de Coastă.

Capacitatea de urmărire a navelor de pe echipamentul AIS PortVision 360

sprijină aceste detalii și ne oferă o imagine clară a mișcărilor navei de

marfă.”

Fig 1.2 Extras din jurnalul electronic al aplicaţiei PortVision 360 – traseul navei portcontainer ACX Crystal, înainte

şi după coliziune

Mai jos sunt prezentate avariile USS Fitzgerald

Page 12: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Considerații generale privind folosirea corectă a sistemului AIS

12

Fig 1.3 Avariile navei USS Fitzgerald după coliziune, vedere generală

Fig 1.4 Avariile navei USS Fitzgerald după coliziune, vedere în detaliu

Mai jos sunt prezentate imagini cu nava portcontainer ACX Crystal – atât ziua cât și

noaptea, cu luminile de punte aprinse, și fără lumini de punte, doar cu luminile de navigație:

Page 13: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Considerații generale privind folosirea corectă a sistemului AIS

13

Fig 1.5 Imagine cu nava portcontainer ACX Crystal - ziua

Fig 1.6 Imagine cu nava portcontainer ACX Crystal – noaptea, cu luminile de punte aprinse

Fig 1.7 Imagine cu nava portcontainer ACX Crystal – noaptea, doar cu luminile de navigaţie

O alta „voce” de pe forumul www.arstechnica.com - o importanta concluzie referitoare

la folosirea echipamentelor de navigație, inclusiv AIS:

ROSCOB

Smack-Fu Master, în training

”AIS este un ajutor minunat, dar consider că acesta creează un fals

sentiment de securitate. Nimeni nu are 100% dreptate în aceste cazuri, ambele

împărtășesc vina. Ceea ce aș vrea să subliniez este că dacă Crystal avea o țintă

pe radar, dar nici o semnătură AIS împreună cu ea, atunci este posibil ca OOW

să creadă că este o defecțiune sau o reflexie (clutter)?

La prezentul nivel de dezvoltare a echipamentului AIS, nu ar fi realist

să se spună că OOW ar fi putut să ignore în mod eronat ținta radar ca fiind

falsă, deoarece nu a existat o indicație AIS corespunzătoare.

Acesta este locul unde Mark 1 Eyeball intră în joc (observație cu ochiul

liber – jargon militar !).

Ca ofițer de cart la Garda de Coastă, găsesc că AIS este fantastic pentru

obiectivele pe care le aveți, dar în navigația de coastă există o mulțime de

Page 14: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Considerații generale privind folosirea corectă a sistemului AIS

14

bărci de pescuit care nu o au și sunt destul de mici încât uneori sunt dificil

de prins pe radar. Acesta este motivul pentru care, chiar și cu toate

electronicele fanteziste, trebuie să păstrați o privire adecvată în orice

moment.”

Mai jos este prezentată o altă situație referitoare la utilizarea sistemului AIS, precum și

recomandarea de a dubla tot timpul funcționarea AIS și a radarelor, cu observațiile vizuale ale

personalului navigant, uneori putând fi – în cazul navelor mici, doar o persoană.

Imaginile prezintă traficul din Canalul Mânecii (Dover Strait):

rxc6422

Wise, Aged Ars Veteran

”Ambarcațiunea mea de 13 m are AIS, pe care l-am instalat anticipând

tranzitul Canalului Mânecii, una dintre zonele cele mai traficate de pe planetă.

Este de tip AIS-B, model compatibil pentru nave mici ca a mea, care nu necesită

redundanță precum și monitorizarea alarmelor. Pot să opresc partea de emisie și

să urmăresc toate celelalte nave din jurul meu, dar nu o fac niciodată pentru

că vreau să mă vadă pe toți, dacă se uită. De asemenea, am un sistem radar a

căror ținte sunt afișate pe chartplotter, iar obiectivele AIS sunt afișate

acolo, astfel încât să pot corela o țintă de radar cu un AIS și să am încredere

că ceea ce văd pe ecran reprezintă realitatea.

AIS nu-mi arată nimic despre bărcile mici fără AIS, sau despre cele mai

multe lucruri care plutesc în apă (cum ar fi containerele și buștenii, care pot

fi fatali pentru o barcă mică). Radarul nu mă informează despre lucrurile

plutitoare sau despre bărci foarte mici (care pot fi, de asemenea, mortale).

De aceea, trebuie să vă țineți ochii deschiși permanent la ce se întâmplă în

jur.

Am fost ultima în linie, și cum puteti vedea pe radar, tot traficul

comercial se aliniază și se separă pe două linii. Unii vin din nord, alții

dinspre sud, intercalați cu flote de pescari care-și întind plasele pentru

pescuit (ceea ce îi face privilegiați, astfel încât alte nave trebuie să le

evite).”

Fig 1.8 Imagine cu ţintele AIS din aplicaţia VT Explorer în zona Canalului Mânecii

Page 15: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Considerații generale privind folosirea corectă a sistemului AIS

15

Fig 1.9 Imagine combinata AIS-Radar cu traficul din zona Canalului Mânecii

Page 16: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Clasificarea dispozitivelor AIS, componentele sistemului global

16

2. Clasificarea dispozitivelor AIS, componentele sistemului global

Prin acordul Solas din 2002 al IMO s-a emis un document care impunea ca navele cu

tonaj de peste 300 GT pe rute internaționale precum și toate navele de pasageri, să aibă instalat la

bord un transmițător AIS de tip A. Astfel, în temeiul Directivei 2002/59/CE4, începând cu anul

2004 a devenit obligatorie ca toate navele menționate să se alinieze la standardul impus, aceasta

afectând mai mult de 100.000 de nave.

În 2006, comitetul pentru standardele AIS a publicat specificația transmițătorului de tip

AIS de clasă B, concepută pentru a permite un dispozitiv AIS mai simplu și mai ieftin.

Echipamentele low-cost din clasa B au devenit disponibile în același an, făcând posibilă instalarea

pe scară largă a dispozitivelor AIS pe nave de toate dimensiunile.

La nivel EU, în iunie 2006, Comisia Europeana a emis o Comunicare privind logistica

transportului de marfă în Europa. Parlamentul European a emis aviz pozitiv în septembrie 2007.

În 2010, majoritatea navelor comerciale care operează pe căile navigabile europene au fost obligate

să se încadreze într-o clasă A certificată pentru căile navigabile interioare – AIS Inland. Astfel,

toate navele de pescuit din UE de peste 15 m lungime trebuie să aibă un echipament AIS până în

Mai 2014.

La nivel logistic, s-a trecut la implementarea unui sistem destinat schimbului de

informații maritime între navă și țărm, navă-navă și între toate părțile interesate, cu ajutorul unor

servicii specializate, precum SafeSeaNet, LRIT și AIS. Acestea facilitează realizarea unor

operațiuni de navigatie și logistică mai sigure și mai rapide determinând o mai bună integrare a

transportului naval în cadrul altor moduri de transport, precum Transportul Electronic de Marfă și

Sistemele de Transport Inteligente ITS.

În țara noastră, a fost emis Ordinul nr. 739/2016 privind echiparea cu sistem de

identificare automată (AIS Inland) a navelor care navighează pe căile navigabile interioare din

România.

Ordinul a fost emis în scopul alinierii legislației românești la cea europeană și la

armonizarea serviciilor de informații pe căile navigabile interioare RIS cu cele din EU.

Astfel, la Art. 1 se prevede ca la intrarea pe căile navigabile interioare din România navele

prevăzute la art. 2, indiferent de pavilion, au obligația să fie dotate cu un echipament de identificare

automată (AIS Inland) aflat în stare de funcționare și programat cu date complete și corecte,

referitoare la voiajul în desfășurare.

La Art.2 sunt precizate căile navigabile interioare, precum și tipul și specificațiile navelor

care sunt supuse prezentului Ordin.

Transmițătoarele AIS difuzează automat informații, cum ar fi poziția, viteza și starea

navei de navigație, la intervale regulate, prin intermediul unui emițător VHF încorporat în

transponder. Informația provine de la senzorii de navigație ai navei, de obicei receptorul sistemului

global de navigație prin satelit (GNSS) și girocompasul.

Page 17: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Clasificarea dispozitivelor AIS, componentele sistemului global

17

Alte informații, cum ar fi numele vasului și semnalul de apel VHF, sunt programate la

instalarea echipamentului și sunt, de asemenea, transmise în mod regulat. Semnalele sunt

recepționate de transmițătoarele AIS instalate pe alte nave sau pe sisteme terestre, cum ar fi

sistemele VTS. Informațiile primite pot fi afișate pe un ecran sau în plotter, indicând pozițiile

celorlalte nave în același mod ca și un afișaj radar.

Standardul AIS cuprinde mai multe substandard-uri numite "tipuri" care specifică tipuri

de produse individuale. Specificațiile pentru fiecare tip de produs oferă o specificație tehnică

detaliată care asigură integritatea generală a sistemului global AIS în care trebuie să funcționeze

toate tipurile de produse. Tipurile majore de produse descrise în standardele sistemului AIS sunt:

Clasa A

Pentru o unitate de Clasa A este vitală sincronizarea corectă cu sistemul Slot Map, mai

exact, programarea transmisiei în intervalul de timp rezervat. Prin urmare, fiecare unitate trebuie

să aibe o bază de timp internă, sincronizată cu un GPS.

Stațiile de clasă A raportează poziția lor (mesajul 1/2/3) în mod autonom, la fiecare 2-10

secunde, în funcție de viteza și/sau schimbarea cursului (la fiecare trei minute sau mai puțin la

ancorare sau acostare) și informațiile statice și de voiaj ale navei (mesajul 5) la fiecare 6 minute.

Stațiile din clasa A sunt de asemenea capabile să transmită mesaje text legate de siguranță (mesajul

6/8) și mesaje specifice aplicației AIS (mesajele 6, 8, 25, 26), cum ar fi datele meteorologice și

hidrologice, informații privind siguranța navigației.

Un transponder AIS funcționează de obicei ȋntr-un mod autonom și continuu, indiferent

dacă acesta funcționează ȋn larg sau în zonele de coastă sau pe apele interioare.

Transponderele AIS folosesc două frecvențe diferite, canale maritime VHF 87 (161.975

MHz) și 88 (162.025 MHz) – menționate în Anexa 1. Deși doar un singur canal radio este necesar,

fiecare stație transmite și primește date pe două canale radio pentru a evita problemele de

interferență, precum și pentru ca fluxul de informații care urmează să fie transferat să fie fără

pierderi de date de la alte nave. Sistemul prevede o soluționare automată privind disputa dintre el

și alte posturi iar integritatea comunicației este menținută chiar și ȋn situații de suprasarcină.

Datele sunt transmise printr-un sistem de urmărire care utilizează un datalink de tip "Self-

Organized Time Division Multiple Access" (SOTDMA) proiectat de inventatorul suedez Håkan

Lans.

Direcționat către navele comerciale mai mari de 300 GT angajate în voiaje internaționale

, navele cargo cu tonaj brut de 500 GT sau mai mari care nu sunt angajate în curse internaționale,

toate navele de pasageri precum și toate navele mai mari de 15 metri, SOTDMA necesită ca

transponderul AIS să aibă în memoria internă o hartă a sloturilor care sa fie actualizată în mod

constant, astfel încât să cunoască înaintea transmisiei despre sloturile disponibile pentru

transmitere.

Transponderele SOTDMA vor anunța în prealabil transmisia lor, rezervându-și efectiv

slotul de transmisie. Transmisiile SOTDMA sunt, prin urmare, prioritizate în cadrul sistemului

AIS. Acest lucru se realizează prin intermediul a două receptoare în funcționare continuă.

Page 18: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Clasificarea dispozitivelor AIS, componentele sistemului global

18

Fig 2.1 Transmiterea informațiilor de către sistemele AIS prin Sistemul Slot Map

Echipamentele AIS de Clasă A trebuie să aibă un afișaj integrat, să transmită la 12,5 W,

capabilitate de comunicare multiplă cu mai multe sisteme de pe alte nave și să ofere o selecție

sofisticată de caracteristici și funcții. Rata de transmisie implicită este la fiecare câteva secunde.

Dispozitivele din clasa A primesc toate tipurile de mesaje AIS.

Mesajele definite pentru unitătile de Clasa A:

Serviciul mobil de indentitate al navelor maritime – un număr de identificare unic de nouă

cifre MMSI;

Starea de navigare – la ancoră/ ȋn mers / nu se află sub comandă, etc.

Rata de ȋntoarcere ROT – dreapta sau stȃnga, 0 – 7200 pe minut;

Viteza față de sol SOG – de la 0,1 noduri (0,19 km/h) rezoluție 0-10,2 noduri (18,9 km/h);

Precizia poziției:

Longitudine – la 0.0001 minute ; Latitudine – la 0.0001 minute

secundele UTC – domeniul de secunde de la ora UTC cȃnd aceste date au fost generate.

În plus, următoarele date sunt furnizate la fiecare 6 minute:

Numărul de identificare IMO al navei – un număr de șapte cifre, care rămȃne neschimbat

la transferul ȋnregistrării navei dintr-o țară ȋn alta.

Indicativul apelului radio – indicativul radio internațional, pȃnă la șapte caractere, atribuit

navei de către țara ȋn care este ȋnregistrată;

Numele – 20 de caractere pentru a reprezenta numele navei;

Tipul navei;

Dimensiunile navei;

Locul de amplasare a sistemului de poziționare (de ex. GPS), antena la bordul navei;

Tipul de sistem de poziționare – cum ar fi GPS, DGPS sau LORAN-C;

Tirajul navei – 0,1m-25,5m;

Destinația – maxim 20 de caractere;

Ora estimată de sosire la destinație (ETA) – UTC, luna/ data/ ora/ minute.

Page 19: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Clasificarea dispozitivelor AIS, componentele sistemului global

19

Clasa B

Echipamente mobile ce echipează nave mici și sunt interoperabile cu toate celelalte stații

AIS, însă nu îndeplinesc toate standardele de performanță adoptate de IMO. Similar cu stațiile de

clasă A, acestea raportează la fiecare trei minute sau mai puțin când se află la ancoră sau acostate,

dar poziția lor (mesajul 6/8) este raportată mai rar. De asemenea, aceștia raportează datele statice

ale navei (mesajul 18/24) la fiecare 6 minute, dar nu orice informații referitoare la voiaj. Pot primi

mesaje legate de siguranță și mesaje specifice aplicației, dar nu le pot transmite. Există două tipuri

de AIS de clasă B, cele care utilizează tehnologia accesului în timp multiplu (CS-TDMA) și acelea

precum clasa A utilizând tehnologia de acces multiplu de tip "Self-Organizing Time-Division"

(SO-TDMA).

Clasa B / SO este în general mai performantă în schimb Clasa B / CS este în general, mai

puțin costisitoare.

Standardul de tip B necesită un GPS integrat şi anumiți indicatori cu LED-uri.

Echipamentele din clasa B primesc toate tipurile de mesaje AIS.

Fiecare unitate are un transmițător și două receptoare VHF, dintre care unul este receptor

multiplexat cu VHF Digital Selective Calling (DSC), o antenă activă GPS.

În majoritatea țărilor funcționarea unui emițător-receptor AIS este în conformitate cu

prevederile și dispozițiile legislatiei maritime legate de licența de transmisie VHF navei. Nava pe

care unitatea AIS urmează să fie instalată, trebuie să dețină o licență de utilizare a frecvenței de

radiotelefon VHF care include și dispozitivul AIS, numele navei de apel și numărul MMSI. Clasa

transmite la 2 W pentru a preveni supraîncarcarea benzii de transmisie, asigurand o rază de

aproximativ 5-10 Nm. Nu trebuie să aibă un ecran integrat. Deși formatul de ieșire al datelor

acceptă informații de poziție, ȋn general unitățile nu sunt interfațate cu un compas, și astfel aceste

date sunt rareori transmise. ieșirea este fluxul de date standard AIS de la 38.400 kbit/s precum

formatul RS232 sau NMEA.

Patru mesaje sunt definite pentru unitățile de clasa B:

Mesajul 14: Mesaj legat de siguranță

Acest mesaj este trasmis la cerere, pentru utilizator. Unele transpondere au un

buton care permite trimiterea mesajului, sau poate fi trimis prin intermediul interfeței

software.

Mesajul 18: Raport de poziție standard Clasa B

Acest mesaj este trimis la fiecare 3 minute ȋn cazul ȋn care viteza față de sol este

mai mică de 2 noduri, sau la fiecare 30 de secunde pentru viteze mai mari.

Mesajul 19: Raportul echipamentului de poziție extinsă Clasa B

Acest mesaj a fost conceput pentru protocolul SOTDMA și este prea lung pentru

a fi transmis ca CSTDMA. Cu toate acestea, o stație de coastă poate determina ca

transponderul să trimită acest mesaj.

Mesajul 24: Raportul datelor statice Clasa B

Acest mesaj este trimis la fiecare 6 minute, același interval de timp ca și la transponderele

de Clasa A. Din cauza lungimii sale, acest mesaj este ȋmpărțit ȋn doua părți trimise la un interval

de un minut una de cealaltă.

Comparația celor două clase se poate vedea în tabelul următor:

Page 20: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Clasificarea dispozitivelor AIS, componentele sistemului global

20

Clasa A (conform SOLAS) Clasa B

Puterea de transmisie 12,5W (nominală), 2W (consum redus) 2W

Schema unică de acces

pentru comunicații

SOTDMA (Self Organised Time

Division Multiple Access)

CSTDMA (Carrier Sense Time

Division Multiple Access)

Frecvența

156.025-162.025 MHz

12.5/25 KHz, DSC (156.525 MHz)

necesar

156.025-162.025 MHz

25 KHz, DSC (156.525 MHz) și

12.5 KHz opțional

Diverse GPS extern, indicator de poziție și curs

necesar Indicator de poziție opțional

Mesaje text de siguranță Transmite și primește Transmiterea este opțională și

numai preconfigurată

Tabelul 2.1 Caracteristicile sistemelor A.I.S. Clasă A și Clasă B

Alte elemente componente ale sistemului global AIS

Stația de bază AIS de transmisie și recepție, care funcționează folosind tehnologia

SOTDMA, situată pe țărm.

Stațiile de bază au un set complex de caracteristici și funcții care, în standardul AIS sunt

în măsură să controleze sistemul AIS și toate dispozitivele care operează în acesta. Are autoritatea

și abilitatea de a interoga transpondere individual, pentru rapoarte de stare.

Deasemeni poate să transmită mesaje și sa producă modificări de frecvență.

Stații Releu – Folosite pentru a extinde acoperirea prin repetarea mesajelor recepționate.

Poate fi implementată ca o funcție într-o stație de bază AIS sau într-o stație AtoN. Aton - stații de emisie-Recepție localizate pe geamanduri, care funcționează folosind

modul “Fixed Access Time Division Multiple Access” (FATDMA).

Conceput pentru a colecta și transmite date legate de condițiile meteorologice și starea

mării precum și funcția de releu de mesaje AIS pentru a extinde acoperirea rețelei.

Transponder SAR (Search and Rescue) – folosit în avioane și elicoptere implicate în

misiuni de căutare și salvare.

SART – dispozitiv portabil de căutare și salvare cu stație de emisie-recepție încorporată.

Creat ca un radio-far AIS de primejdie și urgență în miniatură, care funcționează folosind

modul Pre-Announced Time Division Multiple Access (PATDMA).

Aparatul selectează aleatoriu un slot pentru a transmite și va transmite o succesiune de

opt mesaje pe minut pentru a maximiza probabilitatea de transmitere cu succes.

Un SART este capabil să transmită până la un maxim de cinci mile și transmite un format

de mesaj special recunoscut de alte dispozitive AIS.

Aparatul este proiectat pentru a fi utilizat temporar și numai în situații de urgență datorită funcționării sale de tip PATDMA care semnalizează o situație de pericol în sistemul Slot Map.

AIS-SART a fost adăugat la reglementările privind sistemul de siguranță maritimă

globală de la 1 ianuarie 2010. AIS-SART-urile au fost disponibile pe piață începând cu cel puțin

anul 2009.

S-AIS (Sattelite Automatic Identification System) AIS prin satelit. (S-AIS) urmărește

localizarea navelor în zonele cele mai îndepărtate ale lumii, în special în zonele extinse peste

oceane, precum și dincolo de raza de acțiune a sistemelor AIS terestre.

Page 21: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Clasificarea dispozitivelor AIS, componentele sistemului global

21

ORBCOMM este un exemplu care oferă imaginea cea mai completă, disponibilă în

prezent a activității navelor la nivel mondial.

Inland AIS – o extensie standardizată în Europa a sistemelor Clasa A, folosită pe

căile navigabile interioare. Un transponder Inland folosește mesaje suplimentare pentru

facilita comunicația cu podurile, porturile și ecluzele și poate trimite niște informații suplimentare,

folositoare pe apele fluviale, cum ar fi indicarea drapelului albastru, mărfuri periculoase specifice.

În Anexa 2, sunt prezentate și explicate pe larg expresiile si termenii folosiți in prezenta

lucrare.

Page 22: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Aplicații pentru sistemele AIS

22

3. Aplicații pentru sistemele AIS

Cele mai des întâlnite modele de sisteme AIS, atât pe navele sub pavilion românesc cât

și străine sunt Saab R4 și R5. Fiabilitatea lor deosebită provine din proiectarea în comun cu

produsele aviatice ale Saab. Tocmai datorită acestei fiabilități dovedită în exploatare, sistemele

Saab sunt preferate de multi armatori.

AIS este utilizat pe scară largă:

În domeniul securității maritime, AIS permite autorităților să identifice navele și

activitatea lor în interiorul sau în apropierea zonei economice exclusive a unei națiuni. Atunci când

datele AIS sunt corelate cu sisteme radar, autoritățile sunt capabile să diferențieze mai ușor navele.

Datele AIS pot fi procesate automat pentru a crea modele de activitate normalizate pentru navele

individuale care, atunci când sunt încălcate, creează o alertă privind posibilele amenințări de

securitate. Aplicația privind securitatea se poate aplica și sistemelor fluviale și lacurilor de apă

dulce.

O altă aplicație deosebit de importantă se referă la activitățile de căutare și salvare

precum și investigații cu privire la accidentele navale. Pentru coordonarea resurselor din zona unei

operațiuni de căutare și salvare maritimă (SAR), este necesar să avem date despre poziția și starea

de navigație a altor nave din vecinătate. Pentru investigatii se pot folosi datele înregistrate în

memoria echipamentelor AIS de pe aceste nave.

RIS (River Information Service) sunt servicii de informare menite să sporească siguranța

și eficiența transportului pe căi navigabile interioare (IWT) prin optimizarea proceselor de trafic

și de transport. Menirea acestuia este un transfer electronic rapid de date între nave și țărm prin

schimbul de informații în timp real. Prin urmare, RIS vizează eficientizarea schimbului de

informații între toate părțile interesate din cadrul IWT. Începând cu anul 2005, o directivă-cadru a

UE prevede cerințe minime pentru implementarea RIS și standardele RIS convenite pentru a

permite compatibilitatea transfrontalieră a sistemelor naționale.

Căile navigabile europene afectate de Directiva RIS sunt ilustrate în următoarea imagine:

Fig 3.1 Căile navigabile europene afectate de Directiva RIS

Page 23: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Aplicații pentru sistemele AIS

23

Varianta Transponder R4 Inland AIS este conformă cu standardul CCNR Vessel Tracking

and Tracing, pentru navigația pe apele interioare. Sistemul Inland AIS este dotat cu funcții pentru

setarea și transmiterea parametrilor specifici Inland ( starea semnalului albastru pentru încărcătură

periculoasă, starea încărcat sau neîncărcat, pescajul cu acuratețe la cm, numărul de indentificare al

navei, tipul Inland al navei). Este posibilă intercomunicația cu sistemele de ecluzare, poduri mobile

și terminale fluviale, prin trimiterea timpului estimat de sosire (ETA) către acestea. Pe ecran va

apărea răspunsul sub forma RTA – timpul recomandat de sosire. Se vor mai afișa informații primite

de la autoritățile locale referitoare la nivelul apei. Comisia Centrală pentru Navigația pe Rin (CCR)

a stabilit criterii care trebuie îndeplinite pentru achiziționarea, instalarea și utilizarea

dispozitivelor. Începând cu 1 aprilie 2008, numai dispozitivele AIS care îndeplinesc standardul de

testare pot fi integrate. De asemenea, instalatorii trebuie să fie recunoscuți de o autoritate

competentă.

RoRIS - Autoritatea Navală Romană a început încă din 2009 implementarea proiectului

RoRIS, un sistem complex de monitorizare și management al traficului naval pe sectorul românesc

al Dunării, cu respectarea standardelor Directivei 2005/44/EC din 2005, al cărui scop este de a

realiza un sistem RIS pe toată lungimea Dunării.

În faza a doua, s-a trecut la interconectarea – în plan european – cu sistemele similare din

unele țări europene (Austria, Ungaria, Slovacia, Bulgaria și Serbia), iar în plan local, îmbunătățirea

sistemului VTMIS și asigurarea serviciilor de informare pe căile navigabile interioare românești.

Sistemul RoRIS 2 are o arhitectură funcțională ierarhică structurată pe mai multe nivele (local,

regional, național, precum și terminale la Ministerul Transporturilor). Tehnic, este dezvoltată o

rețea de senzori și localizare nave de tip sisteme AIS, radare și monitorizare video tip CCTV.

Transferul informațiilor, inclusiv mesaje vocale, se face în mod digital folosind tehnologia IP.

Componentele sistemului RoRIS sunt:

- rețeaua AIS, cu mai multe stații de bază în orașele Turnu Severin, Giurgiu, Galați,

Tulcea, un centru național în Constanța, precum și mai multe puncte izolate de-alungul Dunării;

- senzori radar și senzori video zi/noapte în mai multe orașe pe cursul Dunarii, pentru

monitorizare trafic 24/7;

- aplicația desktop ECDIS pentru monitorizare trafic instalată în centrele regionale pe o

Consolă de Operator, precum și stații meteo în acele zone;

- rețeaua pentru comunicații voce VHF care asigură comunicarea celor din centrele VTS

cu navele.

VT Explorer este un sistem de urmărire a vaselor bazat pe colectarea, prelucrarea și

afișarea datelor despre navă primite de la transponderele AIS ȋn timp real. VT Explorer este

proiectat și dezvoltat de către Paging Ltd Astra cu scopul principal de a furniza urmărirea cursului

navei ȋn timp real pentru toate societățile și organizațiile implicate ȋn afaceri maritime.

Urmărirea navelor ȋn timp real este asigurată prin primirea și prelucrarea datelor transmise

de către toate navele echipate cu sisteme AIS aflate ȋn aria de acoperire. Datele sunt colectate prin

intermediul unei rețele de receptoare AIS. Acestea sunt procesate de serverul central AIS și stocate

ȋn baza de date de urmărire a vaselor VT Explorer. Accesul ȋn timp real la date este acordat numai

pentru abonații sistemului.

Page 24: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Aplicații pentru sistemele AIS

24

Fig 3.2 Imagine extras din aplicaţia VT Explorer

Sistemul VT Explorer cuprinde un lanț de mai multe sub-sisteme:

- Transponderele AIS de pe nave – principala sursă de date pentru VT Explorer provine

de la transponderele AIS instalate pe mai mult de 70.000 de nave. Nu este necesară nici o

schimbare sau alte proceduri de configurare a echipamentului de la bord existent.

- Stația de Recepție AIS – sute de posturi AIS sunt localizate ȋn regiuni diferite ale lumii

pentru a primi date AIS și să transmită informații brute prin Internet la centrul de procesare al

datelor.

- Prelucrarea datelor AIS – un server AIS procesează și stochează datele colectate de către stațiile

de primire.

- Baza de date a traficului navelor – VT Explorer stochează toate pozițiile navelor primite de către

sistem. În fiecare lună arhiva se extinde cu ȋncă 100 de milioane de albume noi.

- Supravegherea traficului navelor – Vizualizarea poziției navei este efectuată de către aplicația

software VT Explorer. Această aplicație preia datele prin Internet la intervale regulate de timp și

afișează pozițiile actuale ale navelor, utilizănd hărți electronice de navigație.

Page 25: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Aplicații pentru sistemele AIS

25

Fig 3.3 Arhitectura sistemului electronic pe care rulează aplicaţia VT Explorer

Pozițiile navei sunt prezentate cu diferite simboluri, ȋn funcție de tipul lor, curs și viteză.

De exemplu, culoarea galben este folosită pentru navele de mărfuri generale, portocaliu pentru

navele cisternă și verde pentru navele de pasageri. Este de asemenea posibilă filtrarea navelor pe

criterii de selecție diferite.

Big Ocean Data oferă un program de monitorizare în timp real prin satelit, pe bază

de abonament. Este posibilă conectarea tip Free Trial pentru 7 zile în care pot fi monitorizate până

la șapte nave.

Se poate monitoriza poziția, performanța, și în plus mediul, precum și factorii de risc

pentru o navă sau un număr nelimitat de nave care utilizează software-ul de urmărire a navei

BigOceanData - o combinație AIS optimizată pentru comunicații prin satelit cât și comunicații

terestre. Ca parte a serviciului standard, se pot accesa și suprapune alte fluxuri de date pentru a

spori gradul de conștientizare a situației, inclusiv starea vremii, starea mării, diagrame, zone de

securitate și multe altele. Alte servicii vitale pentru proprietarii de nave și operatori, cum ar fi

SSAS și raportarea Satcom pot fi integrate în interfața Big Ocean de date pentru a oferi economii

de costuri și confort. Aplicațiile Bespoke pot fi, de asemenea concepute pentru a satisface nevoile

specifice sau implementarea unui software terță parte, cum ar fi “pay-as-you-sail charting” perfect

integrate în interfața cu utilizatorul, la cerere. Datele istorice privind circulația navelor este de asemenea disponibilă, urmărirea mișcărilor navelor individuale înapoi pana în 2009, în cazul în

care sunt disponibile date.

Page 26: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Aplicații pentru sistemele AIS

26

Fig 3.4 Imagine extras din aplicaţia de evitare a coliziunilor pe mare SAIS CAS

SAIS CAS - AIS și tehnologia viitorului care se implementează azi

În timp ce "identificarea tintelor" poate fi automată, AIS este în prezent dependentă de

operatorii umani pentru a interpreta comunicațiile în scopuri de control al traficului.

Echipa de la Bluebird Marine Systems, caută să aduca sistemul AIS la un nivel superior,

asemănător cu Super-AIS, în sensul că dezvoltă un sistem de evitare a coliziunilor "SAIS CAS" -

un echipament AIS care încorporează un element de navigație autonom - pentru a spori capacitatea

navelor de a evita coliziunile, cu un alt nivel de percepție senzorială, mult superioară vederii și

auzului uman și, mai important, nu este supus oboselii - sistemul SNAV.

SNAV poate reduce volumul de muncă la stațiile de control maritim VTS de pe țărm.

Astfel traficul și siguranța navelor poate crește, iar controlorii de la aceste stații cât și

personalul navigant se pot baza pe navele care sunt echipate cu nivelul superior SAIS-CAS pentru

a lua toate măsurile de precauție necesare legate de navigație și pentru a interpreta ceea ce este

afișat pe ecranul Coast Guard (sau Port Authority) pentru a evita coliziunile. Totul se face mai

repede și în mod automat.

Page 27: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Aplicații pentru sistemele AIS

27

Fig 3.5 Sistemul SNAV – noua generaţie pentru vechiul AIS pe care va rula SAIS CAS

Tehnologia viitorului este rutarea dinamică a navelor. Toate navele dintr-o zonă ar trebui

să navigheze cu "o rută activă identificată și verificată" care va spori siguranța, securitatea și

protecția mediului. Sistemul SNAV ar trebui să fie compatibil cu sistemele vechi AIS pentru

obținerea tranziției de la tehnologia consacrată și cooperarea totală cu vechile sisteme, după cum

urmează:

- în privința siguranței navigației: Navele își vor distribui traseul activ în funcție de

celelalte din zona apropiată, în raza de emisie AIS. Din punct de vedere tehnic, acest lucru se va

realiza prin tehnica de interogare "AIS". Nava care cere datele va primi ruta activă cu 5 Nm înainte

de întâlnire. Ruta activă completă va fi comunicată și securizată printr-o tehnologie de criptare,

dar în raza primelor 5 Nm ale traseului vor fi transmisii libere conform regulamentelor referitoare

la AIS din prezent. STCC va controla activ ansamblul tuturor rutelor într-o zonă și transmiterea

rutelor de navigație va fi efectuată prin intermediul unei comunicații securizate prin satelit.

- Referitor la securitate: Dacă navele deviază de la "ruta activă verificată și identificată"

fără notificare sau dacă aleg să nu participe la acest sistem, aceasta va genera un preaviz care ar

putea fi tratat de organizațiile de securitate din afara centrelor de control al traficului.

- Despre mediul înconjurător: navele care utilizează rute active optimizate pentru mediul

înconjurător, își pot reduce amprenta de carbon, dar pot și să traverseze zonele sensibile -

planificate în prealabil.

VOLPE - PANAMA CANAL - AIS și Seaway Management

Atunci când navele mari de marfă traversează căile navigabile înguste, gestionarea atentă

și coordinarea traficului sunt esențiale pentru maximizarea eficienței, siguranței și securității.

Centrul de Navigație al Centrului Volpe a dezvoltat mai multe sisteme care îmbunătățesc navigația

în canalele de transport maritim. În decembrie 2000, Centrul a finalizat instalarea unui sistem de

ultimă generație în Canalul Panama.

Ulterior, sisteme similare au fost instalate în porturile din America Centrală pentru a

restabili capacitățile de navigație distruse de uragane.

Page 28: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Aplicații pentru sistemele AIS

28

Bazându-se pe aceste succese, Centrul a proiectat și implementat o rețea completă de

comunicații și de urmărire a vaselor, care va identifica și va urmări toate navele comerciale de pe

Saint Lawrence Seaway.

Rețeaua, bazată pe tehnologia sistemului de identificare automată (AIS), asigură

acoperirea semnalului de la Montreal la estul lacului Erie. Sistemul permite raportarea automată a

poziției navei de la navele echipate cu transpondere AIS la sistemul de management al traficului

maritim. La rândul său, rețeaua de coastă AIS furnizează informații privind serviciile de trafic

naval, cum ar fi viteza vântului, nivelul apei, condițiile de vizibilitate și programarea tranzitului

navelor.

Agențiile din S.U.A. și Canadian Seaway operează în comun ecluzele și canalele de pe

Seaway și asigură gestionarea traficului pentru căi navigabile.

Page 29: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

29

4. Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

Sistemul de identificare automată (AIS) a fost inițial dezvoltat pentru a ajuta Serviciul de

trafic al navelor (VTS) prin utilizarea unui transponder VHF care lucrează în modul Digital

Selective Call (DSC) utilizând banda VHF Channel 70 (canal rezervat pentru DSC) și este încă

utilizat în zonele de coastă din Marea Britanie. Ulterior, IMO a dezvoltat un AIS Universal

utilizând noua tehnologie sofisticată numită SOTDMA bazată pe VHF Data Link (VDL). Acest

sistem este sincronizat cu timpul furnizat de GPS pentru a evita conflictul între mai mulți utilizatori

(minim 2000 de rapoarte ale IMO pe minut și IEC necesită 4500 rapoarte pe două canale).

Dispozitivele de transmisie-recepție automate AIS difuzează informații în mod automat:

poziţia, viteza și starea de navigare, la intervale regulate, printr-un transmitator VHF incorporat în

dispozitivul transponder. Informaţiile provin de la senzorii navei, de obicei de la un receptor GPS

şi de la un girocompas. Alte informaţii, cum ar fi numele navei şi indicativul de apel VHF, sunt

programate la instalarea echipamentelor şi sunt, de asemenea, transmise în mod regulat. Semnalele

sunt primite de dispozitive de Recepție AIS montate pe nave sau pe alte sisteme terestre, cum ar fi

sistemele VTS. Informaţiile primite pot fi afişate pe un ecran sau printr-o diagramă, arătând

poziţiile altor nave, în aceeaşi manieră ca și un ecran radar.

Sistemul funcționează în 3 moduri:

- autonom (funcționare continuă în toate zonele),

- atribuit (intervalul de transmisie a datelor este controlat de la distanță de către autoritatea

de monitorizare a traficului),

- interogat (răspunde la interogarea de la o navă sau de către o autoritate).

Fig 4.1 Modul de funcţionare şi arhitectura sistemului AIS

Aria de acoperie AIS este similară cu a altor aplicații VHF, ȋn esență, ȋn funcție de

ȋnălțimea antenei. Propagarea acesteia este mai bună decȃt cea a radarului, din cauza lungimii de

Page 30: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

30

undă mai mare. O valoare tipică este de aproximativ 20 de mile marine. Cu ajutorul stațiilor

repetoare, gradul de acoperire atȃt pentru nave cȃt și pentru stațiile VTS poate fi ȋmbunătățit

considerabil.

Fig 4.2 Aria de acoperire AIS

Canalele VHF 87 și VHF 88 sunt utilizate în mod obișnuit și, în plus, există frecvențe

AIS locale. Transponderele AIS pe navă schimbă diverse date specificate de IMO și ITU pe

frecvența stabilită automat de comanda de gestionare a frecvenței primită de receptorul DSC pe

navă. Puterea de transmisie VHF este de asemenea stabilită pentru 12,5 W sau 2 W automat. Toate

navele transmit informații statice și dinamice (mod autonom și continuu).

Atunci când sateliții sunt utilizați pentru detectarea semnăturilor AIS, se utilizează

termenul Satellite-AIS (S-AIS). Informațiile AIS suplimentează algoritmul utilizat în funcționarea

radarului marin, care continuă să fie principala metodă de evitare a coliziunii pentru transportul pe

apă.

Fig 4.3 Arhitectura S-AIS

Page 31: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

31

Sistemul AIS Saab R4 Transponder Clasa A – în imaginea urmatoare este prezentată

o privire de ansamblu asupra variantei minime de componente interconectate:

Fig 4.4 Sistemul AIS Saab R4 Transponder Clasa A – varianta minimă de componente interconectate

Elementele principale ale sistemului sunt:

- Unitatea de bază R4 dotată cu ecran LCD, tastatura, interfața operator, conector pentru

Pilot, interfața de date. Alimentarea se face la 24 VDC. Deasemeni, unitatea este dotată cu așa-

zisul Gimbal (suport balansier) pentru instalarea pe suprafața unei console pentru echipamente de

la puntea de comandă.

Astfel este posibil ca montarea să se faca pe o suprafață orizontală sau verticală.

Page 32: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

32

Fig 4.5 Display AIS montat pe suport Gimbal

- Unitatea R4-AIS Transponder care cuprinde un radio transceiver, receptor GPS și un

modul controler. Modulul de emisie-recepție constă într-un emițător și trei receptoare VHF

independente – două TDMA și unul DSC. Emițătorul își alternează transmisiile pe două canale

TDMA și poate raspunde deasemeni la interogări DSC. Modulul de control, crează și programează

pachete de date ce conțin informații dinamice și statice, precum și date referitoare la cursul de

navigație – gata de transmis, totul fiind în acord cu standardele IMO pentru transmisii AIS.

Unitatea se instalează cât mai aproape de display, pentru a minimiza lungimea cablurilor

de conexiune. E important ca la montaj sa existe spațiu liber în jurul unității Transponder, pentru

operațiuni de service.

Fig 4.6 Spaţiul liber în jurul transceiverului recomandat de producător pentru conexiuni

Page 33: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

33

La partea de jos a unității Transponder, se află conectorii pentru antena GPS (TNC-M) și

antena VHF (BNC-M), conectorul cu 50 pini pentru cablul interfață de date către Cutia de

Joncțiuni (JB), conectorul cu 9 pini pentru modulul suplimentar R4.

Fig 4.7 Imagine cu zona de conectori transceiver

Este important să existe un spațiu de manevra pentru cablurile de conexiune.

Fig 4.8 Imagine generală transponder cu cablurile de conexiune

- Antena VHF tip RFS BA1012-2 BNC Female 50 Ohmi gama de frecvențe 154-174

Mhz polarizatie verticală.

Page 34: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

34

Fig 4.9 Antena VHF tip RFS BA1012-2 BNC Female 50 Ohmi

- Antena GPS AT575-68 1575 MHz +/-2 MHz conector TNC female, gain: 26dB

alimentare 5VDC, montaj tip Pole – capabilă să recepționeze WAAS, EGNOS și corecții

diferențiale MSAS.

Fig 4.10 Antena GPS AT575-68

Fig 4.11 Antena GPS AT575-68 demontată, conectorul BNC

- Antena GPS/DGPS - tip MGL3 sau MGL4 – suplimentară, conectată la modulul

adițional R4 Navigation Senzor

Frecvențele de lucru GPS - 1. 575 GHz și Beacon - 283. 5-325 KHz

Alimentare 5- 15 VDC/ 55 ~ 65 mA

Gain: 34 dB (DGPS) 30 dB (GPS)

Operațională în intervalul de temperatura -30 ~ 70 ° C

Capabilă de aceleași performanțe ca și antenna GPS, dar în plus recepționează și corecții

DGPS prin semnale IALA de la radio emițătoare situate pe țărm.

Page 35: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

35

Pentru semnalele ambelor antene sunt efectuate permanent calculații RAIM în

concordanță cu standardul IEC 61108-1.

Fig 4.12 Antena DGPS - tip MGL3 sau MGL4

Fig 4.13 Antena DGPS. Vedere dinspre conectorul BNC

- Releul auxiliar pentru AIS alarme – se instalează dacă e necesar și ieșirile se conectează

la sistemul central de alarme al navei.

Page 36: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

36

Fig 4.14 Releul auxiliar pentru setări ieşire alarme AIS

Specificatii tehnice sistemul AIS Saab R4

- alimentare 24VDC (21-32VDC) cu un curent debitat pe:

Transmisie: 55W/2,3A

Recepție: 16W/0,7A

Curentul la pornire ajunge la 4A

- VHF Transceiver

Receptie: 156-163 MHz, cu spațiere de 12,5 kHz (TDMA)

156,525 MHz frecvență fixă (DSC Canal 70)

Transmisie: 156-163 MHz, selectabil în pași de 12,5 kHz

Lățimea benzii canale: 12,5 și 25 kHz

Puterea de ieșire: Regim High: 12,5 W

Regim Low: 1 W

- Receptorul intern GPS

Tip L1, C/A Code, 12 canale

Rata de update: o dată pe secundă

Acuratețe: < 1 metru orizontal, 2 sigma (95%), DGPS

< 16 metri orizontal, 2 sigma (95%) GPS

- Releul pentru alarme

Curent maxim de tranziție: 0,1-5 A

Tensiune maxim de tranziție: 30 VDC, 250VAC

Instalarea Combined AIS R4 Navigation Sensor

În mod obișnuit, echipamentul AIS R4 clasa A este instalat în configurație combinată care

include și un modul suplimentar - R4 Sensor, care permite conectarea unei a doua antene GPS

diferențiale (DGPS) ce permite ca AIS să obțină o poziționare mai precisă.

În acelasi timp, semnalul de la a doua antenă este trimis către sistemul DP (Dynamic

Positioner) și este folosit ca sensor de poziționare GPS3, adițional la cei doi senzori de poziție

DGPS 1 și DGPS 2.

Page 37: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

37

Important este de menționat că pe toate navele companiei, pentru a asigura redundanța

necesară, la bordul fiecărei nave este utilizat Modul Dual - sunt instalate doua echipamente AIS

împreună cu senzorii aferenți.

Pe unele nave, deja au inceput sa fie schimbate echipamentele AIS din generația a patra

cu generația a cincea, respectiv AIS R5 clasa A.

Fig 4.15 Spaţiul liber în jurul modulului R4 Senzor recomandat de producător pentru conexiuni

Fig 4.16 Modulul R4 Senzor – vedere dinspre conectori

Page 38: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

38

Fig 4.17 Sistemul AIS Saab R4 Transponder Clasa A – varianta extinsă de conexiuni Combined

Modulul R4 Senzor se instalează urmărind ca în jur sa existe suficient spațiu de manevra

pentru cablurile de conexiune și antenă, și în acelasi timp să fie posibilă vizualizarea LED- urilor

de stare.

Deasemeni, este important ca la instalarea modulelor R4 Senzor și Transponder, să se

respecte așa numitul “Radius” (aprox 15 cm) – curbura minimă suportată de cablurile de conexiune

și mai ales cele coaxiale pentru antene, fără a fi afectată integritatea cablurilor de cupru din interior

sau izolațiile dintre ele.

Modulul R4 Sensor se conectează la R4 Display prin intermediul unui conector cu 18 pini

și un cablu ConxAll (alimentare și date).

Tot la modul, se conectează și antena DGPS printr-un conector TNC-M, conexiunea prin

cablul coax furnizînd și 5VDC la antenă.

Conectarea ecranului R4 se face prin 2 cabluri multifilare ca în schema urmatoare:

Page 39: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

39

Fig 4.18 Schema de conexiuni pentru R4-Display

Desigur, ieșirea TX de la AIS se conectează la intrarea RX a interfeței echipamentului

conectat. Similar se procedează cu ieșirea RX.

Conectarea Transponderului AIS se face la o cutie de conexiuni prin intermediul unui

cablu multifilar cu conector cu 50 pini, ca în schema de mai jos. Pentru alimentare se utilizează

cablul multifilar cu un conector cu 9 pini.

Page 40: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

40

Fig 4.19 Schema de conexiuni pentru R4-Transponder

- La intrările Sensor 1, 2 și 3 se conectează porturile de la senzorul de pozitie, Speed Log

(Bottom track BT) precum și Girocompas (Heading și rate of turn ROT). și aici se respectă regula

RX/TX menționată.

- Portul ECDIS se poate conecta la un Plotter graphic, Radar ARPA sau VDR.

- LRIT (Long Range Identification System) - se conectează la un echipament LR.

Pe navele companiei, aceasta este o aplicație instalată pe terminalul Inmarsat C1, semnal

urmărit permanent de Serviciul de Securitate al Companiei.

Modul de funcționare pentru LRIT ca și pentru celelalte porturi va fi descris în capitolul

referitor la Interfața Software pentru AIS.

- AUX port poate fi conectat la un echipament care furnizează o corecție diferențială

pentru senzorul intern GPS.

Uzual, portul este conectat la portul similar AUX de la al doilea echipament AIS, pentru

a realiza redundanța completă.

Astfel se menține o sincronizare permanentă între bazele de date, cursul de navigație, alte

setări și parametri interni stocați în memoriile interne.

Pentru sistemele duale, se fac setări particulare în meniul “Redundant Config.”.

Page 41: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

41

Conectarea modulului R4 Senzor

Fig 4.20 Schema de conexiuni pentru Modulul R4-Senzor

Important: tresa de la cablul coax plus tresa de masă de la cablul de date și alimentare se

conectează împreună la polul negativ al sursei de alimentare. De aceea, capătul liber al treselor nu

se conectează la masa navei.

O conectare greșită poate duce la distrugerea modulului R4 Senzor!

- System port este folosit la conectarea la R4 Display.

- User port 1 este folosit la conectarea la echipamente furnizoare de informații referitoare

la direcție sau adâncime (Compass au Echo Sounder), corecție GPS sau se poate conecta la ECDIS.

- User port 2 este folosit doar ca port de ieșire către alte echipamente.

EFPS este folosit ca DGPS 3 pentru DP (Dynamic Positioner)

Rămâne la alegerea utilizatorului ce tip de mesaje se transmit, precum și setarea

parametrilor de comunicație.

- Terminalele 9/17 sunt utilizate la conectarea la sursa de alimentare de 24VDC, unde

polul negativ este și masa de referință.

- Intrarea Alarm ACK se poate conecta la un contact extern, prin care se pot reseta

alarmele AIS.

Semnalul ACK se generează prin contactul închis. Aceiași atenționare pentru GND

semnal care este conectat la polul negativ al modulului.

- Speed Log Out furnizează un semnal tip puls de +5V lung de 50 ms la un interval

proporțional cu viteza navei. Pentru a fi utilizată, ieșirea – care suportă max 10 mA - se conectează

la un circuit Numarator de Pulsuri cu frontul activ în 0.

Se pot genera pulsuri între 100 și 400 per Nm, ajustabil în meniu la secțiunea setari I/O.

Rezoluția pulsurilor este de 50ms corespunzător la 0,5 noduri până la 10-20 noduri,

funcție de setări.

Montarea antenelor

Page 42: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

42

- Antena VHF

Deosebit de importantă este locația aleasă pentru instalare, precum și poziționarea

cablului coax până la transponder, acestea influențând eficiența și câștigul în antenă.

Trebuie avut în vedere că transmisia digitală este mult mai sensibilă decat cea tip analog,

la ecouri sau obstrucții create de arborele Mast sau brațele sale.

Antena trebuie să fie omnidirecțională cu polarizare verticală.

Transponderele AIS folosesc canalele simplex ale benzii superioare folosite de

echipamentele mobile de comunicații maritime:

Canalul AIS A 2087 – 161,975 MHz

Canalul AIS B 2088 – 162,025 MHz

Cele două canale au frecvențe apropiate de cele duplex folosite la comunicațiile între țărm

și nave, de aceea antena AIS trebuie separată de locația celor folosite pentru transmisie voce, în

scopul evitării interferențelor.

Antena AIS VHF trebuie instalată în plan vertical, deasupra sau sub antena

radiotelefonului, fără separație orizontală și cu cel puțin 2 de metri între ele pe verticală.

Dacă sunt în același plan orizontal, trebuie o minimă separație de 10 metri între ele.

Trebuie evitate radarele, instalarea se face la cel puțin 3 metri distanță și obligatoriu în

afara fascicolului de emisie.

Locația trebuie să fie la distanță de cel puțin 2 metri orizontal față de obstacole din

materiale conductive.

Poziția ideală este o vedere a orizontului liber 360 grade și cât mai înaltă, rezultând o

propagare pe distanță cât mai lungă.

- Cablul coaxial către transponder trebuie să fie cât mai scurt, micșorând astfel atenuarea

semnalului. Este recomandată utilizarea unui cablu dublu ecranat, cu o calitate egală sau mai bună

decât modelul RG214, pentru a minimiza interferențele de la conductoarele de putere mare, radare

sau alte cabluri de la alte transmițătoare.

Cablarea se face în tuburi metalice separate și la cel puțin 10 cm de cablurile de

alimentare, intersectarea cu alte cabluri se face obligatoriu la unghi de 900.

Foarte importantă este respectarea modului de îndoire a cablului – cel puțin de 5 ori

diametrul cablului, altfel putând fi influențate caracteristicile de impedanță.

Conectorii instalați afară trebuie protejați la intemperii prin terminații “tube shrink”,

banda cauciucată rezistentă la apă, acoperite cu bandă plasticata – toate impiedicând penetrarea

apei în izolația cablului coaxial.

Ecranul coaxial trebuie conectat la masă doar intr-un capat, pentru evitarea reflexiilor în

cablu.

- Antena GPS/DGPS

Obligatoriu pentru antenele GPS este instalarea cu vedere liberă către sateliți. poziția

ideală este cu vedere la orizont liber 3600 pe orizontală și vedere de la 5 la 900 deasupra orizontului.

Arborele Mast sau brațele pot eclipsa pe cateva grade, neafectând serios poziția, dar totuși

nu se recomandă instalarea în vârful Mast sau alt pilon înalt, aceasta afectând indicațiile SOG și

COG. Se păstrează distanța de minim 3 metri față de radare și în afara fascicolului emițător, la fel

față de antenele Inmarsat. Aceiași distanță se păstrează față de antenele MF/HF cât și față de

antenele AIS VHF.

Cablarea se face respectând împerecherea “câștig preamplificator-atenuare cablu”,

rezultatul fiind între 0 și 26 dB, recomandat fiind un minim optim de 10 dB.

Se recomandă un cablu coaxial dublu ecranat, observațiile privind instalarea fiind aceleași

ca la cablul pentru antena VHF.

Page 43: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

43

Imagini cu antene AIS VHF și GPS/DGPS instalate pe navă sunt prezentate la capitolul

Anexe.

Instalarea pe suportul tip “pole” și strângerea pe filet se face doar cu mâna, nu se utilizează

alte scule metalice.

Strângerea pe filet nu trebuie forțată și nu se face prin atingerea protecției de deasupra ci

de suportul special de sub antenă. Performanțele antenei se pot urmări pe ecranul graphic R4,

putând astfel face o relocare pentru obținerea maximului de semnal.

Pentru antenele GPS nu se cere legarea la masa a tresei ecranului.

Sistemul SAAB AIS R5

- Sistemul Saab R5 SUPREME AIS este proiectat în special pentru nave SOLAS şi

aplicaţii avansate, ca AIS Secure sau Warship – W-AIS.

Saab R5 Solid Secure W-AIS și R5 SUPREME Secure W-AIS funcționează urmărind

criteriile Resolution MSC.74 Anexa 3 din standardele IMO pentru AIS.

Noul concept de AIS utilizează un software care poate fi operat extern de pe un Laptop

și reprezintă datele recepționate într-un format proprietar utilizat de armată, în care se folosesc

hărți militare secretizate.

A fost dezvoltată o nouă soluție - Saab Secure W-AIS, care folosește în paralel cu

transmisia pe cele două canale AIS1 și AIS2, un al treilea canal AIS link care transmite date

criptate.

Astfel, noile modele R5 pot fi utilizate de armată, paza de coastă, poliție care pot

comunica secretizat, dar în acelasi timp pot recepționa și date publice. Se utilizează un set de chei

de codare generate printr-un software avansat de criptare ce pot fi transmise prin canal codat sau

prin memorie USB portabilă. Operarea se poate face acum în cinci moduri diferite.

- Normal AIS mode: standard SOLAS mode, nu se folosește criptare,

- Silent mode: nu se transmite ci doar recepție standard și criptat,

- Tactical mode: se transmite numai criptat, se receptionează standard pe cele două canale

și recepție criptată pe AIS link,

- Hibrid mode: recepție standard și criptat, transmisie standard și criptat dar în mod

particular se face transmisia standard date false și cu un ID fals, în timp ce comunicața criptată e

cea corectă.

Conceptul se numește transmisie SPOOFING, se transmit ținte false, poziția navei se

simulează doar, sunt stocate în memoria internă până la 5 identități AIS false.

- Extern: se utilizează soluții de criptare externe, nu se folosește transmisie autonomă cu

funcțiile interne.

Noile modele sunt total compatibile cu AIS R4.

Fig 4.21 Noul model R5 SOLID Secure W-AIS Display

Page 44: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

44

Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME Secure W-AIS Display

Fig 4.23 Noul model R5 SUPREME Secure W-AIS Transponder

Fig 4.24 Aplicaţia software R5 W-AIS ce poate fi instalată pe un Laptop cu OS Windows 7

Page 45: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

45

Fig 4.25 Sistemul Saab R5 varianta militară în configuraţie completă

Modelele pentru navele comerciale Saab R5 conţin tehnologii radio digitale de ultimă

generaţie, poate fi operat în modul Clasa A sau în modul Inland. Este alcătuit dintr-o unitate radio

emisie-recepție, un receptor GPS, o unitate controler și un ecran LCD color cu tastatură numerică.

Partea de transponder are două receptoare TDMA și unul DSC, un emițător ce alternează

transmisiunile între cele două TDMA. Unitatea controler crează și programează pachete de date

ce conțin informații dinamice, statice și legate de cursul de navigație – totul conform standardului

de performanță IMO pentru AIS.

LCD-ul color și tastatură numerică asigură o interfață grafică ușor de utilizat. Se pot

reprezenta locațiile navelor, ajutoarelor de navigație, nave SAR.

Page 46: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

46

Fig 4.26 Sistemul Saab R5 varianta comercială – Transponder şi Display

Fig 4.27 Sistemul Saab R5 – schema de conexiuni

Caracteristici principale:

- LCD color 3,5” cu interfață tastatură numerică

- Interfață USB Host pentru conexiunea tastaturii USB și memorii USB flash

- Setări ecran pentru operare pe timp de zi sau noapte

- Interfață standardizată pentru conexiunea la senzorii navei (GNSS, Gyro, ROT indicator, ECDIS

și ARPA)

Page 47: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Modul de funcționare pentru standardul AIS. Prezentarea modelelor Saab R4 și R5. Caracteristici și performanțe

47

- Modul Plot capabil de prezentarea a până la 500 de ținte

- Priza Pilot obligatorie integrată în partea frontală a unității transponder

- Capacitate de management al canalelor pentru zonele fără acces la frecvențele AIS alocate la

nivel mondial

- Posibilitatea de a genera răspuns LR AIS prin echipamente Satcom (Inmarsat C)

- Pe lângă modurile de putere Normal-High (12,5W) și Low (1W), R5 are și modul 1W tank

petrolier – conform cerintțelor pentru operare tancuri petroliere în porturi

- Recepționarea și procesarea mesajelor AIS 18, 19 și 24A/B, așa cum sunt transmise de

transponderele AIS Clasa B,

- Proces simplu de actualizare software Saab prin memorii flash USB

Antenele folosite, în principiu sunt de acelasi tip ca și R4. O particularitate o prezintă

antena combinată GPS/VHF care are incorporat un preamplificator, alimentat prin cablul coaxial

la 5VDC, care lucrează în benzile de frecvențe 156-162,5/1575,5 MHz.

Fig 4.28 Sistemul Saab R5 – antena combinată GPS/VHF cu preamplificator încorporat

O altă facilitate prezentă la R5 este citirea unui comutator extern și funcție de setările

prezentate la secțiunea “Comutator Extern” se face emiterea în VHF a semnalului “Drapel

Albastru” sau opțiunea “Comutator Mut” care oprește emisia.

Starea comutatorului este controlată de un comutator extern, prin conductoarele conectate

la pinii 3 și 4 (Maro/Portocaliu) din cablul de alimentare – circuitul închis activează prima stare

iar circuitul deschis duce la oprirea transmisiei.

În funcție de tensiunea de alimentare, rezistorul poate avea valoarea:

- pentru 12VCC – 2,2 Ohmi

- pentru 24VCC – 10 Ohmi

Fig 4.29 Sistemul Saab R5 – conexiunea pentru comutatorul extern ce permite

setarea semnalului “Drapel Albastru” sau “Mute Transmission”

Page 48: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Echipamentele AIS și programele software utilizate în sistemul global. Interfața software a unui dispozitiv AIS Saab R4

48

5. Echipamentele AIS și programele software utilizate în sistemul global. Interfața software a unui dispozitiv AIS Saab R4

Interfața software, configurare și setări pentru dispozitivul AIS R4 Combined

R4 AIS Combined ofera o interfață software prietenoasă și ușor de utilizat.

Unitatea Display R4 are disponibile un set de taste cu mai multe funcțiuni, cu ajutorul

cărora se poate naviga prin meniuri, taste alfanumerice precum și LED-uri care semnalizează

diferite situații sau stări ale echipamentului AIS – ca în figura urmatoare:

Fig 5.1 Prezentarea tastelor funcţionale pentru AIS R4 Display

Tasta

1 – Status: folosită la schimbarea rapidă a semnalizarii stării de navigație a navei,

2 – Mode: folosită la schimbarea modului de operare (Navigate, Plan Voyage, Config

and Alarms & Msgs)

3 – Taste alfanumerice utilizate pentru scrierea de litere și cifre. Pe taste sunt

inscripționate mai multe simboluri. Selecția simbolurilor se face astfel: la scriere se procedează la

prima apăsare a tastei, prin care se va scrie în câmpul de pe ecran primul simbol de pe tastă. Dacă

se mai apasă o dată rapid, se scrie al doilea simbol de pe tastă, etc.

4 – Tasta cu săgeți cu ajutorul căreia se poate mișca cursorul din câmpul de scriere sus-

jos sau stânga-dreapta, precum și navigarea între meniuri

5 – ESC – tasta ce produce revenirea la meniul precedent sau în câmpul de scriere, la

caracterul precedent

6 – Taste funcționale: deasupra fiecarei taste, pe ecran este afișată funcția respectivă

7 – Enter: se folosește la editarea câmpurilor și validarea scrierii, precum și confirmarea

rutei de navigație

Page 49: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Echipamentele AIS și programele software utilizate în sistemul global. Interfața software a unui dispozitiv AIS Saab R4

49

8 – Page: tasta de navigare prin pagini de meniu sau cu funcții speciale în anumite

submeniuri. O sageată mică prezentă în dreapta jos a ecranului, arată că mai urmează alte pagini

de meniu

9 - Tasta Display: furnizează comenzile rapide pentru configurarea luminii de fundal,

contrast, iluminare cu LED-uri și de iluminare pentru butoane. Două configurații separate sunt

disponibile, pentru funcționarea de zi și de noapte

10 – Tasta MOB: folosită pentru a marca locul unui eveniment sau atunci când o persoană

a căzut peste bord. Pentru a marca un eveniment, se apasă tasta pentru o secundă. Pentru a activa

funcția Man Over Board (MOB), apăsați tasta timp de cel puțin 5 secunde

11 – Tasta POWER: utilizată pentru funcția pornit și oprit. Pentru a opri alimentarea,

apăsați și mențineți apăsată tasta timp de 3 secunde

Semnificația semnalizărilor luminoase LED:

Cele trei LED-uri amplasate deasupra ecranului sunt utilizate pentru a indica starea de

precizie GPS RAIM a poziției curente a navei.

- LED-ul verde (Safe State): indică, atunci când este aprins, stare sigură. Acesta este

aprins în cazul în care eroarea de poziție probabilă este mai mică decât nivelul de precizie RAIM,

probabilitatea de acuratețe fiind mai mare de 95%

- LED-ul galben (Stare de Atenție): indică, atunci când este aprins, starea precauție. Este

aprins în cazul în care sistemul nu poate determina dacă precizia poziției este mai bună sau mai

rea decât nivelul de precizie RAIM curent. De asemenea, este aprins în cazul în care nici o

informație despre poziție nu este disponibilă

- LED-ul roșu (Stare de Nesiguranță): indică, atunci când este aprins, stare nesigură.

Acesta este aprins în cazul în care eroarea de poziție depășește nivelul actual de precizie RAIM cu

mai puțin de 95%

LED-urile de pe modulul R4 Navigation Senzor:

- PWR LED roșu: indică, atunci când este aprins, că senzorul de navigare R4 este

alimentat

- GPS LED galben: indică, atunci când este aprins continuu, că senzorul de navigare R4

a obținut un semnal de GPS puternic

- CORR LED galben: indică, atunci când este aprins continuu, că senzorul de navigare

R4 a obținut un semnal puternic de la un radiofar (Beacon) sau o blocare SBAS cu o rată de eroare

de bit (BER) mai buna decât 150. Acest LED este de asemenea aprins în timp ce se utilizează

corecții DGPS de la un senzor DGPS conectat extern la intrarea portul Utilizator 1

- DGPS LED verde: indică faptul că senzorul de navigație R4 a obținut o poziție cu

corecție diferențială. Este aprins continuu, erorile de poziție s-au stabilit sub o valoare de prag.

LED-urile de pe modulul Transponder R4:

Page 50: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Echipamentele AIS și programele software utilizate în sistemul global. Interfața software a unui dispozitiv AIS Saab R4

50

Următoarele LED-uri, amplasate pe partea din față a modulului R4 Transponder, indică

starea și radio activitatea curentă:

- LED-ul verde: indică faptul că transponderul R4 este alimentat,

- LED-ul galben intermitent indică faptul că transponderul primește date,

- LED-ul roșu intermitent indică faptul că R4 Transponder transmite pe calea radio

(transmisia începe la aproximativ 1 minut de la pornire)

Dupa instalarea hardware, se procedează la configurarea software. Primul pas este setarea

parametrilor importanți – parametrii statici, prin tastatura de la ecranul LCD, după cum urmează:

- MMSI (Maritime Mobile Service Identity)

- Numărul de identificare IMO al navei,

- Indicativul radio internațional, atribuit navei de către țara ȋn care este ȋnregistrată,

- Numele navei,

- Tipul navei,

- Dimensiunile navei,

- poziția de amplasare a antenei GPS.

Fig 5.2 AIS R4 Display – Meniul de configurare parametri statici navă

Important: pentru transponder ver. R4C 5.1.2 precum și cele ulterioare – dacă nu este

setat MMSI, acesta implicit nu va transmite!

Una din setările software importante, este poziția antenei GPS la bordul navei.

Selectand în meniuri poziția GNSS, se poate seta poziția unde este instalată antena GPS

– atât sezorul intern cât și antena adițională DGPS conectată la R4 Senzor - dând valori pentru

parametrii A,B,C și D.

Page 51: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Echipamentele AIS și programele software utilizate în sistemul global. Interfața software a unui dispozitiv AIS Saab R4

51

Fig 5.3 AIS R4 Display – Meniul pentru setarea poziţiei de amplasare antena GPS

Dacă sistemul este conectat la un echipament LRIT extern, trebuie configurat acceptul de

răspuns la interogari LR – în mod automat sau manual.

Din meniuri, se apasă tasta corespunzatoare pictogramei LR de pe ecran.

Fig 5.4 AIS R4 Display – Meniul pentru configurarea parametrilor Long Range

Meniul Setări Alarme, permite utilizatorului să activeze/dezactiveze ieșirea către Releul

de Alarmă, pentru evenimente alese de Operator.

Se alege pictograma Alarm Configuration, iar în meniul respectiv, se aleg evenimentele

pentru care va fi activată ieșirea către releu.

Page 52: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Echipamentele AIS și programele software utilizate în sistemul global. Interfața software a unui dispozitiv AIS Saab R4

52

Fig 5.5 AIS R4 Display – Meniul pentru configurarea porturilor I/O pentru alarmare externă

Meniul I/O Ports servește la setarea parametrilor de comunicație cu echipamentele

externe.

În meniul Configuration, se apasă tasta Page, după care va apare un submeniu:

Fig 5.6 AIS R4 Display – Procedura de intrare în meniul ”Configuration”

În care se alege I/O și apoi Port Rate Configuration:

Fig 5.7 AIS R4 Display – Procedura de setare ”Port Rate Configuration”

Pentru fiecare port se configurează parametrii care sa corespundă cu cei de la portul

pereche extern. După setare, pentru salvarea setărilor, se apasa softkey de pe ecran Apply and Exit.

Tot în acest meniu se face și configurarea structurii telegramei pentru porturile de ieșire.

Se alege unul din submeniurile User Port 1 sau Port 2 – Configuration.

Fiecare telegramă setată și activată, va produce o încărcare a portului respectiv. Încărcarea

maximă a unui port nu poate depăși 100% și e de preferat sa fie cât mai mică.

Page 53: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Echipamentele AIS și programele software utilizate în sistemul global. Interfața software a unui dispozitiv AIS Saab R4

53

Ca un minim, următoarele telegrame trebuie activate pe Utilizator Port 2, la o viteză de

cel puțin 1 Hz: GBS, GGA, VTG (aceste propoziții sunt activate implicit). Telegramele activate

trebuie să furnizeze următoarele informații R4 AIS Transponder: Poziția, acuratețea poziției, ora

UTC la care se face raportul de poziție, SOG, COG și starea RAIM.

Fig 5.8 AIS R4 Display – Meniul ”Port Output User Configuration”

Fig 5.9 AIS R4 Display – Meniul configurare ”User Port 2 Output”

Dupa setarea tuturor telegramelor de ieșire, se apasă Apply and Exit.

Verificarea funcționării sistemului se face după ce toate setările funcționale sunt

terminate.

Prin apasarea tastei Mode și apoi tasta functională Navigate, se intră în ecranul principal

care pune la dispoziția Operatorului mai multe chei funcționale, printre care se poate naviga cu

tasta Page. La apasărea cheii Own Ship Data, pe ecran vor fi afisate o serie de informații despre

propria navă pe care este instalat AIS, informații care sunt transmise altor nave.

Mai jos este dat ca exemplu, imaginea de pe ecranul AIS al navei MS Freedom of the

Seas.

Page 54: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Echipamentele AIS și programele software utilizate în sistemul global. Interfața software a unui dispozitiv AIS Saab R4

54

Fig 5.10 AIS R4 Display – Meniul ”Navigate”

Fig 5.11 AIS R4 Display – prezentarea informaţiilor despre propria navă

Astfel se pot verifica setările făcute. Unele informații pot fi eronate sau nu toți senzorii

funcționează corect. Se verifică din nou parametrii și valorile care nu sunt conforme. În exemplul

de mai sus, se observă că RAIM nu este activat, deci se verifică din nou meniul respectiv și se

activează RAIM.

Se observă că pe ecran apar multe informații legate de navă, deplasare, poziție.

Unele date sunt cele pre-setate și transmise ca informații statice – cele legate de navă.

Mai apar și alte date de natură dinamică – pozitie, curs navigare, timpul UTC, etc.

Prin apasărea cheii funcționale, apar imaginile următoare cu date despre încărcătură, dacă

este sau nu periculoasă, ETA, etc.

Page 55: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Echipamentele AIS și programele software utilizate în sistemul global. Interfața software a unui dispozitiv AIS Saab R4

55

În imaginea următoare sunt prezentate definițiile câmpurilor de date prezente pe imaginile

din ecranul AIS Navigate:

Tabelul 5.12 Prezentarea definițiilor câmpurilor de date prezente pe imaginile din ecranul AIS Meniul Navigate

La pasul următor, se face verificarea funcționării antenei adiționale DGPS, conectate la

senzorul R4 Navigation precum și calitatea comunicației cu sateliții receptionați. Se navighează

prin meniul Mode – Navigate – Position.

Ecranul următor arată submeniurile legate de antena GPS, radiofar (Beacon), info despre

calitatea recepției sateliților precum și setările RAIM:

Fig 5.12 Prezentarea submeniurilor legate de: antena GPS, radiofar (Beacon), info despre calitatea recepției

sateliților precum și setările RAIM

Page 56: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Echipamentele AIS și programele software utilizate în sistemul global. Interfața software a unui dispozitiv AIS Saab R4

56

Fig 5.13 Fereastra utilizată pentru prezentarea calităţii semnalelor GPS recepționate de la sateliţi precum și

semnalele de corecţie de la radio baliză (Beacon)

În prima imagine, se verifică dacă latitudinea și longitudinea sunt afișate, și că o

pictogramă în bara de stare indică faptul că informația despre poziție este primită validă. Acest

lucru este indicat de către una dintre pictograme: G (poziția necorectată validă), D (poziția

corectată cu ajutorul corecțiilor beacon radio diferențiale), B (poziția corectată cu ajutorul

corecțiilor externe) sau D SBAS (poziția corectată folosind corecții diferențiale SBAS).

A doua imagine arată fereastra utilizata pentru a verifica calitatea semnalelor GPS

recepționate și semnalele de radio baliză (Beacon).

Pentru modulul senzor R4 Navigate, se verifică următoarele:

Puterea semnalului este măsurată ca raportul semnal zgomot (SNR). Cu cât este mai mare

SNR, cu atât mai bine receptorul recepționează semnalul. Astfel locația optimă pentru antenă va

fi o poziție în care valoarea SNR este cea mai mare.

Câmpul Elevation prezintă înălțimea fiecărui satelit în grade deasupra orizontului.

Câmpul Azimuth prezintă poziția orizontală unghiulară satelitului, în grade numărate în sensul

acelor de ceasornic incepând cu Nord. Senzorul de navigație R4 este mai precis atunci când

primește sateliți răspândiți pe o arie larga pe cer, la diferite înălțimi.

O instalație de antenă bună ar trebui să recepționeze trei sau mai mulți sateliți cu valori

SNR peste 50. În cazul în care sunt recepționate câteva semnale prin satelit și / sau semnalele

primite au valori scăzute ale SNR, acest lucru ar putea indica faptul că recepția GPS este slabă și

că poziția antenei trebuie să fie ajustată.

Beacon Status ajută la verificarea semnalului Beacon (radio-far), semnal utilizat de antena

adițională conectată la senzorul R4 Navigation.

În mod similar, se verifică funcționarea antenei GPS conectată la Transponder, în meniul

Transponder GPS Status.

În ultimul capitol ANEXE, sunt prezentați mai multi parametri cu setările necesare,

precum și diferite forme de mesaje utilizate în comunicația dintre AIS și alte echipamente,

utilizând standardul NMEA183.

Page 57: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan AIS Saab R4 Combined – ghid pentru depistare defecțiuni și reparare

57

6. AIS Saab R4 Combined – ghid pentru depistare defecțiuni și reparare

La echipamentul AIS R4 Combined, defecțiunile pot apare la Display și Transponder, dar

mai des, datorită condițiilor de mediu, antenele au cel mai des de suferit.

De multe ori, modulele trimise la reparat la firma producătoare, se dovedesc a fi

funcționale, fără defecte, dar în mod ciudat, problemele în funcționare se dovedesc a fi datorită

setărilor eronate pentru senzorii externi sau parametrii de comunicație între Display și

Transponder.

De aceea este important ca echipamentul cu probleme în funcționare sa fie bine cercetat

înainte de a fi sesizat Saab Tech Helpdesk.

În continuare, sunt prezentate câteva metode de investigare pentru depistarea cauzelor

defecțiunilor apărute în funcționarea diferitelor module ale dispozitivului R4 AIS Combined.

Defecțiuni la Transponder

- Verificarea indicațiilor LED de pe fața modulului Transponder

LED verde

LED-ul verde este aprins în mod constant atunci când Transponderul este alimentat și se

aprinde imediat la apariția tensiunii de 24 VCC. Transponderul este alimentat tot timpul, chiar

dacă modulul Display este oprit, el nu are un comutator de alimentare.

Dacă LED-ul verde nu este aprins:

- Se verifică sursa de alimentare - tensiunea este prezentă, curentul furnizat este capabil

atât de a porni modulul cât și de a menține transmisia, polaritatea sursei de alimentare este corectă

- Se verifică siguranța externă

- Se verifică cablul, conectorii: integritatea pinilor precum și a cablurilor.

LED galben

LED-ul galben se aprinde intermitent atunci când transponderul recepționează mesaje pe

comunicația VHF-link.

Dacă LED-ul galben nu luminează intermitent cu toate ca se cunoaște că receptorul

propriu AIS se află în raza de acoperire a transmițătorului de pe altă navă, se face o verificare dacă

nu sunt active alarmele pentru recepție în lista de alarme.

Dacă numai LED-ul galben este aprins constant (verde și roșu stinse), înseamnă că există

o eroare severă de natură hardware.

LED verde și LED galben – aprinse simultan și în mod constant

Rezultă că transponderul este în faza de “boot-mode”, datorită unei actualizări de software

care nu a reușit. Acest lucru este în mod normal, corectat prin efectuarea un alt upgrade de

software. Atunci când Transponderul se află în modul de boot, usual rata de transfer pe

comunicația serială la portul (Pilot) de la care se face upgrade-ul este 9600 Kbps.

LED roșu

LED-ul roșu se aprinde intermitent, cu un interval de timp între 2-360 secunde.

Indică faptul că transponderul transmite date pe VHF-link. Diferitele tipuri de informații

sunt valide o perioada de timp finită, de aceea este necesară re-împrospatare a datelor și o

retransmitere, cu o rată de actualizare diferită.

Page 58: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan AIS Saab R4 Combined – ghid pentru depistare defecțiuni și reparare

58

Intervalele de transmisie pentru datele de natură atât statică cât și dinamică, sunt

prezentate în tabelul de mai jos.

Tabelul 6.1 Intervalele de transmisie pentru datele de natură statică și dinamică

În cazul în care LED-ul roșu nu luminează intermitent:

Se face o verificare și se asigura că:

- Transmisiile nu sunt dezactivate în setările VHF-radio

- Sistemul R4 AIS nu se află în „Silent Mode“ (acest lucru se aplică numai pentru R4

AIS Silent, Secure, Coast Guard și produse cu funcții similare)

- Nu sunt active alarme de transmisie în lista de alarme – dacă există, se observă

secțiunea referitoare la acest tip de alarmă.

Probleme prezente în comunicația între Transponder și Display

Pentru a verifica dacă Transponderul și Display-ul comunică:

- Mai întâi se face o verificare vizuală a ecranului, observând dacă nu apar pictograme

gen ,,broken stick” (bat rupt) sau simbolul „AIS barat“, în partea de sus a ecranului LCD,

- Țintele (navele din raza) sunt sau nu, prezente sub forma unei liste în pagina TARGET,

- Datele proprii sunt prezente sau nu, în pagina proprie de date a navei,

- În pagina Port Rate sunt vizibile sau nu, toate informațiile legate de parametrii de

comunicație.

Dacă apare una din situațiile de mai sus:

- Se verifică cablurile de semnal și conectorii între Transponder și Display,

- În cazul în care cablurile de semnal și conectorii sunt în bună stare, se verifică setările

ratei de transfer atât pentru ecran cât și porturile de comunicație la Transponder,

- dacă totul este corect, ultima variantă de verificare este înlocuirea pe rând a

Transponderului apoi a Display-ului cu alte module pentru a vedea care dintre ele este defect.

Page 59: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan AIS Saab R4 Combined – ghid pentru depistare defecțiuni și reparare

59

Utilizarea afisajului de pe Display în depanarea Transponderului

- Verificarea listei de alarme. Aici sunt afișate toate alarmele ce pot fi prezente în

funcționarea echipamentului, iar cea activă este semnalizată cu o pictogramă ,,semnul mirarii”!

- Verificarea paginii cu date despre propria nava - OWN SHIP DATA (Anexa 6). Datele

care sunt transmise prin VHF link, apar și pe ecran

- Verificarea listei navelor-țintă TARGET – în Anexa 6 este prezentată o imagine cu o

“navă țintă” (nava tanker Marte).

Această listă țintă este în primul rând utilă în cadrul analizei funcționalității recepției.

Caracterisțicile de propagare ale frecvențelor radio VHF sunt în general influențate puternic de

starea vremii, reflecții în cabluri, conectori sau antenă. Recepția se face la fiecare 6 minute,

conform tabelului precedent.

- Verificarea apariției și corectitudinii Datei și Timpului UTC. Acestea trebuie să apară

în colțul din dreapta sus. Data și timpul UTC sunt furnizate de Transponder prin recepția acestora

prin intermediul antenei GPS interne (nu prin GPS extern).

Dacă ora și data nu sunt corecte, recepția GPS este defectuoasă. Deasemeni va apare

mesajul “UTC clock lost” în pagina cu lista STATUS. Problema apare uzual datorită defecțiunii

antenei GPS, cablurilor de antenă deteriorate sau interferență de la echipamentele radio de la bord.

- Utilizarea funcției VIEW RAW DATA – in Anexa 6, dupa cum se observă in imagine,

în acest meniu, se pot vedea dacă sunt receptionate date și dacă senzorii externi transmit la porturi

telegramele în mod corect.

Probleme de recepție: dispariția semnalului recepționat sau recepție intermitentă.

În asemenea cazuri, e posibil să nu existe o alarmă activă în lista cu alarme, dar totuși

informațiile statice de la navele țintă sa nu fie receptionate sau transmisia către alte nave sa fie

compromisă. În cele mai multe cazuri, problemele sunt cauzate de interferențele echipamentelor

radio de la bord. Este recomandat să fie cercetată cauza, respectiv traseele cablurilor de conexiune

și eventual repoziționarea antenei AIS-VHF.

ALARM LIST - lista cu alarme prezintă alarme active, se procedeaza la interpretarea

semnificației ca în prezentarea de mai jos:

Alarmele active pot fi observate nu numai în lista cu alarme, ele sunt transmise și la

echipamentele externe, de exemplu, ECDIS și PILOT port.

Mesajele referitoare la alarme sunt recunoscute observand telegramele transmise în care

apar mesaje de forma:

$AIALR,000000.00,001,V,V,AIS: Tx malfunction: Alarm is inactive.

$AIALR,000000.00,001,V,A,AIS: Tx malfunction: Alarm is inactive.

$AIALR,000000.00,001,A,A,AIS: Tx malfunction: Alarm is active and acknowledged.

$AIALR,000000.00,001,A,V,AIS: Tx malfunction: Alarm is active and not acknowledged.

Interpretarea mesajelor de alarmă:

Tx malfunction

- Există o defecțiune în transmițătorul radio sau pentru alte componente hardware din

modulul Transponder R4. Dacă transmițătorul radio revine la funcționarea normală, alarma

dispare. Dacă această alarmă este activă, în primul rând se verifică antena și cablurile (în special

conectorii) dacă nu sunt deteriorate sau corodate. În cazul în care sistemul de antenă este în stare

bună, iar alarma este încă activă atunci Transponderul R4 poate avea un defect hardware.

Page 60: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan AIS Saab R4 Combined – ghid pentru depistare defecțiuni și reparare

60

Antenna VSWR Exceeds limit

- VSWR antenei este verificată la fiecare transmisie și la un anumit nivel, este activată

alarma VSWR. În cazul în care VSWR scade sub pragul permis, alarma este dezactivată. Dacă

această alarmă este activă, se face o verificare a antenei și cablului (în special conectorii),

observându-se starea de deteriorare sau coroziune.

Rx Malfunction

- Receptoarele de radio din interiorul Transponderului R4 sunt monitorizate în mod

continuu.

În cazul apariției unei defecțiuni de natură hardware în receptoare, se activează o alarmă

pentru acel receptor. Dacă recepția revine la normal, alarma este dezactivată.

MKD Connection Lost

- Alarma este activă în cazul în care în cadrul comunicației bi-direcționale, Display-ul

R4 a pierdut comunicarea cu Transponderul, dar Transponderul comunică cu acesta.

În cazul apariției acestei alarme, se verifică:

- Cablurile de semnal și conectorii între Transponder și Display

- În cazul în care cablurile sunt în stare bună, se face o verificare a setărilor ratei de

transfer pentru Display și porturile de comunicație ale Transponderului

- Se poate utiliza un alt Display sau Transponder pentru a testa care dintre modulele

componente e defect.

R4 Transponder Lost Communication with R4 Display

Această alarmă devine activă în cazul în care comunicația dinspre Display către

Transponder funcționează, dar nu funcționează invers.

- Se verifică cablurile de semnal și conectorii între Transponder și Display

- În cazul în care cablarea este bună, se face o verificare a setărilor ratei de transfer

pentru Display și porturile de comunicație la Transponder

- Deasemeni se poate face aceeași manevră, cu înlocuirea pe rând cu alte module

funcționale, pentru a identifica unde este defecțiunea

External EPFS Lost (Electronic Position Fixing System)

Acest tip de alarmă este generat în cazul în care nu este recepționat semnalul de poziție

de la antena GPS externă. Datorită programului intern de utilizare a antenei de rezervă pentru

senzorul de poziționare, această alarmă poate fi activă până la 30 de secunde înainte ca ea sa devină

inactivă (timp în care este utilizată antena GPS conectată intern). Dacă această alarmă devine

activă și este constantă sau intermitentă, se face o verificare și se asigură că:

- Semnalul pe cablul dintre antena GPS și portul senzorului R4 Navigation precum

și comunicația către Transponderul R4 la portul (1,2 sau 3) este corectă

- Telegramele de tip GLL sau GGA și VTG sunt utilizate

- Telegramele sunt transmise în mod corect, utilizând modul Raw pe Display ( vezi

Anexa 6)

- Se poate schimba rata de transfer, dacă este necesar

- Telegramele sunt transmise doar ca intrare pe un singur port (adică doar senzorul

1) și nu pe oricare alt port (ECDIS, Pilot sau MKD)

- În transmisia telegramelor se utilizează funcția Checksum (o sumă de control),

(controlul Checksum poate fi dezactivat în meniul respectiv pe Display-ul R4)

- Formatul telegramelor este conform specificației IEC 61162-1–a se vedea Anexa 5

O verificare simplă se poate face prin numărarea caracterelor tip “virgula” în

propoziții și anume: GLL = 7 virgule, GGA = 14 virgule, VTG = 9 virgule.

No Sensor Position în Use

Page 61: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan AIS Saab R4 Combined – ghid pentru depistare defecțiuni și reparare

61

Acest tip de alarmă devine activă în cazul în care sistemul AIS nu are o sursă de

semnal de poziție validă, adica nici sursa GPS internă conectată la Transponderul R4 și nici EPFS

nu asigură o poziție validă. Antena conectată la Transponder este GPS-ul intern și este utilizată

automat ca rezervă în cazul în care EPFS-ul este pierdut. Prin urmare, această alarmă înseamnă că

GPS-ul intern nu are o poziție fixă sau aceasta nu este folosită pentru un alt motiv. Aceasta poate

fi cauzată de interferențe cu echipamentele radio de la bord.

Dacă această alarmă este activă:

- Deconectați EPFS (GPS extern) de la Transponderul R4 prin deconectarea cablului

de semnal

- Se face o verificare a cablurilor și se asigură sunt în bună stare precum și că antena

GPS internă conectată la Transponderul R4 este funcțională

- Se poate face și conectarea temporară la un alt sistem de antene GPS

- Se măsoară dacă există 5 VCC la conectorul TNC al antenei GPS de la

Transponderul R4

- Poziția este afișată pe pagina de date a navei proprii, iar data și ora sunt afișate în

colțul din dreapta sus – se verifică dacă sunt corecte

- Se conectează EPFS atunci când depanarea este completă.

No Valid SOG Information/No Valid COG Information

- Aceste două alarme devin active în cazul în care sistemul AIS nu are un SOG sau

COG valabil, de la orice senzor. SOG se bazează pe informația primită de la echipamentul Speed

Log iar datele COG sunt primite de la un sensor Heading (Gyro)

În cazul în care datele de la aceste echipamente nu sunt disponibile, se utilizează

informația primită de la GNSS (GPS extern) prin mesajul VTG. În cazul în care nu este valid VTG

primit de la EPFS, SOG și COG este preluat de la GPS-ul intern conectat la Transponder.

Alarma este activă în mod normal, în același timp, cu alarmele “External EPFS Lost” și

“No Sensor Position în use”.

Dacă este activată doar această alarmă, în acest caz se analizează telegramele furnizate

de Speed Log și Gyro și se verifică dacă sunt conforme IEC 61162-1 și nu conțin valori incorecte.

Și în acest caz, se repetă procedurile de depanare ca în cazul precedent.

Heading Lost/Invalid

Această alarmă este activă în cazul în care informațiile despre cursul de navigație

Heading, sunt pierdute, invalide sau indefinite. Transponderul acceptă numai formatul HDT pentru

acest tip de date. Pentru această alarmă activă, se face analiza datelor furnizate de echipamentul

respectiv (în mod normal, girocompas) și se verifica dacă telegrama recepționată este completă,

conform IEC 61162-1 și nu conține valori incorecte.

No Valid ROT Information

- Această alarmă este activă dacă mesajul ROT (Rate of Turn) este nedefinit sau nu

există informații ROT valabile sau disponibile de la un senzor extern sau calculat intern. Se face

analiza datelor furnizate, se verifică dacă telegrama primita este completă și este conform IEC

61162-1 și nu conține valori incorecte. Codul echipamentului care emite mesajul ROT (Talker)

trebuie sa fie TI.

În cazul în care acest lucru nu este corect datele sunt respinse.

Page 62: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Planul de mentenanță pentru echipamentul AIS R4 Combined

62

7. Planul de mentenanță pentru echipamentul AIS R4 Combined

În Anexa 6, sunt prezentate mai multe imagini cu diferite antene VHF, GPS și DGPS,

care pe navă au generat de-alungul timpului probleme de comunicare sau de recepție.

Amplasarea antenelor este – cum se vede și în imagini – pe așa-numitul Little Mast

(arborele mic), o poziție expusă puternic intemperiilor (ploaie, vant puternic care antrenează și

particule de sare marină, soare puternic, vibrații).

Din aceste motive, durata de viața pentru antene este limitată la 3-5 ani.

Verificarea lor este cuprinsă în planul de mentenanță pentru echipamentele de navigație

și comunicație, parte din planul general de mentenanță și reparații al navei, care în mod obișnuit,

se face odată la 5 ani prin amplasarea navei în docul uscat.

Legat de echipamentul AIS, planul de revizie și mentenanță include:

- Verificarea vizuală a stării și integrității antenelor GPS, DGPS și VHF (prezența

coroziunii, crăpături în corpul antenelor, soliditatea suportilor metalici pentru antene, etc.)

- Verificarea cablurilor de comunicatie și în special a conectorilor

- Se reface izolația ce acoperă conectorul în punctul de joncțiune cu antena, utilizând

varniș termo-contractabil, după care se acoperă cu banda hidro-izolatoare din mastic (material

plastic cauciucat maleabil)

- Se măsoară cu testerul SWR, calitatea semnalului radio transmis pe cablurile de

antenă, urmarindu-se dacă există reflexii și dacă sunt pierderi de semnal

- Se verifică nivelul tensiunii de 5VCC care trebuie sa fie prezentă la conectorul

antenelor GPS, în limitele de toleranță

- Se verifică starea Transponderului R4, a Display-ului și a senzorului R4 Navigation

precum și nivelul tensiunii de alimentare pentru acestea, conform manualului de instalare

- Se verifică funcțional toate modulele, corectitudinea telegramelor (utilizând modul

Raw)

- Se fac testele de emisie și de recepţie. în primul rând se verifică dacă pe Display

apar toate datele despre nava proprie, apoi despre navele prezente în raza portului unde este

amplasat docul uscat

- În cazul în care este conectat și LRIT, se face interogarea de la sediul companiei,

prin intermediul Inmarsat C. AIS trebuie sa răspundă în mod automat și sa transmită toate

datele conform setărilor interne.

Page 63: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

63

8. Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

Așa cum am arătat în capitolele anterioare, un echipament AIS este deja proiectat și

realizat de către producator (SAAB, FURUNO) astfel încât instalarea se face în funcție de cerințele

de proiectare ale navei și ținând cont de recomandările producătorului.

În general, un echipament AIS produs de o firmă consacrată, este proiectat și realizat

astfel încât să fie foarte fiabil în funcționare, în condiții grele de exploatare, pentru mulți ani – cu

condiția respectării recomandărilor de instalare și mentenanță, precum și utilizarea echipamentului

conform manualului de operare emis de fiecare producator în parte.

Cu toate acestea, chiar dacă producatorii acordă o garanție extinsă pentru toate

componentele unui echipament AIS, cele mai frecvente apariții de defecțiuni și probleme tehnice

- în principal datorită condițiilor extreme de utilizare (mediu umed și sărat, diferențe mari de

temperatură, vânt puternic, etc) - apar în zona cablurilor coaxiale de conexiune între antene și

transponder sau antenele înseși, fapt care poate compromite transmisia și recepția în antena VHF

sau recepția semnalului GPS.

Uneori, ca o consecință datorată conexiunilor defectuoase în cablurile coaxiale, poate

apare o micșorare a puterii de transmisie în antena VHF, chiar dacă recepția este acceptabilă, fapt

extrem de dăunător pentru vizibilitatea ca “țintă” pe ecranele celorlalte nave participante la trafic.

În general, prima instalare se face de către reprezentantul acreditat de producator, și astfel

se obține garanția în funcționare a produsului.

În toate situațiile care impun schimbarea cablurilor de conexiune, conectori, uneori chiar

reamplasarea antenelor, necesită executarea de măsurători pentru un nou traseu de cabluri, cu

respectarea condițiilor din manualul de instalare, precum și verificarea calității semnalului

transmis în antenă.

Pentru obținerea unor performanțe comparabile cu cele de la prima instalare, precum și

pentru obținerea certificării de către inspectorii de specialitate – de exemplu, DNV-GL, este

necesară analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial. Astfel, pentru analiză, se au în vedere

aspecte legate de:

- alegerea cablurilor coaxiale și a conectorilor, lungimea și calitatea în funcție de

parametrii furnizați de producători

- traseele de cabluri, prinderea și fixarea cablurilor, trecerile prin pereții navei precum și

izolația specială ce se aplică pentru etanșeizare (numai cu materiale aprobate DNV rezistente la

apă și foc)

- performanța antenei VHF, mai ales câștigul (gain) în antenă

Pentru proiectarea unui nou amplasament pentru antene și trasee de cabluri coaxiale, se

au în vedere:

- Puterea de transmisie a transponderului este setată pentru 12,5W conform manualului

pentru AIS R4 Saab.

- Cabluri coaxiale:

Conform manualului de instalare, antenele trebuie amplasate cât mai aproape de

transponder pentru reducerea lungimii de cabluri, implicit pierderile datorită atenuării în cabluri.

Se utilizează un cablu coaxial de bună calitate, cu ecran dublu (a se vedea tabelul din

Anexa8) cu impedanța de 50 de ohmi, cu pierderi mici la frecvența de lucru, de preferat tipul

RG214, RG217 sau RG225.

Page 64: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

64

Calitatea cablului coaxial este de o importanță capitală în obținerea puterii maxime în

emisie.

Este important de menționat că o atenuare în cablul coaxial de 3 dB poate înjumătăți

puterea semnalului în emisie.

Imbinarea conector-cablu coaxial trebuie protejată printr-un segment de tub PVC special,

de tip termo-contractabil. Tresa ecranului protector se leagă obligatoriu la masă, numai la un capăt.

- Antena VHF:

În cazul în care este necesară reamplasarea antenei VHF, datorită modificărilor de

suprastructură ale navei, se are în vedere faptul ca transmisia digitală a transponderului în banda

VHF navală, poate influența puternic antenele utilizate la radiotelefoanele navale, care utilizează

canale duplex în comunicația navă-țărm.

Transmisia AIS este de tip simplex pe canalul A - 2087 (161,975 MHz) și canalul B -

2088 (162,025 MHz)

La recepția unui radiotelefon, apare un sunet asemnator unui declic ce se repetă la fiecare

20 de secunde, mai ales dacă recepția se face intr-un canal VHF apropiat de cel utilizat de AIS

(CH 27, 28 sau 86).

Se mai are în vedere că transmisia digitală este mult mai sensibilă la interferențele apărute

datorită reflexiilor în obstacolele din calea undelor radio.

Acest fapt impune o bună vizibilitate a orizontului, o inălțime cât mai mare de amplasare,

precum și degajarea de corpuri învecinate (stâlpi, ancore, cabluri metalice).

Se are în vedere ca antena să fie de tipul omnidirecțională și sa aibă un caștig între 3 și 5

dB, polarizare verticală.

Este important de remarcat că o antenă cu un caștig bun, poate compensa parțial atenuarea

în cablul coaxial.

În continuare, am imaginat câteva situații ce pot apărea în exploatarea unui echipament

AIS, referitor la calitatea emisiei în antenă și cum se pot rezolva.

Pentru înțelegerea fenomenelor din domeniul RF, am apelat la comunitatea

radioamatorilor.

Pe baza recomandărilor și îndrumărilor primite, am procedat la câteva lucrări practice

la bordul navei, atât pentru analiza și observarea fenomenelor ce apar în transmisia radio VHF

pe cablul coaxial cât și pentru testarea emisiei și pierderilor de putere pentru un transceiver AIS

în diferite situații.

Urmează câteva calcule referitoare la atenuarea semnalului în cablul coaxial, calculul

reflexiilor de semnal precum și pierderile de putere datorate acestora:

Am folosit pentru testare, două segmente de cablu coaxial - unul de 30 m (aproximativ

egal cu lungimea traseului instalat pe nava unde activez) și alt segment de 100 m.

Frecvențele injectate au fost de 160 MHz - apropiată de frecvențele utilizate în transmisia

transceiverului AIS R4 Saab, și frecvența de 200 MHz, pentru a observa puternica atenuare a

semnalului la creșterea frecvenței.

Page 65: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

65

Se vor folosi operațiuni cu decibeli [dB] – termenul respectiv - decibelul, este a zecea

parte din „Bel”, un raport logaritmic între două mărimi fizice. Prin decibel se defineste

amplificarea (+dB) sau atenuarea unui sistem (-dB). În electrotehnică, termenul reprezintă un

raport între două puteri sau două tensiuni (curenți).

Formulele matematice care definesc decibelul sunt prezentate mai jos (detalii in capitolul

ANEXE):

Astfel, utilizând operarea cu decibeli, prin logaritmare, operațiunile de înmulțire se reduc

la o simplă adunare, fiind simplu și util în calculul amplificării globale într-un lanț de amplificare,

sau în cazul de față, pentru calculul puterii radiate în antena VHF.

a. Calculul atenuărilor în cablul coaxial în funcție de lungime O mare parte din atenuarea semnalului se datorează pierderilor în cablul coaxial – pierderi

care pot fi dielectrice sau rezistive. Pierderile dielectrice depind numai de calitatea materialelor

utilizate la construcția cablului coaxial, respectiv calitatea dielectricului din jurul firului central.

Pierderile rezistive depind de geometria conductoarelor și cresc proporțional cu pătratul

frecvenței.

Calculul atenuării intr-un cablu cu lungimea L dată, la o anumită frecvență se poate face

cu relația:

a = -20 log 𝑈𝑜𝑢𝑡

𝑈𝑖𝑛 [dB]

unde:

𝑈𝑖𝑛 este tensiunea aplicată pe intrarea cablului coaxial

𝑈𝑜𝑢𝑡 este tensiunea masurată la ieșirea pe o sarcină rezistiv egală cu impedanța

caracteristică a cablului coaxial, respectiv 50 Ohmi.

Log este simbolul pentru logaritm in baza 10.

Pentru analiza semnalelor și testare au fost utilizate următoarele echipamente și materiale:

- Cablul testat a fost de tip RG214U – un cablu cu performanțe bune și frecvent utilizat

în aplicațiile navale,

- Un generator de semnal sinusoidal Tektronix AFG pentru injectarea unui semnal de

frecvență apropiată de banda de frecvențe de lucru VHF pentru transponderul AIS R4 Saab. Au

fost setate pentru ieșirea generatorului de semnal, frecvențele 160 MHz și 200 MHz, la un nivel

de tensiune 𝑈𝑖𝑛 = 5 [V] (rms)

- Pentru masurarea semnalelor, având în vedere că se masoară un semnal de o frecvență

mare, a fost folosit un ScopeMeter Fluke 199C 200 MHz capabil să măsoare valorile True RMS.

Page 66: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

66

RMS înseamnă Root Mean Square și se referă la modalitatea matematică de obținere a

acestei valori. Aparatul de masurare a valorii efective adevarate (True RMS) determină pătratele

valorilor instantanee ale tensiunii măsurate, le mediază pe un interval de timp stabilit şi apoi

afişează radicalul din această valoare. Măsurarea efectivă a valorilor RMS se efectuează cu

ajutorul osciloscopului care poate indica atăt forma cât și vârful formei de undă cu o acuratețe

maximă.

Fig 8.1 Testerul ScopeMeter Fluke 199C 200 MHz

Pentru determinarea Uout a fost conectat un rezistor cu valoarea de 50 Ohmi/1W pe care

s-a măsurat căderea de tensiune:

- 30 m/160 MHz => Uin = 5 [V] (rms) iar Uout = 3, 58 [V] (rms)

- 30 m/200 MHz => Uin = 5 [V] (rms) iar Uout = 3,45 [V] (rms)

- 100 m/160 MHz => Uin = 5 [V] (rms) iar Uout = 1, 69 [V] (rms)

- 100 m/200 MHz => Uin = 5 [V] (rms) iar Uout = 1, 47 [V] (rms)

Din calcule, rezultă atenuările pentru cele două segmente de cablu, și două frecvențe,

după cum urmează:

a1 (30m/160MHz) = -20 log 3,58

5 = -2, 9 [dB]

a2 (30m/200MHz) = -20 log 3,45

5 = -3, 2 [dB]

a3 (100m/160MHz) = -20 log 1,69

5 = -9, 4 [dB]

a4 (100m/200MHz) = -20 log 1,47

5 = -10, 6 [dB]

b. Calculul pierderilor de putere în Wați pe lungimile de cablu

Page 67: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

67

Pentru cele doua segmente de cablu coaxial, după aflarea atenuării pentru fiecare în parte,

se poate calcula bilanțul puterii radiate în antena în funcție de puterea maximă emisă de

transponderul Saab R4, ținând cont și de câștigul de 3dB al antenei.

În Anexa 3, este prezentat un model de evaluare a transmisiei unui semnal între emițător

și antenă, ținând cont de atenuări, amplificare și caștigul în antenă.

Fig 8.2 Estimarea puterii de emisie în antenă

Ținând cont că:

- Atenuarea (a) în dB = -10 log 𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑃𝑖𝑛 = - 20 log

𝑈𝑜𝑢𝑡

𝑈𝑖𝑛 ,

- Uzual, pentru o antenă de bună calitate, se obține un câștig de 3 dB, care poate compensa

pierderile în cablul coaxial.

La puterea semnalului RF care ajunge la intrarea în antenă se adaugă câștigul antenei de

3dB care practic reprezintă aproximativ dublarea puterii la ieșire antenă, în termeni de radio

frecvență (exemplu detaliat in Anexa 3).

Utilizând expresia pentru convertirea din unități [dBW] în unități de putere [W], se

poate face conversia: P[W] = 1 W x 10𝑃[𝑑𝐵W]

10 - Similar, pentru antena conectată la un cablu coaxial ce transferă putere de la ieșirea unui

emițător, se poate calcula factorul de multiplicare pentru puterea de la ieșirea cablului coaxial cu

valoarea exactă. Astfel, pentru un câștig de 3dB în antena, factorul de multiplicare este:

10[3𝑑𝐵]

10 = 1,995

În tabelul din Anexa 3, se observă ca în practica radio amatorilor, pentru o valoare de 3 dB, se

aproximează un factor de multiplicare 2 – cum am menționat anterior.

Se poate calcula Puterea Aparent Radiată în spațiu PAR (engl. Effective Radiated Power

ERP), precum și puterea disipată pe segmentul de cablu coaxial.

Pentru segmentele de cablu coaxial analizate, se obține :

pentru 30m (160MHz):

Page 68: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

68

𝑃1𝑜𝑢𝑡

12,5 𝑊 a1 = -2, 9 [dB] = -10 log => P1out = - 6, 41 [W]

Puterea disipată pe segmentul de cablu = 12, 5 [W] - 6, 41[W] = 6, 09 [W]

PAR = 6, 41 [W] x 1,995 = 12, 78 [W]

pentru 30m (200MHz):

𝑃2 𝑜𝑢𝑡

12,5 𝑊 a2 = -3, 2 [dB] = -10 log => P2out = - 5, 97 [W]

Puterea disipată pe segmentul de cablu = 12, 5 [W] - 5, 97[W] = 6, 53 [W]

PAR = 5, 97 [W] x 1,995 = 11, 91 [W]

pentru 100m (160MHz):

𝑃3 𝑜𝑢𝑡

12,5 𝑊 a3 = -9, 4 [dB] = -10 log => P3out = -1, 43 [W]

Puterea disipată pe segmentul de cablu = 12, 5 [W] - 1, 43[W] = 11, 07 [W]

PAR = 1, 43 [W] x 1,995 = 2, 86 [W]

pentru 100m (200MHz):

𝑃4 𝑜𝑢𝑡

12,5 𝑊 a4 = -10, 6 [dB] = -10 log => P4out = -1,088 [W]

Puterea disipată pe segmentul de cablu = 12, 5 [W] - 1, 88[W] = 11,41 [W]

PAR = 1,088 [W] x 1,995 = 2, 17 [W]

În concluzie, la instalarea unui trasponder AIS, pentru aprecierea puterii emisiei în antenă,

se observă influența majoră a lungimii și calității cablului coaxial, precum și câștigul în antenă.

c. Evaluarea pierderilor de putere datorită inadaptării impedanței de

sarcină. Măsurarea coeficientului de unde staționare SWR.

Toate echipamentele transceiver care au din proiectare impedanța la ieșirea în antenă de

50 de Ohmi, necesită o adaptare de impedanță cu linia de transmisie și antena de emisie.

În mod ideal, ansamblul ieșire transceiver - cablul coaxial - antena de emisie, trebuie sa

aibă aceeași impedanță de 50 de Ohmi.

În realitate, este destul de dificil de obținut o adaptare perfectă de impedanță, astfel că

doar o parte din semnalul trimis de emițător către antenă este radiat sub formă de unde radio, și

anume “unde directe”.

Diferența de semnal care nu este radiată se întoarce înapoi către emițător sub formă de

”unde reflectate”.

Page 69: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

69

Fig 8.3 Circulaţia undelor RF - directe si inverse - prin ghidul de undă (cablul coaxial)

Cauzele acestui proces sunt multiple și nu pot fi eliminate complet: contacte imperfecte ( lipituri

reci) între terminațiile cablului coaxial și conectori, coroziune prezentă între conectori la ieșirea

transceiverului, conectorul de intrare antena și conectorul cablului coaxial), turtirea sau

deformarea cablului coaxial, vecinătatea obiectelor sau construcțiilor metalice.

În general, pe toată durata de viață a unui transponder AIS, problemele apar des în zona

de conexiune a antenei sau antena insăși. Cablul coaxial este cablat și protejat în conducte,

conexiunea la transceiver se află de obicei într-o zonă ferită de intemperii, la puntea de comandă.

Antena se constituie ca o sarcina ZS la capătul liniei de transport RF, iar dacă sarcina are

aceeași valoare ca impedanța caracteristică a liniei Z0=50 Ohmi, toată puterea transportată pe linie

(ideal) va fi transferată pe sarcină, adică în antenă, și va fi radiată. Dacă din diferite cauze apare o

sarcină Z cu o valoare diferită de Z0 de 50 Ohmi (mai mare sau mai mică), se petrece fenomenul

descris anterior - întoarcerea unei părți din semnalul emis, către sursa de emisie.

Unda directă și unda reflectată vor interfera și vor crea undele staționare de tensiune și de

curent.

Din valorile maxime și minime ale tensiunii undelor staționare pe linie, se determină

VSWR (Voltage Stationary Wave Ratio) sau RUS (Raportul de Unde Staționare în tensiune).

Măsurarea se poate face și în curent - ISWR, obținându-se aceeași valoare ca și în

tensiune.

Page 70: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

70

Generic, în practică, ambele noțiuni se regăsesc sub denumirea de SWR - Standing Wave

Ratio (Raportul de Undă Staționară).

Uzual, pentru o evaluare generală a liniei de emisie, se poate folosi un reflectometru

analogic, de o construcție simplă, care permite aprecierea valorii SWR, în mod direct.

Pentru măsurareaa și testare liniei de cavlu coaxial, am folosit un aparat simplu tip

Workman 104, capabil să măsoare atât puterea în emisie, precum și valoarea raportului SWR.

Fig 8.4 Testerul Workman 104 pentru evaluarea puterii de emisie in antenă şi valorii SWR

Acest tip de aparat operează în gama de frecvențe 120-500 MHz și este prevăzut cu o

scală gradată în Wați și în unități pentru SWR.

În circuitul intern, se folosesc circuite de cuplare direcționale, pentru a crea tensiuni

proporționale cu puterea transmisă sub formă de unde, din fiecare direcție și o scală specială pentru

conversia tensiunilor la o valoare în unități SWR. În practica radioamatorilor este folosită citirea

valorii SWR ca un raport – exemplu 1,5:1 – valoare uzuală pentru un cuplaj bun cablu coaxial-

antenă.

În Anexa 4 este prezentată o schemă electrică simplă, pentru a descrie funcționarea unui

reflectometru SWR precum și câteva modele de circuite de cuplare.

Relaţia dintre SWR (raportul de undă staţionară) și coeficientul de reflexie R este

următoarea:

SWR = 1+ |𝑅|

1−|𝑅| = VSWR =

|Umax |

|Umin | v[1,∞]

unde: |Umax | = |𝑈𝐷| + |𝑈𝑅| iar |Umin | = |𝑈𝐷| - |𝑈𝑅|

Page 71: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

71

Scala instrumentului din circuitul "invers" aste calibrată în unități SWR ( raport de unde

staționare) calculate conform formulei de mai sus, iar valoarea SWR este influențată direct de

amplitudinea lui R și poate avea valori ≥ 1.

Instrumentul din circuitul ,,direct" este calibrat în unități de putere, calculate după formula

P = 𝐸2

Z0

Unde:

- E este tensiunea din linia de transmisie în cazul în care SWR = 1

- Z0 este impedanța caracteristică de 50 ohmi a unei linii ideale de transmisie, care in condiții

reale poate avea o valoare diferită, influențând valoarea P.

Un SWR-metru nu este un dispozitiv special care separă unda directă de unda reflectată

și apoi calculează SWR-ul (raportul de undă staţionară). El este un circuit punte care detectează

deviaţia de la o anumită impedanţă nominală dată şi este calibrat în valori ale SWR-ului pe linia

de transmisie (raport de undă staţionară pe linia de transmisie). Reflectometrul se montează

înaintea liniei de transmisie.

Aparatul Workman 104 conține un singur instrument de măsură, care joaca rolul celor

două instrumente din schema de mai sus, a cărui funcționalitate poate fi schimbată cu ajutorul

butonului FUNCTION.

Pentru măsurarea SWR:

- printr-un cablu coaxial de interconectare, aparatul se conectează la ieșirea emițătorului

prin conectorul INPUT, cablul coaxial și antena la conectorul ANT, iar butonul se poziționează pe

modul SET,

- se trece emițătorul în regim de transmisie iar cu ajutorul potențiometrului se aduce acul

indicator la capăt de scală către indicația ∞,

- ținând transmisia activa, se trece butonul FUNCTION pe poziția SWR și se citește

valoarea de pe scala.

Daca valoarea SWR-ului este sub 2, transceiverul poate fi operat în condiții de siguranță

Pentru valori între 2 și 3, cel mai sigur există probleme ce țin de cablul coaxial (calitate

proastă, lungime necorespunzătoare, cablu deteriorat, conectori corodați sau cu lipituri

“reci”

Valorile de peste 3 indică cel mai sigur că undeva este un scurtcircuit pe cablu, la mufe

sau conexiuni

Exemplu de depanare antena:

La începutul anului curent, pe nava unde activez, după câteva zile de mare agitată, ploaie

și vânt puternic, din rapoartele VTS (Serviciul de Trafic Naval) din portul spre care navigam, am

constatat o reducere a puterii de emisie a echipamentului AIS instalat pe navă. Problema a fost

raportată de echipa de control trafic naval, datorită faptului ca pe ecranele lor apăream ca țintă AIS

la o distanță mai mică comparativ cu detecția radar.

Am procedat la verificarea circuitului de antenă:

Page 72: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

72

am deconectat cablul coaxial de la ieșirea transceiverului AIS

cu un Ohmeter Fluke am măsurat rezistența cablului coaxial împreună cu antena VHF (conectată) - am constatat o rezistență crescută la 110 Ohmi

am procedat la măsurarea circuitului de antenă cu reflectometrul Workman 104 conform

procedurilor din manual. Valoarea indicat a fost aproximativ 2,5 : 1

conform formulei

R = SWR−1

SWR+1=

2,5−1

2,5+1 = 0,428 (amplitudinea coeficientului de reflexie)

Cunoscând valoarea coeficientului de reflexie, se poate calcula măsura Return Loss RL

(Pierderile de Întoarcere):

RL (dB) = - 10 log |𝑅|2 = -7,3

Deasemeni, se poate calcula valoarea Mismatch Loss ML (Pierderile datorită neadaptării

de sarcină)

ML (dB) = - 10 log (1- |R|2) = 0,87

în același timp

ML (dB) = 10 log (Pi

Pi−PR ) iar PD = Pi-PR

unde:

Pi = Puterea incidentă 12,5 [W] (emisa de transponder)

PR = Puterea reflectată (către transponder)

PD = Puterea în antenă PAR

0,87 = 10 log (12,5

12,5−PR ) => PR = 2,26 [W]

PD = 12,5 - 2,26 = 10,24 [W]

într-adevăr, verificând în tabelul de pierderi de putere datorită neadaptării sarcinii, pentru

valoarea SWR măsurată, se pierde aproximativ 18% din puterea de transmisie:

(12,5 x 81,6) / 100 = 10,2 [W]

Page 73: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Analiza și testarea liniei de emisie în cablul coaxial al emițătorului

73

Tabelul 8.1 Pierderi de putere datorită neadaptării sarcinii, pentru valoarea SWR măsurată

Așa cum arată si imaginea din Anexa 8, la verificarea conexiunii dintre cablul coaxial și

antenă - conectorul RG259 prezintă coroziune avansată, iar pinul baioneta conectat pe firul

central avea “lipitura rece”.

După înlocuirea conectorului și izolarea conexiunii cu tub PVC termocontractabil,

rezistența cablul coaxial măsurată împreună cu antena conectată, era de 54 Ohmi.

La verificarea cu reflectometrul Workman 104, pe scala aparatului, valoarea SWR a fost

sub 2, confirmând buna funcționare a transmisiei transceiverului AIS.

Pentru valori ale SWR peste limita admisă (SWR > 3), transceiverul este prevăzut cu o

alarmă internă de depășire a raportului de unde staționare (cablu în scurt sau întrerupt,

antenă defectă, etc).

Page 74: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Concluzii

74

Concluzii

Am ales ca proiect de diplomă această temă deoarece echipamentul AIS face parte din

responsabilitățile și sarcinile pe care le am la bordul navei unde activez pe o perioadă de mai mult

de zece ani.

Acest tip de echipament prezintă o importanță deosebită pentru siguranța navigației, iar

conform IMO, funcționarea AIS trebuie sa fie continuă în permanețtă, în parametri normali de

utilizare, conform producătorului.

Lucrarea de față se constituie ca un ajutor permanent în activitatea de mentenanță și

reparații, atât pentru mine cât si pentru ceilalți colegi de pe navele companiei.

În afara problemelor tehnice ce apar in exploatare în activitatea zilnică, există totuși

situații în care se impune necesitatea reamplasării unor componente ce fac parte din echipamentul

AIS, cel mai des fiind vorba de antenele GPS și antena VHF. Este cazul situațiilor de urcare a

navei pe docul uscat, unde se procedează la reparații capitale, ce pot include și reamenjări ale

punților superioare, cum este cazul navelor de pasageri.

În acest caz, este necesară schimbarea cablurilor coaxiale împreună cu conectorii BNC,

precum și redesenarea traseelor de instalare între antene și transponderul AIS, de obicei amplasat

pe puntea de comandă.

Mai pot apărea situații în care a fost declanșat un incendiu în zona antenelor sau pe traseul

de cabluri coaxiale, situație care duce la compromiterea totală a cablurilor și necesitatea schimbării

lor complete.

Din experiență personală, atunci când nava este urcată pe docul uscat și pregatită pentru

o serie de reparații complexe, există un volum mare de materiale recepționate, precum și multe

echipe de lucru, specializate pe diferite tipuri de reparații. Din considerente economice, lucrările

de reparații se fac sub presiunea timpului astfel încât perioada de staționare al navei se urmărește

a fi cât mai scurtă. Uneori este posibil să se recepționeze pentru lucrările de reparații, un cablu

coaxial de slabă calitate sau chiar nemarcat, la care nu se cunosc parametrii constructivi, astfel că

este absolut necesar a se face o evaluare a calității cablului coaxial, mai ales dacă se reamplasează

antena de emisie-recepție VHF.

După terminarea lucrărilor în docul uscat, apare o altă problemă presantă – vizita și

inspecția la bord de către reprezentanți ai unor organisme internaționale de certificare (DNV-GL).

Inspecția cuprinde și verificarea echipamentelor ce țin de siguranța navigației – echipament Radar,

comunicație UHF/VHF etc, precum și echipamentul AIS.

Verificarea cea mai importantă pentru AIS este puterea în emisie precum și eficiența

transmisiei, raspunsul la interogarea LRIT din partea serviciului de securitate al companiei.

Astfel, modul de evaluare și testare prezentat, pentru conexiunile prin cablul coaxial

precum și verificarea puterii in emisie la un tranponder AIS, poate fi un ghid util pentru oricine

este interesat de subiect.

Page 75: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

75

ANEXE

Anexa 1

Canalele VHF utilizate în marină pentru AIS – Marine Channels

Canalul 16 – Emergency

Canalul 70 – DSC

Canalele 87 și 88 utilizate în comunicatiile VHF-AIS

Page 76: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

76

Anexa 2

Termeni folosiți în lucrarea de față

Drapel Albastru

Un semn albastru sau placă albastră este utilizat de navele ce navighează pe cursurile de

apă în cadrul rețelei de căi navigabile interioare trans-europene, atunci când efectuează o manevră

specială sau trece pe partea tribordului. Pe apele navigabile în mod normal, se trece reciproc pe

partea stângă (babord sau PS), astfel încât afișarea intenției de a trece prin tribord se face cu semnul

albastru și al luminii albe intermitente. Acest proces este cunoscut sub numele de placă albastră

sau semnalizarea cu Drapel Albastru.

Prezența și starea Drapel Albastru este transmisă de către sistemul de identificare a navei

automat (Inland-AIS) la alte nave. Starea semnalului este transmisă prin intermediul a doi biți din

câmpul "regional application flags"/"special maneouvre field" în rapoartele de poziție AIS. Acest

lucru trebuie transmis la fiecare zece secunde.

Cum lucrează SOTDMA

AIS funcționează în mod normal, într-un mod autonom și continuu, indiferent dacă acesta

funcționează în largul mării sau în zonele de coastă sau interioare. Transmisiile folosesc 9,6 kb

GMSK FM cu modulare pe 25 sau 12.5 kHz, folosind protocoale de pachete HDLC. Deși doar un

singur canal de radio este necesar, fiecare stație transmite și recepționează pe două canale, pentru

a evita problemele de interferență, precum și pentru comunicații fără pierderi de date de la alte

nave. Sistemul controlează tot timpul calitatea comunicației între sine și alte stații, și integritatea

comunicațiilor este menținută chiar și în situații de suprasarcină.

În funcție de tipul stației AIS, ea poate transmite în următoarele moduri:

- ITDMA (Incremental time division multiple access)

- RATDMA (Random access time division multiple access)

- FATDMA (Fixed access time division multiple access)

- SOTDMA (Self-organizing time division multiple access)

Schema de acces ITDMA permite unui dispozitiv să pre-anunțe sloturi de transmisie cu

caractere non-repetabile. Sloturile ITDMA trebuie să fie marcate astfel încât acestea sunt rezervate

pentru un cadru de transmisie suplimentar. Acest lucru permite unui dispozitiv de a pre-anunța

alocările pentru funcționarea autonomă și continuă.

ITDMA este utilizat în trei situații:

- intrare pe link-ul de rețea de date

- modificări temporare și tranziții la intervale periodice de raportare

- pre-anunțarea mesajelor legate de siguranță.

RATDMA este utilizat atunci când un dispozitiv trebuie să aloce un slot, care nu a fost

pre-anunțat. Acest lucru se face, în general, pentru primul slot de transmisie, sau pentru mesaje cu

caracter non-repetabile.

FATDMA este folosit numai de stațiile de bază și sloturile sunt folosite pentru mesajele

repetitive.

Page 77: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

77

Tehnologia SOTDMA este utilizată de dispozitive mobile care funcționează în mod

autonom și continuu. Scopul schemei de acces este de a oferi un algoritm de acces care rezolvă

rapid conflictele fără intervenție de la stațiile de control.

Fiecare stație stabilește propriul program de transmisie (fantă), pe bază de istoric precum

și anticiparea acțiunilor viitoare în trafic de către alte stații. O stație AIS își poate rezerva un slot

de timp într-una din cele 2250 intervalele de timp stabilite la fiecare 60 de secunde. Stațiile AIS

se vor sincroniza în mod continuu între ele, pentru a se evita suprapunerea transmisiilor pe sloturi.

Selecția unui slot de o stație AIS se face aleatoriu într-un interval de timp definit, și etichetat cu

un timeout aleator între 0 și 8 cadre. Atunci când o stație își schimbă fanta atribuită, care a fost

deja preconfigurată, își va anunța atât noua locație cât și timeout pentru acea locație. În acest fel,

noile stații, inclusiv acele stații care apar dintr-o dată în raza de acoperire radio ale altor nave, vor

fi întotdeauna recepționate de aceste nave.

Capacitatea de răspuns a sistemului în conformitate cu standardul de performanță IMO

se ridică la un minim de 2000 de intervale de timp pe minut, deși sistemul oferă 4500 sloturi de

timp pe minut. Modul de lucru a tehnologiei SOTDMA permite sistemului să fie supraîncărcat cu

400 până la 500% prin schimbul de sloturi, și încă mai oferă aproape 100% trafic pentru navele

mai aproape de 8 pana la 10 Nm în modul navă-navă.

În caz de suprasarcină, numai țintele mai îndepărtate vor fi supuse unui “drop-out”, pentru

a acorda prioritate celor apropiate, mai importante pentru operatorii de nave. În practică,

capacitatea sistemului este aproape nelimitat, permițând conectarea unui număr mare de nave în

același timp. Raza de acoperire a sistemului este similar cu alte aplicații VHF, în esență, în funcție

de înălțimea antenei. Propagarea sa este puțin mai bună decât cea a radarului, din cauza lungimii

de undă mai mari, astfel încât este posibilă transmisia ,,în curbe”, adică și în spatele insulelor în

cazul în care masele de teren nu sunt prea mari. O valoare tipică pe mare este 20 mile marine. Cu

ajutorul stațiilor repetoare, acoperirea între nave și stațiile de VTS poate fi îmbunătățită

considerabil.

Sistemul este compatibil cu sistemele de apel selectiv numeric DSC, care permite

sistemelor GMDSS de pe țărm sa stabilească cu costuri reduse canale de comunicare AIS, precum

și identificarea și urmărirea navelor echipate cu AIS, putând astfel să înlocuiască pe deplin

sistemele existente de transponder bazate pe DSC.

GMSK - Gaussian Minim Shift Key

Tip de modulație numerica folosita în comunicațiile digitale radio.

HDLC – High Level Data Link Control/Communication

Protocol de transmisie a datelor între noduri de retea, considerat nivelul 2 în industria

comunicațiilor pentru OSI (Open System Interconnection).

RAIM - Receiver autonomous integrity monitoring

Este o tehnologie dezvoltată pentru a evalua integritatea semnalelor sistemului de

poziționare globală într-un receptor GPS. Este de o importanță specială în aplicații GPS critice

pentru siguranță, cum ar fi în domeniul aviației sau navigația maritimă. GPS-ul nu include nici o

informație internă cu privire la integritatea semnalelor sale. Este posibil ca un satelit GPS să

difuzeze informații ușor incorecte, care vor genera informații de navigație incorecte, dar nu există

nici o modalitate pentru receptor pentru a determina acest lucru, folosind tehnicile standard. RAIM

utilizează semnale redundante pentru a capta mai multe date de poziție GPS cunoscute ca fiind

corecte pe care apoi le compară, iar o funcție statistică determină dacă există sau nu erori care pot

fi asociate cu oricare dintre semnale.

Page 78: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

78

RAIM este considerată corectă în cazul în care 24 de sateliți GPS sau mai mulți sunt

recepționați și operativi. În cazul în care numărul de sateliți GPS este de 23 sau mai puțini,

disponibilitatea RAIM trebuie să fie verificată cu ajutorul unui software de predicție bazată pe

poziții fixe pe sol.

SBAS – Sattelite-based augmentation systems

Sisteme bazate pe sateliți de augmentare (creșterea preciziei), precum EGNOS,

completează sistemele de navigație globală prin satelit (GNSS) existente. SBAS compensează

anumite dezavantaje ale GNSS în ceea ce privește acuratețe, integritate, continuitate și

disponibilitate. De exemplu, nici GPS USA, nici GLONASS al Rusiei nu îndeplinesc cerințele

operaționale stabilite de Organizația Aviației Civile internaționale (OACI) pentru utilizarea în

timpul fazelor critice ale zborului aeronavei, în special abordările finale, înainte de aterizare.

Pentru a o rezolva, OACI a decis să standardizeze mai multe sisteme de augmentare a

GNSS, inclusiv SBAS. Conceptul SBAS se bazează pe măsurători GNSS prin stațiile de referință

localizate precis desfășurate pe un întreg continent. Erorile GNSS sunt apoi transferate într-un

centru de calcul, în care se calculează corecțiile diferențiale și mesaje de integritate, care sunt apoi

transmise pe continent folosind sateliți geostaționari, ca o augmentare sau suprapunere peste

mesajul GNSS original. Mesajele SBAS sunt transmise prin sateliți geostaționari capabili să

acopere zone extinse.

VSWR – Voltage Standing Wave Radio

La orice instalație de radio-emisie exista fenomenul de ,,undă reflectată". O parte din

puterea pompată de etajul final prin cablu spre antenă se întoarce în emițător. Cauzele fenomenului

sunt multiple și puține din ele se pot elimina complet. Orice neadaptare, imperfecțiune de material,

nelinearitate sau nesimetrie, plus influența solului, temperaturii, etc. duc la apariția de unde

reflectate. Există mai multe moduri de exprimare a acestui fenomen: raport de puteri, coeficient

de unde reflectate, factor de reflexie, etc, unele dintre ele sofisticate ca expresie matematică și care

necesită pentru măsurare o aparatură complexă și scumpă.

RTCM - Radio Technical Commission for Maritime Services

Standard utilizat în comunicații maritime. În Statele Unite, Comisia Federală de

Comunicații și US Coast Guard folosesc standarde RTCM pentru a specifica sisteme radar,

Emergency Position Indicating Radio Balize, sisteme GPS diferențiale precum și radio DSC.

La portul AUX de la Transponderul R4, în mod normal neutilizat, se pot conecta

echipamente care furnizează corecții diferențiale în format RTCM, captate de la radio faruri, cum

ar fi:

Corecții fixe diferențiale GPS,

Corecții fixe diferențiale Delta,

Corecții fixe diferențiale GPS parțiale prin satelit.

IEC 61162-1 și IEC 61162-2 – Sisteme și Echipamente de navigație și radiocomunicații

maritime - Interfețe digitale - partea 1 și partea 2: Talker unic și multipli Listeneri,

transmisie de mare viteză.

Page 79: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

79

Anexa 3

Modul de evaluare a transmisiei unui semnal între emițător și antenă prin cablu coaxial

În cazul unui emițator, cuplat la un amplificator de putere de 40W care alimentează printr-

un cablu coaxial o antenă cu un caștig G, operarea cu dB:

· la un amplificator vorbim de o „amplificare in putere” (deci +dB).

· la ieșirea amplificatorului mai cuplăm și un filtru trece jos FTJ, care are o atenuare

de -2dB (deci -dB),

· în cazul cablului coaxial, datorită pierderilor, vorbim de o „atenuare” (-dB),

· în cazul antenei putem vorbi de „câștigul antenei” (gain) (+dB).

Amplificarea globala a lanțului o putem calcula prin simpla adunare algebrică a

decibelilor : 10dB + (-2dB) + (-3dB) + (6dB) = 13dB = 10dB+3dB

In practică, este util să reținem valorile uzuale de dB, pentru putere si tensiune sau

curent. Aceste valori curente, sunt cuprinse in tabelul de mai jos.

Dacă interpretăm rezultatul cu ajutorul tabelului vom putea constata:

· 10dB inseamnă o multiplicare a puterii de 10 ori

· 3dB inseamnă o multiplicare a puterii de 2 ori

Din exemplul de mai sus, puterea inițială furnizată de un emițător de 4W în antenă, în final va

radia in spațiu o putere de - 4W x 10 x 2 = 80W - putere care poartă denumirea de “Putere

Aparent Radiată” PAR, sau in limba engleză ERP.

Page 80: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

80

Anexa 4

Schema internă simplificată a unui reflectometru și modul de utilizare

Pentru a masura valoarea SWR, se construiește un traductor care “culege” pe o ramură

tensiunea indusă de unda directă și pe cealaltă ramură tensiunea indusă de unda reflectată. Iată una

din multele soluții posibile în figura de mai jos:

Sunt numeroase alte soluții constructive, de la banalul cablaj imprimat pe care se lipesc

două mufe și se traseaza trei linii paralele pana la construcții mecanice coaxiale, destul de delicate.

Principalul este sa se “culeagă” destulă tensiune pentru acționarea instrumentelor, sa se păstreze

pe cât posibil impedanța liniei în care se inserează SWR-metrul, sa se introducă pierderi minime

și - foarte important - să se asigure trecerea fără încălziri sau descărcări a puterii de radiofrecvență

scoasă de emițător.

Câte un circuit detector pe fiecare ramură transformă radiofrecvența în tensiune continuă,

măsurabilă cu un instrument banal, de sensibilitate medie.

Măsurarea propriu-zisă pe SWR-metrul relativ se face în doi pași, ca mai jos:

Pasul 1: se comută pe "DIRECT", se

emite și din potențiometrul de calibrare se

aduce acul la cap de scală

Pasul 2: fără să se mai umble la

calibrare, se comută pe "REFLECTAT", se

emite și se citeste direct SWR-ul

Anexa 5

Page 81: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

81

Formatul mesajelor tip telegramă conform standardelor NMEA183

Mesajele telegramă acceptate la intrarea pentru senzori

Tabelul 0.2

Long Range: date de intrare și formatul mesajelor

Tabelul 0.3

Page 82: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

82

Long Range: date de ieșire și formatul mesajelor

Tabelul 0.4

Page 83: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

83

Anexa 6

AIS R4: imagini cu module și antene instalate la bordul navei

Arborele mic (little mast)

Amplasarea pe arborele mic pentru antena GPS (stânga) și antena DGPS

Page 84: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

84

Imagine cu amplasarea antenei VHF

Imagine cu amplasarea transponderului R4 și a sursei de alimentare

Page 85: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

85

Imagine cu amplasarea modulului sensor R4

Imagine cu transponderul R4 și cablurile de conexiune atașate

Page 86: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

86

Vedere internă transponder – carduri electronice

Imagine cu partea de conectori

Page 87: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

87

Imagine cu modulul display în modul Own Ship

Imagine cu submeniul RAIM în modul activat și nivelul de acuratețe

Page 88: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

88

Imagine cu submeniul View RAW Data

Imagine cu o țintă pe ecranul AIS (nava tanker Marte)

Page 89: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

89

Anexa 7

AIS R4: Cabluri coaxiale și conectori pentru instalații navale

Exemple de probleme și reparare pentru conexiuni prin cabluri coaxiale

Extras din catalogul de cabluri coaxiale utilizate pentru transmisie RF pe nave

Conector PL259

Page 90: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

90

Conector corodat

Conectorul pentru antenă după curațare depuneri

Page 91: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan ANEXE

91

Izolație conexiune cu bandă plastifiată

Izolație conexiune cu tub termocontactabil

Page 92: PROIECT DE DIPLOMĂ - tehnic.frr.org.rotehnic.frr.org.ro/.../Drăgan_Cornel_Marian_Proiect_Licență_Complet.pdf · PROIECT DE DIPLOM Ă Coordonator ... Fig 4.22 Noul model R5 SUPREME

Cornel-Marian Drăgan Bibliografie:

92

Bibliografie:

1. https://www.marineinsight.com/marine-navigation/automatic-identification-system-ais-

integrating-and-identifying-marine-communication-channels/

2. https://www.navcen.uscg.gov/?pageName=AISworks

3. http://www.vtexplorer.com/

4. http://gcaptain.com/uss-fitzgerald-fault/

5. https://arstechnica.com/civis/viewtopic.php?f=2&t=1389411&start=200

6. http://www.portvision.com/news-events/press-releases-news/ais-vessel-tracking-

provides-clear-picture-into-uss-fitzgerald-collision

7. https://boatmags.com/ais-collision-avoidance-technology/

8. http://www.bluebird-electric.net/AIS_automatic_satellite_ship_identification_system.htm

9. http://www.ultrans.ro/files/Saab%20R4%20AIS.pdf

10. https://en.wikipedia.org/wiki/Marine_VHF_radio

11. https://en.wikipedia.org/wiki/Automatic_identification_system

12. https://saab.com/globalassets/commercial/security/maritime-traffic-management-and-

port-security-new-folder/traffic-management-solutions/stt---r4/ais-class-a/7000-100-

400a3r4-ais-installation-quick-reference-guide.pdf

13. https://www.nauticast.com/en/i/291

14. https://global.rakuten.com/en/store/gps/item/401972/

15. http://www.ris.eu/general/what_is_ris_/ais

16. https://saab.com/security/maritime-traffic-management/traffic-management/R5-Supreme-

W-AIS/

17. http://www.idc-

defence.com/index.php?option=com_content&view=article&id=53&Itemid=60&lang=en

18. http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=COM:2007:0607:FIN:RO:PDF

19. https://lege5.ro/Gratuit/gezdonbxhaya/ordinul-nr-739-2016-privind-echiparea-cu-sistem-

de-identificare-automata-ais-interior-a-navelor-de-navigatie-interioara-care-navigheaza-

pe-caile-navigabile-interioare-din-romania

20. http://www.chsmith.com.au/Wiki/Class-B-AIS-Transponder.html

21. http://www.bigoceandata.com/product-and-services/vessels-at-sea/

22. http://www.qsl.net/yo5qcd/swrmeter.htm

23. http://www.iainav.org/iain-features/glossary.pdf

24. https://www.elforum.info/

25. https://colonati.wordpress.com/8-contact/

26. http://www.arrl.org/files/file/Antenna%20Book%20Supplemental%20Files/22nd%20Edit

ion/Smith%20Chart%20Supplement%20-%20Corrected%20Jan%202012.pdf

27. https://portal.rna.ro/SiteAssets/Pagini/Proiecte/RORIS-

2/Prezentare%20Sistem%20RORIS%202.pdf

28. https://www.radioamator.ro/articole/print.php?id=508