редставление на экране дисплея карты в масштабе меньшем оригинального называется недомасштабированием (underseale). Если не принимаются специальные меры, то при недомасштабировании карта может оказаться перегруженной информацией.

С изменением масштаба ЭК связаны понятия наибольшего и наименьшего ее масштабов отображения. Наибольший (наименьший) масштаб ЭК - это значение самого крупного (мелкого) масштаба, в котором в системе может представляться определенная карта.

Для того, чтобы избежать перегруженности карты при недомасшгабировании, применяются операции генерализации. Генерализация картографической информации (Generalization) - это процедура, с помощью которой при недомасшгабировании отдельные КО показываются упрощенно, либо не отображаются в соответствии с используемым масштабом, чтобы избежать перегруженности карты. При генерализации в соответствии с изменением масштаба из цифровых данных карты требуется произвести отбор главного и закрепить в виде производной карты. Сложность учета ряда факторов, влияющих на генерализацию, требует непосредственного участия картографа в выполнении этой процедуры, поэтому автоматически в полном объеме генерализация пока не может быть реализована.

Для оптимизации содержания представляемой на карте информации в соответствии с условиями плавания используется операция селекции КО, позволяющая путем включения/отключения определенных видов КО изменять нагрузку отображаемой карты. Селекция картографических объектов (Selection) - это рациональный избирательный выбор для отображения картографических объектов с отличительными характеристиками принадлежности к одному типу.

При отображении ЭК в различных условиях освещенности должны использоваться различные палитры цветов (ясный день, пасмурный день, сумерки, ночь), чтобы не ухудшать способность судоводителя вести наблюдение за окружающей обстановкой.

Помимо представления картографической информации должна быть возможность отображения на карте данных, характеризующих процесс судовождения: текущего места собственного судна и траектории его движения; планируемого маршрута, оперативной информации, вводимой с пульта оператором; безопасной изобаты собственного судна; условных знаков сопровождаемых АРП судов и векторов их скорости либо данных об элементах движения судов, получаемых от транспондера Автоматической идентификационной системы и ряда других данных. Для удобства измерений и возможности выполнения различных функций на карте должен отображаться курсор с географическими координатами.

Безопасная изобата собственного судна (own ship's safety contour) - это изобата, соответствующая наименьшей безопасной, по мнению капитана, глубине для его судна при данной осадке. Значение этой глубины вводится в память системы судоводителем, служит для отличия на дисплее опасных вод от безопасных и применяется для выработки сигнала об опасности посадки на мель.

Знак собственного судна в некоторых системах может выбираться в виде выраженного в масштабе его контура либо символом (own ship's symbol). Отображение судна выраженным в масштабе в соответствии с максимальной длиной и шириной контуром корпуса производится при отображении карты в крупном масштабе и используется, чтобы оценивать на дисплее свободное пространство при плавании в узостях и по фарватерам и расстояние до опасностей. Символ собственного судна - это условный не обязательно в виде "кораблика" знак, который предназначен для указания и простого различения на карте места собственного судна.

1.7 Корректура электронных карт

Для поддержания ЭК на уровне современности предусмотрены операции по их обновлению (корректуре). Как известно, различают корректуры официальные, источником которых являются гидрографические службы; и местные, поступающие от авторитетных местных служб (береговой охраны, лоцманской службы и т.д.). Официальные корректуры могут быть следующими: локальные постоянные или временные (с указанием срока действия), корректуры для добавления, удаления, замещения КО или их атрибутов; пространственные корректуры для полной замены одной или нескольких карт. Вопросы корректуры ЭК рассмотрены в Приложении 1 S-52: «Report of the IHO (СОЕ) Working Group on Updating the Electronic Chart» 1st Edition, June 1990.(«Отчет рабочей группы МГО по корректуре электронных карт»).

При организации корректуры электронных карт, руководствовались следующими положениями:

- обновлению (Update) должна подвергаться системная ЭК, данные основной электронной карты следует сохранять в неизменном виде;

- корректуры должны быть стандартизованы по структуре, системе классификации и кодирования; формат передачи данных должен соответствовать формату S-57, v.3;

- обновление ЭК должно включать использование не только постоянных, временных и предварительных Извещений мореплавателям, но также относящихся к карте навигационных и метеорологических предупреждений Navarea и Navtex;

- текстовую часть информации по корректуре ЭК необходимо подготавливать на английском языке;

- вносимая корректура не должна ухудшать электронную карту;

- сведения о внесенной корректуре следует сохранять в памяти системы и отображать по запросу оператора;

- ответственность национальных гидрографических организаций за корректуры должна быть эквивалентной той ответственности, которую они несут по корректуре бумажных навигационных карт.

Все методы корректуры ЭК разделяются на три группы: ручная, полуавтоматическая, автоматическая. Ручное обновление ЭК предполагает ввод корректурных данных оператором с пульта с использованием специальных программных средств, облегчающих выполнение этой задачи. При полуавтоматической корректуре действия оператора ограничиваются установкой носителя корректурной информации (дискеты, оптического диска) в считывающее устройство. Автоматическая корректура не требует вмешательства оператора при приеме и записи в память корректурных данных. Она осуществляется по каналам мобильной или спутниковой связи. Для ее передачи используется обычно электронная почта всемирной компьютерной сети Интернет.

При ручной корректуре требуется только, чтобы корректурная информация была понятна оператору. Информация по корректуре в этом случае может печататься в традиционном для ИМ виде. При ручной корректуре ввод данных производится оператором с помощью специального языка, в котором определен формат ввода и операции корректур. Набор таких операций может включать в себя: перенос КО; редактирование характеристик КО; удаление КО либо его характеристики; включение КО либо его характеристики; переименование объектов.

Полуавтоматический способ корректуры ЭК применяется, когда судовой компьютер не имеет адреса электронной почты, или имеет его, но выход на этот адрес затруднен. В этом случае используется два пути доставки Извещений мореплавателям. В первом корректурная информация в форматированном виде поставляется по почте на дискетах (дисках) в порты, какие укажет судоводитель. Во втором случае эта информация доставляется через судового агента в порту. Перед заходом в порт судоводитель формирует запрос на получение Извещений мореплавателям и записывает его на дискету. С приходом в порт эта дискета передается судовому агенту. Судовой агент со своего офисного компьютера отправляет полученный запрос, используя электронную почту. Обычно время обработки запроса организацией, поставляющей электронные Извещения, не превышает трех часов. Получив ответ, агент записывает его на дискету и передает на судно. На судне корректурная информация с дискеты загружается в базу данных системы с ЭК.

Наиболее целесообразным режимом обновления ЭК считается автоматическая корректура. В этом случае пользователь должен быть подключен к электронной почте и оборудован современными средствами телекоммуникации: спутниковой или мобильной связью. Корректурная информация в форматированном виде направляется гидрографической организацией по электронному адресу судна. Получение корректурной информации происходит автоматически после проверки содержимого почтового ящика. При подключении берегового телефона на стоянке в порту появляется также возможность получения корректурной информации через E-mail по телефонной линии.

При вводе корректур должны применяться методы защиты и контроля целостности получаемой информации. Принимаемая корректурная информация должна регистрироваться. Система должна сообщать оператору о полученной корректурной информации, а также о номерах пропущенных извещений.

Обычно гидрографическая организация, поставляющая электронные Извещения мореплавателям по электронной почте, предоставляет два вида услуг.

Первый вид услуг - регулярная доставка еженедельных выпусков. Судоводитель должен подписаться на предоставление ему такой услуги. После этого гидрографическая организация регулярно по электронному адресу судна будет пересылать форматированные извещения мореплавателям, которые автоматически загружаются в память навигационно-информационной системы.

Второй вид услуг - это отсылка корректурной информации по запросам клиентов. Возможны случаи, когда по той или иной причине еженедельный выпуск извещений не доходит до потребителя и требуется его повторная отправка. Кроме этого, может быть ситуация, что пользователь не подписался на еженедельные выпуски ИМ, но желает получить некоторые из них или только часть еженедельного выпуска ИМ, относящуюся к району его плавания. Для таких ситуаций предусматривается отсылка информации по запросам клиентов на получение или повторную доставку еженедельного выпуска, или только некоторых ИМ, относящихся к перечисленным в запросе клиентов публикациям и номерам карт. Отсылаемые форматированные сообщения автоматически загружаются в память системы.

2. Понятие о навигационно-информационных компьютерных системах

2.1 НИКС как центральная система автоматизированных комплексов судовождения

2.1.1 Структура и назначение АКС

Электронные навигационно-информационные компьютерные системы являются центральной основной частью современных автоматизированных комплексов судовождения (АКС). Автоматизированный комплекс судовождения представляет собой интегрированную систему, выполняющую различные функции судовождения и контроля его безопасности и содержащую средства информационной поддержки решений судоводителя. Современные АКС называются интегрированными мостиками (IBS - Integrated bridge systems).

НИКС позволяют создавать различные конфигурации АКС. Под конфигурацией комплекса понимается входящая в него совокупность устройств, образующих комплекс определенной мощности. Мощность системы - это характеристика объема решаемых ей задач. Под базовой конфигурацией понимают минимальный комплект системы, достаточный для ее нормального функционирования.

Базовая конфигурация АКС включает НИКС, ГК, лаг, приемник GPS. Стандартную конфигурация АКС на базе ECDIS образует ECDIS, сопряженная с ГК, лагом, РЛС, САРП, приемниками GPS, Loran-C, средствами связи. Мощные автоматизированные комплексы судовождения включают ECDIS, навигационные датчики (ГК, лаг, РЛС, САРП, транспондер АИС, эхолот, приемник NAVTEX и др.), системы контроля технических средств, устройства и системы управления движением судна по курсу и скорости, средства связи. В этих системах ECDIS берет на себя часть функций по управлению судном и становится навигационной информационно-управляющей системой.

Выполняемые НИКС функции зависят от конфигурации АКС, в которой она работает, и от особенностей задач, решаемых судном.

Так как современные средства и системы судовождения являются компьютеризованными, то АКС - это своего рода компьютерная сеть, включающая различные системы, используемые при судовождении. Конфигурация технического и программного обеспечения АКС может быть различной. Она обычно приспосабливается к особенностям задач, решаемых конкретным типом судов, и зависит от финансовых возможностей судовладельца.

АКС с разветвленной конфигурацией позволяет планировать маршрут судна, вести исполнительную прокладку с отображением положения и пути судна на электронной карте, контролировать безопасность плавания, получать необходимые для судовождения сведения из хранимых в памяти АКС баз данных и от внешних источников информации через каналы связи, помогать оценивать состояние мореходности судна, оперативную обстановку в районе плавания, с мостика управлять движением судна по курсу и скорости, контролировать работу приборов и систем, и выполнять другие необходимые при проводке судна операции.

Рис. 2.1. Блок-схема АКС.

В современном автоматизированном комплексе судовождения могут быть выделены следующие системы (рис. 2.1):

* Система получения оперативной информации о процессе судовождения (измерительная система), включающая различные датчики информации (ДИ);

* Системы связи для получения оперативной информации об обстановке в районе плавания, на пути следования и производства радиопереговоров;

* Навигационно-информационная компьютерная система, включающая пульт управления с системами регистрации данных, предупредительной и аварийной сигнализации;

* Система управления движением судна (СУДС).

Измерительная система включает в себя датчики информации: ГК, лаг, радиолокатор, САРП, эхолот, приемоиндикаторы СНС и РНС, позволяющие получить путем измерений информацию о положении и элементах движения своего и встречных судов; приемник NAVTEX; транспондер Автоматической идентификационной системы (AIS). Напомним, что транспондером называется приемо-передающее средство, которое автоматически передает ответный сигнал на определенный внешний запрос с береговой станции или с другого судна, и излучает запрашивающий сигнал по команде оператора. Ответный сигнал может включать идентификационный код судна, данные об элементах его движения и другие сведения. УКВ транспондеры устанавливают на судах для передачи информации о судне, его курсе и скорости по запросу береговой станции и других судов, оборудованных этими средствами. Они повышают безопасность расхождения судов и позволяют усовершенствовать береговой контроль за движением судов.

Системы связи дают возможность получить сведения для поддержания карт и навигационных пособий на уровне современности, принять оперативную информацию об изменении обстановки на пути следования и опасных для судовождения явлениях. Они также используются для передачи сообщений и радиопереговоров.

Навигационно-информационная компьютерная система является центральной системой, управляющей работой АКС. Она обеспечивает выполнение функций навигации, предупреждения столкновений судов, сигнализации об опасных ситуациях, контроля технических средств, управления движением судна, снабжения судоводителя необходимой информацией для обеспечения безопасного судовождения и др.

Система управления движением судна реализует функции управления судном, обеспечивая изменение его кинематических параметров требуемым образом. Она включает в себя систему управления курсом и траекторией судна, автоматизированную дистанционную систему управления главной движительной установкой и дистанционные системы управления активными средствами управления.

Автоматизированный комплекс судовождения, в котором НИКС выполняет функции центра контроля и управления движением судна, создает возможности управления судном одним человеком. В составе мирового флота уже имеется класс автоматизированных транспортных судов, на которых разрешено управление, судном одному человеку в открытом море и в прибрежных водах (следует; отметить, что никто в настоящее время не считает, что только один судоводитель на мостике способен обеспечить безопасное плавание в стесненных водах). На этих судах ходовой мостик является единственным постом управления, на котором непрерывную вахту несет в море судоводитель. Машинное, отделение полностью автоматизировано и обеспечивает возможность безвахтенного обслуживания судовых силовых установок и механизмов.

Классификационные общества по-разному назвали этот класс судов, например: Регистр Ллойда (Англия) - "NAV1", Германский Ллойд -"NAV-OC", Норвежский Веритас - "W1-OC", Американское Бюро судоходства - "ОМВО". Чаще всего эти суда называют OMBO-ships (One Man Bridge Operated ships). Основными классификационными обществами, а также Международной ассоциацией классификационных обществ (МАКО) разработаны минимальные требования к оборудованию ходовых мостиков судов такого класса и установлены специальные знаки в символе класса судна.

2.1.2 Основные принципы построения АКС

Основными принципами построения АКС служат: системный подход, модульность и иерархичность, переход на единые дискретные основы построения аппаратуры, стандартизация оборудования, повышенная надежность, приоритет оператора, самоконтроль.

Системный подход заключается в учете всех особенностей автоматизируемого процесса, всех существенных связей между различными частями системы, между ней и другими системами, между системой и внешней средой, между системой и оператором с целью достижения максимальной эффективности системы.

АКС представляет собой человеко-машинную систему, облегчающую судоводителю принятие решений. Поэтому объем, структура и форма предоставляемой судоводителю информации должна учитывать как особенности автоматизируемого процесса, так и психофизиологические качества человека.

Для связи с другими системами, используемыми при решении задач судовождения, центральная система автоматизированных комплексов судовождения -- НИКС должна обеспечивать ввод данных от курсоуказателей, лагов, радиолокатора, САРП, приемников систем определения места, приемника NAVTEX, автоматической идентификационной системы и вывод данных в систему управления движением судна. Она должна также обеспечивать возможность получения информации через всемирную сеть Интернет. Для получения оперативной информации об условиях на пути следования, для поддержания баз данных на уровне современности НИКС должна иметь возможность приема информации от внешних источников по каналам связи. Кроме того, другие приборы, устройства и системы, входящие в АКС, должны иметь возможность принимать информацию, требуемую при их функционировании.

На основе системного подхода намечается общая структура системы, состав информационного, математического и лингвистического обеспечения, организация взаимодействия с другими системами и ряд других вопросов.

Модульность состоит в разделении аппаратуры и/или Программного обеспечения на отдельные, в определенной мере автономные структуры (модули, блоки, подсистемы), которые могут функционировать как отдельно при решении своих локальных задач, так и совместно при решении общей задачи. Модульное построение облегчает приспособление систем к особенностям судов и к отличиям выполняемых ими задач и облегчает расширение функций систем при их совершенствовании.

Иерархичность означает такую организацию структуры системы и ее программного обеспечения, когда модули располагаются по уровням их значимости. Модули на низшем уровне решают узкие задачи, а другие модули, высшие по иерархии, обеспечивают решение задач более высокого уровня путем управления и коррекции модулей низшего уровня.

Переход на единые дискретные принципы аппаратуры означает построение ее на основе микропроцессорной техники. Такое построение позволяет более просто и надежно организовывать взаимодействие между частями системы, а также между системой и другим оборудованием.

В современных навигационных приборах и системах, в системах управления движением судна уже широко применяется микропроцессорная техника - цифровые ГК, цифровые авторулевые, не говоря уже о современных радиолокаторах, САРП, приемоиндикаторах береговых и космических радионавигационных систем, в которых широко использована микропроцессорная техника.

Стандартизация оборудования направлена на обеспечение требуемых эксплуатационных характеристик и совместимости различного вида навигационной аппаратуры, выпускаемой различными фирмами и организациями.

Эксплуатационные требования к морским навигационным приборам и системам определяются ИМО. Технические стандарты к электрическому и электронному оборудованию вырабатываются международной электротехнической комиссией - МЭК (IEC).

МЭК также определяет протокол взаимодействия входящих в АКС устройств Создание информационных систем и сетей открыло возможность разработки международных стандартов определяющих, как должны взаимодействовать между собой компоненты этих систем и сетей. Во всех странах эти стандарты называются протоколами. Протокол в информационной системе - это документ, четко определяющий процедуры и правила взаимодействия входящих и подключаемых к системе устройств. Протокол определяет список команд, которыми могут обмениваться устройства, порядок передачи команд, правила, взаимной проверки работы, размеры передаваемых блоков информации и т.д. Протоколы создаются для того, чтобы изготавливаемые разными объединениями и фирмами устройства могли работать друг с другом.

Стандарты взаимодействия навигационной аппаратуры установлены протоколом IEC 61162-1. Этот протокол совпадает по содержанию с протоколом l'^MEA-0183 национальной морской электронной ассоциации США (NMEA - National Maritime Electronic Association).

В рамках автоматизированных комплексов судовождения НИКС может быть сопряжена с курсоуказателем, лагом, системами, обеспечивающими непрерывное местоопределение (приемниками РНС и СНС), РЛС, САРП, эхолотом, транспонднром АИС, авторулевым, автоматической системой дистанционного управления движительной установкой; приемником NAVTEX и системами связи. Другие приборы, входящие в АКС, также должны взаимодействовать между собой. Так, гирокомпас для автоматической корректировки скоростной погрешности должен иметь возможность получать информацию о скорости от лага, широту места от НИКС либо приемника РНС или СНС; адаптивный авторулевой должен быть сопряжен с гирокомпасом, лагом, эхолотом, датчиком угловой скорости, и т.д. Взаимодействие входящих в АКС устройств и систем в настоящее время определяется протоколом ВЕС 61162-1.

Таким образом, датчики информации, устройства управления и другое оборудование различных фирм, выполняющие протокол IEC 61162-1, могут работать совместно с НИКС. Приборы и системы, входящие в АКС; не должны ухудшать характеристики сопрягаемой с ними аппаратуры.

Повышенная надежность технического и программного обеспечения АКС обусловливается повышенной опасностью Процесса судовождения, высокой стоимостью объекта управления, перевозимого груза и тяжелыми экологическими последствиями аварий судов. В АКС должны быть предусмотрены средства резервирования, повышающие надежность системы и обеспечивающие навигационную безопасность плавания на протяжении части рейса, оставшейся после выхода АКС из строя. Система и сопрягаемые с ней устройства должны работать при отклонениях от номинальных значений параметров судового электропитания и иметь возможность работы от аварийных источников при перерывах в подаче электроэнергии.

Самоконтроль. Ввиду повышенной опасности процесса судовождения, возможных больших убытков от неправильного функционирования, сбоев и выхода из строя, в АКС должен реализовываться автоматический контроль за работой аппаратуры и автоматическая диагностика неисправных элементов. Кроме того, в АКС должны быть и средства проверки правильности работы программного обеспечения. При сбоях в работе и появлении неисправности должна срабатывать сигнализация.

Приоритет оператора. Ввиду невозможности запрограммировать все ситуации, которые могут возникнуть в процессе судовождения, и учесть с помощью средств автоматизации все влияющие на этот процесс факторы, главная роль в принятии решений в этом процессе отводится судоводителю. АКС представляет собой только инструмент, назначение которого - максимальная помощь судоводителю в обеспечении безопасного плавания. Ответственность за принятые решения лежит полностью на судоводителе. Поэтому он должен уметь эффективно использовать средства автоматизации, знать ограничения и недостатки этих средств, использовать малейшую возможность для контроля их работы и правильности получаемой от них информации.

2.1.3 Обеспечение АКС

АКС является микропроцессорной системой и может рассматриваться как совокупность технического, информационного, лингвистического, математического и программного обеспечения для решения задач судовождения.

Техническое обеспечение АКС включает в себя входящую в него аппаратуру: измерительные устройства, средства управления, процессоры, блоки памяти, устройства отображения и регистрации информации, средства сигнализации и т.д.

Информационное обеспечение - это совокупность информационных баз (баз данных, баз знаний, баз программ), системы управления ими, средств и методов, обеспечивающих получение информации от датчиков, обмен информацией между устройствами и системами АКС, а также между АКС и внешними по отношению к нему системами и устройствами. В информационное обеспечение, в частности, входят картографическая база данных, база данных рекомендованных маршрутов, база данных для предвычисления приливо-отливных явлений, базы сведений из различных навигационных пособий, наставлений, руководящих документов, а также методы и средства, обеспечивающие надежность хранения данных, их обновление, использование и др.

Лингвистическое обеспечение - это специальный язык, либо совокупность визуальных и/или звуковых средств и определенных правил, используемых для обеспечения общения судоводителя с АКС.

Математическое обеспечение представляет собой совокупность алгоритмов задач, решаемых автоматизированным комплексом судовождения.

Программное обеспечение - это совокупность программ, хранимых в памяти системы. Это программы для реализации математического и лингвистического обеспечения, управления работой баз данных, управления работой системы.

2.2 Техническое обеспечение и виды НИКС

Навигационно-информационная компьютерная система строится на основе персонального компьютера. Она включает в себя (рис. 2.2): системный блок, клавиатуру, манипулятор, средства отображения информации о процессе судовождения (СОИ), устройства документирования и регистрации информации (УРД), средства сигнализации.

В системном блоке находятся процессор, сопроцессор, оперативная память, накопитель на жестком магнитном диске, дополнительные блоки памяти, устройства для ввода информации с гибких магнитных и оптических дисков, порты ввода/вывода информации и др. устройства.

В качестве манипулятора в НИКС используется трекбол, джойстик или мышка.

Средствами отображения информации являются один или несколько дисплеев, цифровые и аналоговые индикаторы.

К устройствам регистрации информации относятся устройства печати на бумаге и средства запоминания информации на носителях другого вида.

Потребителями информации НИКС являются как ее датчики информации, например, для автоматической коррекции скоростной погрешности ГК в него необходимо вводить широту и скорость судна, так и другие системы, например, автоматическое устройство подачи сигналов бедствия.

Рис. 2.2. Блок-схема НИКС.

В зависимости от уровня автоматизации операций и функциональных возможностей НИКС разделяют на три группы:

* ECDIS (Electronic Chart Display and Information System);

* ECS (Electronic Chart System);

* Комбинированные НИКС.

ECDIS - это навигационно-информационная компьютерная система, удовлетворяющая специальным требованиям ИМО, МГО, МЭК.

В ECDIS должны использоваться только векторные электронные карты ENC (ecdis-карты), данные которых подготовлены государственными гидрографическими организациями, стандартизованы по содержанию, структуре, действующему формату обмена картографической информацией и полностью удовлетворяющие специальным требованиям ИМО и МГО.

Аппаратное и программное обеспечение ECDIS должны обязательно сертифицироваться уполномоченным Классификационным Обществом в соответствии с требованиями IEC: International Standard 1174, Maritime navigation and radiocommunication equipment systems -Electronic Chart Display and Information System (ECDIS)- Operational and Performance Requirements, Method of Testing and Required Test Results, 1998.

Чтобы стать легальным эквивалентом бумажных карт, ECDIS на случай выхода из строя должна быть обеспечена одобренной резервной системой. Требуется, чтобы резервная система имела достаточные средства для обеспечения безопасного судовождения на оставшейся части пейса в случае выхода ECDIS из строя. Резервная система может иметь ограниченные функции ECDIS, либо полностью дублировать ее. Между основной и резервной системами должна быть возможность обмена информацией. По крайней мере, в резервную систему от основной должны передаваться данные предварительной прокладки и даяние всех корректур.

ЕСS -- это навигационно-информационные компьютерные системы, не полностью удовлетворяющие требованиям к ECDIS. Применение этих систем не освобождает судоводителя от ведения прокладки на бумажных картах. Используемые в таких системах карты, называемые ниже есs - картами, не полностью отвечают специальным требованиям ИМО и МГО. K ECS относятся:

- RCDS (Rastr Chart Display System) - навигационно-информационные компьютерные системы с растровыми ЭК.

- Навигационно-информационные компьютерные системы с равноценными по нагрузке бумажным картам векторными ЭК, неполностью удовлетворяющими требованиям к ecdis-картам;

- Навигационно-информационные компьютерные системы с упрощенными ЭК.

Комбинированные НИКС. Ввиду того, что не было полного набора ecdis-карт на все районы Мирового океана, производители дополняли ECDIS режимами отображения растровых карт и векторных карт, не полностью соответствующих требованиям к ecdis-картсш. Когда полученная таким образом комбинированная НИКС используется в режиме ECDIS, она имеет статус ECDIS. В режимах работы с растровыми и векторными ecs-картами такие НИКС приравниваются к ECS, что требует наряду с выполняемой системой прокладкой на ЭК обязательного ведения прокладки на бумажных картах.

На 44 сессии ИМО в июле 1998 г. субкомитет по безопасности навигации дал согласие на внесение в Требования к ECDIS добавочного приложения 7 по растровым картам. Эти добавления разрешают работу ECDIS в двух режимах: ECDIS и RCDS. Поскольку режим RCDS fie имеет полных функциональных возможностей ECDIS, ИМО выпустило специальный циркуляр SN/Circ.207. - Differences between RCDS and ECDIS. - 7, Jun, 1999, объясняющий различия между ECDIS и, RCDS режимами. Режим растровых карт разрешается использовать только в районах, на которые нет ecdis-карт, и только при дублировании электронной прокладки прокладкой на откорректированной бумажной карте.

2.3 Информационно-программное обеспечение НИКС

Информационно-программное обеспечение систем отображения ЭК включает операционную систему, систему управления информационными базами, информационные базы (базы данных, базы знаний и базу программ), а также программы, обеспечивающие получение информации от датчиков и обмен информацией между различными устройствами. Операционная система (ОС) представляет собой комплекс программ, которые организуют работу компьютера и управление его ресурсами. Система управления информационными базами (СУБД) - это совокупность программ, обеспечивающих управление работой баз программ и данных, обработку данных, взаимодействие оператора с системой при работе с информационными базами.

Информационные базы хранятся во внешней памяти компьютера. Для хранения в основном используются жесткие магнитные диски и компактные оптические лазерные диски, причем последние являются наиболее подходящими для навигационных систем, они содержат больший объем данных, нечувствительны к магнитным полям, выдерживают значительные физические нагрузки.

2.3.1 Картографическая база данных

Под картографической базой данных (КБД) понимается специально организованная для целей судовождения совокупность картографических и навигационно-гидрографических данных на весь Мировой океан либо его определенную часть.

В КБД входят файлы: каталога-справочника ЭК, цифровых данных основных ЭК, таблицы разграфки, таблицы классификации и кодирования картографических объектов (КО), таблицы опорных точек аппроксимации меркаторской проекции, таблицы селекции объектов ЭК, библиотека символов, сокращений и их описаний и др.

Каталог справочник служит для поиска и выбора данных ЭК. Он содержит идентификаторы ЭК и соответствующие им физические адреса файлов ЭК. Составление этого каталога производится автоматически специальной программой при первичной загрузке файлов ЭК в базу.

Структура файлов ЭК ориентирована на быстрый поиск и вывод данных для отображения ЭК. В начале файла ЭК помещается дескриптор, который содержит общие данные для карты, описание характеристик, признаков и текста, обеспечивающих быстрый поиск нужной информации в файле. В этой части файла приводится следующая информация географический идентификатор (номер карты), определяющий положение района на карте мира; название карты, единицы измерения координат, высот и глубин; горизонтальный геодезический датум; нуль глубин; оригинальный масштаб ЭК, минимальный и максимальный масштабы отображения ЭК, магнитное склонение, дата формирования данных ЭК и др. В описании характеристик текста приводятся сведения: о типах данных, об источнике. Получения информации ЭК и надежности ее информации, о признаках приоритета данных (базовая, стандартная, дополнительная информация) и др.

Непосредственно ЭК в файле задана в виде совокупностей записей переменной длины о картографических объектах. Среди КО различают точечные (point), линейные (line), контурные или площадные (areal). Точечные объекты изображаются с помощью таблицы и генератора условных знаков. Линейные КО представляются линиями (непрерывными, пунктирными, и др.) соответствующего цвета или в виде цепочки условных знаков вдоль линии (например, границы запретных районов). Площадные объекты могут быть с цветовым заполнением контура и без заполнения. Произвольной формы линии на карте (береговая черта, изобаты и др.) задаются набором точек, между которыми они аппроксимируются отрезками прямых. Шаг дискретизации кривых определяется графической точностью исходного материала и разрешающей способностью дисплея.

Запись КО в общем случае состоит из четырех основных частей (полей): I, Т, М, S. Первое поле отводится идентификатору I (имени) объекта, позволяющему однозначно определить объект в составе данных ЭК. Во втором поле помещается признак Т типа объекта, который присваивается объекту согласно кодификатора и определяет его условное изображение. В поле М (метрика), помещаются координаты, характеризующие пространственное положение объекта на земной поверхности. В четвертом поле содержится семантическая характеристика S (атрибуты) объекта, которая определяется набором свойств объекта (географическое название, высота, глубина и другие характеристики).

Код типа КО определяется в соответствии с системой классификации и кодирования картографической информации. Эта система должна удовлетворять трем требованиям: иметь иерархическую структуру, использовать картографические символы IHO, обеспечивать возможность добавления новых и изменения старых данных; Например, данные для всех карт обычно распределяются по семи разделам: искусственные объекты, гидрография, гипсография, физиография, растительность, демаркация и общий раздел. В свою очередь каждый раздел подразделяется на подразделы. Например, гидрография подразделяется на прибрежную гидрографию, порты и бухты, средства навигационного ограждения, опасности, глубины, характер дна, течения, снег и льды. В свою очередь подразделы разбиты на более мелкие подразделы. Код типа объекта обычно формируется в зависимости от места КО в системе классификации.

Метрическое описание объекта включает в себя совокупность координат, полностью определяющих пространственное положение этого КО. Точечный объект на земной поверхности определяется только одной парой координат. Линейные и контурные КО задаются количеством координат, соответствующем числу образующих их точек. В целях экономного использования памяти для хранения данных ЭК применяются дельта-координаты (приращения) относительно юго-западного угла карты. В этом случае в общее описание карты в файле вносятся координаты юго-западного угла карты.

При синтезе ЭК данные метрики используются для графического изображения объекта. Символьные характеристики непосредственно в изображении не участвуют, они выводятся в виде текста по запросу оператора в алфавитно-цифровой форме.

В конце файла ЭК помещаются записи текстовой информации для оператора, характеризующие словесно картографические объекты.

Регулирование картографической нагрузки обеспечивается таблицей селекции данных, определяющей группы объектов, отображаемых по запросу оператора.

2.3.2 Другие базы данных

При решении задач судовождения необходимы сведения из многочисленных навигационных пособий. Чтобы ускорить поиск этой информации, в памяти НИКС, помимо КБД, могут помещаться и другие базы данных: корректур; предварительной прокладки;

рекомендованных маршрутов; данных для предвычисления приливо-отлиеных явлений; сведений о навигационных средствах (огнях, знаках, радиотехнических и радиолокационных средствах), данных о средствах связи и расписании их работы, правил плавания, сведений о портах, данных о судне, его маневренных и других характеристиках и т.д. Охарактеризуем некоторые из этих баз.

База данных корректур состоит из каталога-справочника корректур и файлов еженедельных извещений мореплавателям. Файлы корректур представляют собой совокупности записей, обеспечивающих выполнение программно реализуемой корректуры картографической информации, содержащейся в файлах основных ЭК.

База рекомендованных маршрутов включает файл каталог списка маршрутов и файлы маршрутов. Файл маршрута содержит его номер, название, координаты путевых точек, значения допустимых отклонении от линии пути, перечень генеральных карт, перечень путевых карт.

Файл предварительной прокладки содержит название маршрута, номера и координаты путевых точек, значения курса и скорости на отрезках маршрута и другие данные, требуемые практикой судовождения.

2.3.3 База программ

База программ включает системные, вспомогательные и прикладные программы.

Характеризуя системные программы, необходимо отметить следующее. Операционная система компьютера состоит из двух частей. Основная (резидентная) часть, которую составляют программы, непрерывно находящиеся в работе, находится в оперативной памяти компьютера. Остальные части ОС помещаются во внешней памяти в базе программ и вызываются в оперативную память по надобности. Аналогично на две части разделяются и программы системы управления базами данных. Программы ОС и СУБД, записанные в базе программ, называются системными. К ним относятся программы: организации диалога с НИКС, облегчения ввода ручной корректуры; драйверы, т.е. программы организации связи компьютера с датчиками информации и другими устройствами; графический пакет, включающий программы генерации условных знаков, поворота и отображения графических элементов, закраски площадей; программы, обеспечивающие выполнение процедур генерализации и селекции данных, программы преобразования координат КО, отсечения объектов и формирования дисплейного файла и др.

В прикладные программы входят программы решения задач судовождения; программы выполнения задач предварительной и исполнительной прокладки; программы анализа картографической, гидрографической и навигационной информации на пути следования для выработки предупреждений судоводителям; программы ведения судового журнала и др.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6