RU2018862C1

RU2018862C1 - Method of checking approach to moorage of vessels with preset length

Info

Publication number: RU2018862C1
Authority: RU
Inventors: Т.Н. Борисов; В.Н. Носов
Original assignee: Научно-производственное предприятие "Салма"
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: radio location. SUBSTANCE: probing radiolocation signals are radiated in the direction of the vessel from N point, moved apart. Reflected probing radiolocation signals are received in N points, moved apart. These reflected signals are used for measurement of distances to the vessel and relative speed of the vessel. These N points are disposed onto the same direct line along the moorage and moved apart one relatively another for equal distance d= (0.2-0.5)l. Probing radiolocation signals are radiated from N points, moved apart, in form of basic beams, which have angular opening 6-12 deg. in any point, moved apart, which have parallel axes. For single extreme point additional beam is used with angular opening 6-12 deg., axis of the beam is disposed at angle of 25-50 deg. to parallel axes of N basic beams. N+1 probing radiolocation signals are used for measuring distribution of distances to the vessel relatively the straight line. EFFECT: improved precision. 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано в морской навигации для определения положения судна относительно причала в условиях ограниченной визуальной видимости. The invention relates to radar technology and can be used in marine navigation to determine the position of the vessel relative to the berth in conditions of limited visual visibility.

Известен способ контроля подхода судна к причалу, основанный на излучении радиолокационных сигналов с причаливающего судна по направлению к причалу, приеме излученных сигналов в заданных точках на причале, положение которых известно, ретрансляции сигналов на причаливающее судно и расчете расстояний от точки излучения до точек приема (см. патент США N 4510496, кл. G 01 S 13/42, 1985). A known method of controlling the approach of a vessel to a berth, based on the emission of radar signals from the mooring vessel towards the berth, receiving the emitted signals at predetermined points on the berth, the position of which is known, relaying signals to the mooring vessel and calculating the distances from the radiation point to the receiving points (see U.S. Patent 4,510,496, class G 01 S 13/42, 1985).

Недостаток известного способа контроля подхода судна к причалу заключается в необходимости производить на каждом причаливающем судне излучение радиолокационных сигналов, причем ретранслированных сигналов и их обработку. Эти операции выполняются эпизодически и только при причаливании. The disadvantage of this method of controlling the approach of the vessel to the berth is the need to produce radar signals, and relayed signals and their processing, on each mooring vessel. These operations are performed sporadically and only when moored.

Эти недостатки устранены при способе предупреждения столкновений, который может быть использован для контроля подхода судна к причалу, включающем излучение из N разнесенных точек зондирующих радиолокационных сигналов по направлению к судну, прием в указанных точках отраженных сигналов и измерение по отраженным сигналам расстояний до судна и его относительных скоростей, причем идентификация сигналов, принятых в разнесенных точках, осуществляется по анализу корреляционных характеристик (см. заявку Великобритании N 2093306, кл. G 01 S 13/93, 1982). These shortcomings were eliminated by the collision avoidance method, which can be used to control the vessel’s approach to the berth, including radiation from N spaced points of probing radar signals toward the vessel, receiving reflected signals at the indicated points, and measuring the distance to the vessel and the relative signals from the reflected signals speeds, and the identification of signals received at spaced points is carried out by analyzing the correlation characteristics (see application UK No. 2093306, CL G 01 S 13/93, 1982).

Этот способ характеризуется совокупностью признаков, сходной с совокупностью существенных признаков изобретения, и выбран в качестве прототипа. This method is characterized by a combination of features similar to the set of essential features of the invention, and is selected as a prototype.

При использовании известного способа для контроля подхода судна к причалу определяются расстояние от причала до судна, направление на него и скорость судна, но отсутствует оперативная информация о положении судна относительно причала. Большой объем расчетных операций требует соответствующего математического обеспечения, т.е. усложняет способ. When using the known method to control the approach of the ship to the berth, the distance from the berth to the ship, the direction to it and the speed of the ship are determined, but there is no operational information about the position of the ship relative to the berth. A large amount of settlement operations requires appropriate software, i.e. complicates the method.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа, увеличение объема представляемой информации и обеспечение оперативного определения положения судна в условиях ограниченной визуальной видимости, а также упрощение способа контроля подхода судна к причалу. The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the method, increasing the amount of information provided and providing prompt determination of the position of the vessel in conditions of limited visual visibility, as well as simplifying the method of controlling the approach of the vessel to the berth.

Используемые в настоящее время способы контроля подхода судна к причалу, которые реализуются с помощью судовых радиолокаторов, позволяют оценивать положение судна с точностью 20-25 м, причем когда расстояние между судном и причалом больше 100 м. Положение судна на меньших расстояниях в условиях ограниченной видимости вообще не контролируется. Но более опасным для тяжелоинерционного судна является отсутствие информации о скорости изменения его положения (особенно оконечностей) относительно причала. Currently used methods for monitoring the approach of the vessel to the berth, which are implemented using ship radars, make it possible to estimate the position of the vessel with an accuracy of 20-25 m, and when the distance between the vessel and the berth is more than 100 m. The position of the vessel at shorter distances in conditions of limited visibility in general not controlled. But more dangerous for a heavy inertia vessel is the lack of information about the rate of change in its position (especially the extremities) relative to the berth.

Для достижения поставленной цели при способе контроля подхода судна к причалу, включающем излучение из N разнесенных точек зондирующих радиолокационных сигналов по направлению к судну, прием в указанных точках отраженных сигналов, измерение по отраженным сигналам расстояний до судна и его относительных скоростей, излучение зондирующих и прием отраженных сигналов производят в расположенных на прямой линии вдоль причала точках с расстоянием между соседними точками d=(0,2-0,5)l, где l - длина корпуса причаливающего судна, зондирующие сигналы излучают основными пучками, оси которых параллельны, с угловым раствором 6-12о, а в одной из крайних точек - дополнительным пучком с тем же угловым раствором, ось которого располагают под углом 25-50о к указанным параллельным осям пучков так, чтобы оси дополнительного и основных пучков не пересекались, и определяют распределение расстояний до судна относительно линии излучения. To achieve this goal with the method of monitoring the approach of the ship to the berth, including radiation from N spaced points of the probing radar signals towards the ship, receiving reflected signals at the indicated points, measuring the distance to the ship and its relative speeds from the reflected signals, probing radiation and receiving reflected signals are produced at points located on a straight line along the pier with a distance between adjacent points d = (0.2-0.5) l, where l is the length of the hull of the mooring vessel, sounding signals and they irradiate with the main beams, the axes of which are parallel, with an angular solution of 6-12 °, and at one of the extreme points - an additional beam with the same angular solution, the axis of which is placed at an angle of 25-50 ° to the specified parallel axes of the beams so that the axes of the additional and main the beams did not intersect, and the distribution of distances to the vessel relative to the emission line was determined.

Технический результат - расширение функциональных возможностей, увеличение объема представляемой информации, оперативное определение положения судна в условиях ограниченной визуальной видимости - достигается за счет выбора точек излучения и приема, связи расстояний между соседними точками с длиной корпуса причаливающего судна, выбора углового раствора излучающих пучков, определения распределения расстояний до судна относительно линии излучения. Введение дополнительного пучка позволяет обнаруживать судно на подходе к причалу, т.е. также направлено на усиление основного технического результата. The technical result - the expansion of functionality, increasing the amount of information provided, the operational determination of the position of the vessel in conditions of limited visual visibility - is achieved by choosing the points of radiation and reception, linking the distances between adjacent points with the length of the hull of the mooring vessel, choosing the angular solution of the emitting beams, determining the distribution distances to the vessel relative to the emission line. The introduction of an additional beam allows the vessel to be detected on the approach to the pier, i.e. also aimed at enhancing the main technical result.

На фиг. 1 показано расположение приемно-излучающих антенн на причале и относительное положение излучающих и приемных пучков; на фиг.2 - информационное табло индикатора. In FIG. 1 shows the location of the receiving-emitting antennas on the pier and the relative position of the emitting and receiving beams; figure 2 - information board indicator.

Приемно-излучающие антенны 1-6 установлены на причале 7 и имеют диаграммы направленности 8-14 в режимах излучения и приема (рассматривается случай N=6). Особенность антенны 6 заключается в том, что она имеет две рабочие поверхности. Антенна 6 может быть и многоэлементной. В этом случае для формирования двух диаграмм направленности 13 и 14 используется диаграммообразующая схема с двумя выходами. Антенны 1-5 также могут быть многоэлементными и содержать диаграммообразующие схемы. Судно 15 находится на некотором расстоянии от причала 7. Receive-emitting antennas 1-6 are installed on berth 7 and have radiation patterns 8-14 in the radiation and reception modes (case N = 6 is considered). A feature of the antenna 6 is that it has two working surfaces. Antenna 6 can also be multi-element. In this case, to form two radiation patterns 13 and 14, a beam-forming circuit with two outputs is used. Antennas 1-5 can also be multi-element and contain diagram-forming circuits. Vessel 15 is located at a certain distance from berth 7.

Информационное тало индикатора содержит цифровые указатели расстояний 16 и относительной скорости 17, а также матричное поле светодиодов 18 с линейками 19-25. Число светодиодов в каждой линейке равно М. The information line of the indicator contains digital indicators of distances 16 and relative speed 17, as well as the matrix field of the LEDs 18 with rulers 19-25. The number of LEDs in each line is M.

Способ контроля подхода судна к причалу предусматривает излучение из N разнесенных точек зондирующих радиолокационных сигналов (синхронизированных или несинхронизированных, тональноимпульсных или частотно-модулированных). Расстояние между соседними точками излучения d=(0,2-0,5)l, где l - длина корпуса причаливающего судна, на практике выбирается минимальное значение l. Оси диаграмм направленности 8-13 в излучении и приеме параллельны, ширина диаграмм направленности 6-12о. Дополнительная диаграмма направленности 14 отклонена на угол 25-50о, необходимый для обнаружения судна при подходе. В случае тонально-импульсного излучения одновременно с поступлением сигналов на приемно-излучающие антенны 1-6 формируется управляющий импульс. The method of controlling the approach of the vessel to the berth involves radiation from N spaced points of the probing radar signals (synchronized or unsynchronized, tone-pulse or frequency-modulated). The distance between adjacent radiation points d = (0.2-0.5) l, where l is the length of the hull of the mooring vessel, in practice, the minimum value of l is chosen. The axes of radiation patterns 8-13 in radiation and reception are parallel, the width of radiation patterns 6-12o. An additional radiation pattern 14 is rejected at an angle of 25-50 °, which is necessary for detecting the vessel when approaching. In the case of tone-pulse radiation, simultaneously with the arrival of signals to receiving-emitting antennas 1-6, a control pulse is generated.

Скорость судна определяется доплеровским методом. The speed of the vessel is determined by the Doppler method.

В целом для реализации способа необходима многоканальная радиолокационная станция, излучающая и принимающая сигналы в разнесенных точках, причем излучение и прием производятся по (N+1) направлениям. В состав станции должны входить (N+1) измерителей расстояния, (N+1) измерителей относительной скорости и (N+1)-канальный индикатор распределения расстояний. Принцип построения таких радиолокационных станций известен. In general, to implement the method, a multichannel radar station is needed that emits and receives signals at separated points, and radiation and reception are carried out in (N + 1) directions. The station should include (N + 1) distance meters, (N + 1) relative speed meters and (N + 1) -channel distance distribution indicator. The principle of constructing such radar stations is known.

На информационном табло индикатора отображаются с помощью указателей 16 и 17 значения расстояний до судна и относительных скоростей, а с помощью светодиодных линеек 19-25 - распределение расстояний до судна относительно линии излучения, которое отражает положение судна относительно причала. Расстояние до судна при его подходе и сам факт подхода определяются по светодиодной линейке 25 (расстояние определяется приближенно). The indicator displays the values of the distances to the vessel and relative speeds with the help of indicators 16 and 17, and with the help of LED bars 19-25, the distribution of distances to the vessel relative to the radiation line, which reflects the position of the vessel relative to the berth. The distance to the vessel during its approach and the fact of the approach are determined by the LED line 25 (the distance is determined approximately).

Выполнение условия d=(0,2-0,5)l, необходимого для получения распределения расстояний, обеспечивается для различных значений l установкой требуемого числа приемно-излучающих антенн. Угловой раствор излучения и приема 6-12о оптимизирован с точки зрения разрешающей способности и уровня отраженных сигналов. The fulfillment of the condition d = (0.2-0.5) l, necessary to obtain the distribution of distances, is provided for various values of l by setting the required number of receiving and emitting antennas. The angular solution of radiation and reception of 6-12 ° is optimized in terms of resolution and level of reflected signals.

Возможны два варианта использования изобретения. В одном случае вся аппаратура размещается на берегу, а лоцману на судно по каналу связи сообщается информация, считываемая с индикатора, аналогично тому, как это делается при проводке судов. В другом случае информационное табло индикатора придается лоцману. Информация, необходимая для функционирования табло, передается в цифровом виде по радиоканалу. Дополнительное контрольное табло устанавливается на берегу. Независимо от выбранного варианта использования совокупность существенных признаков остается одной и той же. При подходе судно попадает в зону действия диаграмма направленности 14, о чем свидетельствуют сигналы светодиодной линейки. С помощью буксиров судно разворачивается параллельно причалу. Затем буксиры, компенсируя ветер и течение, регулируют скорость сближения судна с причалом, их взаимную параллельность и мягкость контакта. Для этого необходимо знать положение судна относительно причала, скорость и тенденцию сближения с ним. There are two possible uses of the invention. In one case, all the equipment is located on the shore, and the pilot is informed via the communication channel of the information read from the indicator, similar to how it is done during the pilotage. In another case, the indicator board is attached to the pilot. The information necessary for the operation of the scoreboard is transmitted digitally over the air. An additional control panel is installed on the shore. Regardless of the chosen use case, the set of essential features remains the same. When approaching, the vessel enters the coverage area of radiation pattern 14, as evidenced by the signals of the LED line. With the help of tugboats, the vessel is turning parallel to the pier. Then the tugboats, compensating for the wind and the current, regulate the speed of approach of the vessel to the pier, their mutual parallelism and softness of contact. To do this, you need to know the position of the vessel relative to the berth, speed and tendency to approach it.

Claims

METHOD FOR CONTROL OF THE APPROACH TO THE TARGET OF THE TARGET LENGTH OF THE VESSEL, consisting in the emission of sounding radar signals towards the vessel from N spaced points and the reception at N spaced points of the reflected sounding radar signals, which measure the distances to the vessel and its relative speeds, characterized in that N spaced points are located on one straight line along the berth and are spaced from each other at equal distances d = (0.2 - 0.5) l, while the probing radar signals emit from N spaced points of the main beams with an angular solution of 6 - 12 ^o at each spaced point, the axes of which are parallel, and at one of the extreme points - an additional beam with an angular solution of 6 - 12 ^o , whose axis is at an angle of 25 - 50 ^o to parallel axes N main beams, and determine the distribution of distances to the vessel relative to a straight line by (N + 1) probing radar signals.