CC BY
167
УДК 621.396.96
МЕТОДИКА ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО АНАЛИЗА КОНФИГУРАЦИИ БЕРЕГОВЫХ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СТАНЦИЙ В РАЙОНЕ ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДОВ, НА ПРИМЕРЕ ПОРТА
НОВОРОССИЙСК
Тюфанова А.А., к.т.н., старший преподаватель, ФГБОУ ВПО «Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф.
Ушакова», г. Новороссийск, Россия, тел.: 8-918-413-41-15, e-mail: [email protected]
Предлагаемая методика интерференционного анализа конфигурации береговых радиолокационных станций в районе действия системы управления движением судов, рассмотренная на примере порта Новороссийск, может быть применена для анализа интерференционной обстановки других портов. Поскольку наиболее опасен эффект нейтрализации, в результате которого мощность отраженного сигнала может упасть до нуля и цели могут исчезнуть на входе устройства осуществляющего обработку радиолокационной информации о судоходной обстановке в районе действия системы. Это может привести к аварийной ситуации в виду того, что оператор не сможет своевременно отреагировать на стремительно меняющуюся судоходную обстановку, особенно в плохих погодных условиях.
Ключевые слова: радиолокация, интерференция, судно, порт.
METHOD INTERFERENCE'S THE ANALYSIS OF A CONFIGURATION OF COASTAL RADAR STATIONS IN AREA OF ACTION OF A CONTROL SYSTEM OF MOVEMENT OF COURTS, ON AN EXAMPLE OF PORT NOVOROSSIYSK
Tyufanova A., Ph.D., head lecturer, Federal State-Financed Educational Institution of Higher Professional Education Admiral Ushakov
Maritime State University, Novorossiysk, Russia
The offered method interference's the analysis of a configuration of coastal radar stations in area of action of a control system of movement of the courts, considered on an example of port Novorossiysk, can be applied to the analysis интерференционной conditions of other ports. As the effect of neutralization as a result of which capacity of the reflected signal can fall up to zero is most dangerous and the purposes can disappear on an input of the device carrying out processing of the radar-tracking information on navigable conditions in area of action of system. It can lead to an emergency in a kind of that the operator cannot react in due time to promptly varying navigable conditions, especially in bad weather conditions.
Keywords: radiolocation, interference, vessel, port.
Во многих случаях причиной появления ложных целей на экране оперативно-дислейного модуля (ОДМ) Центра системы управления движением судов (ЦСУДС) является интерференция при распространении радиоволн над морской поверхностью, т.е. сложение в пространстве двух волн при котором получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны. Наиболее опасен случай, когда прямая и отраженная волны складываются в точке пространства в противофазе и наблюдается эффект нейтрализации, который является причиной плохой способности береговых радиолокационных станций (БРЛС) обнаруживать цели при малых углах скольжения (маловысотные цели). В этом случае суммарная мощность отраженного сигнала может упасть до нуля и цели могут исчезнуть на входе устройства осуществляющего обработку радиолокационной информации о судоходной обстановке в районе действия системы управления движением судов (СУДС). Поэтому возможно возникновение аварийной ситуации в виду того, что оператор не сможет своевременно отреагировать на стремительно меняющуюся судоходную обстановку, особенно в плохих погодных условиях. Области, в которых суммарная мощность отраженного сигнала падает до нуля и появляются ложные цели, назовем интерференционными "мертвыми" зонами.
Так, например, операторами СУДС порта Новороссийск были зафиксированы случаи появления ложных целей на экране ОДМ ЦСУДС в течение 5 мин., в районе №670, который является зоной безопасности рейдовых причалов Каспийского трубопроводного консорциума (КТК) (нефтетерминала). Это привело к сбою программного обеспечения, сбросу целей и отсутствию координат судов от БРЛС "Терма", расположенной на пункте радиолокационного наблюдения "Южная Озереевка" [1]. На рисунке 1 представлена структурная схема расположения постов СУДС порта Новороссийск.
Используя математическую модель, полученную в [2], составим программу для интерференционного анализа конфигурации БРЛС в районе действия СУДС порта Новороссийск.
Рис. 1 .Структурная схема расположения постов СУДС порта Новороссийск (-
радиорелейные линии связи).
обозначены цифровые двухканальные
Исходя из основного уравнения мощности, излучаемой БРЛС, полученного Керром [3], получим зависимость мощности эхо-сигнала от расстояния от БРЛС до цели с учетом интерференционного множителя:
P
P - G - G -о -X2 • F¿
(4 -п)3 •D
где Рг - мощность отраженного эхо-сигнала;
Р1 - мощность сигнала, излучаемого передающей антенной;
01 - коэффициент усиления передающей антенны;
Ог - коэффициент усиления приемной антенны;
3Г - ЭПР цели;
А - длина волны;
¥ - интерференционный множитель; Б - расстояние от БРЛС до цели.
Расчет расположения интерференционных "мертвых" зон радиолокационного наблюдения выполнен с помощью программы Ма^саё
2013.
1. Высота антенн над уровнем моря:
РТП "Пенай" ha1 := 50 м; РТП "Дооб":
^ ha2 := 50
мыс Дооб м;
„ , ha3 :=10S
гора Дооб м.
РТП "Геленджик" ha5 : 31,м.
ПРН "Южная Озереевка" ha6 := 101 м.
— 2 Х:= 3-10
2. Длина волны БРЛС: м.
3. Тип судна, размеры: стальное, 10 тыс.т. ЭПР=1000 кв.м., высота над уровнем моря 15 м.
4-п-8.75
G1 :=
2
4. Коэффициент усиления передающей антенны:
G2 :=
X 4-п 19- 0.43
5. Коэффициент усиления приемной антенны:
6. Мощность сигнала, излучаемого передающей антенной:
3
БРЛС "Терма" Р*11 := 25 1° Вт
7. Угол места БРЛС "Терма" : 19 (град).
8. Интерференционный множитель определяем по формуле:
Н0 - высота цели над уровнем моря, (м); х - расстояние от БРЛС до цели, (м).
F1(x) := F5(x) :=
2-sin
2-sin
r 2-п-ha1- H0 ^ t X-x-cos (в) , r 2-п-ha5 -H0 ^ L X-x-cos(в1) ,
F2(x) := F6(x) :=
2 -sin
2 -sin
r 2-п-ha2-H0 ^ t X - x-cos (в) , r 2 - п - ha6 -H0 ^ L X-x-cos(в1) ,
F3(x) :=
2 -sin
r 2 -п -ha3-H0 ^ t X - x-cos (в1) ,
9. Зависимость мощности эхо-сигнала P(x) от расстояния x от БРЛС до цели:
p1(x) = Pt -G1-G2-о -(|F1(x)| )4 p2(x) = Pt -G1 -G2-о -(|F2(x)| )4 p3(x) = P11 -G1-G2-о -(|F3(x)| )4
(4- п)3- 3
(4-п)3 о
(4- п)3 о
Pt11 -G1-G2-о -(|F5(x)| ) Pt11 -G1-G2-о -(|F6(x)| ) P5(x) :=- P6(x) :=-
(4- п)3
x
(4- п)3
x
На рисунках 2 - 6 представлены зависимости мощности эхо-сигнала (Р1(х), Вт) от расстояния (х, м) от БРЛС до цели для каждого радиотехнического поста.
Рис. 2. Зависимость мощности эхо-сигнала (Р1(х), Вт) от расстояния (x, м) от БРЛС "Терма", установленной на РТП "Пенай", высота
установки антенны 50 метров над уровнем моря, до цели.
Рис. 3. Зависимость мощности эхо-сигнала (Р2(х), Вт) от расстояния (х, м) от БРЛС "Терма", установленной на РТП "Дооб", высота
установки антенны 50 метров над уровнем моря, до цели.
Рис. 4. Зависимость мощности эхо-сигнала (Р3(х), Вт) от расстояния (х, м) от БРЛС "Терма", установленной на РТП "Дооб", высота установки антенны 109 метров над уровнем моря, до цели.
Рис. 5. Зависимость мощности эхо-сигнала (Р5(х), Вт) от расстояния (х, м) от БРЛС "Терма", установленной на РТП "Геленджик"
высота установки антенны 317метров над уровнем моря, до цели.
Рис. 6. Зависимость мощности эхо-сигнала (Р6(х), Вт) от расстояния (х, м) от БРЛС "Терма", установленной на ПРН "Южная Озереевка", высота установки антенны 101 метр над уровнем моря, до цели.
При совмещении зон нулевого уровня эхо-сигнала от всех БРЛС, расположенных в районе действия СУДС порта Новороссийск, до цели (рисунок 7), получили интерференционные две "мертвые" зоны в секторах 12,5 - 15 км, 16 - 16,5 км (началом отсчета обозначенных секторов является место стояния БРЛС "Терма" на ПРН "Южная Озереевка")., т.е. район выносных причальных устройств КТК. Третья интерференционная "мертвая" зона расположена в углу района якорной стоянки 415.
Рис. 7. Зависимость мощности эхо-сигналов (Р(х), Вт) от расстояния (х, м) от БРЛС, расположенных в районе действия СУДС порта
Новороссийск, до цели.
На рисунке 8 схематично представлено расположение интерференционных "мертвых" зон по району действия СУДС порта Новороссийск.
Рис. 8. Расположение по зоне действия СУДС порта Новороссийск зон нулевого уровня эхо-сигнала от цели с параметрами: тип судна -стальное, 10 тыс.т., высота над уровнем моря - 15м., ЭПР - 1000 кв.м, после модернизации 2008г. За точку начала отсчета взято место стояния БРЛС. Прямоугольниками обозначены интерференционные "мертвые" зоны радиолокационного наблюдения. ВПУ - выносные причальное
устройства КТК.
Анализируя зависимости мощности эхо-сигнала от расстояния от БРЛС до цели, представленные на рисунке 7, приходим к выводу, что причиной появления ложных целей в районе Южной Озереевки (район №670) стало наличие интерференционных "мертвых" зон, расположенных у выносных причальных устройств (ВПУ) КТК.
Кроме того, интерференционные "мертвые" зоны радиолокационного наблюдения обладают пространственной периодичностью 1/2 (1 - длина волны БРЛС) [2]. Однако существующая конфигурация БРЛС СУДС порта Новороссийск позволяет компенсировать большую часть из них, но в районе № 670 и в районе якорной стоянки №415 эти зоны имеют место быть (рисунок 8).
Изменение угла места БРЛС влияет на расположение интерференционных "мертвых" зон. Понижение мощности излучения приводит к увеличению их количества.
Вероятность попадания судна при движении в хороших погодных условиях в интерференционную "мертвую" зону мала, но не исключена вовсе. Учитывая изменения диэлектрической проницаемости воздуха, его влажность и свойства подстилающей поверхности (волнение моря), границы интерференционных "мертвых" зон радиолокационного наблюдения могут изменять свое положение случайным образом, в той же мере случайно, как и случайны изменения влажности атмосферы.
Предлагаемая методика интерференционного анализа конфигурации береговых радиолокационных станций в районе действия системы управления движением судов, рассмотренная на примере порта Новороссийск, может быть применена для анализа интерференционной обстановки других портов.
Литература:
1. Тюфанова А.А. Роль эксплуатационной надежности РЛС "Terma Scanter" при модернизации СУДС порта Новороссийск // Проблемы эксплуатации водного транспорта и подготовки кадров на юге России: Материалы конференции. Новороссийск 29-30 сентября 2008г. -Новороссийск: РИО МГА им.адм. Ф.Ф.Ушакова, 2008. - С. 34-39.
2. Тюфанова, А.А. Математическая модель для интерференционного анализа конфигураций береговых радиолокационных станций системы управления движением судов (СУДС), на примере порта Новороссийск// Вестник Государственного морского университета имени адмирала Ф.Ф. Ушакова № 1(1). - Новороссийск: РИО "ГМУ им.адм. Ф.Ф. Ушакова", 2007. - С. 20-24.
3. Сколник, М. Справочник по радиолокации/М.Сколник, Я.С. Ицхоки - М.: Советское радио, 1976. - С. 456.
