Jak korzystać z radaru morskiego – praktyczne porady

Jak korzystać z radaru morskiego? Radar morski na statku to prawdopodobnie najczęściej używany sprzęt elektroniczny podczas nawigacji. To doskonałe narzędzie do wykrywania obiektów wokół nas. Jesteśmy tak bardzo uzależnieni od radaru, że czasami używamy go częściej niż własnych oczu do obserwacji wokół.

Większość ludzi nie używa więcej elementów sterowania niż Gain, Sea Clutter, czy Rain Clutter. Dzieje się tak nawet wtedy, gdy Radary mają o wiele więcej do zaoferowania niż te trzy podstawowe elementy sterujące. A jeśli nie wykorzystamy wszystkich elementów sterujących do ustawienia obrazu, obraz może wyglądać niepoprawnie co w efekcie może doprowadzić do niebezpiecznych sytuacji.

Radary odgrywają kluczową rolę w nawigacji statków od kilkudziesięciu lat, pomagając w unikaniu kolizji i wczesnym wykrywaniu przeszkód. Historia radarów morskich sięga daleko wstecz do czasów II wojny światowej, kiedy radary zostały wprowadzone i skutecznie wykorzystywane przez statki wojenne do śledzenia i wykrywania.

Technologia radarowa znacznie się poprawiła od okresu powojennego do chwili obecnej, a zastosowanie technologii komputerowej w komercyjnych zestawach radarów morskich zaowocowało wprowadzeniem automatycznych pomocy radarowych (ARPA).

ARPA dostarcza wszystkich niezbędnych informacji użytkownikom radaru i pomaga zaoszczędzić wiele krytycznego czasu od momentu obserwacji celu do znalezienia danych za pomocą wykresów radarowych i dalszych obliczeń. Dane dotyczące unikania i wykrywania kolizji są zatem łatwo dostępne dla użytkowników radaru w mgnieniu oka, wystarczy kliknąć na cel.

W tym poście chcę opowiedzieć, co zrobić aby radar wyświetlał wszystkie obiekty z jak najlepszym rezultatem.

Zanim przejdziemy do sterowania radarem, ważne jest, abyśmy wiedzieli, jak działają wszystkie radary morskie i abyśmy poznali niektóre terminy związane z działaniem radaru.

Jak działa radar morski?

Termin „Radar” to skrót od Radio Detection and Ranging. Proces pracy radaru rozpoczyna się od oscylatora znanego jako „magnetron”, który ma stałą częstotliwość. Magnetron pobiera sygnały elektryczne ze źródła zasilania poprzez modulator i wytwarza na wyjściu energię elektromagnetyczną znaną jako „impuls”. Impulsy te są przesyłane do skanera lub anten przez metalową rurkę zwaną „falowodem”.

Ze skanera impulsy są wysyłane do atmosfery. Liczba impulsów wysyłanych przez skaner na sekundę nazywana jest częstotliwością powtarzania impulsów. Impulsy przemieszczają się przez atmosferę z prędkością światła i odbijają się po trafieniu w dowolny cel na swojej drodze. Odbite echa docierają z powrotem do skanera, a odbiornik przetwarza je i wzmacnia oraz pokazuje na ekranie jako „impuls”, który jest identyfikowany jako wykryty cel.

Energia elektromagnetyczna przemieszcza się w powietrzu ze stałą, dużą prędkością, równoważną prędkości światła (300 000 kilometrów na sekundę).

Radar morski jest klasyfikowany na częstotliwościach pasma x (10 GHz) lub pasma S (3GHz). Pasmo X, mające wyższą częstotliwość, służy do ostrzejszego obrazu i lepszej rozdzielczości, podczas gdy pasmo S jest używane zwłaszcza w deszczu lub we mgle, a także do identyfikacji i śledzenia.

Śledzenie urządzeń statków jest obowiązkowe zgodnie z COLREGS (Międzynarodowe przepisy o zapobieganiu zderzeniom na morzu).

Cały rozdział 5, prawidło 19 konwencji SOLAS można przeczytać tutaj . Dodatkowo, załącznik 16 dotyczącym konkretnych informacji w odniesieniu do morskiego radaru pokładowego można przeczytać tutaj.

Działanie ARPA

Obliczeniami uzyskanych danych zamuje się ARPA (Automatic Radar Plotting Aid) czyli skomputeryzowana funkcja radaru. ARPA bierze pod uwagę kurs i prędkość własnego statku, kurs i prędkość celu oraz oblicza dane dotyczące możliwości wystąpienia kolizji i upraszcza konieczność samodzielnego obliczania danych przez użytkowników. ARPA zapewnia również różne inne dodatkowe funkcje.

Nazewnictwo przy pracy z radarem

Jest kilka terminów związanych z radarem, które musimy opanować, zanim przejdziemy dalej.

1. Rozdzielczość radaru (Radar resolution)
   

Rozdzielczość radaru to zdolność radaru do wskazywania dwóch celów znajdujących się blisko siebie jako oddzielnych celów na radarze. Istnieją dwa rodzaje rozdzielczości radaru. Rozdzielczość odległości (range) i rozdzielczość namiaru (bearing).

Jak sama nazwa wskazuje, lepsza rozdzielczość namiaru oznacza, że ​​radar może wykryć znajdujące się blisko siebie dwa obiekty, których namiary są praktycznie takie same. Rozdzielczość namiaru zależy od szerokości wiązki poziomej fali radiowej.

Analogicznie lepsza rozdzielczość odległości oznacza, że ​​radar może wykryć dwa bliskie sobie obiekty (o innych namiarach) jako oddzielne echa. Rozdzielczość zakresu zależy od długości impulsu.Na radarze może wyglądać to mniej więcej tak:

2. Czułość (Sensitivity)

Czułość radaru to inaczej wielkość echa na ekranie. Większa czułość oznacza, że ​​radar może wykryć łódź rybacką jako nieco większy cel. Mniejsza czułość oznacza, że ​​na ekranie radaru taka łódź rybacka może zniknąć.

3. Gain, Sea and Rain

• Wzmocnienie (Gain) służy do zwiększenia czułości odbioru fali przez radar. Musi być dostosowany do poziomu, na którym cele są widoczne, ale nie ma innych zakłóceń na ekranie.
• Sea Clutter używamy, aby zredukować zakłócenia wywołane poruszającą się powierzchnią wody.
• Rain Clutter, używamy aby zredukować zakłócenia spowodowane przez deszcz.

Ale na jakim poziomie powinniśmy trzymać te elementy sterujące? Odpowiedź znajduje się poniżej.

Sea clutter używamy tylko wtedy, gdy mamy stan morza jest umiarkowany, wzburzony lub gdy uważamy, że zakłócenia na radarze są spowodowane stanem morza.

W przeciwnym razie nie powinniśmy używać sea clutter. Na spokojnym morzu, jeśli widzimy jakieś zakłócenia to, lepiej jest zmniejszyć Gain niż zwiększać sea clutter. Ponadto nie powinniśmy usuwać zakłóceń z dużej odległości przy pomocy sea clutter. Dzieje się tak, ponieważ zakłócenia spowodowane stanem morza będą występować tylko w bliskiej odległości.

Prawidłowy sposób ustawienia jest następujący:

1. Zwiększ Gain do maksimum.
2. Zredukować Sea, Rain Clutter do minimum.
3. Zmniejsz Gain do poziomu, w którym większość zakłóceń jest usunięta, a cele można rozróżniać.
4. W razie potrzeby zwiększ Sea Clutter, aby zmniejszyć zakłócenia na ekranie w pobliżu twojego statku.

4. Długość impulsu (Pulse Length)

Długość impulsu można ustawić na krótki, średni lub długi impuls. Większość radarów automatycznie dostosowuje długość impulsu do wybranego zakresu. Jednak znajomość długości impulsu może pomóc w ustawieniu radaru w taki sposób, aby wyraźnie pokazywał cele.

Krótki impuls: krótki impuls zapewnia lepszą rozdzielczość odległości. Ponieważ jednak długość impulsu jest krótka, czułość krótkiego impulsu jest mniejsza w porównaniu z długim impulsem.

Długi impuls: długi impuls ma mniejszą rozdzielczość zakresu, ale lepszą czułość.

Średni impuls: znajduje się pomiędzy krótkim a długim impulsem.

Możemy wywnioskować z tego, że krótki impuls wykrywa dwa bliskie sobie cele jako oddzielne obiekty. Wyznaczone obiekty mają również mniejszą średnicę.

Długi impuls może wykryć dwa bliskie cele jako jeden obiekt. Również wykryte obiekty mają większą średnicę.

Jak więc możemy wykorzystać te informacje?

Krótki impuls jest używany na małym zasięgu (do 3NM), a długi impuls wykorzystuje się na duże odległości (powyżej 12NM). Ale możemy użyć krótkiego impulsu w dużym zasięgu i odwrotnie.

Na przykład w obszarze o dużym natężeniu ruchu, jeśli używamy radaru na duże odległości, możemy użyć krótkiego impulsu, aby cele nie nachodziły na siebie.

W ten sam sposób, aby doskonale wykrywać łodzie rybackie możemy wykorzystać długi impuls na krótkim dystansie. Zapewni to, że cele będą bardziej widoczne.

Gain, Sea Clutter i Rain Clutter, a także długość impulsu są typowymi ustawieniami wszystkich radarów. Oprócz tego istnieje szereg innych ustawień specyficznych dla marki radaru. Te ustawienia pomagają uzyskać doskonały obraz na radarze.

W mojej firmie pracuję najczęściej na radarach JRC, także spójrzmy jakie dodatkowe funkcjonalności tam mamy.

Function

Ustawie się to w zależności od zakresu użytkowania i pogody.

• Funkcję 1 należy ustawić na krótkie odległości.
• Funkcję 2 należy ustawić na duże odległości.
• Funkcję 3 należy ustawić podczas złej pogody. (podczas złej pogody możemy używać funkcji 3 wraz ze sterowaniem Sea Clutter)

ENH on / Off

W radarach JRC ta funkcja nosi nazwę Expand target. Jak nazwa sugeruje, zwiększa ona rozmiar obiektów, a wzmacnia je na ekranie.

Funkcji ENH nie należy używać tylko wtedy, gdy w niewielkiej odległości znajduje się zbyt wiele obiektów. W obszarze o dużym natężeniu ruchu z włączonym ENH cele mogą się nakładać na siebie. Na otwartym morzu ENH powinno być zawsze włączone.

Ustawienie PROC

Na radarach JRC mamy możliwość wyboru filtrów automatycznych (ustawionych przez producenta). Istnieje wiele opcji od Proc 1 do Proc 3, Proc Off.

Ta funkcja określa prędkość przetwarzania i wyświetlania celu na ekranie radaru. Gdy radar ma ustawiony mniejszy zasięg, cele poruszają się szybciej na ekranie. Tak więc procesor radaru ma mniej czasu na przetwarzanie szybko poruszających się celów. To ustawienie dostosowuje prędkość procesora, aby szybko poruszające się obiekty można było wyświetlić dokładnie i szybko.

Ustawienie PROC 1 przetwarza cele szybciej niż ustawienia PROC 2 i PROC 3.

Przy ustawieniu PROC 1 szybciej poruszające się cele nie są pomijane na ekranie.

Ponieważ cele poruszają się szybciej na ekranie radaru w niższym zakresie, PROC 1 jest używany w zakresie 1,5 NM lub mniejszym.

Podobnie PROC 2 jest używane dla zakresu 1,5NM i 3NM.

Powinniśmy używać PROC 3, gdy radar jest ustawiony na zasięg 3 mil morskich lub wyższy.

Zakłócenia radarowe (Radar Interference)

Pozwala zmniejszyć zakłócenia spowodowane przez same sygnały radarowe. Jest to wewnętrzne zakłócenie radaru, nie wpływają na to czynniki zewnętrzne. Te zakłócenia występują głównie w pobliżu statku na ekranie radaru. Jeśli włączymy IR Control to zmniejszą one te zakłócenia.

Co zrobić jeśli radar nie wyświetla nam ech w pożądany sposób

Możesz wykonać kilka testów, aby sprawdzić, czy z twoim radarem wszystko w porządku.

Test działania radaru (Radar Performance Test)

Musimy przeprowadzić test działania radaru przynajmniej raz na wachtę. Ale w większości przypadków oficerowie nie wykonują tych testów na każdej wachcie. Czasami nie robi się tego tygodniami i dokonują wpisu do dziennika bez wykonywania testu.

Test działania radaru sprawdza transmisję i moc odbiorczą radaru. Na przykład, jeśli moc transmisji radaru nie jest wystarczająca, radar może w ogóle nie być w stanie wykryć części celu lub radar może być w stanie wykrywać cele tylko z bardzo małą czułością (bardzo słabe echa).

Na radarze JRC, aby przeprowadzić radar performance test przejdź do menu Test. Wybierz PM ON. Spowoduje to zmianę zasięgu radaru na 24. Zwiększ wzmocnienie do pełnego, a na radarze zobaczysz pióropusz. Możesz również zobaczyć pasek w prawym dolnym rogu radaru. Zmierz maksymalny zasięg smugi na ekranie i sprawdź długość fali.

Na radarach JRC zasięg smugi reprezentuje moc odbioru, a długość słupka oznacza moc transmisji.

Wartości te należy porównać z rzeczywistymi wartościami podanymi przez producenta (nowy magnetron). Wartości te można znaleźć w instrukcji obsługi lub na naklejce sprzętu radarowego.

Musimy porównać te wartości z początkowymi na wykresie przedstawionym w instrukcji. Te wykresy (zwane krzywymi kalibracji) są różne dla różnych mocy odbiornika i nadajnika.

Porównując rzeczywistą długość fali z początkową długością (podaną przez producenta), uzyskamy stratę w systemie odbiorczym. Ta strata nazywana jest pogorszeniem wrażliwości (sensitivity deterioration).

Podobnie porównując rzeczywistą długość fali z początkową długością (podaną przez producenta), otrzymamy utratę mocy transmisji. Ta strata jest nazywana względnym tłumieniem systemu nadajnika (relative attenuation of the transmitter system).

Jeśli moc transmisji jest mniejsza, radar może nie wykrywać celów na większym zasięgu. Jeśli czułość odbiornika jest mniejsza, radar może wykrywać obiekty jako słabe echo na ekranie.

W przypadku mniejszej czułości odbiornika możemy użyć długiego impulsu i ENH we wszystkich zakresach, aby zwiększyć czułość do czasu, aż serwisant zajmie się radarem.

Jeśli załoga statku samodzielnie zmienia magnetron, po wymianie radaru może nie zauważyć żadnej zmiany w działaniu radaru. Dzieje się tak, ponieważ po zmianie magnetronu należy go dostroić. Personel statku musi uzyskać procedury dostrajania od producenta lub wezwać technika serwisu.

Prąd magnetronu (Magnetron current)

Nawet jeśli wynik PM test wyszedł źle, możliwe jest, że magnetron wciąż jest dobry. Problem może dotyczyć samego monitora wydajności. Więc zanim zmienimy magnetron, możemy sprawdzić prąd magnetronu.

W radarach JRC kliknij kartę „Test” w prawym dolnym rogu i włącz „Magnetron Current”. Przeczytaj odczyt prądu magnetronu.

Prąd magnetronu powinien wynosić od 5 do 9,5. Jeśli rzeczywisty prąd magnetronu znajduje się powyżej tego zakresu, magnetron jest w porządku. W takim przypadku potrzebujemy technika serwisowego w celu sprawdzenia lub wymiany jednostki PM.

Wymagania dotyczące radaru i ARPA

Rozdział V SOLAS szczegółowo opisuje wymagania dotyczące radarów i ARPA na pokładach statków

Najprościej mówiąc są one następujące:

• Wszystkie statki o wartości 300 BRT i większej oraz wszystkie statki pasażerskie powinny być wyposażone w radar 9 GHz i elektroniczne urządzenie wspomagające kreślenie.
• Wszystkie statki o wartości 500 BRT i większej muszą być wyposażone w automatyczne urządzenie wspomagające śledzenie w celu wyznaczenia zasięgu i namiaru innych celów.
• Wszystkie statki od 3000 GRT i powyżej, radar 3 GHz lub drugi radar 9 GHz, które są funkcjonalnie niezależne od pierwszego radaru 9 GHz. Drugi automatyczny środek pomocniczy do wykreślania zasięgu i namiaru innych celów, który jest funkcjonalnie niezależny od pierwszego elektronicznego wspomagania kreślenia.

Konwencja SOLAS zawiera również postanowienie umożliwiające użycie dowolnego innego sprzętu, który może pełnić wszystkie funkcje radaru i ARPA. Ale w praktyce nie ma innego sprzętu, który byłby skuteczny w tym celu.

Wachta radarowa

Jest to proces monitorowania radaru i wykorzystywania wszystkich jego funkcji w celu dokonania pełnej oceny każdej sytuacji i wczesnego wykrycia w celu uniknięcia kolizji statków.

Monitorowanie radaru nie ogranicza się do jednej pojedynczej obserwacji, ale wielokrotne obserwacje zasięgu i namiaru dają lepsze wyobrażenie o kursie celu i prędkości oraz o torze ruchu w odniesieniu do własnego statku.

Po serii szybkich obserwacji należy nanieść cel i sprawdzić dane celu. Im dłuższy okres kreślenia, tym lepsza będzie dokładność wykresu. Cel powinien być wykreślony i monitorowany, dopóki nie oddali się ryzyko kolizji lub nadmiernego zbliżenia.

Najskuteczniejszym sposobem wykorzystania radaru jest wykrycie celu tak wcześnie, jak to konieczne (przy użyciu skal zasięgu) i narysowanie go na długo przed zbliżeniem się do własnego statku.

Gdy cel zostanie wykryty z dużym wyprzedzeniem, działania, które ma podjąć statek, będą znacznie łatwiejsze. Pomoże to również uniknąć sytuacji nadmiernego zbliżenia i wykonania dużych zmian kursu i/lub prędkości, aby uniknąć kolizji.

Mając wiele celów w sytuacji, takiej jak z łodziami rybackimi najlepiej jest podejmować działania pojedynczo, zamiast oceniać parametry naraz. Przed nadaniem wagi innym celom należy unikać celów, w których istnieje ryzyko kolizji.

Radar i ARPA powinny być używane jako pomoc, a działania i zmiany kursu własnego statku powinny być wykonywane z zachowaniem dobrej znajomości żeglugi, zgodnie z COLREGS.

W prowadzeniu wachty radarowej bardzo istotne jest również zrozumienie ograniczeń sprzętu. Nadmierna niezawodność radaru i ARPA była przyczyną wielu wypadków na morzu. Użytkownicy radaru powinni zrozumieć, że jest to sprzęt, który ma swoje własne ograniczenia i możliwości rozwiązywania problemów, a dokładność danych w dużej mierze zależy od standardu działania sprzętu. Terminowe sprawdzenie działania radaru ma wysoki priorytet. Niektóre z ważnych ograniczeń radaru są następujące:

• Małe statki, lód i inne małe obiekty pływające mogą nie zostać wykryte przez radar.
• Cele w ślepym sektorze i zacienionym sektorze radaru nie są wyświetlane.
• Fałszywe echa.
• dwa echa jako jedno

Wnioski

Wiemy, że każdy nawigator na statku polega na radarach i zazwyczaj wie jak korzystać z radaru morskiego na codzień Jednak nie możemy być do końca pewni, czy właściwie używamy radaru, jeśli nie jesteśmy w pełni świadomi i zaznajomieni ze sprzętem.

Ustawienie radaru w taki sposób, aby wszystkie cele były doskonale nakreślone, jest równie ważne, jak użycie samego radaru.

Chociaż procedura ustawiania może się znacznie różnić w przypadku każdej marki radaru, ważne jest, abyśmy wiedzieli, jak najlepiej ustawić radar. Skonfigurować w taki sposób, aby nie przegapić żadnego celu na ekranie, niezależnie od tego, jak mały jest.

Każdy z nas musi spróbować swoich sił w tych ustawieniach i powinien wiedzieć, jakie ustawienia działają właśnie na jego sprzęcie.