автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.14, диссертация на тему:Развитие комплекса береговых средств навигации и ГМССБ на Камчатке для информационного обеспечения рыбопромыслового флота

На правах рукописи

РАЗВИТИЕ КОМПЛЕКСА БЕРЕГОВЫХ СРЕДСТВ НАВИГАЦИИ И ГМССБ НА КАМЧАТКЕ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ РЫБОПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА

Специальность 05.12,14 - Радиолокация и радионавигация

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2006

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Камчатский государственный технический университет» на кафедре «Радиооборудование судов»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Устинов Ю.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Балов A.B.,

кандидат технических наук, доцент Зимин Н.С.

ЗАО «Центральный научно-Ведущая организация; исследовательский и проектного негру кторс кий ннеппуг морского флота»

Зашита сосхоктсяА^^^^Г^^^:,,..2006 г. в „часов на заседании диссертационного совета Д 223/002.01 при Государственной морской академии имени адмирала С.О. Макарова по адресу Санкт-Петербург, Заневский пр., д. 5.

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 199106, Санкт-Петербург, Косая линия, 15-а,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственной морской академии имени адмирала С.О.Макарова.

■ Автореферат разослан 3 " 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 223.002.01

В.Н.Рябышкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Более 1000 рыбопромысловых судов круглый год работают в Охотском и Беринговом морях.

В прибрежной зоне промысел ведут в основном маломерные суда водоизмещением не более 300 регистровых тонн.

Несмотря на современное техническое оснащение судов и опыт работы экипажей, ежегодно происходит 5...6 катастроф судов с их гибелью и человеческими жертвами. Катастрофы в основном происходят в прибрежных водах в штормовую погоду. Причиной катастроф зачастую служат невозможность связаться со спасательным подцентром (СПЦ), невозможность приема сводок погоды, недостаточная точность позиционирования судов.

Во всех странах мира для безопасности мореплавания огромное внимание уделяется обустройству морских побережий с установкой на них береговых средств навигации и Глобальной морской системы связи при бедствии и обеспечения безопасности мореплавания (ГМССБ).

Действующая в настоящее время инфраструктура береговых средств навигации и ГМССБ в Камчатском крае развита слабо.

Для информационного обеспечения рыбопромысловых судов предложен комплекс береговых средств навигации и связи (БСНС) на побережье Камчатки, обеспечивающий перекрытие рабочими зонами этих систем прибрежных районов интенсивного промысла.

Цепь диссертационной работы: Обоснование инфраструктуры оптимального состава комплекса БСНС на Камчатке по критерию покрытие промысловых районов интенсивного рыболовства для повышения безопасности и эффективности рыбного промысла в Охотском и Беринговом морях. <

Основные задачи исследования:

• на основе анализа катастроф судов в Охотском и Беринговом морях, динамики развертывания в различных странах мира береговых средств навигации и ГМССБ: морских районов А1/А2 ГМССБ, базовых станций АИС, пунктов передачи ИБМ службы НАВТЕКС, автоматизированных систем мониторинга, контрольно-корректирующих станций ДГНСС и СУДС обосновать необходимость развертывания дополнительных технических средств навигации и ГМССБ на побережье Камчатки;

• обосновать оптимальные места развертывания вышеперечисленных средств по критерию наилучшего покрытая промысловых районов рабочими зонами БСНС;

• определить основные факторы, приводящие к деградации рабочих зон;

• обосновать приоритетность создания морских районов А2 ГМССБ на побережье Камчатки;

• на основе полученных моделей распространения радиоволн разработать методику расчета границ рабочих зон БСНС;

• произвести оценку погрешностей расчета границ рабочих зон;

• на основе сравнительного анализа каналов информационного обмена БСНС с береговыми центрами управления связью (ЦУС) и СПЦ обосновать выбор типов каналов обмена в пределах городской черты г. Петропавловс ка-Камчагского и г. Елизово и для удаленных районов;

• произвести оценку несоответствия расчетных и экспериментально замеренных границ рабочих зон для морского района А) ГМССВ, морского района А2 ГМССБ, пункта передачи НЕМ службы НАВТЕКС.

Методы исследования. В работе использовались теория распространения радиоволн, теория вероятностей, теория радионавигации и радиолокации, методы аналитического и графоаналитического моделирования. Научная новизна работы заключается в следующем:

• обоснована инфраструктура оптимального комплекса БСНС для Камчатского края;

• разработаны модели распространения радиоволн, позволяющие производить теоретический расчет рабочих зон для всех видов береговых систем;

• произведена оценка погрешностей расчетов границ рабочих зон;

• произведена оценка несоответствия расчетных и реальных границ рабочих зон береговых средств;

• произведен сравнительный анализ возможных каналов информационного обмена между центрами управления связью и береговыми средствами.

Практическая ценность работы:

• определены места размещения БСНС в Камчатском крае;

• обоснована приоритетность развертывания морских районов А2 ГМССБ за исключением акватории Авачинской губы и подходов к ней;

• с учетом сложных геофизических условий Камчатки обоснована целесообразность развертывания БСНС вблизи береговой черты, преимущественно на мысах;

• обоснована целесообразность использования спутниковых систем связи в качестве средств информационного обмена с удаленными объектами.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Обоснование необходимости развертывания дополнительных средств комплекса навигации и ГМССБ, выбор мест размещения составляющих комплекса.

2. Оценка погрешностей теоретического расчета границ рабочих зон БСНС на основе предложенных моделей распространения радиоволн.

3. Оценка несоответствия между расчетными и экспериментально полученными границами рабочих зон.

4. Возможность использования спутниковых каналов связи для информационного обмена между ЦУС и удаленными БСНС.

Апробация результатов ^

Основные положения диссертационной работы были опубликованы в журнале «Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки», входя-

щего в перечень журналов ВАК, доложены н обсуждены на ряде конференций, в том числе на межрегиональной конференции «Роль системообразующего фактора в процессе формирования и развития объединяющихся территорий».

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований внедрены в учебном процессе КамчатГТУ и используются администрацией Камчатского края при перспективном планировании в качестве одного из системообразующих средств, способствующих развитию региона.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 16 печатных . работ, основные результаты доложены на четырех конференциях. В число опубликованных печатных работ входят учебники для вузов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных научных результатов и выводов, списка литературы, приложения. Общий объем диссертации изложен на 154 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка, 10 таблиц, одно приложение. Список литературы включает 67 наименований.

Краткое содержание работы

Во введении формулируются цель и основные задачи исследования, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу катастроф судов в Охотском и Беринговом морях и описанию современного состояния береговых средств навигации и связи в различных странах мира.

За период с 1998 по 2006 г. в Охотском и Беринговом морях произошла 21 катастрофа, погибло более 50 человек. Большинство катастроф произошли в прибрежных водах.

Во всех странах мира для безопасности мореплавания огромное внимание уделяется обустройству морских побережий с установкой на них БСНС. К этим средствам относятся: системы управления движением судов (СУДС), базовые станции автоматических идентификационных систем (АИС), контрольно-корректирующие станции дифференциальных подсистем глобальных навигационных спутниковых систем (ККС ДГНСС), пунктов передачи информации по безопасности мореплавания (ИБМ) службы НЛВТЕКС, базовые станции морского района А1 Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности мореплавания (БСМР А1 ГМССБ), базовые станции МР А2 ГМССБ (БС МР А2 ГМССБ), автоматизированные системы мониторинга (АСМ) в береговые станции нмпульсно-фазовых радионавигационных систем (ИФРНС) ЧАЙКА/ЛОРАН-С.

В таблице 1 приведены основные характеристики составляющих комплекса береговых средств навигации и связи.

В настоящее время в России работают двенадцать систем управления движением судов (СУДС), из них две строящиеся: в портах Магадан и Ваннно. Ведутся работы по развитию уже действующих СУДС на Дальнем Востоке.

Таблица 1.

Наименование системы СКП определений иионнык ПврЙМСПГрМ Рщ*. Вт Чуюьн- тельного прием н«- ков Классы излучения РаОочи» частота, кГц Дальность деАстьня Значение напряженности полк сигнала на границе рабочей' яоны Отношение «нгн&д/цум на границе рабочей мим (дБ)

ЧАЙКА. ЛОРАК*С 300 м Ш нкВ Пвр|однч*с«м последовательность фезоьчшнпулпрма*» ных радиоимпульсов 100 1200... (800 км 1Г$ мкВ/м 10

АСМ Для целей шннтторпжя Н(ПрН ноор-1) дпиГНСС; 2 «(для ДГНСС) Глобальная

СУДС Л1Х),0(И5Е>, с. а - 0.1-1 ¿к-г, ДУ-С.И ума, ¿Ар-ОД^ кСт. Д Т,-0.035Т^ 50-1Ф1 КГ*1...!^' Вт Для береговым РЛС: гкр1юди-ческвя последо- мтельносгъ некогереэтных радиоимпульсов Для береговых РЛС 9300.9500 МГц 2900... Л« МГц 35200 На раССТОЯНИЙ > 24 м.м. должна >бняружн*£ть ггальные цея* ишиой 50 м ш любую погоду - *

ДГНСС О'м"-1" 50. „200 10 икВ/м Частотой манипуляция С мннимяльмым сдвигом фазы ДО,5... 325 50.. 300 м.м 10 мкВ/м пум № полосе 500 Ги

НАВ. тёкс 1000 Частот»« манипуляция !»,,,400м,и 4.85 мкШм 8, исум а полосе $00 Гц

Бшш ОЧИЦН* А11С сгм"|0и (приНСОР-!) дмГНСС; (для ДП1СС) Г мкВ Частотная манипуляция С Сленгом фазы 16Г975; 162023 45 м.м. и -100 м "в над у родием морл % мДОм 8 шумя полосе 25 кГц

кмр А1 ГМССБ 25. „50 1 ыкБ -ЦКВ.ТЛФ, Ф*зго*4 телефо» мня, Фаэовд маимлу* ляция 156,525 МГи, 1$6,в00МГц го-зо м.м, 11 мкБ/м 9 (голос) шум ь полосе 16 кГц

БСМР А2 ГМССБ ■ Р„-10' 500... 1000 4 ^.бмнВ- ЦИаЛДФ Однополосны телефония, чмтотлм мани* ПУААЦИЯ 21»7,5 21» 100 .150 МИ. |Т мкВ/и 9 (голос), шум в полосе 3 кГц

В таблице I приняты следующие обозначения: среднеквадратическая

величина (СКВ) погрешности определения координат; НЭОР — геометрический фактор на плоскости; Рош — вероятность ошибки; ДО - СКВ погрешности измерения дальности обнаружения, Д а - СКВ погрешности измерения пеленга; ДК — СКВ погрешности измерения курса; ДУ — СКВ погрешности измерения скорости; ДДкр - СКВ погрешности измерения дистанции кратчайшего сближения; Т,,р- время кратчайшего сближения; ДТ^- СКВ погрешности измерения времени кратчайшего сближения.

На Дальнем Востоке развернут региональный центр управления движением судов (РЦУДС). РЦУДС залива Петра Великого объединяет в единую систему две ранее раздельно действующих локальных СУДС: СУДС порта НАХОДКА и СУДС полуострова НАЗИМОВА (порт Владивосток). Категория системы -высшая.

В состав СУДС входят базовые станции МР А1 ГМССБ.

Приведено описание технических средств СУДС.

Отмечается, что во всех странах мира наметилась тенденция интеграции СУДС; создание региональных СУДС на основе объединения локальных СУДС, включение в состав базовых станций МР А1/А2 ГМССБ, базовых станций АИС, ККС дифференциальных подсистем ГНСС.

Приводится описание действующего Камчатского центра связи и мониторинга (КЦСМ), развернутого в г. Петропавловске-Камчатском. В связи с отсутствием СУДС в порту Петропавловск-Камчатский роль интегрирующего центра взял на себя КЦСМ, в состав которого в настоящее время входит ЦУС МР А2 ГМССБ. КЦСМ обеспечивает также ретрансляцию сообщений ИБМ на пункт передачи службы НАВТЕКС.

В настоящее время на рыбопромысловых судах транспондеры АИС не устанавливаются. Следует ожидать, что в ближайшие годы все рыбопромысловые суда будут оснащены судовыми транспондерами АИС. Тогда актуальным будет размещение береговых базовых станций АИС на побережье Камчатки.

Базовые станции АИС являются основным дополнительным техническим средством, позволяющим устранять основные недостатки береговых радиолокационных станций (БРЛС). АИС осуществляют не только наблюдение и контроль за движением судов, но и идентификацию судов, на которых установлены судовые транспондеры АИС.

Отмечается, что базовые станции АИС, как правило, входят в состав СУДС, а в случае расположения базовых станций АИС в виде цепи на побережье обеспечивают мониторинг судов с передачей данных в информационный центр морской администрации порта (МАП).

В зоне обслуживания дифференциальных подсистем ГНСС за счет компенсации квазипостоянных погрешностей измерений квазидальностей и квазискоростей среднеквадратические погрешности определения динамических параметров судов: координат, скорости, путевого угла уменьшаются в несколько раз.

ККС обеспечивают безопасную навигацию судов в прибрежных районах плавания,

ИФРНС ЧАЙКА/ЛОРАН-С является основным резервным средством для ГНСС. С 1995 года начала работать Росс и йско-Американская цепь, которая состоит из двух российских станций ИФРНС ЧАЙКА/ЛОРАН-С: Начики (ВЩ), Адотымово (ВМ) и американской станции на о. Атгу, входящей в Северную Тихоокеанскую цепь ЛОРАН-С. Данная цепочка обеспечивает покрытие рабочей зоной Берингова моря.

Приводятся данные по дислокации береговых средств навигации и связи на побережьях Балтийского и Финского заливов, на побережьях Японии, Кореи и Китая, на Дальнем Востоке России.

Инфраструктура береговых средств навигации и связи на побережьях Балтийского и Финского заливов являются примером для обустройства побережья Камчатки.

Рис. 1

На рис. 1 приведена карта Камчатки, на которой указаны места размещений и рабочие зоны действующих и вводимых в эксплуатацию в 2006 году береговых средств навигации и связи:

• КЦСМ в г. Петропавловске-Камчатском;

• береговая станция ИФРНС ЧАЙКА/ЛОРАН-С в пос. Начики;

• базовая станция МР А2 ГМССБ в районах г. П етро павловска-Кам чате кого и г. Елизово;

• базовая станция МР А2 ГМССБ в пос. Озерновский;

• базовая станция МР А1 ГМССБ на Сапун-горе;

• пункт передачи ИБМ службы НАВТЕКС в районе г. Елизово.

Во второй главе на основе анализа границ промысловых районов определен состав и места размещения БСНС. На рис. 2 приведены границы промысловых районов.

Обоснована целесообразность дополнительного развертывания:

• пяти БС МР А2 ГМССБ в поселках: Усть-Камчатск, Усть-ХаЙрюзово, Па-хачи, Крутогорово и о-ве Караги иском;

• еще одной БС МР AI ГМССБ в порту Петропавловск-Камчатский для покрытия подходов к Авачинской губе;

• пункта передачи ИБМ службы НАВТЕКС на о-ве Карагинском;

• семи ККС ДГНСС в пунктах: Петропавловск-Камчатский, Озерновский, Усть-Камчатск, Усть-Хайрюзово, Пахачи, Крутогорово и о-ве Карагинском;

• СУДС в порту Петропавло вск-Кам чатский;

• двух БС АИС в составе СУДС порта Петропавловск-Камчатский. Рассмотрена в качестве альтернативы ДГНСС возможность использования

широкозонной системы WAAS. Сигналы геостационарного спутника системы WAAS устойчиво принимаются на Камчатке.

QU Поз»» OMHunu OUQwni «2.1 Пиии

3»алп-КяиЧ1гскл Кипятсдо-Кудольски П*тромииск-Кй^1и«|н,ыя KapUMriai

Рис.2

На рис. 3 приведена карта с местами размещения и примерными границами рабочих зон полного состава комплекса БСНС с учетом как действующих, так и перспективных средств, предложенных в диссертационной работе.

Комплекс береговых средств покрывает (см. рис.2) все промысловые районы, прилегающие к Камчатке.

I- ы*м »»крмчя \IP-4- ГЛ1С( Ь ■ кИ." ьит некрыт* икт IIЬМ

ШВПКС>5. хЯсп» О'ДС» нш ««ш ЕС АЯС « ЕС МГ .11 П|ССБ

Рис.3

Глава три посвящена моделированию распространения радиоволн с целью определения границ рабочих зон береговых систем МР А2 ГМССБ, ККС ДГНСС, службы НАВТЕКС, работающих в СЧ диапазоне как аналитическим, так и графическим методами. Моделирование сводится к разработке моделей распространения радиоволн этих систем в сложных геофизических условиях Камчатки. Определены также расчетные границы рабочих зон СУДС, ЕС АИС и БС МР А1 ГМССБ, работающих в диапазонах ОВЧ, СВЧ.

На Камчатке, на основе многолетних наблюдений квазимаксимальный уровень напряженности поля атмосферных помех в диапазоне СЧ в полосе 3 кГц лежит в пределах ^^(ЗгсГц) ■=4,5..,7 мкВ/м. Если полоса частот равна дг, то квазимаксимальный уровень напряженности поля помех определяется выражением

Характер распространения радиоволн СЧ диапазона существенно зависит от трасс распространения радиоволн. Трассы могут проходить как над морем, так и над сушей. Условия распространения радиоволн над морем наилучшие, так как

функция ослабления в зависимости от расстояния имеет наименьшую величину. Для районов Камчатки значение проводимости морской поверхности в зависимости от физико-химических свойств воды меняется в пределах с =4000...5000 мСим/м, а для суши - в пределах 1...10 мСим/м.

Характер затухания сигналов существенно меняется при распространении радиоволн вдоль кусочно-однородных трасс. Если базовая станция расположена далеко от береговой черты, а береговая черта сильно изрезана, то трасса распространения радиоволн, состоящая из четного числа кусков, по направлению от базовой станции имеет вид: суша-море, суша-море-суша-море и т.д., а в обратном направлении имеет характер: море-суша, море-суша-море-суша и т.д. В этих случаях расчет напряженности поля производится по формулам Миллинг-тона.

На Камчатке расположено множество горных хребтов, вулканов большой высоты.

Для расчета поля в СЧ диапазоне следует учитывать условия гористой местности.

При распространении радиоволн над однородной трассой в условиях плоской Земли аналитическое выражение для расчета вертикальной электрической составляющей поля эффективной величины Е„ при расположении передатчика и приемника непосредственно у поверхности земли выглядит следующим образом:

Е,=-!--№, (мВ/м),

чн

где Р- излучаемая мощность передатчика, Я- расстояние от передатчика, О-коэффициент направленного действия (КНД) передающей антенны; IV - функция ослабления.

Для вычисления модуля функции ослабления IV можно пользоваться выражением

1 1 2 + р + 0,6рг

где р- численное расстояние, которое имеет вид

] *°[дСкч/.ч)

Определение значения IV значительно облегчается с помощью графика Бэр-роуза.

При условии, что погрешность определения напряженности поля не должна превышать 10%, вычисление по формулам плоской Земли для БСНС можно производить до расстояний, приведенных в таблице 2:

12

Таблица 2

Береговые средства навигации и связи Несущая частота, МГц Длина волны Л, м -

БС МР А2 ГМССБ 2,182 137,5 36,12

БС НАВТЕКС 0,518 579,2 58,38

ККС ДГНСС 0,300 1000 70,00

Формулы плоской земли можно использовать на расстояниях На расстояниях ЛйКмыфтребуется учитывать сферичность

земли. Выражение для определения имеетвид а23,5-1^^ (км). В

таблице 3 для различных БСНС приведены расчетные значения для .

Таблица 3

Береговые средства навигации и связи Несущая частота, МГц Длина волны Л, м ' к"

БС МР А2 ГМССБ 2,182 137,5 121,26

БС ННАВТЕКС 0,518 579,2 195,99

ККС ДГНСС 0,300 1000 235,00

С учетом сферичности земли расчет напряженности поля следует производить по формуле

Ег =-—---Г (мВ/м),

где V-функция ослабления для сферической земли. Модуль функции ослабления V представляется выражением

ехр(0,0425"^1пц)

ш--¡-4а-,

271

где А - \ в - угловое расстояние между приемником и передатчиком;

.ж

35 е

первый корень уравнения ЭЙри; д = —^—— - параметр, характеризующий

Л • <Т

электрические свойства почвы.

Для расстояний <Я< расчет напряженности поля следует производить с учетом области полутени по приближенной формуле Фейнберга ЕЛ.

\ty\m —(I-где Р-^'^ИС 1, а-радиус Земли. 2 р 4 2 Л-Л-а

С учетом рефракции расчет функции ослабления производится с помощью выражения

Г— ехр(0,035.^1.1ПК,) „ ,,, ИН ">] 38,5-е 4

1'' Ш--М-

При распространении радиоволн над кусочно-однородной трассой, состоящей из разного числа отрезков, расчет напряженности поля производится по формулам Миллингтона. Выражение для двух плоских отрезков имеет вид

Для больших расстояний напряженность поля будет меньше, т.к. будет сказываться сферичность земли.

Напряженность поля при наличии на трассе больших препятствий (горные хребты, вулканы) рассчитывается с учетом дифракционного ослабления

„, . 245у1Р(кВт)-0 „ Е(мВ/м) =-V, --К-И',

где 1У может быть рассчитан с помощью графика.

Модель распространения радиоволн для гладкой однородной сферической земли для БСНС может быть также получена графическим методом на основе Рекомендации МСЭ-К Р.368-8. Кривые построены для излучаемой мощности I кВт. Значения уровней напряженности поля могут быть пересчитаны для любой другой мощности излучения /¡^. Полученные по графику значения напряженности поля в мкВ/м умножаются на величину , а если напряженность поля получена в дБ-мкВ/м, то к полученному значению прибавляется величина

На рисунках 4-6 приведены кривые для ККС ДГНСС, пунктов передачи ИБМ службы НАВТЕКС и БС МР А2 ГМССБ, соответственно.

Приведенные кривые, для которых параметрами являются электрические параметры почвы, удобно использовать для расчета напряженности поля по методу Миллингтона. Для трех-кусочной трассы напряженность поля в дБ-мкВ/м определяется как

1/2 '{Ея+Ег), где Ей + +

Здесь - протяженность первого участка с параметрами сг, и е,, с/2- протяженность второго участка с параметрами <тг и е2, с/3- протяженность третьего

участка с параметрами сгг и .

Члс-f ora-.VlU кГи ■ КфИ», обрит» лфморпфнхпп» раслоямн

Рис.4

Рис. 5

Ч1СТ*Т1" 2100 «<- -Кражи вбрдпм «фбпартдояалыия р*сет«итк>

Рис.6

По методике, приведенной в МСЭ-Я Р.368-8, могут быть рассчитаны напряженности поля для любого числа кусков.

Основными источниками погрешностей расчета границ рабочих зон по результатам моделирования являются:

• неточное определение излучаемой мощности передатчика;

* неточное определение напряженности поля сигнала на трассе распространения радиоволн;

♦ неточное определение пороговой величины напряженности поля сигнала,

обеспечивающего надежный прием.

Электрические параметры моря на Камчатке, как отмечалось выше, могут меняться в пределах сг=4...5 Сим/м и £ =70...80, электрические параметры почвы в пределах <т =1... 10 мСим/м и £-=15..,30. Если трасса распространения радиоволн однородна и проходит над морем, то погрешность расчета напряженности поля от выбора солености моря меняется незначительно. Если трасса распространения проходит над сушей, то за счет возможного разброса электрических параметров суши расчетные значения напряженности поля в диапазоне СЧ могут меняться в несколько раз. Однако такие трассы для БСНС не реальны. Для кусочно-однородных трасс, если длины земных участков соизмеримы с длинами морских участков, то возможный разброс напряженности поля из-за изменения электрических параметров земных участков может меняться в несколько раз. Если трасса распространения радиоволн проходит через горные

хребты (такой случай реален), то разброс напряженности поля может достигать до десятков раз.

На рис. 7 приведена расчетная граница рабочей зоны пункта передачи ИБМ службы НАВТЕКС, расположенного в районе г. Елизово, полученная аналитическим методом.

Рис.7

Граничная величина напряженности поля сигнала принималась равной 4,85 мкВ/м, Максимальное удаление расчетной границы составило 300 миль. Из рис. 9 видно, что имеются три сектора «теней», в которых напряженность поля сигнала меньше граничной величины. Области «теней» появляются из-за наличия на трассе высоких препятствий: горные хребты, вулканы.

Выбор мест размещения передающих станций, работающих в СЧ диапазоне, для БС МР А2 ГМССБ и пункта передачи ИБМ службы НАВТЕКС в районе г. Елизово неудачен. Если бы эти станции были размещены на побережье в районе г. Петропавловска-Камчатского, то число теневых секторов уменьшилось бы до двух.

На рис. 8 приведена расчетная зона МР А2 ГМССБ для случая, когда передатчик БС размещен в районе г. Елизово, а приемник БС — в пос. Авача.

Из-за наличия горных хребтов на трассах распространения радиоволн расчетная рабочая зона МР А2 значительно отличается от примерной зоны, представленной на рис. 1. На рис. 1 рабочая зона МР А2 ГМССБ построена по данным табл. 1.

Значительно лучшие характеристики расчетной рабочей зоны для рассматриваемого МР А2 ГМССБ могут быть получены, если приемник БС МР А2 ГМССБ будет находиться на мысе Маячном (см. рис.9).

г';БСМР А2 \

У" •; -.. 'V/-; V 'Л:' V ГМССБ

Г. П«1р №ШИ СК*

^...................► Какгимсмо!

... -

Эксперимента ль ваа граввпа

гравнпа

Рис. 8

Рис.9

Границы рабочих зон БСНС, работающих в ОВЧ, СВЧ и КВЧ диапазонах, определяются с учетом мешающего действия не атмосферных помех, а собственных флююуационных шумов приемника.

Для расчета границы рабочей зоны ЕС МР А1 ГМССБ в ОВЧ диапазоне ШО предложено следующее выражение

Я—)"2»5 +

где D - дальность связи;

Н— высота подвеса антенны базовой станции;

h — высота подвеса антенны судовой станции.

Это выражение получено для режима телефонии, когда выходная мощность судового передатчика не превышает б Вт.

На рис, 10 приведена расчетная граница рабочей зоны ЕС МР А1 ГМССБ, находящейся на Сапун-горе при распространении прямых радиоволн над морем. Граница зоны ограничивается сектором 168 и 185". Вне этого сектора прием невозможен из-за наличия высокой береговой черты, препятствующей прохож-

Аналитический расчет границ рабочих зон в ОВЧ диапазоне при излучаемой мощности I кВт может быть выполнен с помощью кривых (рис. И), опубликованных Международным союзом электросвязи. Эти кривые справедливы при распространении радиоволн над морской поверхностью и нахождении передающей антенны на высотах от 30 до 1500 м.

С помощью этих кривых при расположении БС АИС на высоте 100 м, высоте установки приемной антенны транспондера АИС на высоте 9 м, номинальной чувствительности приемников 1 мкВ, выходной мощности передатчиков 12,5 Вт получена расчетная дальность действия 45 м.м.

Е кхЛУм

1 статутная миля равна 0,868 м.м. Рис. 11

Расчетная граница района действия СУДС определяется с помощью выражения

А, * ) = 2,22 - <Л/М^> + т/^О) >

где О - дальность; А; - высота установки береговой радиолокационной станции (БРЛС); И2 - приведенная высота судна. В данном выражении выходная мощность БРЛС не учитывается, однако по требованию 1МО должны обнаруживаться стальные цели длиной 80 м при любых погодных условиях на расстоянии не менее 24 м.м. Для выполнения этого требования выходная мощность БРЛС должна быть от 25 до 50 кВт.

БРЛС целесообразно разместить на автоматических радиотехнических пунктах (АРТТ1) на Сапун-горе и мысе Маячном. Центр управления движением судов может быть размещен в КЦСМ или другом удобном месте.

Для получения высокой разрешающей способности БРЛС, размещенная на Сапун-горе и обеспечивающая наблюдение за Авачинской губой, должна быть миллиметрового диапазона.

В главе четыре проведен анализ линий связи информационного обмена между центрами управления связью и объектами БСНС.

В настоящее время в качестве каналов информационного обмена между ЦУС и БСНС, находящихся в районах г. Петропавловска-Камчатского и г. Ели-зово, используются наземные линии связи: проводные, оптоволоконные и радиорелейные.

Для удаленных БСНС наземные линии связи не могут быть использованы, т.к. сеть наземных линий связи на Камчатке развита слабо, а строительство новых связано с большими экономическими затратами.

В диссертационной работе обоснована целесообразность использования спутниковых каналов связи между ЦУС, размешенном в КЦСМ, и удаленными БСНС. В качестве ретрансляторов могут быть использованы отечественные геостационарные спутники ЭКСПРЕСС и ЯМАЛ, а также спутники международной системы связи ИНМАРСАТ.

В главе пять дана оценка несоответствия между расчетными и экспериментально-замеренными границами рабочих зон:

• БС МР А2 ГМССБ, находящейся в районе г. Петропавловска-Камчатского и г. Елизово;

• пункта передачи ИБМ службы НАВТЕКС, находящегося в районе г. Елизово;

• БС МР А1 ГМССБ, находящейся на Сапун-горе.

Рабочие испытания этих трех систем были проведены в соответствии с методиками, утвержденными Министерством транспорта РФ.

Граница рабочей зоны БС МР А2 ГМССБ приведена на рис. 8, рабочей зоны пункта передачи ИБМ службы НАВТЕКС - на рис. 7, рабочей зоны БС МР А1 — на рис. 10.

Величины несоответствия между расчетными и экспериментальными границами составили:

• для БС МР А2 ГМССБ - 27% по морским трассам;

• для пункта передачи ИБМ службы НАВТЕКС -12%;

• для БС МР А1 ГМССБ - 35%, что превышает ожидаемую величину погрешности в 10...20%; причина несоответствия обусловлена большим уровнем помех на 70 и 16 каналах.

Основные научные результаты и выводы. Безопасность мореплавания и эффективность работы рыбопромыслового флота тесно связаны с работой комплекса береговых средств навигации и ГМССБ. Крупнейшие страны мира развертывают:

• системы управления движением судов в портовых водах и подходах к ним;

• импульсно-фазовые радионавигационные системы как резервное средство спутниковым системам навигации;

• автоматизированные системы мониторинга;

• дифференциальные подсистемы ГНСС;

• цепи базовых станций АИС;

• базовые станции морских районов А1/А2 ГМССБ;

• пункты передачи информации по безопасности мореплавания службы

НАВТЕКС.

Береговых средств навигации и ГМССБ на Камчатке недостаточно. Действующими средствами являются:

• станция ИФРНС ЧАЙКА/ЛОРАН-С в пос. Начики;

• Камчатский центр связи и мониторинга в г. Петропавловске-Камчатском;

• базовая станция морского района А1 ГМССБ на Сапун-горе;

• базовая станция морского района А2 ГМССБ в районе г. Петропавловска-

Камчатского и г. Елизово;

• базовая станция морского района А2 ГМССБ в пос. Озерковский;

• пункт передачи ИБМ службы НАВТЕКС в районе г. Елизово.

1. На основе тенденции развития береговых средств навигации и связи в разных странах, для уменьшения числа катастроф судов в Охотском и Беринговом морях теоретически обоснован оптимальный состав комплекса средств навигации и связи по критерию покрытия промысловых районов интенсивного рыболовства и стоимости. В состав оптимального комплекса, наряду с существующими средствами, дополнительно должны входить:

• СУДС в порту Петропавловск-Камчатский;

• семь контрольно-корректирующих станций ДГНСС;

• две базовых станции АИС на АРТП СУДС;

• базовая станция морского района А1 ГМССБ на мысе Маячном;

• пять базовых станций морского района А2 ГМССБ;

• пункт передачи ИБМ службы НАВТЕКС на о-ве Карагинском.

2. Обоснована приоритетность развертывания береговых средств морских районов А2 ГМССБ перед морскими районами А1 ГМССБ, кроме места развертывания СУДС.

3. Определены основные факторы, приводящие к деградации рабочих зон систем навигации и связи. Показано, что для уменьшения деградации рабочих зон приемные и передающие пункты систем должны быть развернуты у береговой черты, желательно на мысах.

4. Показано, что выбор в районе г. Елизова места размещения передатчика базовой станции МР А2 ГМССБ и пункта передачи ИБМ службы НАВТЕКС является крайне неудачным, т.к. с трех сторон расположены горные массивы, приводящие к невозможности приема сигналов на этих направлениях.

5. Разработаны аналитическая и графо-аналитическая модели распространения радиоволн для расчета границ рабочих зон всех береговых средств навигации и связи, работающих в диапазонах СЧ и ОВЧ.

6. Произведена оценка погрешностей теоретического расчета границ рабочих зон для трех видов трасс распространения радиоволн: морские трассы, кусочно-однородные трассы, кусочно-однородные трассы с наличием больших препятствий.

7. По результатам рабочих испытаний определены погрешности несоответствия теоретических и реальных границ рабочих зон для базовых станций MP А1/А2 ГМССБ и пункта передачи ИБМ службы НАВТЕКС. Погрешности несоответствия (за исключением трасс с высокими препятствиями) лежат в пределах Ю.,.30%.

8. На основе сравнительного анализа каналов информационного обмена береговых объектов средств навигации и связи с центрами управления связью обоснована целесообразность использования в районе г. Петропавловска-Камчатского и г. Елизово наземных линий связи: проводных, оптоволоконных, радиорелейных. Для удаленных районов информационный обмен целесообразен по каналам спутниковой связи: отечественным геостационарным спутникам ЯМАЛ и ЭКСПРЕСС и по геостационарному спутнику международной системы ИНМАРСАТ.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в шестнадцати печатных трудах н докладывались на четырех конференциях.

Основные положения диссертационной работы представлены в работах:

1. Как B.C. Оценка точности измерения навигационных параметров промыслового судна с помощью аппаратуры GPS // Тезисы докладов научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и сотрудников ПКВМУ. — Петропавловск-Камчатский: Изд-во Петропавловск-Камчатского высш. мор. училища, 1995. - С.49-52,

2. Кан B.C. Некоторые вопросы электромагнитной совместимости судовых радиоэлектронных средств // Тезисы докладов научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава и сотрудников ПКВМУ. — Петропавловск-Камчатский : Изд-во Петропавловск-Камчатского высш. мор. училища, 1995. - С.47-49,

3. Устинов Ю.М, Зарубежные судовые приемоиндикаторы среднеорбитальной радионавигационной спутниковой системы GPS / Ю.М. Устинов, B.C. Кан. //Радионавигация н время. - 1996. - №1,2 (7). - С. 44-46.

4. Медведев H.A. Парусное учебное судно фрегат «Паллада». Часть III Навигационное оборудование. Аварийные средства связи, поиска и спасания : учеб. пособие / H.A. Медведев, B.C. Кан.—Владивосток. -1996,

5. Никитенко Ю.И. Электромагнитная совместимость судового радиооборудования : тексты лекций для курсантов спец. 230400 «Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования» / Ю.И, Никитенко, Ю.М. Устинов., B.C. Кан — Петропавловск-Камчатский : ПКВМУ, 1996. -75с.

6. Дуров A.A. Судовая радионавигация. Радионавигационные устройства и системы : учебник для вузов / A.A. Дуров, B.C. Кан, И.Н. Мищенко, Ю.И. Никитенко, Ю.М Устинов - М. : Радио н связь, 199$. -205с.

7. Дуров АА. Судовая радиолокация. Судовые радиолокационные системы и САРП : учеб. для вузов. / A.A. Дуров, B.C. Кан, Н.Т. Ничшгоренко, Ю.М. Устинов. — Петропавловск-Камчатский : КГТУ, 2000, -280 с.

8. Кан В.С Системы судовых сообщений как составная часть автоматизированных систем мониторинга / B.C. Кан, Ю.М. Устинов, А.Р. Шигабугдинов // Мортехинформрек-лама. Морской транспорт: экспресс-информация. - Вып. 10(389), 2001,39с.-Сер.«Су-довождение, связь и безопасность мореплавания».

9. Кан B.C. Автоматизированные системы мониторинга как источники информации единой системы контроля и управления судоходством / B.C. Кан, Ю.М. Устинов, А.Р. Шигабутдинов // Мортехинформ реклам а. Морской транспорт : экспресс-информация. Вып. 4 (395), 2002, С. 1-16. - Сер. «Судовождение, связь и безопасность мореплавания».

10. Резников В.Ю. Судовая радиосвязь. Справочник по организации и радиооборудованию ГМССБ / В.Ю. Резников, Ю.М. Устинов, A.A. Дуров, Д.А. Бакеев, B.C. Каи. -СПб.: Судостроение, 2002. - 480 с.

11. Устинов Ю.М. Сред неорбитальные спутниковые радионавигационные системы ГЛОНАСС и GPS / Ю.М, Устинов, B.C. Кан : учеб. пособие по дисц. «Радионавигационные устройства и системы». - Петропавловск-Камчатский : КамчатГТУ, 2002. - 54 с.

12. Устинов Ю.М. Судовая аппаратура сред неорбитальной спутниковой радионавигационной системы GPS ; учеб. пособие по дисциплине «Радионавигационные устройства и системы» / Ю.М. Устинов, B.C. Каи, A.A. Дуров. - Петропавловск-Камчатский : КамчатГТУ, 2003. -120 с.

13. Устинов Ю.М. О несоответствии отечественных и международных терминов, используемых в судовых средствах связи и навигации / Ю.М. Устинов, B.C. Кан // Судовое радиооборудование, судовождение, безопасность мореплавания и жизнедеятельности : материалы науч.-метод. (15 марта 2004г.) и науч.-технич. (23 апреля 2004 г.) конференций. - Петропавловск-Камчатский : КамчатГТУ, 2005, — С. 52-53.

14. Дуров A.A. Судовая радиолокация. Судовые радиолокационные системы и САРП : учеб. для вузов. • Изд. 2-е, перераб. и испр. / A.A. Дуров, B.C. Кан, Н.Т. Ничипоренко, Ю.М. Устинов.-Петропавловск-Камчатский : КамчатГТУ, 2006.-326 с.

15. Кан B.C. Системообразующий комплекс береговых средств навигации и ГМССБ в Камчатском крае // Роль системообразующего фактора в процессе формирования н развития объединяющихся территорий : сб. материалов межрегион. Научно.-практ. Конф. (11-13 окт. 2006 г.) / Совет нар. Депутатов и адм. Камч. Обл.; Дума и адм. Коряк. Авт. окр.; КамчатГТУ - Петропавловск-Камчатский : КамчатГТУ, 2006. - С. 50-54.

16. Кан B.C. Перспективы развития комплекса береговых средств навигации и связи при объединении Камчатской области и Корякского автономного округа // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. — Новочеркасск : ЮРГТУ, 2006. -Прил. №11 (по списку ВАК).

ГМА им. адм. С.О. Макарова 199106, Санкт-Петербург, Косая линия, 15-а

Формат 60x90/16, Бумага офсетная. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,5. Тираж 80 экз. Заказ № 324/06.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ АВАРИЙНОСТИ СУДОВ В ОХОТСКОМ И БЕРИНГОВОМ МОРЯХ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БЕРЕГОВЫХ СРЕДСТВ НАВИГАЦИИ И СВЯЗИ В РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНАХ.

1.1 Анализ аварийности судов в Охотском и Беринговом морях.

1.2 Комплекс береговых средств навигации и связи, необходимый для повышения безопасности мореплавания в прибрежных водах.

1.3 Анализ современного состояния береговых средств навигации и связи.

1.3.1 Системы управления движением судов (СУДС) па Дальнем Востоке России.

1.3.2 Камчатский центр связи и мониторинга (КЦСМ).

1.3.3 Базовые станции автоматической идентификационной системы * (АИС).

1.3.4 Береговые средства связи морских районов А1/А2 ГМССБ.

1.3.5 Пункты передачи информации по безопасности мореплавания службы НАВТЕКС на Дальнем Востоке России.

1.3.6 Контрольно-корректирующие станции дифференциальной подсистемы глобальных навигационных спутниковых систем (ККС ДГНСС) на Балтике и на побережьях Японии, Китая, Кореи.

1.3.7 Береговые станции импульсно-фазовыхрадионавигационных систем (ИФРНС) ЧАЙКА u J10PAH-C на Дальнем Востоке России.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА II. АНАЛИЗ СОСТАВА И МЕСТ РАЗМЕЩЕНИЯ БЕРЕГОВЫХ СРЕДСТВ НАВИГАЦИИ И ГМССБ НА ПОБЕРЕЖЬЕ КАМЧАТКИ ПО КРИТЕРИЮ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ И МАКСИМАЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ РАБОЧИМИ ЗОНАМИ АКВАТОРИИ ОХОТСКОГО И БЕРИНГОВА МОРЕЙ.

2.1 Обоснование целесообразности развертывания дополнительных базовых станций морских районов А2 ГМССБ в поселках Усть-Хайрюзово, Усть-Камчатск, Пахачи, Крутогорово и о-ве Карагинском.

2.2 Обоснование целесообразности развертывания еще одной базовой станции морского района А1 ГМССБ в порту Петропавловск-Камчатский для покрытия подходов к Авачинской губе.

2.3 Обоснование целесообразности дополнительного развертывания пункта передачи ИБМ службы НАВТЕКС на острове Карагинском.

2.4 Обоснование целесообразности развертывания ККС ДГНСС в пунктах Петропавловск-Камчатский, Озерновский, Усть-Хайрюзово, Усть-Камчатск, Пахачи, Крутогорово и о-ве Карагинском.

2.5 Обоснование целесообразности развертывания базовых станций АИС на Камчатке.

2.6 Обоснование целесообразности развертывания СУДС в порту Петропавловске-Камчатском.

2.7 Перспектива дальнейшего развития КЦСМ с учетом необходимости решения дополнительных задач контроля, управления судоходством и безопасности мореплавания.

Выводы по главе II.

ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ГРАНИЦ РАБОЧИХ ЗОН КОМПЛЕКСА БЕРЕГОВЫХ СРЕДСТВ НАВИГАЦИИ И СВЯЗИ.

3.1 Общее описание модели распространения радиоволн в СЧ диапазоне

3.1.1 Особенности распространения радиоволн СЧ диапазона.

3.1.2 Модель распространения радиоволн над однородной трассой плоской Земли, полученная аналитическим методом.

3.1.3 Модель распространения радиоволн с учетом сферичности Земли, полученная аналитическим методом.

3.1.4 Модель распространения радиоволн в области полутени, полученная аналитическим методом.

3.1.5 Модель распространения радиоволн с учетом рефракции, полученная аналитическим методом.

3.1.6 Модель распространения радиоволн над кусочно-однородными трассами, полученная аналитическим методом.

3.1.7 Модель распространения радиоволн при наличии на трассе больших препятствий (горные хребты, вулканы), полученная аналитическим методом.

3.1.8 Модель распространения радиоволн, полученная графическим методом.

3.2 Общее описание модели распространения радиоволн ОВЧ диапазона

3.2.1 Особенности распространения радиоволн ОВЧ диапазона.

3.2.2 Графо-апалитический метод расчета границ рабочих зон в ОВЧ диапазоне.

3.3 Методика определения границ рабочих зон на основе моделирования трасс распространения радиоволн.

3.3.1 Радиально-апалитический метод определения расчетных границ рабочих зон.

3.3.2 Анализ особенностей определения расчетной границы рабочей зоны морского района А2 ГМССБ методом моделирования при расположении приемного и передающего пуиктов в одном месте и в разных местах.

3.3.3 Определение расчетной границы рабочей зоны морского района А2 ГМССБ методом моделирования на примере расположения приемного пункта в пос. Авача и передающего пункта в районе г. Елизово.

3.3.4 Определение расчетной границы рабочей зоны пуикта передачи ИБМ службы НАВТЕКСметодом моделирования на примере расположения передающей станции в районе г. Елизово.

3.3.5 Определение расчетной границы рабочей зоны морского района А1 ГМССБ методом моделирования на примере расположения базовой станции на Сапун-горе г. Петропавловска-Камчатского.

3.4 Оценка погрешностей расчета границ рабочих зон различных систем по результатам моделирования.

3.4.1 Источники погрешностей.

3.4.2 Оценка погрешностей расчета границ рабочих зон береговых средств связи.

Выводы по главе III.

ГЛАВА IV. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ ЛИНИЙ СВЯЗИ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБМЕНА МЕЖДУ ЦЕНТРАМИ УПРАВЛЕНИЯ

9 И ОБЪЕКТАМИ БЕРЕГОВЫХ СРЕДСТВ НАВИГАЦИИ И СВЯЗИ

БСНС).

4.1 Анализ информационных потоков между центрами управления, объектами БСНС и судами.

4.2 Анализ современного состояния наземных линий связи между центрами управления и береговыми объектами средств навигации и связи.

4.3 Возможные виды спутниковых линий связи между центрами ф управления и перспективными удаленными объектами БСНС.

Выводы по главе IV.

ГЛАВА V. ОЦЕНКА НЕСООТВЕТСТВИЯ МЕЖДУ РАСЧЕТНЫМИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ЗАМЕРЕННЫМИ ГРАНИЦАМИ РАБОЧИХ

ЗОН БСНС.

5.1 Цели и условия проведения рабочих испытаний.

5.2 Оценка несоответствия расчетной и экспериментально замеренной границы рабочей зоны базовой станции MP А1 ГМССБ, установленной на Сапун-горе.

5.3 Оценка несоответствия расчетной и экспериментально замеренной границами рабочей зоны базовой станции MP А2 ГМССБ, находящейся в районе г. Петропавловска-Камчатского и г. Елизово.

5.4 Оценка несоответствия расчетной и экспериментально замеренной границы рабочей зоны пункта передачи ИБМ службы НАВТЕКС, находящегося в районе г. Елизово.

Выводы по главе V.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Актуальность работы. Камчатку по праву называют краем чудес. Это край огнедышащих вулканов, на Камчатке находится удивительная по красоте Долина гейзеров, широко известны целебные свойства термальных источников, грязелечебниц. Уникальны флора и фауна Камчатки. В горах добываются в промышленных масштабах золото, платина, открыты месторождения нефти и газа.

Авачинская бухта является одной из самых больших в мире, в ней может разместиться весь флот Дальнего Востока.

Камчатка слабо заселена (население менее 400 тысяч человек), здесь мала протяженность дорог, добраться в большинство районов Камчатки можно только авиатранспортом.

Основную славу Камчатки приносит промысел рыбы, краба и других ценных биологических ресурсов в прилегающих к полуострову Охотском и Беринговом морях.

Рыбохозяйственный комплекс Камчатского края занимает одно из важнейших мест в рыбном хозяйстве Дальнего Востока и России в целом. Так, на конец XX века удельный вес Камчатки в уловах Дальневосточного рыбохозяйственного комплекса составил 22,4%, а России - 13,8% [1].

Ведущую роль рыбохозяйственный комплекс играет и в экономике Камчатского края. Более 60% товарной продукции приходится на рыбохозяйственную отрасль и около 10% общей численности населения заняты в этой отрасли.

Рыбное хозяйство Камчатского края находится в постоянном контакте с мировым рынком.

В состав рыбохозяйственного комплекса Камчатской области входят более 250 крупных, средних и малых предприятий различных форм собственности.

Материально-техническая база рыбохозяйственного комплекса края представлена промысловым флотом и объектами береговой производственной базы.

Промысловый флот рыбного хозяйства Камчатского края, насчитывает более 350 единиц и занимает на Дальнем Востоке третье место по численности.

Рыбохозяйственный комплекс располагает одним из крупнейших морских рыбных портов на Дальнем Востоке - порт Петропавловск-Камчатский. Его пропускная способность составляет 470 тыс. тонн в год [1].

В настоящее время промысел в основном осуществляется в экономической зоне России. Основной объем уловов (60%) приходится на Охотское море.

Более 1000 рыбопромысловых судов круглый год работает в Охотском и Беринговом морях. v

Мореходный факультет Камчатского государственного технического университета (КамчатГТУ) ежегодно выпускает для этих судов более сотни инженеров по специальностям: судовождение, судовые энергетические установки, техника и физика низких температур, электрооборудование судов, техническая эксплуатация транспортного радиооборудования.

Тренажерные центры непрерывно осуществляют подготовку и переподготовку командного состава рыбопромысловых судов.

Все рыбопромысловые суда оснащены современной аппаратурой средств навигации и связи. Учитывая сложность рыбного промысла, на судах введена штатная должность помощника капитана по радиоэлектронике.

В прибрежной зоне промысел ведут в основном маломерные суда с водоизмещением не более 300 регистровых тонн.

Несмотря на современное техническое оснащение судов и опыт работы экипажей, ежегодно происходит 5.6 катастроф судов с человеческими жертвами. Аварии в основном происходят в прибрежных водах в штормовую погоду. Причиной катастроф зачастую служат невозможность связаться со спасательным подцентром, невозможность приема сводок погоды, недостаточная точность позиционирования судов.

Во всех странах мира для безопасности мореплавания огромное внимание уделяется обустройству морских побережий с установкой на них береговых средств навигации и ГМССБ. К этим средствам относятся: системы управления движением судов (СУДС), базовые станции автоматических идентификационных систем (АИС), контрольно-корректирующие станции дифференциальных подсистем глобальных навигационных спутниковых систем (ККС ДГНСС), пункты передачи информации по безопасности мореплавания (ИБМ) службы НАВТЕКС, базовые станции морского района А1 Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности мореплавания (БС MP А1 ГМССБ), базовые станции MP А2 ГМССБ, автоматизированные системы мониторинга (АСМ) и береговые станции импульсно-фазовой радионавигационной системы (ИФРНС) ЧАЙКА/ЛОРАН-С.

Совместное использование береговых и судовых средств навига^йи и ГМССБ является гарантией повышения безопасности мореплавания, эффективности судоходства и спасания экипажей судов при бедствии [2].

Примером обустройства морского побережья может служить акватория Балтийского моря.

Действующая в настоящее время инфраструктура береговых средств навигации и ГМССБ на Камчатке развита слабо.

После объединения Камчатской области с Корякским автономным округом в Камчатский край появилась реальная возможность развертывания комплекса современных береговых средств навигации и ГМССБ на восточном и западном побережьях Камчатки с перспективой перекрытия рабочими зонами этих систем прибрежных районов промысла [3].

Цель диссертационной работы: Обоснование инфраструктуры оптимального состава комплекса береговых средств навигации и ГМССБ на Камчатке по критерию покрытия промысловых районов интенсивного рыболовства для повышения безопасности и эффективности рыбного промысла в Охотском и Беринговом морях.

Основные задачи исследования:

1. На основе анализа катастроф судов в Охотском и Беринговом морях, динамики развертывания в различных странах мира береговых средств навигации и ГМССБ: морских районов А1/А2 ГМССБ, базовых станций АИС, пунктов передачи ИБМ службы HABTEKC, автоматизированных систем мониторинга, контрольно-корректирующих станций ДГНСС и СУДС обосновать необходимость развертывания дополнительных технических средств навигации и ГМССБ на побережье Камчатки.

2. Обосновать оптимальные места развертывания вышеперечисленных в п. 1. средств по критерию наилучшего покрытия промысловых районов рабочими зонами береговых систем навигации и ГМССБ.

3. Определить основные факторы, приводящие к деградации рабочих зон.

4. Обосновать приоритетность создания морских районов А2 ГМССБ на побережье Камчатки.

5. На основе полученных моделей распространения радиоволн разработать методику расчета границ рабочих зон береговых систем навигации и ГМССБ.

6. Произвести оценку погрешностей расчета границ рабочих зон.

7. На основе сравнительного анализа каналов информационного обмена береговых объектов средств навигации и связи с береговыми ЦУС и СПЦ обосновать выбор типов каналов обмена в пределах городской черты г. Петропавловска-Камчатского и г. Елизово и для удаленных районов.

Произвести оценку несоответствия расчетных и экспериментально замеренных границ рабочих зон для морского района А1 ГМССБ, морского района А2 ГМССБ, пункта передачи ИБМ службы НАВТЕКС.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• обоснована инфраструктура оптимального комплекса береговых средств навигации и ГМССБ для Камчатского края;

• разработаны модели распространения радиоволн, позволяющие производить теоретический расчет рабочих зон для всех видов береговых систем;

• произведена оценка погрешностей расчетов границ рабочих зон;

• произведена оценка несоответствия расчетных и реальных границ рабочих зон береговых средств;

• произведен сравнительный анализ возможных каналов информационного обмена между центрами управления связью и береговыми средствами.

Практическая ценность работы:

• определены места размещения береговых средств навигации и ГМССБ в Камчатском крае;

• обоснована приоритетность развертывания морских районов А2 ГМССБ за исключением акватории Авачинской губы и подходов к ней;

• с учетом сложных геофизических условий Камчатки обоснована целесообразность развертывания береговых средств вблизи береговой черты, преимущественно на мысах;

• обоснована целесообразность использования спутниковых систем связи в качестве средств информационного обмена с удаленными объектами.

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований внедрены в учебном процессе КамчатГТУ и используется администрацией Камчатского края при перспективном планировании в качестве одного из системообразующих средств, способствующих развитию этого региона. 1. Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были опубликованы в журнале «Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки», входящего в перечень журналов ВАК, доложены и обсуждены на ряде конференций, в том числе на межрегиональной конференции «Роль системообразующего фактора в процессе формирования и развития объединяющихся территорий».

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 3 учебниках, одобренных Федеральным агентством по рыболовству, учебных пособиях, 8 статьях и обсуждены на четырех конференциях.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работы состоит из введения, пяти глав, основных научных результатов и выводов, списка литературы, приложения. Общий объем диссертации 154 страницы, из них 10 таблиц, 44 рисунка. Список использованной литературы состоит из 67 наименований.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в шестнадцати печатных трудах и докладывались на четырех конференциях.

1. Олейников Б.И. Рыбное хозяйство Камчатской области (состояние и перспективы развития) / Б.И. Олейников, Ф.И. Коломийцев, Ю.А. Шпаченко. Петропавловск-Камчатский : Изд-во КГАРФ, 1999. - 59 с.

2. Жерлаков А.В. Радиотехнические средства обеспечения безопасности морского судоходства / А.В. Жерлаков., А.А. Ильин, Г.Е Румянцев : учеб. пособие для вузов.- М.: Транспорт, 1992. 216 с.

3. Медведев Н.А. Парусное учебное судно фрегат «Паллада». Часть III Навигационное оборудование. Аварийные средства связи, поиска и спасания : учеб. пособие / Н.А. Медведев, B.C. Кан. Владивосток. -1996.

4. Российский морской регистр судоходства. Правила по оборудованию морских судов. Правила по грузоподъемным устройствам морских судов. Правила о грузовой марке морских судов / Российский морской регистр судоходства. СПб, 2003.

5. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи. М.: Связь, 1972.

6. Дуров А.А. Судовая радиолокация. Судовые радиолокационные системы и САРП : учеб. для вузов. Изд. 2-е, перераб. и испр. / А.А. Дуров, B.C. Кап, Н.Т. Ничипоренко, Ю.М. Устинов. - Петропавловск-Камчатский : КамчатГТУ, 2006. - 326 с.

7. Дуров А.А. Судовая радиолокация. Судовые радиолокационные системы и САРП : учеб. для вузов. / А.А. Дуров, B.C. Кан, Н.Т. Ничипоренко, Ю.М. Устинов. Петропавловск-Камчатский : КГТУ, 2000.-280 с.

8. Описание РСБМ. Технические и эксплуатационные требования. Инв. № 7743/11, НТБ, ЦНИИМФ. СПб, 2001.Ю.Региональный центр управления движением судов. Система радиосвязи. Инв. № 7743/5, НТБ ЦНИИМФ. СПб, 2000.

9. Порт в Лужской губе. Тендерная документация на поставку технологического оборудования для систем управления движением судов и связи. Инв. № 7717/3, НТБ ЦНИИМФ. СПб, 2000.

10. Система управления движением судов и связи на подходах и акватории нефтеналивного терминала в районе г. Приморск. Инв. № 7772/2, НТБ ЦНИИМФ. СПб, 2000.

11. Система управления движением судов (СУДС) и морской радиосвязи на подходах и акватории распределительного перевалочного комплекса нефтепродуктов в г. Высоцк. Инв.№ 7906, НТБ ЦНИИМФ. СПб, 2002.

12. Поселок Горки. Радиолокационный пост и система радиосвязи. Инв. № 7619-6, НТБ ЦНИИМФ. СПб, 1998.

13. Автоматизированные системы мониторинга судоходства / А.Н. Маринич, И.Г. Проценко, В.Ю. Резников, Ю.М. Устинов, А.Р. Шигабутдинов ; под общ. ред. докт. техн. наук, проф. Ю.М. Устинова. СПБ.: Судостроение, 2003. - 248 с.

14. Проценко И.Г. Информационная система мониторинга рыболовства // Рыбное хозяйство. -М.: 2001, спец. вып.

15. Маринич А.Н. Судовая автоматическая идентификационная система / А.Н. Маринич, И.Г. Проценко, В.Ю. Резников, Ю.М. Устинов, А.Р. Шигабутбинов. СПб.: Судостроение, 2003. - 189 с.

16. Черняев Р.Н. Особенности внедрения и применения АИС / Р.Н. Черняев, Ю.Г. Зурабов // Мортехинформреклама. Морской транспорт : экспресс-информация. Вып. 9 (376), 2000, С. 1-38.

17. Маринич А.Н. Судовая идентификационная система / А.Н. Маринич, И.Г. Проценко, В.Ю. Резников, Ю.М. Устинов, Р.Н. Черняев, А.Р. Шигабутдинов; под общ. ред. докт. техн. проф. Ю.М. Устинова. СПб. : Судостроение. 2004.- 178 с.

18. Руководство по радиосвязи для использования в морской подвижной и морской подвижной спутниковой службах. Международный союз электросвязи. 2000.

19. Резников В.Ю. Глобальная морская система связи при бедствии (ГМССБ) // Рыбное хозяйство. Спец. Вып. 2001. - С. 3-18.

20. Tetley, L. Understanding GMDSS. The Global Maritime Distress and Safety System / I. Title II, Calcutt, D. London - Melbourne - Auckland : Edward Arnold, 1994.

21. Программа и методика освидетельствования морского района А2 Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности. № МФ-29/53-56. М. : Изд-во Мин-ва транспорта России, 1998.

22. Admiralty list of radio signals volume 5 2001 / 02 (NP 285) GLOBAL MARITIME DISTRESS and SAFETY SYSTEM (GMDSS). 2001/ Grown Copyright; Published by the United Kingdom Hydrographic Office.

23. MASTER PLAN OF SHORE-BASED FACILITIES FOR GLOBAL MARITIME DISTRESS AND SAFETY SYSTEM (GMDSS MASTER PLAN) Amendments/ February 2001.

24. Резников В.Ю. Судовая радиосвязь : справочник по организации и радиооборудованию ГМССБ / В.Ю. Резников, Ю.М. Устинов, А.А. Дуров, Д. А. Бакеев, B.C. Кан. СПб.: Судостроение, 2002. - 480 с.

25. Шебшаевич B.C. Дифференциальный режим сетевой спутниковой радионавигационной системы / B.C. Шебшаевич, B.C. Григорьев, Э.Г. Кокина и др. // Зарубежная радиоэлектроника 1989. - №1. - С 5-45.

26. Дуров А.А. Судовая радионавигация. Радионавигационные устройства и системы : учебник для вузов / А.А. Дуров, B.C. Кан, И.Н. Мищенко, Ю.И. Никитенко, Ю.М Устинов М. : Радио и связь, 1998. -205с.

27. Бойков В.В. Опыт создания геоцентрической системы ПЗ-90 / В.В. Бойков, В.Ф. Галазин, Б.А. Каплан, В.Г. Максимов, Ю.А. Базлов // Геодезия и картография 1993, №11. - С. 17-21.

28. Устинов Ю.М. Зарубежные судовые приемоиндикаторы среднеорбитальной радионавигационной спутниковой системы GPS / Ю.М. Устинов, B.C. Кан. //Радионавигация и время. 1996. - №1,2 (7). -С. 44-46.

29. Устинов Ю.М. Среднеорбитальные спутниковые радионавигационные системы ГЛОНАСС и GPS / Ю.М. Устинов, B.C. Кан : учеб. пособие по дисц. «Радионавигационные устройства и системы». Петропавловск-Камчатский : КамчатГТУ, 2002. - 54 с.

30. Admiralty list of radio signals volume 8 2001 / 02 (NP 288) Satellite Navigation Systems. 2001/ Grown Copyright ; Published by the United Kingdom Hydrographic Office.

31. Кан B.C. Перспективы развития комплекса береговых средств навигации и связи при объединении Камчатской области и Корякского автономного округа // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Новочеркасск: ЮрГТУ, 2006. - Прил. №11.

32. Отчет по проведению рабочих испытаний по определению границ морского района А1 ГМССБ базовой г. Петропавловск-Камчатский. -Петропавловск-Камчатский. 2002. - 18 с.

33. Контрольно-корректирующая станция дифференциальной подсистемы глобальной навигационной спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS на мысе ЦЫПНАВОЛОК. Инв. № 7976. НТБ ЦНИИМФ. СПб, 2002.

34. Автоматический радиотехнический пост на мысе Крестовский. Инв. № 7900, НТБ ЦНИИМФ. СПб, 2001.

35. Автоматический радиотехнический пост на мысе Сеть-Наволок. Инв. № 7981, НТБ ЦНИИМФ. СПб, 2001.

36. Автоматический радиотехнический пост на мысе Мишуков. Инв. № 7980, НТБ ЦНИИМФ. СПб, 2001.

37. Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности. -М.: АН СССР, 1961.- 148с.

38. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М. : Связь, 1965. - 112

39. Рязин П.А. Распространение радиоволн вблизи земной поверхности. «Новейшие исследования распространения радиоволн», сб. 1-й, ГТТИ. -М., 1945.

40. Никитенко Ю.И. Судовые радионавигационные системы / Ю.И. Никитенко, В.И. Быков, Ю.М. Устинов : учеб. для вузов. М. : Транспорт, 1992. - 336 с.

41. Расчет поля прямой радиоволны для приемных пунктов г. Петропавловск-Камчатский и г. Магадан : отчет о НИР. Магадан, 2000.-52 с.

42. Кашпровский В.Е., Кузубов Ф.А. Расчет поля земной волны средневолновых радиостанций / В.Е. Кашпровский, Ф.А. Кузубов М.: Электросвязь, 1967. - Вып. №11.- 96с.

43. Винниченко А.И. Теория тракта распространения радиоволн : учеб. пособие для слушателей Академии JI. : Военно-морская академия, 1984.- 328 с.

44. Альперт Я.Л. Распространение радиоволн / Я.Л. Альперт, В.Л. Гинзбург, Е.Л. Фейнберг. М.: Госиздат техн.-теорет. лит. - 1953. -883с.

45. Калинин Ю.К. Некоторые вопросы распространения радиоволн над неоднородной сферической поверхностью земли. Вып. 17(27). М., 1960. 99с. - Труды ИЗМИРАН.

46. Крылов Г.Н. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности. (Численные методы). Л.: Энергия», 1968. - 112 с.

47. Рекомендация МСЭ-R Р.368-8. Кривые распространения земной волны для частот между 10 кГц и 30 МГц. Женева, 2005.

48. Технико-экономическое обоснование организации системы связи морского района А2 ГМССБ и MSI в порту Петропавловск-Камчатский. ООО РОСТ-проект, 2003.

49. Коряков В.Г. Автоматизация обработки, передачи и отображения радиолокационной информации / В.Г. Корякова, Б.М. Егоров, В.П. Креденцер. М.: Сов. Радио, 1975. - 304 с.

50. Ильин А.А. Цифровые терминалы спутниковых систем связи / А.А. Ильин, А.Н. Маринич, А.В. Припотнюк, Ю.М. Устинов : справочное издание / под общ. ред. д-ра тех. наук, проф. Ю.М. Устинова. СПб. Деан, 2005.- 192с.

51. Программа и методика освидетельствования морского района А1 Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности. № МФ-29/53-58. М. : Изд-во Мин-ва транспорта России, 1997.

52. Отчет по проведению электромагнитных измерений береговой станции морского района А2 и пункта передачи данных NAVTEX ГМССБ ФГУП «Камчатский центр связи и мониторинга». Петропавловск-Камчатский. - 2006. - 33 с.

53. Оборудование, устанавливаемое в пунктах передачи информации службы НАВТЕКС. Программа и методика сертификационных испытаний и порядок освидетельствования. № МФ-29/53-53. М.: Изд-во Мин-ва транспорта России, 1997.