Электронно-картографическая система спутниковой связи в судовождении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Электронно-картографическая система спутниковой связи в судовождении

спутниковый мониторинг судно мобильный

1. Анализ предметной области

1.1 Системы спутниковой связи

Уже более двух лет в нашей стране предоставляются услуги спутниковой связи на базе глобальной мобильной системы Globalstar. Оператором и эксклюзивным поставщиком услуг Globalstar в России является ЗАО "ГлобалТел". Ее учредители - лидер российского рынка телекоммуникаций, крупнейший национальный оператор междугородной и международной связи ОАО "Ростелеком" (51 % акций ) и международный консорциум "Globalstar LP" (49% акций).

Несмотря на процесс реорганизации в 2002 году, практически завершенный к настоящему времени, компания Глобалстар продолжала увеличивать продажи терминалов на рынках подвижной связи во всем мире. В 2003 году Глобалстар планирует ускорить развитие и внедрение новых продуктов и услуг. Особое внимание будет уделено продуктам следующего поколения для внедрения на морском флоте, в авиации и на других специализированных рынках путем использования возможностей, заложенных в технологию Глобалстар. Глобалстар также продолжит строительство станций сопряжения для расширения зоны покрытия.

Инфраструктура Российского сегмента Глобалстар, используемая корпоративными и частными абонентами, включает 3 связанные между собой и интегрированные в ТфОП станции сопряжения, центры управления, поддержки абонентов, сервисный и биллинговый центры. "ГлобалТел" входит в тройку лидирующих мировых операторов Глобалстар и демонстрирует стабильный рост абонентов, количество которых за прошедший 2002 год выросло на 106,4% и составляет более 8000. Абсолютный прирост трафика составил 104,3%.

Области применения спутниковой связи глобалстар

Рыночные ниши Глобалстар в России и других странах в основном определяются ценовым уровнем терминалов и стоимостью минуты трафика, что в первую очередь ориентирует на потребности корпоративных клиентов, которые составляют почти 90% от общего числа обслуживаемых абонентов. По мере снижения стоимости терминалов и удешевления трафика будет возрастать доля частных абонентов. На основе перечисленных выше базовых услуг достаточно быстро создаются законченные технологические решения для применения в различных отраслях, таких как: добыча и транспортировка нефти и газа, энергетика, лесозаготовка, строительство, геологоразведка, транспорт, рыболовство, речной транспорт, авиация и других.

Эксплуатация российского сегмента Глобалстар показала, что возможности этой системы могут широко использоваться в системах мониторинга, управления распределенными технологическими процессами, сбора данных, как составная часть других телекоммуникационных систем. Мобильность Глобалстар определяет все виды транспорта как основную область применения. Сегодня в поездах работают стационарные терминалы с таксофонами для пассажиров, терминалами Глобалстар оснащены все аварийные поезда и бригады для служебной связи. Планируется подключение к поездным терминалам Глобалстар АРМ «Экспресс-2». Использование терминалов Глобалстар на борту самолетов и вертолетов обеспечивает постоянную связь экипажей с диспетчером, передачу необходимых данных наземному центру. Телефонизация труднодоступных и удаленных населенных пунктов идет в Якутии, Тыве, Хабаровском крае, Чукотке. При этом простота установки и работы фиксированных терминалов Глобалстар обеспечивает высокую оперативность телефонизации. Так за один день в поселках Мугур-Аксы и Качык (самых удаленных от столицы Тувы населенных пунктах) были установлены и включены стационарные спутниковые терминалы FAU-200 Ericsson. В рамках республиканской программы развития информационно-телекоммуникационной инфраструкту-ры Республики Саха (Якутия) идет установка таксофонов на базе спутниковых стационаров Глобалстар в 50 удаленных населенных пунктах этого региона России. Первые 4 таксофона уже установлены. Начало предоставления услуг связи в труднодоступных и удаленных регионах обеспечивает жителей возможностью получения медицинских и других социальных услуг, вызов служб спасения, милиции, оживлению хозяйственной деятельности.

Федеральная структура ГлобалТел позволяет легко и быстро внедрить единый номер службы спасения 112 по аналогии с европейскими странами. «Федеральность» инфраструктуры ГлобалТел обеспечивает также реализацию оперативного межведомственного взаимодействия на всех уровнях управления территорий РФ и других стран. Использование возможностей Globalstar может стать перспективным направлением развития связи и информатизации многих ведомств, предприятии топливно-энергетического комплекса, различных государственных органов и т.д.

На сегодня внедрено и находится в эксплуатации несколько систем мониторинга подвижных и стационарных объектов на базе АТ Глобалстар. Реальный масштаб работы систем мониторинга на базе АТ Глобалстар с предоставлением услуг телефонии, передачи данных и коротких сообщений обеспечивает надежность, безопасность, эффективность и управляемость работы компаний, что способствует быстрой окупаемости таких систем.

Двухмодовые АТ GSM/Globalstar SAT550/600, R290 работают в режиме Глобалстар или в GSM, что даёт возможность в зонах действия сотовых операторов оставаться «на связи» внутри закрытых помещений. Абоненты с картой GSM оператора, практически неограниченно расширяют зону работы своего терминала SAT550/600, R290, используя услугу роуминга в Глобалстар за пределами сотовой сети. Аналогичные возможности могут быть реализованы при пользовании трехмодовыми АТ AMPS/CDMA/Globalstar GSP1600, позволяющих программировать три отдельных номера от операторов перечисленных стандартов, обеспечивая непрерывность связи благодаря возможности перенаправления вызовов «по кольцу» на эти номера.

ЗАО «ГлобалТел» и компания Глобалстар постоянно ведут работы по дальнейшему развитию российского сегмента с целью максимального увеличения количества, качества услуг и продуктов.

В ближайшее время открывается роуминг с Китаем и рядом стран Ближнего Востока. Завершается подготовка к внедрению предоплаченных карточек дозвона и пополнения счета. Готов к вводу режим пакетной передачи данных (аналог GPRS). Поступили в продажу 1-, и 2- канальные модемы GSP1620х1х2, производства российской компании Микран, в которых антенна может быть удалена от модемного блока до 30 метров.

Одной из сфер применения таких модемов является резервирование и удаленный мониторинг РРЛ, распределенные АСУТП, банковские технологии и др.

Абонентское оборудование

Абоненты используют 4 модели портативных абонентских терминалов (телефонные трубки), 2 модели стационарных терминалов, подключаемых к стандартному телефону, таксофону, малой АТС, компьютеру, транспортные чемоданные комплекты «Пеликан», 1-и 2-х канальные спутниковые модемы, а также широкий спектр дополнительных аксессуаров.

Мобильные терминалы (Qualcomm GSP-1600, Telit SAT-550, Telit SAT-600, Ericsson R-290) представляют собой портативные телефонные трубки, аналогичные по величине, внешнему оформлению и выполняемым функциям сотовым телефонам. Портативные терминалы обеспечивают возможность работы не только в спутниковом режиме Globalstar, но и в существующих сетях наземных сотовых систем, что значительно расширяет область использования.

Автомобильные комплекты (GCK-1410, GCK-1410-А для мобильного терминала Qualcomm GSP-1600; SAT-551 для мобильного терминала Telit SAT-550) предназначены для удобства пользования связью при движении на транспортном средстве. Комплект использует портативный терминал и состоит из внешней антенны на магнитной подушке, внутрикабинного держателя для терминала, микрофона и громкоговорителя с системой шумо- и эхоподавления. Автомобильный комплект может быть установлен на большинстве видов легкового и грузового транспорта. Обеспечивает режим «руки свободны» и подзарядку портативного терминала от бортовой сети автомобиля.

Для стационарной и подвижной связи в системе Globalstar применяются стационарные терминалы Ericsson FAU200 или Qualcomm GSP2800. К стационару может быть подключен стандартный аналоговый телефонный аппарат, офисная АТС (PABX) малой емкости, таксофон, компьютер. Установка и включение стационарного терминала не требует специальных знаний и производится по принципу «ВКЛЮЧИЛ В РОЗЕТКУ И ПОЛЬЗУЙСЯ».

Терминалы, специально изготовленные для установки на речных и морских судах, GSP 2800M Qualcomm и SAT 550X (XF) компании ICS Electronics имеют сертификаты Речного Регистра РФ и проходят сертификацию Морского Регистра. К этим АТ подключается различное абонентское оборудование (телефон, таксофон, мини-АТС, компьютер).

В интересах речного транспорта систему связи «Глобалстар» можно успешно применять в различных областях, например:

- обеспечение надежной двухсторонней голосовой телефонной связи между судами и судном и/или береговыми объектами, включая установку таксофонов для пассажиров и экипажа;

- обеспечение передачи данных и изображений, сообщений по e-mail, выхода в Интернет, обслуживание судовых пунктов продаж по электронным карточкам через каналы Глобалстар;

- мониторинг движения судов: определение местоположения судов (диспетчеризация), повышение эффективности использования судов за счет постоянного слежения за нарушением графика движения и/или отклонений от маршрута при перевозке ценных, опасных или скоропортящихся грузов;

- контроль состояния судов и работы систем судна, управление исполнительными устройствами судна по командам диспетчера, доставка телеметрической информации с судов в диспетчерские пункты (например, о наличии аварийной ситуации на судне);

- передача в реальном времени лоцманско-навигационной информации на корабль и обновление электронных карт реки с серверов поставщиков карт;

- скрытый видео- и аудиоконтроль с стороны диспетчеров за салоном и кабиной экипажа судна.

Спутниковые модемы GSP1620х1 х2 для асинхронной и пакетной передачи данных 9600 и 16000 бит/сек обеспечивают двухсторонний канал связи с наземным, морским или авиационным коммуникационным оборудованием. Модемы могут использоваться в системах мониторинга, системах телеметрии, приложениях АСУТП, АСКУЭ и т.п.

Инмарсат-С

Одна из основных спутниковых систем, обеспечивающая мониторинг местоположения судов - это система спутниковой связи Inmarsat-C. Inmarsat-C - система передачи сообщений, которая дает возможность пользователю посылать и принимать данные между мобильными станциями связи, работающими в системе Inmarsat-C, а также между станциями и береговыми стационарными телекоммуникационными сетями (например, Интернет).

Связь с мобильными станциями в системе Inmarsat-C осуществляется через наземные спутниковые станции-посредники. Система Inmarsat-С использует два типа береговых спутниковых станций. Один тип - станции NCS (Network Coordination Station - Станция управления сетью), другой - станции LES (Land Earth Station - Береговая Земная Станция). NCS осуществляет регистрацию мобильных станций в системе Inmarsat-С, содержит конфигурацию сети (имеющиеся БЗС, их характеристики, параметры каналов и т.д.) и служит для передачи команд на мобильную станцию непосредственно через спутник. Данный тип станций «невидим» для центра мониторинга и исполняет роль посредника для БЗС. Спутники системы Inmarsat располагаются на геостационарной орбите, на высоте 35786 км. Каждый спутник покрывает приблизительно третью часть Земли и стратегически расположен над одним из трех океанов. Спутники покрывают следующие районы: восточный район Атлантического океана, западный район Атлантического океана, район. Индийского океана и район Тихого океана. Система Inmarsat-C имеет четыре NCS, одну для каждого так называемого «океанского района». Каждая NCS управляет своим «океанским районом».

Рис. 1.1 Схема сбора данных спутникового позиционирования на базе системы Инмарсат

Мобильные станция Inmarsat-C имеет встроенный приемник Глобальной спутниковой навигационной системы (GPS), что позволяет определить местоположение судна с высокой точностью.

Для управления мобильной станцией, в нее из через БЗС загружается идентификатор сети данных (DNID) и номер внутри сети данных (Member Number). Данные два параметра однозначно определяет станцию для мониторинга. Существует два варианта получения координат местонахождения судна (позиции) - либо по индивидуальному опросу (или групповому, если речь идет о группе судов), либо через расписание.

Индивидуальный опрос - это одноразовый запрос позиции у мобильной станции. Схема опроса следующая - диспетчер мониторинга с помощью программы управления в центре, инициирует функцию опроса. Программа системы мониторинга, отвечающая за пересылку данных, формирует опросный пакет и направляет его на БЗС. БЗС принимает опросный пакет и отправляет его далее на NCS, которая уже непосредственно через спутник Inmarsat-C передает закодированный опрос на мобильную станцию. Мобильная станция, приняв опросный вызов, отсылает обратно позицию, вычисленную на основе данных, полученных от навигационных спутников GPS. и далее позиция попадает в базу данных.

Второй вариант более предпочтителен, так как обладает большей гибкостью и меньшей стоимостью по сравнению с индивидуальным опросом, в случае, если речь идет о непрерывном мониторинге. Суть его следующая - на мобильную станцию загружается расписание подачи позиций. Способ загрузки аналогичен способу опроса позиции. Меняется лишь формат пакета. В пакете указывается время начала подачи позиции и период, с которым станция будет отсылать позиции в центр. То есть, в данном случае, нет необходимости постоянно отсылать на мобильную станцию опросный вызов, что значительно экономит денежные средства. Загрузив расписание, необходимо послать команду инициализации (старта) расписания для того, чтобы передвижная станция начала отсылать позиции в центр мониторинга.

Аргос

Спутниковая система Аргос состоит из сегмента трансмиттеров (радиомаяков) Аргос, которые устанавливаются на суда, сегмента низкоорбитальных спутников, сегмента приемных спутниковых станций и сегмента центров мониторинга. Каждый трансмиттер имеет свой уникальный идентификационный номер. Центр мониторинга получает заявки на включение судов в систему мониторинга, содержащие сведения о судне и идентификационном номере трансмиттера Аргос. Эти сведения заносятся в базу данных и используются в дальнейшем для идентификации судна, на котором находится трансмиттер. Трансмиттеры периодически излучают сигналы, которые принимаются низкоорбитальными спутниками, имеющими на своем борту оборудование системы Аргос (6 спутников серии NOAA и один спутник ADEOS-2). Эти сигналы передаются на приемные спутниковые станции, откуда по наземным телекоммуникационным каналам поступают в центры мониторинга.

Вычисление координат трансмиттеров производится в глобальных или региональных центрах обработки Аргос. Координаты рассчитываются на основе доплеровского смещения несущей частоты сигнала, излучаемого трансмиттером. Доплеровское смещение возникает за счет относительного движения приемника (спутника) и передатчика (трансмиттера) сигнала.

Доставка координат трансмиттеров из центров обработки информации Аргос в центр мониторинга осуществляется по телекоммуникационным каналам сети Интернет или Х.25. В центре мониторинга на основе имеющихся регистрационных сведений поступающие координаты связываются с тем или иным судном.

Рис. 1.2 Схема сбора данных спутникового позиционирования на базе системы Аргос

В современных трансмиттерах Аргос дополнительно устанавливается GPS - приемник. Это позволяет принимать и запоминать координаты местонахождения трансмиттера с высокой точностью, накапливать их, а затем, в момент связи с низкоорбитальным спутником Аргос, передавать в центр всю последовательность записанных в память координат.

1.2 Использование систем спутниковой связи в судовождении

1 февраля 1999 г. вступили в силу поправки 1988 года к Международной конвенции по охране человеческой жизни на море СОЛАС-74, регламентирующие внедрение Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности (ГМССБ).

С указанной даты все суда, подпадающие под требования СОЛАС-74/88, должны быть оснащены соответствующим комплектом оборудования в зависимости от районов плавания.

Для обеспечения безопасности мореплавания и возможности использования ГМССБ всеми без исключения судами, в т.ч. не подпадающими под требования Конвенции СОЛАС-74/88 (неконвенционными), Комитет по безопасности на море (КБМ) Международной морской организации (ИМО) выработал рекомендации по участию в ГМССБ неконвенционных судов и их оснащению соответствующим оборудованием.

Одним из основных видов судового оборудования ГМССБ, определенных Конвенцией СОЛАС, являются судовые земные станции (СЗС) спутниковой системы связи (ССС) Инмарсат стандартов А, В, С, Флит-77, Мини-С.

СЗС Инмарсат могут обеспечивать выполнение, практически, всех функциональных требований ГМССБ, а именно:

Передачу оповещений о бедствии в направлении «судно-берег»;

Прием оповещений о бедствии в направлении «берег-судно»;

Передачу и прием оповещений о бедствии в направлении «судно-судно»;

Передачу и прием сообщений для координации поиска и спасания;

Передача и прием сообщений на месте бедствия;

Передачу и прием информации по безопасности мореплавания;

Передачу и прием радиосообщений общего назначения.

Ниже дана схема оперативных инструкций ГМССБ для капитанов морских судов, терпящих бедствие (Руководство по международному авиационному и морскому поиску и спасению).

. АРБ - указатель местоположения должен всплывать и приводиться в действие автоматически, если он не может быть взят в спасательную шлюпку или плот.

. При необходимости суда должны использовать любые соответствующие средства для оповещения других судов.

. Ничто из вышеуказанного не может расцениваться как ограничение использования любых и всех возможных средств оповещения о бедствии

Таблица

Радиосвязь при бедствии
	Цифровой избирательный вызов (ЦИВ)	Радиотелефон	Радиотелекс
УКВ пв КВ4 КВ6 КВ8 КВ12 KB 16	канал 70 2187,5 4207,5 кГц 63 12 кГц 8414,5 кГц 12577 кГц 16804,5 кГц	канал 16 2 182 кГц 4125 кГц 6215 кГц 8291 кГц 12290 кГц 16420 кГц	2175,4 кГц 4177,5 кГц 6268 кГц 8376,5 кГц 12520 кГц 16695 кГц

Использование системы связи Инмарсат в ГМССБ

Оповещение о бедствии в направлении «судно-берег»

ССС Инмарсат обеспечивает приоритетное оповещение о бедствии. Оповещение с приоритетом «Бедствие» автоматически передается на спасательно-координационный центр (СКЦ). Каждая береговая земная станция (БЗС) системы обеспечена надежной связью с соответствующим закрепленным СКЦ. Такие СКЦ называются «ассоциированными».

БЗС и СКЦ могут быть соединены между собой как специально выделенными линиями связи, так и коммутируемыми линиями связи сети общего пользования. Таким образом, любое сообщение о бедствии, принятое БЗС, будет обработано и передано на ассоциированный СКЦ.

Ассоциированный СКЦ, при необходимости, может передать соответствующую информацию национальным властям поиска и спасания того государства, чье судно терпит бедствие, а также другим СКЦ.

Суда, оборудованные СЗС, могут выйти на связь с нужным СКЦ, используя вызов с обычным приоритетом (без приоритета «Бедствие»). В этом случае судовому оператору необходимо набрать полный международный номер телекса или телефона требуемого СКЦ.

Одним из главных достоинств системы Инмарсат является то, что нет необходимости в специально выделенных каналах для связи, относящейся к бедствию и безопасности. Сообщения о бедствии, переданные через Инмарсат, передаются по каналам связи общего назначения на приоритетной основе, что обеспечивает их быструю доставку адресатам..

Оповещение о бедствии в подсистеме связи Инмарсат-А

Каждая СЗС подсистемы Инмарсат-А может передать в адрес БЗС запросное сообщение с приоритетом «Бедствие», при этом береговая земная станция автоматически его «узнает» и немедленно предоставит спутниковый канал связи. Если все каналы связи в это время окажутся занятыми, один из них будет освобожден и предоставлен в распоряжение СЗС, которая передала запрос с приоритетом «Бедствие». Обработка приоритетных вызовов на БЗС полностью автоматизирована и не требует вмешательства обслуживающего персонала. Однако, персонал уведомляется о приеме и обработке сообщения с приоритетом «Бедствие» средствами подачи визуального и звукового сигнала тревоги.

Чтобы гарантировать безошибочную обработку запросов с приоритетом «Бедствие», координирующая станция сети (КСС) каждого океанского района автоматически контролирует их прохождение через все БЗС. При обнаружении какого-либо сбоя в обработке сигнала бедствия, КСС предпримет соответствующие меры для установления конечной двусторонней связи. КСС также регистрирует идентификационный номер БЗС, который содержится в запросном сообщении о бедствии и сама автоматически «перехватывает» этот вызов, если номер БЗС в нем указан неправильно, что может случиться, например, по ошибке судового оператора.

Запросное сообщение с приоритетом «Бедствие» передается от СЗС через спутник на БЗС. Большинство БЗС, принявших такое сообщение, автоматически адресуют его непосредственно в СКЦ. Таким образом, судовому оператору нет необходимости набирать телексный или телефонный номер СКЦ.

Если сигнал бедствия, принятый БЗС, не получил прямого соединения с СКЦ, судовой оператор не знает номера телекса или телефона СКЦ, или произошла задержка с набором этого номера, оператор КСС данного океанского района окажет помощь в установлении связи. Таким образом, ни один вызов с приоритетом «Бедствие» не останется без ответа.

Оповещение о бедствии в подсистеме связи Инмарсат-В

СЗС подсистемы связи Инмарсат-В могут передавать сигналы бедствия, как в телефонном, так и в телексном режимах. В обоих режимах процедура вызова, закрепления и освобождения канала одинакова.

СЗС хранит в памяти номер БЗС, который был предварительно выбран судовым оператором для связи, и используется при вызовах бедствия. Информация о статусе береговых станций данного океанского района автоматически обновляется при приеме от КСС «доски объявлений» (NCS Bulletin Board).

Если при передаче с судна вызова бедствия в телексном или телефонном режиме КСС зафиксирует, что в вызове содержится недействительный номер БЗС, или БЗС не сообщила в адрес СЗС о закреплении рабочего канала, КСС заменит этот номер на номер резервной БЗС и передаст в ее адрес данный вызов. Приняв вызов, резервная БЗС обработает его и установит соединение.

Для СЗС подсистемы связи ИНМАРСАТ-В класса I (с телексным аппаратом) обязательно наличие генератора сообщения о бедствии (ГСБ). Стандартизированное сообщение о бедствии, содержащее идентификационный номер СЗС, координаты, курс, скорость судна хранится в памяти СЗС (данные о координатах, курсе, скорости поступают от навигационного приемника, если он подключен к СЗС). Как только устанавливается телексный дуплексный канал с приоритетом 3 «Бедствие» (этот режим может быть установлен путем нажатия и удержания в течение, примерно 6 сек., кнопки «Бедствие»), СЗС примет команду GA+ (БЗС готова к приему), судовой оператор может начать передачу сообщения о бедствии или передать готовое сообщение, хранимое в ГСБ.

Оповещение о бедствии в подсистеме связи Инмарсат-С

В подсистеме связи Инмарсат-С для оповещения о бедствии используется канал сигнализации. При нажатии кнопки «Бедствие» на СЗС, короткое запрограммированное сообщение передается на БЗС или КСС. Приоритет «Бедствие» гарантирует специальную обработку сообщения и его немедленную доставку в СКЦ.

Информация о характере бедствия, которая является составной частью оповещения о бедствии, может быть введена вручную с клавиатуры терминала. Координаты, скорость, курс судна обновляются автоматически от встроенного в СЗС или сопряженного с СЗС спутникового навигационного приемника GPS. В некоторых типах СЗС Инмарсат-С эти данные могут быть обновлены вручную с клавиатуры терминала.

Оповещение о бедствии в подсистеме связи Флит-77

В случае бедствия СЗС подсистемы Инмарсат Fleet-77 обеспечивают предоставление телефонного канала с приоритетом РЗ «Бедствие».

Для предоставления телефонного канала с приоритетом РЗ оператору необходимо нажать и удерживать кнопку «Distress» более 5 секунд. При этом, если запросный сигнал подается с судна, ему предоставляется прямой телефонный канал с СКЦ.

После установления связи с СКЦ оператор может передавать голосом сообщение о бедствии в соответствии с установленной процедурой.

СЗС Инмарсат Fleet-77, как и СЗС других стандартов, могут быть установлены в СКЦ.

При использовании приоритета РЗ СКЦ Инмарсат Fleet-77 позволяют прерывать трафик с более низкими приоритетами (РО-Р2). Эта функция наиболее эффективно может быть использована в случае, когда капитану-координатору СКЦ, например, необходимо подключить к поисково-спасательной операции находящиеся поблизости от места бедствия судно, СЗС которого занята другим обменом.

Если оператор вызываемой СЗС Инмарсат Fleet-77 по каким-либо причина не ответил на приоритетный вызов (РЗ), то на вызываемой СЗС включается индикатор приоритетного вызова, указывающий на то, что такой вызов был принят, но ответа на него не последовало.

Отмена ложных сигналов бедствия, переданных через Инмарсат

Если сигнал тревоги в случаях бедствия передан неумышленно, необходимо принять меры для отмены этого сигнала, для чего следует известить соответствующий спасательный координационный центр (СКЦ) о том, что сигнал тревоги аннулируется, путем передачи приоритетного сообщения бедствия через ту же береговую земную станцию (БЗС), через которую был передан ложный сигнал тревоги в случаях бедствия. Указать название судна, позывной сигнал и идентификационный номер СЗС Инмарсат вместе с аннулированным сообщением о тревоге.

В системе ИНМАРСАТ функционирует система контроля за сигналами бедствия (Distress Alert Control System), позволяющая идентифицировать мобильные станции, передавшие сигналы бедствия.

Оповещение о бедствии в направлении «берег-судно»

В ССС Инмарсат оповещение о бедствии в направлении берег-судно может быть ретранслировано по следующим направлениям:

- всем судам, находящимся в данном океанском районе. Следует отметить, что из-за значительной зоны охвата геостационарных спутников, данный метод очень эффективен, однако, может быть использован при определенных обстоятельствах;

группе судов (некоторые БЗС обеспечивают этот режим с помощью операторов). Такая услуга может быть полезна для оповещения определенных групп судов (например, спасательных);

в район NAVAREA;

- в определенный географический район, ограниченный окружностью или прямоугольником.

В системе связи ИНМАРСАТ-С ретрансляция оповещений о бедствии в направлении «берег-судно» осуществляется через Международную службу сети безопасности (SafetyNET). Прием таких оповещений возможен только при наличии на судах приемника Расширенного Группового Вызова (РГВ), который, как правило, является составной частью СЗС ИНМАРСАТ-С. См. Рис. 3.3

Связь для координации поиска и спасания

Для контроля и координации поисково-спасательных работ СКЦ должен поддерживать связь с судном, терпящим бедствие, и с судами, участвующими в поиске и спасании. Эти возможности ограничиваются средствами связи, которыми оснащены суда. Суда, оборудованные СЗС Инмарсат и использующие процедуру вызова с приоритетом «Бедствие» (или обычным приоритетом с указанием прямого номера телекса или телефона СКЦ), имеют определенные преимущества в установлении быстрой и надежной связи с СКЦ через БЗС. Удобство заключается также в том, что многие СКЦ оснащены СЗС Инмарсат, и судно может связаться непосредственно с СКЦ, используя процедуру связи «судно-судно».

Для передачи информации в направлении СКЦ-судно могут быть использованы как индивидуальные вызовы судов, так и все типы вызовов, упомянутых выше.

Связь на месте проведения поисково-спасательных работ

Связь на месте проведения поисково-спасательных работ между судами и координатором поисково-спасательной операции или координатором на месте проведения операции обычно осуществляется на УКВ или ПВ на специально выделенных частотах. Однако, если суда оборудованы СЗС Инмарсат, то спутниковая связь, при необходимости, может использоваться как дополнение к УКВ и ПВ радиосвязи.

Передача сообщений с категориями «срочность» и «безопасность»

Для передачи сообщений таких категорий используются специальные двухцифровые коды доступа. Использование кодов позволяет передать сообщение в определенный адрес или получить прямое соединение с соответствующей организацией.

Распространение информации по безопасности мореплавания (ИБМ)

Распространение информации по безопасности мореплавания в системе связи Инмарсат-С осуществляется через международную службу SafetyNET.

Прием на судне сообщений, передаваемых через SafetyNET, возможен при наличии приемника РГВ.

1.3 Задачи решаемые системой связи Inmarsat

Глобальная система мониторинга подвижных объектов на базе подсистемы связи Инмарсат-С

Подсистема связи Инмарсат-С обеспечивает передачу информационных и служебных сообщений в пакетной форме на основе накопления, хранения и последующей передачи информации. Приемо-передающие станции Инмарсат-С малогабаритны и могут быть установлены даже на малотоннажных судах, автомобилях и поездах. Станции работают в автоматическом режиме, что позволяет эффективно использовать их в системе мониторинга и диспетчерского управления судами речного и морского флота, а также сухопутными автотранспортными компаниями.

Краткая информация о подсистеме связи Инмарсат-С

Установка на любом судне станции Инмарсат-С отвечает всем требованиям системы ГМССБ для оповещения о бедствии, связи при бедствии и обеспечения безопасности мореплавания. Эта подсистема была специально разработана для двустороннего обмена служебными сообщениями в пакетной форме на основе накопления, хранения и последующей передачи информации через компактные и недорогие терминалы, которые могут быть установлены на судах, автомобилях, на удаленных (необслуживаемых) объектах, а также переноситься в виде портативного чемоданчика.

Подсистема связи Инмарсат-С обладает рядом преимуществ перед другими системами связи. Подвижные станции Инмарсат-С малогабаритны и легко устанавливаются даже на малотоннажных судах и в автомобилях, они очень просты в эксплуатации, весьма надежны, кроме этого, в подсистеме довольно низкая стоимость оплаты коротких сообщений, без каких либо модификаций терминала могут быть использованы для передачи и приема сообщений по E-mail. Наиболее эффективнее использование электронной почты в системе Инмарсат-С будет в том случае, если сообщение не будет превышать одной страницы формата А4.

Обладая такими уникальными возможностями, подсистема Инмарсат-С широко используется в различных системах мониторинга как подвижных, так и стационарных объектов (трубопроводы, насосные станции) и окружающей среды (уровень воды в реках, озерах, плотины и т.п.).

Опрос, сбор данных и передача сводок

Режим опроса и сбора данных в подсистеме Инмарсат-С используется для запуска автоматической передачи сообщений или сводок данных с подвижного терминала или группы терминалов, принадлежащих, например, одной компании. Подвижная земная станция (ПЗС) Инмарсат-С получает инструкции о времени и порядке передачи этой информации. Опросные сообщения могут содержать текстовую или цифровую информацию и используются для передачи небольшого количества информации в адрес ПЗС.

Сводки данных представляют из себя короткие пакеты информации, передаваемые ПЗС в сигнальных пакетах. Поскольку отсутствует процесс установления связи, а сами сигнальные пакеты очень короткие, то данная служба является относительно дешевой.

Типовое применение опроса, сбора данных и передачи сводок включает:

- Сводки о местонахождении;

- Дистанционный надзор и контроль, например, системы диспетчерского контроля и сбора данных ДКСД.

В соответствии с Приказом Департамента морского транспорта № 31 от 27 апреля 1994 года в целях обеспечения безопасности мореплавания судовладелец обязан постоянно осуществлять контроль за движением своего флота. Для контроля суда, находящиеся в море, должны два раза в сутки передавать в адрес судовладельца служебную радиограмму о своем местонахождении («контрольное сообщение»).

Системы ДКСД дают возможность контролировать и управлять работой различных механизмов и оборудования из центрального поста управления, который может быть расположен на расстоянии сотен километров от самого объекта. Подсистема связи Инмарсат-С хорошо подходит для этих целей, так как сами терминалы компактны по размерам, надежны в работе, просты в обслуживании и имеют большие возможности в обработке данных.

Режим автоматической передачи данных является надежным и более дешевым способом передачи коротких сообщений в диспетчерский пункт регулярно в заранее установленные интервалы времени.

Использование Инмарсат-С для эффективного управления работой судов. В настоящее время широко применяются программы для электронного обмена данными (ЭОД), т.е. при обмене данными в соответствии с принятыми стандартами от одной компьютерной системы к другой. Применение новейших технологий в области спутниковой навигации и связи позволяет встраивать приемник спутниковой навигационной системы Navstar/GPS в станцию Инмарсат-С, подключать к станции различные сенсорные датчики и передавать в автоматическом режиме координаты местоположения подвижного объекта с точностью не хуже 100 метров, а также информацию о состоянии груза, транспортного средства и пр.

На базе системы связи Инмарсат-С и электронной карты были разработаны Системы диспетчерского управления, предназначенные для слежения за подвижными объектами с отображением их местоположения на электронной карте на компьютере диспетчера.

Информация о движении транспортного средства, состоянии груза находится в памяти компьютера и может быть при необходимости воспроизведена. Диспетчер может получать данные по объектам в автоматическом режиме через любой необходимый интервал времени, будь то часы или минуты. Наряду с этим диспетчер имеет возможность связаться с любым объектом и запросить его местоположение, направить срочную информацию об изменившейся обстановке на дорогах и в пунктах пересечения границ. В случае необходимости он имеет возможность переадресовать груз в новый пункт назначения, или направить транспортное средство для оказания срочной помощи другому транспортному средству, находящемуся в этом районе. Как уже отмечалось, информация с подвижного объекта к абоненту и от абонента поступает через спутники системы Инмарсат, сухопутные земные станции и по сетям передачи данных (Телекс, PSTN, X.25, Х-400 и др.). Для районов с хорошо развитой инфраструктурой связи это не вызывает никаких проблем. Для районов же с плохо развитой инфраструктурой связи в различных регионах России Морсвязьспутник разработал новый отечественный программный пакет для осуществления связи через станции Инмарсат-С, которые устанавливаются в диспетчерском центре. Это позволяет полностью исключить использование наземных линий связи. Пакет позволяет диспетчеру передавать сообщения на подвижные объекты и хранить их в базе данных.

Система мониторинга судов «Виктория»

В соответствии с приказом Министра транспорта РФ «О создании глобальной автоматизированной системы мониторинга и контроля за местоположением российских морских и смешанного (река-море) плавания судов» от 17.07.2000 года при головной роли Морсвязьспутника была создана Система Мониторинга Судов (CMC) «Виктория».

Основными целями создания Системы являются:

- совершенствование организации обеспечения безопасности мореплавания;

- повышение эффективности проведения поисково-спасательных операций на море;

- совершенствование организации информационного обеспечения в целях предотвращения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на море;

- совершенствование организации оперативного управления и контроля за безопасностью судоходства;

- информационное обеспечение при проведении анализа нештатных и аварийных ситуаций с судами;

- предоставление информации о местонахождении судов судовладельцам.

В настоящее время созданная система мониторинга обеспечивает наблюдение за перемещением судов в реальном масштабе времени, рассылку циркуляров и оперативный обмен с ними сообщениями по электронной почте через подсистему спутниковой связи Инмарсат-С. Она также предоставляет возможность проводить анализ ранее накопленных данных. CMC «Виктория» доступна пользователям через Интернет. Картографический интерфейс системы позволяет использовать для работы с ней стандартный браузер (Microsoft Internet Explorer или Netscape Communicator). Три высокопроизводительных сервера системы подключены к линии Интернет с высокой пропускной способностью, что позволяет одновременно обслуживать несколько сотен пользователей.

Таким образом, CMC «Виктория» воплощает в себе три передовые технологии:

- спутниковое позиционирование (GPS);

- спутниковую связь (Inmarsat-C);

- интернет.

Необходимое оборудование и программы

В состав необходимого оборудования, в первую очередь, входит любой компьютер, подключенный к Интернету по выделенной линии или посредством коммутируемого (dial-up) соединения, с установленным на нем браузером Internet Explorer или Netscape Communicator версии не ниже 4.0.

Если на компьютере установлен устаревший браузер версии 3.0, то система предложит его обновить посредством загрузки через Интернет новой бесплатной версии браузера. Работа с картографическим интерфейсом нуждается в загрузке при первом входе в систему вспомогательного программного инструментария Autodesk Mapguide Viewer. Эта загрузка производится новым пользователем лишь один раз, на что требуется несколько минут.

- Если Вы используете браузер Netscape Communicator 4.0+, загрузите Viewer (plug-in). Запустите mapguide plugin.exe, и в директории, созданной в результате распаковки, запустите файл setup.exe

- Если Вы используете Internet Explorer 4.0+,- загрузите Active-X компонент. Запустите activex.exe, и в директории, созданной в результате распаковки, запустите файл setup.exe

Интерфейс

1 Стандартный графический интерфейс («Виктория - Стандарт»)

Этот интерфейс реализует все функции, заложенные в систему, с использованием карт. Он требует постоянного или коммутируемого подсоединения к Интернету с пропускной способностью не ниже 19200 бит/сек. При более низкой пропускной способности и больших помехах на линии связи время загрузки векторной карты объемом около 100-150 Кбит может вызывать дискомфорт от продолжительного ожидания обновления экрана. Поэтому при плохих линиях Интернет предлагается использовать текстовый интерфейс.

2 Текстовый интерфейс (облегченная текстовая версия -- «Виктория -- Текст»)

Этот интерфейс сокращает до минимума объем передаваемой информации за счет отказа от картографического представления данных. Все данные представлены в виде таблиц. Это позволяет работать с системой на линиях Интернет плохого качества или с большими задержками.

3 Расширенный графический интерфейс («Виктория - Техник»)

Этот интерфейс требует знания технического устройства мобильных станций. Он расширяет возможности пользователя по программированию мобильных станций и оптимизации полинга, содержит богатый набор команд (полинг в круге, прямоугольнике и т.д.), поддерживает сбор телеметрической информации с судна.

2. Проектирование

2.1 Выбор среды разработки

Реализация дипломной работы проводится в системе программирования Delphi 7.0, располагающей широкими возможностями по созданию приложений баз данных. Уже с более ранних версии система Delphi снабжена необходимым набором драйверов для доступа к самым известным форматам баз данных, удобными и развитыми средствами для доступа к информации, расположенной как на локальном диске, так и на удаленном сервере. В поставку продукта входит большое количество коллекций визуальных компонент для построения, отображаемых на экране окон, что необходимо для создания удобного интерфейса между пользователем и исполняемым кодом.

Пакет Delphi - продолжение линии компиляторов языка Pascal корпорации Borland. Pascal как язык очень прост, а строгий контроль типов данных способствует раннему обнаружению ошибок и позволяет быстро создавать надежные и эффективные программы.

Компиляторы языка Pascal компании Borland никогда не заставляли пользователя подолгу ждать результатов компиляции. Производители утверждают, что на сегодня данный компилятор - самый быстрый в мире. Компилятор, встроенный в Delphi позволяет обрабатывать до 390 тыс. строк исходного текста в минуту. Он предлагает легкость разработки и быстрое время проверки готового программного блока, характерного для языков четвертого поколения (4GL) и в то же время обеспечивает качество кода, характерного для компилятора 3GL.

В смысле проектирования Delphi мало чем отличается от проектирования в интерпретирующей среде, однако после выполнения компиляции мы получаем код, который исполняется в 10-20 раз быстрее, чем тоже самое, сделанное при помощи интерпретатора.

Следует отметить также, что благодаря опции оптимизации сегментов удается существенно сократить размер выполняемого файла. Можно запустить компилятор в режиме проверки синтаксиса. При этом наиболее длительная операция компоновки и изготовления исполняемого файла выполняться не будет.

Поскольку использование баз данных является одним из краеугольных камней, на которых построено существование различных организаций, пристальное внимание разработчиков приложений баз данных вызывают инструменты, при помощи которых такие приложения можно было бы создавать. Выдвигаемые к ним требования в общем, виде можно сформулировать как: "быстрота, простота, эффективность, надежность".

Вероятно, то обстоятельство, что Delphi позиционируется как средство создания приложений, взаимодействующих с базами данных, и ориентировано преимущественно на рынок инструментальных средств клиент/сервер, где до настоящего момента доминируют интерпретируемые языки, позволило его авторам не задумываться над созданием оптимизирующего компилятора, способного использовать все достоинства архитектур современных процессоров.

Мощность и гибкость Delphi при работе с базами данных основана на низкоуровневом ядре - процессоре баз данных Borland Database Engine (BDE). Его интерфейс с прикладными программами называется Integrated Database Application Programming Interface (IDAPI). В принципе, сейчас не различают эти два названия (BDE и IDAPI) и считают их синонимами. BDE позволяет осуществлять доступ к данным как с использованием традиционного record-ориентированного (навигационного) подхода, так и с использованием set-ориентированного подхода, используемого в SQL-серверах баз данных. Кроме BDE, Delphi позволяет осуществлять доступ к базам данных, используя технологию (и, соответственно, драйверы) Open DataBase Connectivity (ODBC) фирмы Microsoft. Но, как показывает практика, производительность систем с использованием BDE гораздо выше, чем оных при использовании ODBC. ODBC драйвера работают через специальный «ODBC socket», который позволяет встраивать их в BDE.

Все инструментальные средства баз данных Borland - Paradox, dBase, Database Desktop - используют BDE. Все особенности, имеющиеся в Paradox или dBase, «наследуются» BDE, и поэтому этими же особенностями обладает и Delphi.

Библиотека объектов содержит набор визуальных компонент, значительно упрощающих разработку приложений для СУБД с архитектурой клиент-сервер. Объекты инкапсулируют в себя нижний уровень - Borland Database Engine.

Предусмотрены специальные наборы компонент, отвечающих за доступ к данным, и компонент, отображающих данные. Компоненты доступа к данным позволяют осуществлять соединения с БД, производить выборку, копирование данных, и т.п.

Компоненты визуализации данных позволяют отображать данные виде таблиц, полей, списков. Отображаемые данные могут быть текстового, графического или произвольного формата.

Таблицы сохраняются в базе данных. Некоторые СУБД сохраняют базу данных в виде нескольких отдельных файлов, представляющих собой таблицы (в основном, все локальные СУБД), в то время как другие состоят из одного файла, который содержит в себе все таблицы и индексы (InterBase). Например, таблицы dBase и Paradox всегда сохраняются в отдельных файлах на диске. Директорий, содержащий dBase .DBF файлы или Paradox .DB файлы, рассматривается как база данных. Другими словами, любой директорий, содержащий файлы в формате Paradox или dBase, рассматривается Delphi как единая база данных. Для переключения на другую базу данных нужно просто переключиться на другой директорий. InterBase сохраняет все таблицы в одном файле, имеющем расширение .GDB, поэтому этот файл и есть база данных InterBase.

Объекты БД в Delphi основаны на SQL и включают в себя полную мощь Borland Database Engine. В состав Delphi также включен Borland SQL Link, поэтому доступ к СУБД Oracle, Sybase, Informix и InterBase происходит с высокой эффективностью. Кроме того, Delphi включает в себя локальный сервер Interbase для того, чтобы можно было разработать расширяемые на любые внешние SQL-сервера приложения в офлайновом режиме. Разработчик в среде Delphi, проектирующий информационную систему для локальной машины (к примеру, небольшую систему учета медицинских карточек для одного компьютера), может использовать для хранения информации файлы формата .dbf (как в dBase или Clipper) или .db (Paradox). Если же он будет использовать локальный InterBase for Windows 4.0 (это локальный SQL-сервер, входящий в поставку), то его приложение безо всяких изменений будет работать и в составе большой системы с архитектурой клиент-сервер.

Масштабируемость на практике - одно и то же приложение можно использовать как для локального, так и для более серьезного клиент-серверного вариантов.

В начале работы над дипломным проектом возникла необходимость изучить ряд теоретических вопросов, связанных с выбором средств программной и аппаратной реализации поставленной задачи. К ним относится изучение принципов построения автоматизированных рабочих мест, локальных сетей и технологии клиент-сервер. Также были углублены знания относительно применения языка структурированных запросов SQL в среде программирования Delphi.

2.2 Построение концептуальной модели

В качестве средств моделирования данных используем диаграммы "сущность-связь". С их помощью определяются важные для предметной области объекты (сущности), их свойства (атрибуты) и отношения друг с другом (связи). Для построения концептуальной модели применяется один из возможных вариантов представления ER-диаграмм, который носит название модель Баркера.

Согласно этой модели, сущность (Entity) - это реальный либо воображаемый объект, имеющий существенное значение для рассматриваемой предметной области, информация о котором подлежит хранению. Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором, таким образом, каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров данного типа сущности.

Связь (Relationship) - поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области.

Создание концептуальной модели предшествует формированию логической модели данных. При анализе функциональной структуры, в системе можно выделить следующие сущности:

Рис. Концептуальная модель

2.3 Построение логической структуры баз данных

Рис. Логическая модель

2.4 Выбор языка манипулирования данными

Важной составной частью СУБД является язык манипулирования данными, который используется при работе различных приложений с БД. Как правило, язык манипулирования данными встраивается в язык программирования. Кроме того, при выборе СУБД, реализующей конкретную БД, необходимо оценить и техническую сторону дела, которая непосредственно связана с производительностью системы. В целом необходимо оценить семь групп параметров для выбора СУБД:

? характеристики ПК: тип, модель, фирма производитель;

? управление файлами и поиск: тип связи, модификация нескольких файлов, двунаправленное соединение таблиц, язык манипулирования данными, тип поиска;

? средства поддержки приложений: каталог данных, генератор приложений, процедурный язык, подпрограммы, макросы, отладчик, система поддержки исполнения, шифровка программ и данных, разграничения доступа, графика, текстовый редактор, статистика;

? ввод и поддержка целостности: управление с помощью команд, управление с помощью меню, проверка целостности по таблице, проверка уникальности ключа, проверка по дате, независимость данных;

? отчеты: отчеты по нескольким файлам, сохранение форматов отчетов, выдача отчета на экран, выдача отчета на устройство внешней памяти, вычисляемые поля, группы, переопределение формата даты, заголовки отчетов, генератор отчетов, итоговые поля, максимальная ширина отчета;

? операционная среда: тип операционной системы, объем требуемой оперативной памяти, необходимость использования постоянной памяти, объем требуемой постоянной памяти, язык подсистемы;

? дополнительные сведения: наличие сетевого варианта, стоимость, примечание, источники.

СУБД Access является системой управления базами данных реляционного типа. Данные хранятся в такой базе в виде таблиц, строки (записи) которых состоят из наборов полей определенных типов. С каждой таблицей могут быть связаны индексы (ключи), задающие нужные пользователю порядки на множестве строк. Таблицы могут иметь однотипные поля (столбцы), и это позволяет устанавливать между ними связи, выполнять операции реляционной алгебры. Типичными операциями над базами данных являются определение, создание и удаление таблиц, модификация определений (структур, схем) существующих таблиц, поиск данных в таблицах по определенным критериям (выполнение запросов), создание отчетов о содержимом базы данных.

Для работы с СУБД Access 6.0 требуются:

? IBM PC или совместимый компьютер с процессором 386 или выше;

? Microsoft Windows 95 или выше;

? Не менее 8 МВ оперативной памяти (рекомендуется 16 МВ);

? 20 МВ свободной памяти на жестком диске;

? манипулятор типа мышь.

СУБД позволяет задавать типы данных и способы их хранения. Можно также задать критерии (условия), которые СУБД будет в дальнейшем использовать для обеспечения правильности ввода данных. В самом простом случае условие на значение должно гарантировать, что не будет введен случайно в числовое поле буквенный символ. Другие условия могут определять область или диапазоны допустимых значений вводимых данных.