ΔΟΜΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ Ρ/Ε · 2020. 8. 13. · Βασικές Μονάδες radar ......

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

RADAR ARPA

Πλωτάρχης

Αθανάσιος Δρίβας ΠΝ

Περιεχόμενα Παρουσίασης

Εισαγωγή

Βασικές Μονάδες Radar

Αρχές Η/Μ Κύματα

Βασικές Παράμετροι Ρ/Ε – Διαμόρφωση Παλμού

Μέτρηση Απόστασης με Radar – Εξίσωση Radar

Διακριβωτική ικανότητα Ρ/Ε κατά απόσταση/διόπτευση

Μήκος Παλμού - Παράμετροι Ρ/Ε

CPA Target – North Up/Course Up/Head Up

Relative/True Motion – ARPA

Trial Maneuver – Track History

Parallel Index

Το Radar

Αρχή Λειτουργίας: Αποκάλυψη στόχων μέσω

της ανάλυσης των ανακλωμένων ΗΜ

κυμάτων που προσπίπτουν σε αυτούς.

The Echo Principle

Το Radar

Προέκυψε από Αμερικανικά / Βρετανικά ερευνητικά & πανεπιστημιακά κέντρα

Εφευρέθηκε Β’ ΠΠ.

Ονομασία από Αντιπλοίαρχο S. M. Tucker του Ναυτικού των Η.Π.Α.

Μερίδιο ευθύνης για τη νικηφόρο έκβαση του Β΄ΠΠ στη θάλασσα.

Ψηφιακή Εικόνα Radar

Βασικές Μονάδες Radar

Scanner

Waveguide

Transmitter

Receiver

Magnetron

Oscillator

PPI

Power Supply

Βασικές Μονάδες Radar

Transmitter

Video Display Radar

KYMATA

Συναρτήσεις Ημιτόνου και Συνημίτονου

•Μεταβολή της γωνίας θ κατά την περιστροφή της τελικής ακτίνας

και εξαγωγή των συναρτήσεων του ημιτόνου και του συνημιτόνου, ως

συντεταγμένες του σημείου Ρ. •Οι συναρτήσεις λαμβάνουν τιμές

στην περιοχή [-1, 1].

•Οι συναρτήσεις είναι περιοδικές με

περίοδο Τ.

•Για θαλάσσια κύματα Τ- μερικά δλ.

•Για ΗΜ κύματα, Τ- χιλιοστά /

εκατομμυριοστά του δλ.

•Έννοια της συχνότητας, αντίστροφο

περιόδου Τ.

Tf

1

•Για 001,0T δλ.

1000001,0

11

Tf κύκλοι/δλ.

ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΚΑΙ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ

ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΟΥΣ ΣΗΜΑΤΟΣ

0 5 10 15 20 25 30 35 40-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Τ

τοδευτερόλεπ ένα στο έχουμε σήματος του

ς /περιόδουκύκλους πόσους δηλαδή ,ondsec

1

κύκλος

seconds : σήματος του κύκλος έναςδιαρκεί που (sec)

ύό

TF

άT

Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ

ΜΗΚΟΣ ΚΥΜΑΤΟΣ

Δηλώνει πόσες μονάδες μήκους διαδρομεί

το ηλεκτρομαγνητικό κύμα κατά τη διάρκεια

ενός πλήρους κύκλου.

cmF

CGHzF

Fm

CF

C

31010

103 μεισούται κύματος μήκος το ,10 π.χ. συχνότητα Για

κύματος. του συχνότητα ηκαι φωτός του ταχύτητα ηsec

103 κύματος, μήκος το ,

9

8

8

ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

Ρ/Ε τ τ

PRI

τ: Pulse Length(sec) PRI: Pulse Repetition Interval(sec/pulse) PRF = 1/PRI (pulses/sec)

Tα Ρ/Ε (α) και (β) έχουν διαφορετικό πλάτος και διαφορετικό μήκος παλμού, αλλά ίδιο

PRI και επομένως και ίδιο PRF.

(a)

(b)

ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΠΑΛΜΩΝ Ρ/Ε

Διαμόρφωση Παλμού

Εκπομπή και λήψη Sonar

ΜΕΤΡΗΣΗ ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΣ ΜΕ Ρ/Ε

2

TCR R

C = Ταχύτητα του φωτός στο κενο = 300.000 km/sec

TR = Xρόνος για να φτάσει ο παλμός του Ρ/Ε στον στόχο και

να επιστρέψει

ΕΜΠΕΙΡΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ

1) R(km) = 0.15TR(μs)

2) R(nmi) = 0.081TR(μs)

The Echo Principle

Παράδειγμα σχέσεως

απόστάσεως στόχου-χρόνου

Στόχος βρίσκεται σε απόσταση 12ν.μ. από το πλοίο. Πόσο

χρόνο κάνει η επιστροφή της ανακλώμενης ηχούς στο στόχο να

επιστρέψει στο πλοίο;

>> C=3*10⁸m/sec

>> R=12*1852m=22224m

>> ΔΑ=2*R;

>> Time=ΔΑ/C =44448/3*10⁸→

>> Time=0.00014816sec

>> Time=148.16μsec

Επαλήθευση R(nmi) = 0.081TR(μs)

Διανυόμενη Απόσταση(ΔΑ)

Διπλάσια της αποστάσεως

εντοπισμού

Συχνότητα, PRF & Μήκος

Παλμού για radar ναυτιλίας

Συχνότητα

X-Band: 9320-9500 MHz

S-Band: 2900-3100 MHz

PRF

850,1700, 3400 pulses/sec.

Pulse Length

0.05-1.3μs.

ΔΟΜΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ Ρ/Ε

Πομπός

(Magnetron)

Διαμορφωτής

Παλμών

Ενισχυτής Μίκτης Ενισχυτής

Video A/D Converter

Duplexer

1 2

Πολλαπλασιασμός

1 2 Χ

Μετατροπή στην ενδιάμεση

συχνότητα

Σύγχρονος

Φωρατής

Εκπεμπόμενο

σήμα

Λαμβανόμενο

σήμα

Χ

Τύποι απεικόνισης radar

Real Time Display

Οι στόχοι εμφανίζονται ταυτόχρονα με τον εντοπισμό τους κατά

την περιστροφή της σάρωσης

Synthetic Display

Η πληροφορία εντοπισμού αποθηκεύεται πρώτα στη μνήμη και

μετά απεικονίζεται

Πλεονεκτήματα:

• Βελτίωση ποιότητας εικόνας (καθαρισμός από θόρυβο).

• Αυτόματη παρακολούθηση στόχων.

• Αντοχή σε παρεμβολή.

• Δυνατότητα εκτελέσεως τεχνικών ΗΝ ΠΟΛ.

Μικροεπεξεργαστής για αποθήκευση & επεξεργασία δεδομένων

Μνήμη Πρόγραμμα

ΕΠΙΛΟΓΗ PRF

•Η διάρκεια επανάληψης

παλμών πρέπει να είναι

αρκετή ώστε να μη

συγχέεται χρονικά η

επιστροφή του ενός

παλμού με την

επιστροφή του

επόμενου παλμού.

•Κάτι τέτοιο δεν ισχύει

για στόχο που

εντοπίζεται σε χρόνο

t ³PRI

2

Στόχος που επιστρέφει ηχώ για

χρόνο>PRI/2

0 100 200 300 400 500 600-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

PRI

𝑃𝑅𝐼

2 x

2 ∙𝑃𝑅𝐼

2+ 𝑥 = 𝑃𝑅𝐼 + 2 ∙ 𝑥 > 𝑃𝑅𝐼

Έστω PRI/2+x , ο χρόνος που απαιτείται για το σήμα του Ρ/Ε να φτάσει το στόχο.

Η ηχώ από το στόχο θα επιστρέψει στο Ρ/Ε στο διπλάσιο χρόνο,

Αλλά. Μετά από χρόνο PRI το Ρ/Ε έχει μηδενίσει το χρόνο αναφοράς.

Συνεπώς, ο στόχος εμφανίζεται με λανθασμένη αναφορά χρόνου ίση με

Μέγιστη Αναμφίβολος Απόσταση:

ΤR = 2 ∙ 𝑥

𝐶 ∙𝑃𝑅𝐼

2=

𝐶

2 ∙ 𝑃𝑅𝐹

ΑΜΦΙΒΟΛΙΑ ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΣ

ΕΠΙΛΟΓΗ PRF

A

B

A’

A’

A’

Βάσει αυτής της

διαφοράς χρόνου

μετράται η απόσταση

Εκπομπή Παλμού Α

Ανάκλαση παλμού Α από το στόχο

Ο ανακλώμενος παλμός επιστρέφει

Επόμενος παλμός Β εκπέμπεται πριν επιστρέψει

ο Α’ – Ο δέκτης επανεκκινεί τη μέτρηση χρόνου

Ο ανακλώμενος παλμός επέστρεψε

Μεγίστη Αναμφίβολος

Απόσταση

Προυπόθεση: Κάθε παλμός να

ταξιδέψει, να ανακλαστεί στο στόχο

και να επιστρέψει πριν να

εκπεμφθεί ο επόμενος

𝐶 ∙𝑃𝑅𝐼

2=

𝐶

2 ∙ 𝑃𝑅𝐹

ΑΜΦΙΒΟΛΙΑ ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΣ

ΕΠΙΛΟΓΗ PRF - ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

Ρ/Ε διαθέτει PRF 1500 παλμούς / sec. Ποια

η μέγιστη αναμφίβολος απόσταση ;

..541852

1010010

15002

103

2

55

8

mnkmmPRF

CR

𝑅 =𝐶

2 ∙ 𝑃𝑅𝐹=

3 ∙ 108

2 ∙ 100.000 ∙ 1852= 0.8𝑛.𝑚.

Ρ/Ε διαθέτει PRF 100.000 παλμούς / sec. Ποια

η μέγιστη αναμφίβολος απόσταση ;

ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΟΥ RADAR

Πυκνότητα Ισχύος από ισοτροπική κεραία:

Για κατευθυντική κεραία:

Η ισχύς προσπίπτει σε στόχο που δρά με τη σειρά του

σαν πηγή και εκπέμπει:

Λαμβανομένη Ισχύς στην κεραία λήψεως:

Κέρδος Κεραίας:

ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ:

Pt = Ισχύς Ακτινοβολίας σ = Radar Cross Section Αe = Aποτελεσματική επιφάνεια

Κεραίας R = Απόσταση G = Κέρδος Κεραίας λ = Μήκος Κύματος

P =𝑃𝑡

4𝜋𝑅2

P =𝑃𝑡 ∙ 𝐺

4𝜋𝑅2

P =𝑃𝑡 ∙ 𝐺

4𝜋𝑅2 ∙𝜎

4𝜋𝑅2

P =𝑃𝑡 ∙ 𝐺

4𝜋𝑅2 ∙𝜎

4𝜋𝑅2 ∙ 𝐴𝑒

𝐺 =4𝜋𝐴𝑒𝜆2

RADAR CROSS SECTION

(ΑΝΑΚΛΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΣΤΟΧΟΥ)

Εξαρτάται από:

α) Σχήμα στόχου και γωνία πρόσπτωσης Η/Μ

ακτινοβολίας σε αυτόν.

β) Συνέχεια και ομοιογένεια επιφάνειας

γ) Υλικό κατασκευής (διαφορά μετάλλου από

Carbon Fiber)

Βροχή και σύννεφα δεν είναι ορατά από Ρ/Ε

χαμηλών συχνοτήτων ενώ αντίθετα είναι ορατά από

Ρ/Ε υψηλών συχνοτήτων.

ΔΙΑΚΡΙΒΩΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ Ρ/Ε

ΚΑΤΑ ΑΠΟΣΤΑΣΗ

Επεξήγηση:

Εξαρτάται από το μήκος παλμού και μόνον

Διακριβωτική Ικανότητα κατά απόσταση ίση με

Οριακή κατάσταση κατά την οποία:

Εμπρόσθια πλευρά ανακλώμενου παλμού από μακρινό στόχο μόλις αγγίζει οπίσθια πλευρά ανακλώμενου παλμού από εγγύς στόχο.

A B AB = τ/2 όπου τ το μήκος παλμού

t1 Ο εκπεμπόμενος παλμός φτάνει τον στόχο Α

t1+τ/2 Ο μισός παλμός έχει περάσει τον Α και μόλις έφτασε τον Β

t1+τ/2 Εχει δημιουργηθεί κατά το ήμισυ η ανάκλαση του Α

t1+τ Ο μισός παλμός έχει περάσει και τον Β

t1+τ Εχει δημιουργηθεί κατά το ήμισυ και η ανάκλαση του Α

t1+τ+τ/2 Εχουν δημιουργηθεί και οι δύο ανακλάσεις, οριακά χωρίς να

παρεμβάλονται και οδεύουν προς τα πίσω

𝐷𝑅 =𝐶 ∙ 𝜏

2

ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ Ρ/Ε

ΚΑΤΑ

ΑΠΟΣΤΑΣΗ

ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ Ρ/Ε ΚΑΤΑ

ΑΠΟΣΤΑΣΗ - ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

Για Ρ/Ε με μήκος παλμού 1μsec.

𝐷𝑅 =𝐶 ∙ 𝜏

2=3 ∙ 108 ∙ 10−6

2= 150𝑚

Εύρος Δέσμης Radar:

Εξαρτάται από

Μήκος κύματος (συχνότητα εκπομπής)

Μέγεθος κεραίας.

Για radar με συχνότητα 9 GHz και κεραία

35 cm Εύρος Δέσμης 6°.

Για radar με συχνότητα 3 GHz και κεραία

3,5 m Εύρος Δέσμης 2°.

ΕΥΡΟΣ ΔΕΣΜΗΣ ΚΕΡΑΙΑΣ

Εύρος Δέσμης Κεραίας

•Η γωνία εντός της οποίας περιορίζεται η ενέργεια του σήματος που εκπέμπει το

radar.

•Ηχώ από στόχο εντοπίζεται μόνον εντός της ανωτέρω γωνίας.

•Πρέπει να έχει τιμή το πολύ ίση με 2,5 μοίρες.

•Ενα καλό ναυτιλιακό radar έχει εύρος δέσμης περί τις 0,75 μοίρες.

ΔΙΑΚΡΙΤΙΚΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ Ρ/Ε

ΚΑΤΑ ΔΙΟΠΤΕΥΣΗ

Εύρος Δέσμης Κεραίας

•Οι στόχοι διαχωρίζονται μόνο όταν η δέσμη περνώντας από τον πρώτο στόχο παύει

να τον φωτίζει, ενώ ακόμη δεν έχει αρχίσει να φωτίζει το δεύτερο.

•Η ίδια γωνία σε μεγαλύτερη απόσταση υποτυπώνει μεγαλύτερο τόξο. Άρα

αυξανομένης της απόστασης μειώνεται η διακρ. Ικανότητα κατά διόπτευση.

Φορά

περιστροφής

ΕΛΑΧΙΣΤΗ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΥ

ΤΟΥ RADAR

Απαιτείται απομόνωση του δέκτη από τον πομπό για το χρονικό

διάστημα που το radar εκπέμπει για να αποφευχθεί καταστροφή

του δέκτη

Απαιτείται χρόνος tTR για να περάσει το radar από εκπομπή σε

λήψη, κατά τη διάρκεια του οποίου χρόνου η συσκευή δεν

λαμβάνει.

Επομένως ο χρόνος που τουλάχιστον απαιτείται να μην λαμβάνει η

συσκευή θα ισούται με το μήκος παλμού, που αντιστοιχεί στον

χρόνο που η συσκευή εκπέμπει, συν τον χρόνο tTR.

Δηλαδή ισχύει:

2

tCR TR

min

Ελάχιστη Απόσταση Εντοπισμού NM

Radar X & S Band

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΜΗΚΟΥΣ ΠΑΛΜΟΥ

ΜΙΚΡΟ Ιδανικό για ακτοπλοϊα

– Ζωγραφίζει πολύ ωραία τις ακτές

Μικρή ενέργεια, μεγάλη απόσβεση, αδυναμία εντοπισμού στις μεγάλες αποστάσεις.

Kαλή συμπεριφορά σε συνθήκες sea & rain clutter.

ΜΕΓΑΛΟ Μικρή διακριτική

ικανότητα κατά απόσταση.

Μεγάλη ενέργεια – εντοπισμός σε μεγάλες αποστάσεις (ιδανικό για έρευνα επιφανείας).

Στις κοντινές αποστάσεις ζωγραφίζει χοντροκομμένους τους στόχους στον ενδείκτη.

Μπορεί να αποκρύψει στόχους σε συνθήκες sea & rain clutter.

ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΗΚΟΥΣ

ΠΑΛΜΟΥ

ΙΣΧΥΣ RADAR ΚΑΙ ΥΨΟΣ

ΚΕΡΑΙΑΣ

Δύο παράμετροι που επηρεάζουν τη μέγιστη απόσταση εντοπισμού του Ρ/Ε.

Όσο μεγαλύτερη η ισχύς του πομπού τόσο αυξάνεται η τελευταία.

Όσο ψηλότερα είναι τοποθετημένη η κεραία του Ρ/Ε και όσο ψηλότερος είναι ο στόχος, τόσο αυξάνεται ο ορίζοντας του Ρ/Ε

μίλια σε και μέτρα σε στόχου ύψος κεραίας, ύψος

22.222.2

RHh

HhR

mm

mm

Νεκρός τομέας Radar:

Εξαρτάται από

Ύψος κεραίας

Εύρος δέσμης κεραίας

Υπερκατασκευές πλοίου

Διάρκεια παλμού

Εμβέλεια Radar: Εξαρτάται από:

Συχνότητα: Για μικρή συχνότητα, μεγαλύτερη

εμβέλεια.

Διάρκεια παλμού: Όσο μεγαλύτερη, τόσο μεγαλύτερη

η εμβέλεια.

Ισχύς εκπομπής:

Ευαισθησία δέκτη.

Ύψος κεραίας και ύψος στόχου.

Ατμοσφαιρικές συνθήκες διάδοσης.

Εντοπισμός: Συνάρτηση μεγέθους στόχου.

Μικρός στόχος σε κύματα;

Ηχώ - Παράσιτα

Από ανακλάσεις του στόχου σε

εμπόδια κοντά σε αυτόν (βράχια;)

Από επιστροφές κυματισμού και

βροχής.

Φαινόμενο διπλής και τριπλής ηχούς.

Εκπομπές από γειτνιάζοντα radar.

ΗΧΩ ΚΑΙ ΠΟΙΟΤΗΤΑ

ΣΤΟΧΟΥ

Sea Clutter

ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ Ρ/Ε

ΜΕΓΑΛΗ ΙΣΧΥΣ Χαμηλή συχνότητα, εντοπισμός σε μεγάλες αποστάσεις, μεγάλη

κεραία.

ΧΑΜΗΛΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ Μεγάλη κεραία, μικρές ατμοσφαιρικές απώλειες

ΜΙΚΡΟ PRF Μικρή αμφιβολία αποστάσεως, μεγάλη αμφοβολία doppler,

απαίτηση μικρής ταχ. περιστροφής κεραίας για να χτυπήσουν

αρκετοί παλμοί το στόχο.

ΜΕΓΑΛΟ PRF Μεγάλη αμφιβολία αποστάσεως, μικρή αμφοβολία doppler, ταχεία

ανανέωση στοιχείων στόχου.

ΜΕΓΑΛΟ ΜΗΚΟΣ ΠΑΛΜΟΥ Μεγάλη ισχύς, μικρή διακριβωτική ικανότητα κατά απόσταση,

μεγάλη ελάχιστη απόσταση εντοπισμού, μικρό bandwidth και άρα

μεγάλη ευαισθησία δέκτη

ΜΙΚΡΟ ΜΗΚΟΣ ΠΑΛΜΟΥ Μικρή ισχύς, καλή διακριβωτική ικανότητα κατά απόσταση,

μεγάλο bandwidth άρα μικρή ευαισθησία δέκτη λόγω εισαγωγής

θορύβου στο μεγάλο bandwidth

ΜΕΓΑΛΗ ΤΑΧ. ΠΕΡΙΣΤΡ.

ΚΕΡΑΙΑΣ

Ταχεία ανανέωση στοιχείων στόχου. Πρέπει να συνδιάζεται με

μεγάλο PRF για να χτυπήσουν αρκετοί παλμοί το στόχο.

ΣΤΕΝΟ ΕΥΡΟΣ ΔΕΣΜΗΣ

ΚΕΡΑΙΑΣ

Καλή διακριβωτική ικανότητα κατά διόπτευση. Επιτυγχάνεται αν

η κεραία έχει διαστάσεις πολλών μηκών κύματος. Αρα για να έχει

λογικές διαστάσεις πρέπει η συχνότητα του radar να είναι μεγάλη

ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΔΙΠΛΗΣ ΗΧΟΥΣ Εμφανίζεται στις μικρές αποστάσεις

Η ηχώ που επιστρέφει στο πλοίο ανακλάται, ταξιδεύει δεύτερη φορά

προς το στόχο και μετά επιστρέφει.

Α

C

B

Η απόσταση Β δεν περιέχει σφάλμα διότι:

Β=C+σφάλμα-(Α+σφάλμα)=C-A

Αρα σφάλμα = Α-Β, και αντικαθιστώντας σφάλμα = Α-(C-A)=2Α-C

είδωλο

.

Multiples Echoes

EKTIΜΗΣΗ CPA ΣΤΟΧΟΥ

ΒΑΣΙΚΑ ΚΟΥΜΠΙΑ

ΕΛΕΓΧΟΥ RADAR

ΚΟΥΜΠΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ

Power/Standby/Transmit Θέτει τη συσκευή σε λειτουργία

Brilliance Φωτεινότητα

Gain Ενίσχυση λαμβανόμενου σήματος

Heading Marker Ένδειξη Γραμμής Πλώρης

Range Κλίμακα αποστάσεως

Tuning Συντονισμός στη σωστή συχνότητα εκπομπής

Anti sea clutter (STC) Μείωση παρασίτων θαλάσσης

Anti rain clutter(FTC) Μείωση παρασίτων βροχής

Interference Rejection Μείωση παρασίτων από γειτονικά radar.

Interférence Rejection

Απαλείφει τους στόχους από

γειτονικά radar.

Δείχνει στόχους που εντοπίζονται

από παραπάνω από έναν παλμό.

ΜΕΤΡΗΣΗ ΔΙΟΠΤΕΥΣΕΩΣ &

ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΣ

Προσανατολισμός εικόνας radar

North Up

Η διόπτευση 000° ταυτίζεται με τον αληθή Βορρά.

Η πορεία του πλοίου ταυτίζεται με την αληθή τιμή της στο

ανεμολόγιο.

Head Up

Η πληροφορία της πυξίδας δεν χρησιμοποιείται στην απεικόνιση.

Η διόπτευση 000° ταυτίζεται με την πορεία του πλοίου.

Στροφή του πλοίου διατηρεί την πορεία του επί της διοπτεύσεως

000° και περιστρέφει όλη την απεικόνιση

Course Up (stabilized)

Η διόπτευη 000° ταυτίζεται με πορεία που επιλέγω. Δηλαδή όλη η εικόνα

του radar απεικονίζεται αναφορικά με την πορεία που επιλέγω ως

αφετηρία στις 000°.

Head Up:

Πλοίο

στρέφει

ΑΡ 90°

Όλη η εικόνα

στέφει ΔΕ 90°

North Up:

Πλοίο

στρέφει

ΑΡ 90°

Γραμμή πλώρης

στέφει ΑΡ 90°

ΗΕΑD-UP

• Το πλοίο στρέφει ΔΕ 15°

• Η απεικόνιση στέφει όλη αριστερά κατά 15°

• Δεν μπορεί να εκτελεσθεί ναυτιλία μέχρι να λάβει το πλοίο τη νέα θέση.

NORTH-UP

• Το πλοίο στρέφει ΔΕ 30°

• Η γραμμή πλώρης στρέφει ΔΕ κατά 30°

• Εκτελείται διαρκώς ναυτιλία – αποφυγή συγκρούσεως.

Σύγκριση απεικονίσεων Head Up –

North Up

Head Up Όποια πορεία και να λάβει το

πλοίο, η γραμμή πορείας δείχνει πάντα 000°.

Όταν στρέφει το πλοίο περιστρέφεται και όλη η εικόνα του radar. Στη θαλασσοταραχή θολώνει όλη

η εικόνα.

Δύσκολη η κατανόηση της κίνησης των στόχων.

Βοηθά στη συσχέτιση μάτι - radar.

Παρέχει σχετικές διοπτεύσεις.

Κατάλληλο για πλου σε στενά περάσματα – διαύλους – ποταμούς.

North Up

Με κάθε αλλαγή πορείας στρέφει η γραμμή της πορείας.

Οι στόχοι και οι ακτές δεν περιστρέφονται όταν στρέφει το πλοίο

Βοηθά στη συσχέτιση χάρτης – radar.

Παρέχει αληθείς διοπτεύσεις

Κατάλληλο για χειρισμούς αποφυγής συγκρούσεως.

Σύγκριση Προσανατολισμών Εικόνας

Head Up

Unstabilized

True North Up

Stabilized

Course Up

Stabilized

Θάμπωμα εικόνας

με αλλαγή πορείας

του πλοίου

Ναι: Θολώνει όλη η

εικόνα

Οχι Οχι

Μέτρηση

Διοπτεύσεων

Δύσκολη και

χρονοβόρα

Αμεση Αμεση

Πρόβλημα στην

εκτίμηση κινήσεως

στόχων.

Ναι Οχι Οχι

Ταύτιση με οπτική

εικόνα

περιβάλλοντος

Πλήρης Οχι άμεση. Ναι αν το πλοίο μας

δεν αλλάξει πορεία.

Ταύτιση με το χάρτη Οχι άμεση. Πλήρης Οχι άμεση.

Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και πότε

συμφέρει η χρήση του Course Up

(stabilized)

Εικόνα περιβάλλοντος ίδια με εικόνα radar.

Δεν περιστρέφονται οι στόχοι και οι ακτές με

περιστροφή του πλοίου.

Αλλά...αν αλλάξω πορεία, χάνεται η ταύτιση

της γραμμής πλώρης με τη διόπτευση 000°.

Οταν διατηρούμαι επί δεδομένης πορείας για

πολύ χρόνο και θέλω η εικόνα του

περιβάλλοντος να ταυτίζεται με την εικόνα του

radar.

Relative Motion

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ

ΣΧΕΤΙΚΗΣ

ΚΙΝΗΣΗΣ

True Motion

Σύγκριση απεικονίσεων σχετικής

και αληθούς κίνησης.

Σχετική Κίνηση

Απευθείας εκτίμηση του

CPA & TCPA.

Επίλυση τριγώνου

ταχυτητων για εύρεση

αληθών στοιχείων στόχου

(χειροκίνητη ή αυτόματη).

Περιστροφή στόχων όταν

το πλοίο λόγω

κυματισμού εμφανίζει

μικρές αλλαγές πορείας.

Αληθής Κίνηση

CPA & TCPA εξάγονται

με υπολογισμό

(χειροκίνητο ή αυτόματο).

Απευθείας ένδειξη και

έννοια αληθούς κίνησης

των στόχων.

Εύκολη αντίληψη στόχων

που χειρίζουν.

Άμεση συσχέτιση με

εικόνα ECDIS

Ενδειξη Πλώρης (Heading

Marker)

Φωτίζεται έντονα με κάθε πέρασμα

της σάρωσης.

Υπάρχει κουμπί (με ελατήριο) heading

marker off για να δούμε τυχόν στόχο

που αποκρύπτεται κάτω από την

ένδειξη της πλώρης.

Σχέση μεταξύ ταχύτητας περιστροφής κεραίας,

εύρους δέσμης και PRF.

Αύξηση ταχύτητας περιστροφής κεραίας Ταχεία ανανέωση πληροφορίας.

Αυτό ισχύει μέχρι ένα όριο γιατί...

Επηρρεάζεται ο αριθμός των παλμών που προσπίπτουν σε έναν στόχο.

Πρέπει να προσπίπτει ικανός αριθμός παλμών για να έχουμε ικανή πιθανότητα

εντοπισμού του στόχου.

𝑃𝑅𝐹 =1

𝑃𝑅𝐼𝑝𝑢𝑙𝑠𝑒𝑠 𝑠𝑒𝑐

Ποιος ο αριθμός των παλμών που

προσπίπτουν σε σημειακό στόχο; Έστω

N: Αριθμός περιστροφών / λεπτό (rpm).

ΗΒW: Το οριζόντιο εύρος δέσμης της κεραίας.

PRF: Η συχνότητα επανάληψης παλμών (pulses/sec).

Πόσο χρόνο t χρειάζεται η κεραία για να διανύσει γωνία ίση με το

οριζόντιο εύρος δέσμης κεραίας HBW;

Σε χρόνο η κεραία διανύει 6Ν degrees

Σε χρόνο t=? διανύει HBW degrees

Σε αυτό το χρόνο t σημειακός στόχος δέχεται αριθμό παλμών:

𝑁 𝑟𝑝𝑚 ⇔𝑁

60𝑟𝑒𝑣𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛𝑠 𝑠𝑒𝑐 ⟺

𝑁∙360°

60= 6𝑁 °/𝑠𝑒𝑐

t =𝐻𝐵𝑊

6𝑁

𝑆 = 𝑃𝑅𝐹 ∙ 𝑡 = 𝑃𝑅𝐹 ∙𝐻𝐵𝑊

6𝑁

Έστω

S: 10 (pulses), ο ελάχιστος αριθμός παλμών που απαιτείται να

προσπέσουν σε σημειακό στόχο για να εντοπιστεί.

ΗΒW: 2°

PRF: 1.000 (pulses/sec).

Ποια η ταχύτητα περιστροφής κεραίας Ν που απαιτείται για να

επιτευχθεί η ανωτέρω τιμή του S;

S = PRF ∙ 𝑡 = 𝑃𝑅𝐹 ∙𝐻𝐵𝑊

6𝑁⇒ 𝑁 = 𝑃𝑅𝐹 ∙

𝐻𝐵𝑊

6𝑆

= 1000 ∙2

6 ∙ 10= 33,3𝑟𝑝𝑚

Αποφυγή Συγκρούσεως

EBL επί του στόχου

Γραμμή πορείας επί του στόχου

Ευκολίες ARPA

History Track

ARPA: Παρακολούθηση

Στόχων Αρχική χρήση ευρείας tracking gate επί της θέσεως

του στόχου.

Συρρίκνωση της tracking gate με τον υπολογισμό

των στοιχείων του στόχου.

Αν ο στόχος δεν βρεθεί στην αναμενόμενη θέση.

Νέα μεγέθυνση της tracking gate

• Εύρεση Στόχου: Παρακολούθηση στόχου από την αρχή

• Μη εύρεση στόχου για 5 στις 10 σαρώσεις: Target lost

alarm

Target Swap? Η ARPA επιλέγει το στόχο με

την ισχυρότερη ηχώ.

CENTERED / OFF CENTERED DISPLAY

APRA KEYBOARD

ARPA Target Acquisition

Manual Acquisition

Τοποθέτηση κύκλου ή σταυρού επί του

στόχου

By Guard Zones

Αυτόματη παρακολούθηση στόχων.

Με τον εντοπισμό στόχου: Audible & Visible

Alarm

Auto Acquire Function

Όλοι οι στόχοι επί του ΡΡΙ

παρακολουθούνται

AUTOMATIC ACQUISITION BY AREA

•Απομόνωση

ανεπιθύμητων στόχων

•Βελτίωση κατανόησης

εικόνας

•Βέλτιστη εκμετάλλευση

δυνατοτήτων συστήματος

(όριο αριθμού

παρακολούθησης στόχων

•Visible & Audible Alarms

AUTOMATIC ACQUISITION BY GUARD ZONES

Guard Zones

Αποφυγή Συγκρούσεως: ARPA

Trial Manoeuver

Εκτελεί προσομοίωση της επιδράσεως ενός χειρισμού στα

στοιχεία όλων των στόχων, χωρίς να διακόπτει τη διαδικασία

ανανέωσης των στοιχείων τους.

Παρέχεται οπτική αναπαράσταση της προσομοίωσης, όταν

γίνεται ταυτόχρονη χρήση διανυσμάτων των στόχων.

Manual Mode

Εισάγουμε χειροκίνητα την πορεία και την ταχύτητα του στόχου και

πιέζουμε το κουμπί “TRIAL”.

Automatic Mode

Εισάγουμε μόνο την ταχύτητα και πιέζουμε το κουμπί “TRIAL”. Η

ARPA δείχνει την ασφαλή πορεία που παρέχει CPA και TCPΑ για

όλους τους στόχους μεγαλύτερο από την προκαθορισμένη τιμή.

Αν δεν προκύπτει ασφαλής πορείαaudible ALARM

Ιστορικό Στόχου (Track History)

Αποκαλύπτει / Παρέχει: Παρελθόν κίνησης στόχου / αίτιο

κίνησης.

Μελλοντικές προθέσεις.

Αίσθηση χειρισμού στόχου σε συνάρτηση με ναυτιλιακό περιβάλλον.

• Γιατί χείρισε;

• Μήπως και εγώ πρέπει να χειρίσω;

Χρονικό διάστημα μεταξύ στιγμάτων: Σταθερό (π.χ. Ανά 2 λεπτά).

Μεταβαλλόμενο αυτόματα ανάλογα με κλίμακα.

Καθοριζόμενο από το χειριστή.

Track History

Track History

Διανύσματα (Vectors)

Πολύ χρήσιμα στην αποφυγή συγκρούσεως.

Παρέχουν έννοια μελλοντικής κίνησης του στόχου.

Μήκος διανύσματος ρυθμιζόμενο

Δείχνει μελλοντική θέση στόχου μετά ρυθμιζόμενο

χρόνο.

Με κατάλληλο μήκος διανύσματος γίνεται άμεσα

κατανοητό το CPA.

Διανύσματα αληθούς κίνησης

Ακριβή εάν ο στόχος δεν χειρίσει.

Διανύσματα σχετικής κίνησης

Ακριβή εάν ο στόχος και το πλοίο μας δεν χειρίσουν.

ΑΛΗΘΗ & ΣΧΕΤΙΚΑ ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΑ

Πληροφορία AIS στο

ARPA

Επιλογή AIS OFF ---

AIS ON

Με τοποθέτηση του

ποντικιού επί του

συμβόλου AIS,

εμφάνιση

πληροφοριών στόχου

σε ξεχωριστό

παράθυρο

Parallel Indexing Lines

Διατίθενται 4 ανεξάρτητα ζεύγη PI

d1

d2

Μέθοδος Παράληλων Γραμμών

Μετράμε στο χάρτη τις d1 & d2 με χρήση διπαράλληλου και κουμπάσου

Μέθοδος Παράληλων Γραμμών

• Μετράω με το VRM τις αποστάσεις d1 & d2 και σε καθε κύκλο φέρνω εφαπτόμενη γραμμή παράλληλη στην πορεία

• Οι δύο κάβοι θα κινουνται αντίθετα με το πλοίο επί των αντιστοίχων γραμμών εάν είμαι στη θέση μου.

Μέθοδος Παράληλων Γραμμών

• Βρίσκομαι αριστερότερα της χαραχθείσας πορείας

Μέθοδος Παράληλων Γραμμών

• Βρίσκομαι δεξιότερα της χαραχθείσας πορείας