Вероятная дальность обнаружения целей

ЛЕКЦИЯ 3

Выбор шкалы дальности САРП и периодичности наблюдения

Шкала дальности САРП выбирается в зависимости от условий плавания, с учетом технических ограничений системы РЛС - САРП и технических ограничений самого САРП.

Технические ограничения могут оказывать определенное влияние и на возмож­ность оперативного изменения шкалы дальности РЛС или САРП. Так, уровень шумов на выходе приемника РЛС "Океан" при переключении шкал дальности изменяется, и для правильной работы системы АС САРП "Бриз-Е" необходимо каждый раз подстраивать оптимальный уровень шумов на его экране ручкой "Усиление".

Выбранная шкала дальности определяет (с учетом принятой системы радиолока­ционного наблюдения) дальность вероятного обнаружения эхо-сигналов целей (в милях). Так, при движении судов встречными курсами со скоростями 15-16 уз обнаруже­ние встречного судна на предельной для 16-мильной шкалы дальности оставляет судо­водителю резерв времени до момента сближения вплотную приблизительно 30 мин.

Таким образом, использование РЛС наиболее эффективно, если радиолокационное наблюдение ведется непрерывно. При таком наблюдении эхо-сигнал цели будет обна­ружен сразу после его появления на экране. Когда радиолокационное наблюдение НЕ является непрерывным, цели могут быть обнаружены на значительно меньших рас­стояниях. Допустимый перерыв в наблюдении зависит от района плавания, надежной дальности обнаружения объектов, скорости судов, взаимного положения и относитель­ной скорости их сближения. Если продолжительные отвлечения наблюдателя от экрана РЛС и САРП неизбежны, скорость судов должна быть соответственно снижена.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Суда с плохой отражающей способностью обнаруживаются лишь на небольших расстояниях, поэтому даже кратковременное отвлечение от экрана РЛС может при­вести к тому, что такие суда не будут своевременно обнаружены.

С учетом сказанного при плавании в открытом море радиолокационное наблюде­ние следует вести на шкалах среднего масштаба (12-16 миль) с периодическим просмот­ром обстановки на меньших шкалах дальности (для обнаружения слабых эхо-сигналов небольших судов, особенно на волнении) и на шкалах дальнего обзора (для возможно раннего обнаружения сильных эхо-сигналов и навигационных определений).

В стесненных водах наблюдение ведется на меньших шкалах дальности (4 - 8 миль, исходя из обстоятельств плавания) с периодическим просмотром обстановки на больших шкалах дальности (8-16 миль).

При выборе шкалы дальности следует также принимать во внимание следующее:

один и тот же эхо-сигнал обычно лучше обнаруживается на шкалах мелкого мас­штаба (большей дальности), чем на шкалах крупного масштаба (меньшей дальности), так как эхо-сигнал занимает меньшую площадь на экране и яркость его больше;

смазывание изображения в режиме ОД вследствие движения собственного судна практически неощутимо на шкалах дальности 16 миль и более, однако сильно снижает четкость изображения на малых шкалах дальности; аналогичным образом при обзоре на малых шкалах эхо-сигналы подвижных объектов за каждый оборот антенны "прыгают" на большее линейное расстояние на экране РЛС и САРП.

Вероятная дальность обнаружения целей

Вероятная дальность обнаружения объектов зависит от многих факторов, поэтому надежный расчет дальности обнаружения для заданной конкретной ситуации в судовых условиях невозможен. Вероятные дальности обнаружения различных объектов для средних условий плавания (т. е. при отсутствии сильного волнения, сильных осадков, помех от мощных кучевых облаков и гидрометеоров) приведены в приложении.

Однако рекомендуется при всяком удобном случае получать фактические данные о дальности обнаружения реальных объектов для своего судна, своей РЛС, своего САРП в различных условиях плавания.

Помехи от морских волн - одна из главных причин, снижающих дальность обна­ружения объектов. При сильном волнении сплошная засветка от волн может быть на расстояниях до 6 миль от начала развертки. Эхо-сигналы судов в зоне засветки обычно не обнаруживаются.

Влияние помех от волнения на дальность радиолокационного обнаружения судов следующее: при состоянии моря в баллах (по табл. 506 МТ-75) от 0 до 1 - нормаль­ное; от 2 до 3 - эхо-сигналы от малых (беспалубных) судов могут теряться в засветке и обнаруживаться на очень малых расстояниях; 4 - малые суда теряются в засветке, но эхо-сигналы больших судов, как правило, обнаруживаются; 5 - большая часть рыболов­ных и небольших транспортных судов теряются в засветке, но океанские траулеры и су­да средних и больших размеров обнаруживаются; 6 - океанские траулеры и транспорт­ные суда средних размеров теряются в засветке, большие транспортные суда продол­жают обнаруживаться; 7 - большие транспортные суда обнаруживаются только при удачном ракурсе наблюдения, самые большие с развитыми надстройками - независимо от ракурса в пределах обычных для них дальностей обнаружения; 8 - обнаруживаются только самые большие океанские суда с развитыми надстройками.

Эхо-сигналы от полос ливня, сильного снегопада, грозовых туч, мощных кучевых облаков также засвечивают экран, и среди этих пятен могут быть не обнаружены или потеряны эхо-сигналы судов.

Плотный туман уменьшает дальность радиолокационного обнаружения вследствие рассеивания и ослабления сигналов: от 10% при визуальной видимости 100 м до 30% при видимости 25 - 30 м. Песчаная буря сокращает дальность радиолокационного обна­ружения несколько больше, чем туман, при одной и той же дальности визуальной види­мости.

Субрефракция (пониженная рефракция) возникает, когда холодный влажный воз­дух распространяется над относительно более теплой водой (в средних широтах - осе­нью в пасмурную тихую погоду, в высоких широтах - в районах теплых течений и т. п.). При разности температур воздуха и воды более 20°С дальность обнаружения малых су­дов сокращается на 20 - 30% (в отдельных случаях до 40 %). При сверхрефракции (теп­лый сухой воздух над относительно более холодной водой) дальность радиолокационно­го горизонта выше нормальной, однако могут появляться мощные эхо-сигналы после­дующего хода развертки. Сильный ветер способствует перемешиванию слоев воздуха и создает условия, близкие к нормальным.

Ложные сигналы от берега, экранирующие объекты, многократные отражения от близкого большого судна (в виде отметок на кратных пеленгах или по одному пеленгу, но на кратных расстояниях) могут маскировать слабые эхо-сигналы небольших судов и затруднить их обнаружение.

Влияние плохих метеоусловий на дальность радиолокационного обнаружения меньше при использовании волны 10 см, поэтому в случае сильных помех лучше пере­ходить на диапазон 10 см. Так, при сильном ливне дальность радиолокационного обна­ружения может снижаться в 2 - 4 раза при X = 3 см и лишь на 5 - 10% при X = 10 см.

Влияние помех от волн можно до некоторой степени уменьшить посредством схе­мы ВАРУ ("Помехи от волн"), которая постепенно увеличивает усиление от самого низ­кого уровня для ближних целей до установленного значения - для удаленных целей. Од­нако пользоваться этим регулятором следует с осторожностью и помнить, что уменьша­ется усиление не только помех, но и эхо-сигналов реальных объектов. Усиление реко­мендуется регулировать таким образом, чтобы сохранять небольшую засветку вблизи центра экрана (не допуская появления "слепого" темного кольца, в пределах которого вообще не видно ни эхо-сигналов, ни мерцания экрана).

Следует учитывать, что во многих РЛС характеристика регулятора "Помехи от мо­ря" бывает излишне крутой, что не позволяет плавно "подрезать" помехи на достаточно большом радиусе. Удаленные помехи от волнения приходится гасить уменьшением об­щего усиления видеосигнала. Это отрицательно сказывается на дальности обнаружения и, естественно, нежелательно.

В инструкциях по использованию САРП указывается, что устойчивость АС и дос­товерность информации в большой степени зависят от характера видеосигнала, его мощ­ности, соотношения уровней сигнала и помехи. Подчеркивается, что необходимо сохра­нять минимальную видимость сигналов помех, чтобы вместе с ними не подавить сигналы от слабо различимых целей. Хорошо подобранное соотношение общего усиле­ния видеосигнала с подавлением помех позволяет обнаружить сигнал цели как на мак­симальных, так и на минимальных дистанциях.

Наблюдая за экраном РЛС, часто бывает очень трудно выделить слабые или неот­четливые эхо-сигналы, которые могут появляться на ИКО только периодически, но не наблюдаются постоянно. Источником этих эхо-сигналов бывают нередко пустые бочки или другие плавающие обломки, однако это может оказаться и действительная цель - яхта, навигационный буй или 20-футовый контейнер, смытый за борт во время шторма.

Безусловно, метод цифровой обработки радиолокационной информации, приме­няемый в САРП, позволяет гораздо эффективнее выделить полезный сигнал на фоне шумов и помех, чем ручная регулировка, которую производит судоводитель на экране обычной РЛС. Однако судоводитель, имеющий опыт радиолокационного наблюдения, обнаружив единичный всплеск на экране, будет внимательно вести наблюдение, пока опасное место обзора не останется позади. Процессор САРП, не получив подтверждения при нескольких оборотах антенны, может в соответствии с заложенными в нем крите­риями обнаружения прекратить поиск и потерять, таким образом, эхо-сигнал от неболь­шого объекта.

При организации радиолокационного наблюдения с использованием САРП судо­водитель должен учитывать следующие ограничения, накладываемые судовой РЛС.

1. Эффективная дальность обнаружения цели зависит от технических характери­стик РЛС (мощности передатчика, чувствительности приемника, используемой частоты и длительности импульса, высоты антенны), характера цели (размеры, материал, форма, ракурс) и характеристик среды (помехи от волн, дождь, снег, туманы, суб- или сверх­рефракция), ухудшается при качке судна и может быть неодинаковой в различных на­правлениях.

2. Если САРП не представляет собой автономную радиолокационную систему (АРЛС), а сопрягается с серийной РЛС, то установленная на РЛС шкала дальности на­кладывает важные ограничения на работу САРП. Если на РЛС установлена шкала даль­ности меньше, чем на САРП, то за пределами установленной шкалы РЛС экран САРП будет затемнен. Если на РЛС установлена шкала дальности больше, чем на САРП, то наблюдается некоторое ухудшение изображения на экране САРП вследствие деления частоты запуска развертки. Рекомендуется устанавливать на РЛС и САРП одинаковые шкалы дальности. В САРП "Бриз-Е" устанавливаемая шкала дальности не должна пре­вышать действующую шкалу РЛС более чем в 2 раза.

3. Разрешающая способность РЛС по пеленгу и дальности зависит от установлен­ной шкалы дальности, используемой частоты, ширины горизонтальной диаграммы на­правленности антенны. Две цели, находящиеся на расстоянии друг от друга меньше разрешающей способности РЛС, будут восприниматься и обрабатываться САРП как одна цель.

При неправильной настройке органов управления РЛС ухудшаются ее эксплуа­тационные свойства, а следовательно, и функционирование САРП. Так, в частности, по­ниженное усиление приводит к уменьшению дистанции обнаружения и захвата целей, повышает вероятность пропуска слабой цели (особенно на фоне помех). Чрезмерно по­вышенное усиление приводит к ухудшению разрешающей способности РЛС и способст­вует перезахвату целей (переходу строба АС с одной цели на другую) при близком рас­хождении целей.

5. Наличие "мертвой" зоны и "теневых" секторов судовой РЛС ограничивает воз­можность обнаружения и захвата целей САРП.

6. Ложные эхо-сигналы и помехи (помехи от волн, помехи от осадков и гидроме­теоров, ложные эхо-сигналы от крупного объекта на близком расстоянии, от деталей собственного судна, помехи от работы других РЛС) могут восприниматься САРП как точечные эхо-сигналы на экране, приниматься на автосопровождение и вносить дезин­формацию.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

При некачественной регулировке помехи от моря могут, создать в центре экрана сплошную засветку, классифицируемую как протяженная цель, за границей которой автоматически сформируется зона запрета захвата точечных целей. Следовательно, отметки всех наблюдаемых на экране точечных целей (в том числе судов) вообще не будут захватываться и сопровождаться.

Главным (и наиболее опасным) недостатком работы САРП в режиме автозахвата является отсутствие гарантии своевременного обнаружения и захвата цели. Если цель (например, малое судно с плохой отражающей способностью) будет впервые обнаруже­на уже внутри охранного кольца (см. рис. 7), то она не будет взята на автосопровож­дение, а ее появление не вызовет срабатывания звуковой предупредительной сигнализа­ции.

Главной проблемой при использовании режима автозахвата является правильная настройка чувствительности контура автообнаружения. Бели чувствительность установ­лена слишком высокой, САРП будет захватывать случайные помехи, помехи от волн и даже собственные "тепловые шумы". Такие помехи будут вызывать многочисленные ложные срабатывания предупредительной сигнализации, вносить дезинформацию в ви­де хаотично появляющихся и исчезающих на экране целей с изменяющимися элемента­ми движения и степенью опасности, дополнительно забивать каналы АС. Напротив, если установлена низкая чувствительность контура, то слабые эхо-сигналы могут быть про­пущены (особенно на фоне помех).

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Различные конструкции САРП отличаются одна от другой алгоритмами обна­ружения и захвата целей. Для грамотного и безопасного использования САРП судово­дитель должен четко знать критерии обнаружения и автозахвата данного конкретно­го типа САРП.

Предусмотренный алгоритмом САРП автоматический сброс сопровождаемой цели как потерянной при Т пропусках за п оборотов

антенны приводит к тому, что слабый эхо-сигнал, визуально обнаруживаемый су­доводителем при постоянном наблюдении, воспринимается САРП как помеха и не бе­рется на АС.

Таким образом, система автозахвата может вообще не обнаружить и не взять на АС (по той или иной причине) чрезвычайно важную для судоводителя цель. Аналогичным образом она может потерять или автоматически сбросить с АС цель, эхо-сигнал которой подвержен замиранию. В последнем случае цель может быть вновь взята на АС, но при этом будут вырабатываться и индицироваться новые значения курса и скорости (так как устойчивый режим АС еще не сформировался), что может ошибочно трактоваться судо­водителем как маневр цели.

Из-за отмеченных недостатков САРП в режиме автозахвата целей нельзя рассмат­ривать как вариант равноценного систематического наблюдения. Использование звуко­вой предупредительной сигнализации о приближении цели на установленную дистан­цию или о входе цели в установленную охранную зону не освобождает капитана и (или) вахтенного помощника от обязанности осуществлять должное наблюдение всеми дос­тупными методами. В зависимости от района плавания и ситуации необходимо обеспе­чить или минимальное отвлечение оператора от САРП, или непрерывное наблюдение. Пользоваться системами предупредительной сигнализации следует с осторожностью, особенно при наличии на экране неотчетливых эхо-сигналов.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Замена непрерывного радиолокационного наблюдения выставлением охранного кольца или зоны автозахвата, особенно с понижением чувствительности обнаружения, опасна.

В ряде САРП в режиме автозахвата (так же, как и в режиме ручного захвата) при нахождении нескольких целей на одном пеленге очередная цель может быть захвачена на АС только после обработки и выдачи данных по ранее захваченной цели, т. е. значи­тельно позже появления цели на экране САРП.

Важным недостатком работы САРП в режиме автозахвата целей является избыток информации на экране индикатора, где наблюдается больше векторов, чем это необхо­димо в конкретной ситуации (включая цели, не представляющие интереса, сигналы от помех и точечные эхо-сигналы от непротяженных деталей берега, забивающие каналы АС и экран САРП). При интенсивном движении возможно переполнение каналов АС, когда общее число целей превышает число каналов для их обработки.

Если память САРП полностью заполнена (т. е. сопровождается максимально воз­можное число целей), то при появлении новой цели срабатывает сигнализация о пере­полнении памяти TRACKING OVERLOAD. В этом случае для захвата новой цели сбра­сывается с АС наименее опасная цель. Важно знать критерии, по которым САРП авто­матически выбирает наименее опасную цель, так как при этом могут возникать сомне­ния в приоритете сопровождаемой цели: наряду с сопровождаемыми не представляю­щими интереса целями могут оказаться не захваченными цели, представляющие инте­рес, но находящиеся, например, на большей дистанции от собственного судна.

«Ручной» захват целей

При "ручном" захвате необходимо своевременно обнаружить эхо-сигнал цели на экране САРП, произвести глазомерную оценку ее потенциальной опасности и, если это целесообразно,взять цель на АС путем ее стробирования (наведения маркера) и нажатия соответствующей клавиши.

В отличие от системы автозахвата "ручной" захват может быть проведен на любой желаемой дальности, если позволяет сила эхо-сигнала. Очередность "ручного" захвата (стробирования) целей определяется степенью их опасности, выявленной в результате глазомерной оценки ситуации, так как число каналов АС всегда лимитировано.

Анализ показывает, что при квалифицированном отборе целей, "ручном" захвате и своевременном снятии целей с АС переполнение каналов АС 20-канальной САРП прак­тически исключено. В районах интенсивного судоходства наиболее вероятными являют­ся состояния, когда работают 5 каналов АС одновременно, вероятность простаивания САРП практически исключена (менее 0,5 %). Следует также учитывать необходимость резервирования каналов АС для навигационных целей (сопровождение неподвижных ориентиров).

В режиме ручного захвата важно своевременно снимать цели с автосопровожде­ния, если в САРП не предусмотрены критерии автоматического сброса. Так, в САРП "AUTOTRACK-2" в режиме ручного захвата цель, уходящая с экрана, остается тем не менее в памяти компьютера; если скапливается достаточно много (до 20) таких "ушед­ших" целей, то каналы АС переполнятся и захват новых целей вообще производиться не будет до снятия с АС какой-либо из сопровождаемых целей. Сбросить все цели можно, отпустив и вновь нажав клавишу "AUTOTRACK ON".