福建交院福建船政交通职业学院.docx
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福建交院福建船政交通职业学院
雷达操作与模拟器
主编:
陈宏林志忠
黄文峰(福建省轮船总公司船长)
福建交通职业技术学院
2007年10月
目录
1.前言
2.NTS2H1004型雷达模拟器介绍
3.RM-1290的操作及使用
4.Racal-Decca2690ARPA的操作及使用
5.Racal-Decca1690ARPA的操作及使用
前言
<<1978年海员培训,发证和值班标准国际公约>>(简称STCW公约)于1978年7月7日在国际海事组织总部召开的国际海员培训,发证外交大会中得以通过,我国是该公约的签字国。
1993年,国际海事组织着手对STCW公约进行全面的修改。
1995年6月26日到7月7日,在伦敦国际海事组织总部召开了STCW公约的缔约国大会。
1995年7月7日,包括中国在内的缔约国代表在通过1995年STCW修正案和STCW规则的1995STCW缔约国大会最终文件上签字。
1995年STCW修正案和STCW规则已于1997年2月1日生效。
我国政府对STCW公约给予高度重视。
交通部和国家海事局相继颁布了船员考试,发证规则和相应的培训纲要。
“雷达观测与标绘和雷达模拟器”和“雷达自动标绘仪(ARPA)”实操训练,简称船员“二小证”考证培训,是船舶驾驶员业务技能训练的一个很重要部分。
本指导书是按照STCW78/95公约的适任要求和国家海事局颁布的有关培训纲要的要求编写。
“雷达观测与标绘和雷达模拟器”是根据IMOA.483(XII)决议、STCW95公约及其示范课程1.07“雷达观测和标绘”与1.09“雷达模拟器”的规定与要求;遵照1997年中华人民共和国港务监督局关于颁布<<中华人民共和国船员雷达操作与模拟器专业培训、考试和发证办法>>通知的规定及其附件二<<船员雷达观测与标绘和雷达模拟器专业培训纲要>>的要求;参照试行的交通部普通高等院校实验指导大纲的有关规定与要求;结合国内一些高等航海院校实施雷达标绘训练实验教学的具体情况编排的。
“雷达自动标绘仪(ARPA)使用”是根据IMOA.482(XII)决议、STCW95公约及其示范课程1.08“雷达自动标绘仪(ARPA)使用”的规定与要求;遵照1997年中华人民共和国港务监督局关于颁布<<中华人民共和国船员雷达操作与模拟器专业培训、考试和发证办法>>通知的规定及其附件三<<船员自动雷达标绘仪(ARPA)专业培训纲要>>的要求;结合国内一些高等航海院校实施自动雷达标绘(ARPA)的操作使用训练实验教学的具体情况编排的。
第一章NTS2H1004型雷达模拟器介绍
第一节系统组成与性能指标
本书主要介绍雷达模拟器部分的组成与使用方法。
1教练员控制系统
教练员控制系统是雷达模拟器的中央控制单元。
主体是教练员控制台系统,供教练员设置训练项目,控制训练过程,监督学员操作情况以及回放操作过程和讲评等。
教练员控制台系统主要构成部分如下:
1.1系统主控机
用于教练员设置训练项目,设定或修改各种练习内容的参数,监视和控制整个训练过程。
主机选用联想开天4600P4/1.8微机。
机内配置:
双屏显示卡,分别向控制台左侧面板上的二台E90显示器发送图形和数据显示信息,监视器显示操作水域平面图以及本船与物标船的位置、动态;
并行口LPT1向打印机提供打印数据;
PS/2键盘和USB光电鼠标器,用于界面操作。
1.2模拟雷达监视器
根据系统主控机的指令,选择显示任意本船的雷达图像,以便于教练员了解各本船的训练状况。
本雷达监视器采用计算机模拟雷达显示器方案。
主机选用联想开天4600P4/1.8微机。
显示卡向控制台右侧面板上的E90-2G显示器发送模拟雷达显示信息;
集成网卡,与系统主控机进行数据通讯,确定显示某条本船的雷达图像,并获取该本船的航向、速度及选用的量程。
图一教练员控制台系统框图
1.3内部通讯控制系统:
用于与雷达本船VHF通信联系,同时主控台承担代表机舱、其他船、港口交管、船上其他部位的回话和呼叫等通信任务,采用单片机组成独立的有线系统模拟无线的系统。
可避免与外界港航机构的相互干扰。
1.4彩色喷墨打印机。
选用日本品牌EPSONSTYLUSPHOTOEX3A3彩色喷墨打印机,用于打印有关资料和训练记录。
可绘制操作水域平面图、各本船与物标船的航迹等训练记录。
1.5电源控制箱
由于整套设备的电源功耗比较大,而教练员控制室与模拟驾驶室的设备又相对独立,为设备安全和维修方便,电源控制箱有电源开关分别控制各个单元的供电。
1.6网络集线器
采用一台100M智能型自适应16口高速交换机。
实现系统中14台计算机实时联网。
2.四套雷达模拟器本船
雷达本船主要用于雷达观测和ARPA操作使用方面的训练。
四间雷达模拟器本船室各有能满足雷达模拟器训练要求的模拟驾驶操纵台、模拟雷达信号发生器、船用ARPA雷达显示器和电子海图。
雷达本船基本组成如图3。
雷达本船主要构成部分如下。
2.1模拟驾驶操纵台
2.1.1模型控制计算机
根据教练员控制室主控机的训练项目指令,负责采集模拟驾驶台上全部操作控钮的状态,进行各种模拟船舶运动方程的计算,把计算结果提供给各仪表和VDU显示器,同时向视景模拟系统、雷达模拟器和教练员主控机提供船舶运动参数。
计算机主机选用联想开天4600P4/1.8微机。
向控制台面板上的显示器发送图形和数据显示信息;集成网卡与系统主控机进行数据通讯。
有源音箱一对,根据船舶类型、航行中使用车钟的状态、人工或自动汽笛按键的状态,发出相应的模拟环境声响和汽笛声。
2.1.2操纵面板
主要仪表配有:
舵轮指示表:
指示舵轮位置,-35~+35度。
船用分罗经:
实时指示航向。
操舵装置有:
手操舵舵轮;
应急舵手柄。
主要控钮配有:
系统电源开关:
模拟器电源。
启动按钮:
启动计算机。
按钮式11档标准双车车钟:
用于车钟操作和控制。
操舵方式控钮:
自动:
灯亮,用小键盘输入计划航向
正常:
灯亮,可用舵轮或应急手柄操舵
人工:
灯亮,用舵轮操舵
应急:
灯亮,用手柄操舵
声号控制:
人工:
声号持续时间由按钮揿下时间长短确定
自动:
揿下,灯亮,自动发送雾笛声号
再揿,灯暗,停止发送雾笛声号
照明控制:
“+”增强按钮中发光二极管亮度
“-”降低按钮中发光二极管亮度
工控49键小键盘:
用于初始罗航向数据输入及VDU显示状态控制。
轨迹球:
用于计算机初始状态设置及视景显示器的显示状态控制。
2.1.3面板信号接口处理板
安装于模拟器后机箱内,是包含专用高速模-数/数-模采集转换功能的单板机控制印刷电路板。
操作面板上的所有操纵组件、控钮、仪表和指示灯的往来信号,均通过该电路板进行相关的信号处理,再经计算机串行通信RS232口连接到模型控制计算机。
用于采集车舵和开关状态信息,并接收PC主机的命令,调整系统状态,给出相应的状态指示。
计算机的打印机并行口连接罗经信号驱动电路板,驱动分罗经跟踪航向。
2.1.4航行数据显示器
采用联想15英寸显示器,显示分辨率为1024X768,用于显示船舶驾驶台主要航行用仪表。
包括:
航向、航速、主机转速、回旋角速度、水深、航程和运行时间等。
2.2雷达模拟信号发生器
用于产生用户选定的真实用ARPA雷达显示器必需的触发脉冲、回波视频、方位脉冲、船首向脉冲、电罗经航向和计程仪脉冲信号,兼顾海域数据库管理和图像变换计算。
雷达信号模拟机主机选用联想微机,
雷达信号发生器,是自制的一块电路板,插入机内ISO槽口,由雷达接口电路、A/D接口电路、罗经和计程仪接口电路、控制电路构成。
用于产生真实的船用ARPA雷达显示器必需的触发脉冲、回波视频、方位脉冲、船首向脉冲、电罗经航向和计程仪脉冲信号,送雷达信号分配器。
2.3真实船用ARPA雷达显示器
采用8台真实的船用雷达显示器,其中4台不同型号的船用ARPA雷达显示器,4台RACALDECCARM1290普通雷达显示器。
2.4船用电子海图显示器
主机选用联想开天微机。
向电子海图的21英寸显示器发送电子海图图像。
10/100兆自适应高速集成网卡与教练员控制台和模拟驾驶操纵台交换信息。
2.5模拟船用VHF电台
采用单片机组成独立的有线系统模拟无线的系统。
可避免与外界港航机构的相互干扰。
3系统性能及技术指标
3.1教练员监控台
供教练员设置练习项目,监视和控制训练过程,输出训练结果等。
1、训练项目设置。
即编制新练习项目,将训练项目的初始情况预先编制并存档。
数目没有限制。
可随时调用任一已设置项目。
2、可设置训练海区,不少于5个(包括1个新水域)。
3、可设置本船和他船船型,各不少于5种(包括1种新船型)。
4、可实时监控和调整本船数不少于10个,目标船数80条。
5、可显示本船及物标船状态、运动数据及有关参数。
可显示各本船间及本船与物标船间的关系数据,如方位、距离、DCPA、TCPA等。
6、可设置训练环境,如风、流、潮水情况等。
7、可设置船舶各种情况下的号灯、号型操作训练,目标船的号灯、号型可实时控制。
8、可设置全天候船舶训练环境:
白天、夜晚、晨昏朦影、迷雾自动连续变化或由教练员根据训练需要随意变化。
9、可控制多艘拖轮对主本船进行靠离泊助航。
10、可设置雷达海浪和雨雪干扰区域;
11、可设置雷达应答标(RACON)和应急示位标(SART),控制人员落水点。
12、可设置各本船相互可见和相互不可见。
13、可控制本船的操作。
14、可控制训练过程。
如随时改变物标船运动参数,增加或减少物标船等。
15、系统具有多种数据记录,具有冻结和重放功能。
16、可设置练习的评估、分析、打印功能
17、可设置各种故障、恶劣气候、危险情况下的应急操作。
18、可输出训练结果硬拷备,如本船与物标船的运动轨迹等。
3.2模拟船桥驾驶台
用于学员对本船的操作和控制。
可进行车、舵操作。
可进行手操舵和自动舵切换。
可模拟双车船。
可显示有关航行信息,显示舵角、RPM、航向航速、风流情况、水深等。
具备碰船、搁浅、撞岸等报警。
通讯方式有VHF方式。
3.3电子海图系统
显示操作水域电子海图和有关资料,进行有关海图作业和航行监视。
1、可显示各本船和物标船的位置和动态。
2、显示分辨率12801024。
3、图纸转换误差不大于0.5mm。
4、显示区域、范围可调
3.4模拟雷达系统与雷达信号生成系统
生成船舶航行水域的雷达回波图像及有关信号。
1、雷达回波生成基于图像模式,对于生成岸形和灯标等回波信息时没有点、线数目上的限制;
2、图像精细,具有良好逼真度;
3、显示分辨力方位每周3600线,距离12nmile1024单元;
4、显示海浪和雨雪干扰区雷达图像;
5、具有回波遮挡和远距离衰减效应;
6、可显示雷达应答标(RACON)和应急示位标(SART)雷达图像;
7、可显示和控制80个物标船;
8、可配接多种雷达型号。
3.5模拟VHF通讯机系统
用于教练员监控台与本船间以及本船与本船间的语音通信联系。
1、可进行频道切换。
2、具有单工、双工模式。
3、模拟VHF话机操作,如音量控制、噪声抑制等。
3.6雷达监视单元
用于教练员监视模拟船桥驾驶室雷达图象。
1、可通过切换监视各不同本船(包括桌面系统)。
2、可变换量程。
3、可变换显示模式。
第二节NTS2H1004雷达模拟器系统开机步骤
雷达本船由雷达本船控制台,模拟雷达,电子海图,VHF系统等组成。
1.开机步骤
1)系统通电.
2)启动各操舵本船计算机,运行操舵控制程序(ship.exe),核对罗经,启动视景程序。
当主控制机上的SYATEMSTATUS对话框中的“OSSTN”栏分别显示“OK”后表示该操舵本船已经登录主控制机,可以关闭系统监视对话框并开始初始化练习。
3)进入练习程序后的有关具体操作步骤参阅各自的操作说明
2.关机步骤
1)主控制台以及各本船正常退出运行程序
2)主控制台以及各本船正常关机(“Alt+F4”)
3)关闭主控制计算机电源以及各操舵机电源
4)关闭总电源
第三节NTS2H1004模拟器雷达本船控制台操作说明
1.开机,进入雷达本船控制台应用程序。
2.进入应用程序后,将弹出罗经航向初始化对话框,读取控制台上罗经读数,通过小键盘将它输入确认,将进入应用程序界面。
3.检查界面显示是否正常。
4.等罗经稳定后,等待主控制台传送初始化信息。
5.在主控制台(INSTRCTOR)未将控制权转为由雷达本船控制台(STUDENT)控制前,雷达本船控制台无权进行有关操作(改向、变速、鸣号及改变操作模式等)。
6.在雷达本船控制台界面上STNCTRL显示STUDENT后,可进行如下操作:
(1)手操舵控制(默认状态)。
可通过雷达本船控制台上舵轮进行手操舵,最大舵角为左右各35。
(2)自动舵控制。
可按控制台上RUDDER中的AUTO(蓝色)键,AUTO键灯显亮,可从其他操舵模式转为自动舵控制,界面上自动航向值将由灰化转为显亮,此时,可按控制台小键盘F2键,界面将弹出自动航向输入对话框,将所需自动航向输入确认,自动航向值将显示新输入值,本船将按船舶模型计算自动将航向转到所需航向上。
(3)应急舵控制。
可按控制台上RUDDER中的TILLER(红色)键,TILLER键灯显亮,其他灯熄灭,可从其他操舵模式转为应急舵控制,此时,可通过控制台应急操舵手柄进行应急舵操作。
(4)舵控制模式转换。
在应急舵模式可按正常舵NORMAL(黄色)键转为正常操舵方式。
在正常操舵方式下,可根据需要在手操舵和自动舵之间转换。
(5)车钟船速控制(默认状态)。
STNCTRL转为STUDENT后,即可按控制台右侧双排车钟控制键来控制船速,一般单车船要求同时按下左右二个同一状态按钮而对双车船可根据需要选择,按下某一车钟键后,该键将显亮。
(6)自动船速控制和自动船速输入。
可按控制台小键盘上F3键,将弹出船速控制和输入对话框,弹出对话框后,可按小键盘上TAB键,将输入焦点移到AUTOSPEED选择框上,再按SPACE键,将选择自动船速控制模式,再将输入焦点移到自动船速输入框中,输入所需自动船速值,再按确认ENTER键,可完成自动船速控制和自动船速输入。
7.手动声响的鸣放控制。
当STUDENT控制后,可按控制台上WHISTLE中的MAN(黄色)键鸣放声号,按下该键声号响,松开该键声号灭。
8.自动声号的鸣放控制。
当STUDENT控制后,可按控制台上WHISTLE中的AUTO(红色)键,按后该键显亮,默认状态为每二分钟鸣放一短一长一短声声号,可按控制台小键盘F4键,将弹出自动声号类型选择对话框,可按TAB键将输入焦点移到输入类型,选择所需类型输入后确认,自动声号鸣放将按输入选择相应改变。
第四节NTS2H1004舶操纵模拟器VHF操作说明
本VHF系统由主控制台VHF主机以及VHF本船机组成。
1.VHF主机使用说明
1.1主控制器上电,四排数码管显示"--",然后显示"00"。
当各本船改变频道时,会显示相应的新的频道。
1.2开机后,按钮发光管显示及各隐含状态:
(参看实物面板)1.2.1静噪声(SQ):
开机时为不送噪声,按"SQ-"或"SQ+"可调节噪声。
1.2.2音量(VOL):
开机时为"4"级,按"VOL-",可调小,反之按"VOL+"可调大。
1.2.3四个本船频道(CH)在刚开机时均变为"16"。
1.2.4亮度不调节。
1.2.5四个"MON"发光管不亮,表示未选中监听任何一个本船(送到耳机)。
1.2.6四个"SPK"发光管不亮,表示未选中监听任何一个本船(送到喇叭)。
1.2.7各本船的"DW"均不亮,说明各本船都未选中"DW"双收听功能。
当某本船选中"DW"则对应该本船的"DW"发光管会发光。
1.2.8各本船的"TX"均不亮,说明各本船都未按下发话按键。
当某本船按下发话按键时则对应该本船的"TX"发光管会发光。
但该本船的频道无对应的本船时,不亮。
1.3选择与某个本船通话或监听某个本船:
1.3.1从上到下的四排分别对应本船1到4。
1.3.2如要从耳机监听本船1,则按最上面的"MON",摘下手机用耳机听就可。
1.3.3如要监听本船1,并从喇叭放出,则按最上面的"SPK",不摘下手机就可。
1.3.4如要用耳机与本船1对话,则按最上面的"MON",摘下手机按键讲话。
1.3.5如要与本船1对话,并从喇叭放出,则按最上面的"SPK",摘下手机按键讲话。
1.3.6如要同时监听几个本船,或同时通知几个本船,可选中相应的"MON"或"SPK"。
但从耳机或从喇叭放音,则只能选一种,当原来已选中一个或几个"MON",若再想选喇叭,则当一按"SPK"就只有"SPK"被选中,所有的"MON"全部被清除。
2.VHF本船机使用说明
2.1通电后,频道数码发光管显示为“--”,表示关机。
2.2通电时按“ON”开机,频道数码发光管显示为“16”;“DW”红色发光管和“TX”绿色发光管都不亮。
单工工作,按手机的按钮发话,松开收听但如果不是刚通电时而是关机后第二次或以后再按“ON”,则显示上次关机时的频道值。
2.3选择频道:
2.3.1切换到“16”频道只要按一下“16”键;
2.3.2如要切换到“08”频道,先按“0”键,显示“0”;然后再
按“8”键,显示“08”即切换到“08”频道;
2.3.3只能选择“01”到“28”频道或“60”到“88”频道。
2.4调节音量:
按“〈”键,即为调小音量;按“〉”键,即为调大音量。
2.5“DW”键为收听手机显示的频道和“16”两个频道。
当“DW”红发光
管亮时有效.此时不能发话。
2.6当不在“DW”状态发话时,“TX”绿色发光管亮。
2.7任何时候按“OFF”键都关机,先显示“OF”然后再显示“--”。
第二章RACALRM-1290的操作及使用
第一节控钮功能介绍
前言
1、这一章主要是说明雷卡RM-1290雷达控制器和指示器的功能,及操作顺序。
2、显示器单元所需的按钮开关均安装在面板上。
电源开关
3、电源按钮开关内装右一只红色指示灯,按下按钮,便启动电源单元,在开机后,须经过三分半钟的延迟才能发射。
开机几秒钟后,雷达即进入等待状态。
4、在开机后系统调定在下列状态:
量程:
6海里
船首标:
0度
距标环:
开(在选择发射状态时可看到)
脉冲长度:
长脉冲
等待:
选择
展宽:
关
自动抗杂波:
关
标绘器:
关
活动距标:
关
电子方位线:
关
抗干扰:
开
稳定器:
关
调谐控制器和指示器
5、控制器有一只“调谐(TUNE)”电位器,发射时,当发光二极管条指示器达到最广时,便是最佳调谐状态(模拟器训练时无效)。
活动距标和电子方位线控制器和指示器
6、活动距标和电子方位线亮度控制器可调节屏幕上显示的活动距标,电子方位虚线的亮度或完全消除,上面一只活动距标和电子方位线控制器的作用是增强亮度,下面一只控制器的作用是减低亮度。
7、活动距标距离(RANGE)控制器用来调节活动距标环的距离,使环压在一个目标上。
控制器由弹簧使其弹回中心位置,控制器朝任一方向的旋转量,决定了距离环的改变率,在活动距标读出器上指示的环距离用海里表示。
8、电子方位线是顺时针方向旋转,还是逆时针方向旋转取决于操作员所按的按钮,其旋转速率取决于操作员按下按钮的时间长短在移动15度以后,旋转速率增大。
距标环和显示器
9、量程的逐步增大或减少取决于操作者按那一个量程控制按钮和按上按钮的时间长短,在量程(RANGE)读出器上,选用的量程用海里来表示。
10、在环(RINGS)读出器上显示出距离环的间隔,用距离环亮度(RANGERINGBRILL)控制器来调节距离环的亮度,如果必要可以消除环。
11、下表表示量程、距离环数和距离环的间隔。
(并见下节中的展宽和脉宽功能)。
量程
(海里)
环数
环间隔
(海里)
展宽功能
脉冲宽度功能(长、中、短)
1/4
5
0.05
无
短脉冲
1/2
5
0.1
无
短/中脉冲
3/4
3
0.25
无
短/中脉冲
1.5
6
0.25
无
短/中脉冲
3
6
0.5
无
中/长脉冲
6
6
1
有
中/长脉冲
12
6
2
有
中/长脉冲
24
6
4
有
长脉冲
48
6
8
有
长脉冲
96
6
24
有
长脉冲
回波展宽功能
12、当回波展宽(ECHOENHANCE)控制器按下后,它能展宽在特定量程上超过最小尺寸的目标(见上表)。
脉冲宽度功能
13、在某些量程上,可用长脉冲/短脉冲(SHORTPULSE/LONGPULSE)控制器选择长脉冲或短脉冲,采用短脉冲可提高雷达距离鉴别力,采用长脉冲可提高雷达的探测距离,使用中脉冲宽度由指示器指示。
船首标
14、船首标是一根实线,从阴极射线管中心延伸到边缘,当雷达开机后,船首标自动调到零度位置上,可用校准方法(第16节)来改变船首标位置,以提供显示稳定的画面(第19节)。
15、船首标的亮度由船首标亮度控制器,但不能消除船首标,当按上船首标关(HMOFF)按钮,船首标便消失,按钮松开后船首标又重新出现在雷达荧光屏上。
校准标志
16、当校准开关按下后,荧光屏上出现一根校准标志。
校准标志也是一根从荧光屏中心延伸到边缘的实线,校准标志代替了电子方位线,并显示在船首标方位上。
17、用电子方位线按钮可使校准标志旋转到要求的位置上,校准标志的旋转速率取决于按下按钮的时间长短,在校正标志旋转15度后仍按下按钮的话,旋转速率会增加。
18、当校准标志调到正确位置时,再按校准按钮,船首标就指示在新的方位上,同时电子方位线重新出现。
罗经稳定
19、雷达系统装上方位稳定器后,船首标的画面锁定在罗经方位上,而不是锁定在本船方位上。
20、开机后,第一次选择稳定功能时,稳定指示器会闪烁,这原因是船首标没有罗经信息来加以校准,照16~18节步骤调准船首标,一旦校准后,稳定指示器停止闪烁,在以后的操作中不需要再作校准,船首标会自动同步在正确位置上,指示器不再闪烁,除非有新的情况造成不同步。
等待/发射控制器
21、等待/发射按钮可将系统调在等待(不工作)或发射(TX)状态(工作)。
等待状态表示系统处于准备状态,待三分半钟预热时间后即可工作,处于等待状态的指示灯亮。
显像管亮度控制器
22、该控制器用来控制显示器的亮度。
增益控制器
23、这一控制器实际上是一只视频信号底部钳位控制器,它所控制的是阴极射线管上显示信息的强度。
雨雪、海浪自动抗杂波控制器
24、如自动抗杂波开关指示灯不亮的话,系统便处于手动状态工作,在这种状态下,抗雨雪杂波和抗海浪杂波控制器都处于工作状态,抗雨雪杂波控制器可将雨雪造成的较大回波区域分割开,使这些回波区域内的目标比较容易辨别,抗海浪杂波控制器产生一个倾斜的输入视频钳位电平,以防止在荧光屏周围出现由船只附近海浪回波产生的“干扰”区域,这样即可改进雷达对浮标,小船或其它弱目标回波的检测能力,不然的话上述据说的三种回波就有可能被杂波(覆盖)淹没,在任何调准位置上,衰减量随着距离的增大而减少,顺时针旋转控制器会逐步增大零距离上的衰减量,同时逐步增大衰减距离,达到最大时距离为5海里。
25、当自动抗杂波指示灯亮