N3p2_NAWIGACJA MORSKA I ŚRÓDLĄDOWAend

Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej

www.kosmos.gov.pl

NAWIGACJA MORSKA I ŚRÓDLĄDOWA

Nawigacja morska to proces bezpiecznego i sprawnego prowadzenia jednostki na morzu pomiędzy dwoma
punktami, gdzie pod pojęciem bezpieczeństwo rozumie się stan, w którym nie istnieje zawodność
czasoprzestrzeni oznaczająca stan katastrofy, wypadku, awarii. Termin sprawność oznacza właściwość procesu
uwzględniająca jego cechy ekonomiczne, optymalizacyjne i in.

Współczesną nawigację morską charakteryzują 4 fundamenty:

Satelitarne systemy pozycjonowania

Zintegrowane systemy nawigacyjne

Systemy łączności i ratownictwa

Systemy sterowania ruchem statku

Na poniŜszym rysunku zestawiono oferowane przez te grupy serwisy nawigacyjne.

Certyfikacja nawigacyjnych serwisów GNSS

Rezolucja Międzynarodowej Organizacji Morskiej (IMO) z 2001 r. określa minimalne wymagania stawiane
nawigacji, takŜe w odniesieniu do systemów nawigacji satelitarnej. Ratyfikowana przez ponad sto państw, w tym
Polskę, Międzynarodowa Konwencja o Bezpieczeństwie śycia na Morzu (SOLAS) zaleca, aby systemy oraz
wyposaŜenie statku, w tym związane z nimi dodatkowe urządzenia rezerwowe zainstalowane po 1 lipca 2002 r.
spełniały wymagania techniczno-eksploatacyjne nie łagodniejsze niŜ przyjęte przez IMO.

Poziom parametrów systemu

Poziom parametrów serwisu

Dokładność

Absolutna

Wiarygodność

Faza nawigacji

morskiej

Błąd

horyzontalny

[m]

Limit dla

alarmu

[m]

Czas do

alarmu

[s]

Ryzyko

wiarygodności

[ 3 godz.]

Dostępność

[%/30 dni]

Ciągłość

[%/3 godz.]

Strefa

działania

Oceaniczna

-5

99.8

99.97

Globalna

PrzybrzeŜna

-5

99.8

99.97

Globalna

Podejście do portu /

Akweny ograniczone

-5

99.8

99.97

Regionalna

Port

-5

99.8

99.97

Lokalna

Wody śródlądowe

-5

99.8

99.97

Regionalna

Minimalne wymagania nawigacyjne w róŜnych fazach Ŝeglugi według rezolucji IMO

Obecnie system GPS, jedyny współcześnie operacyjny system GNSS, nie pozwala na wystarczające
monitorowanie wiarygodności sygnału, nie zawsze mieści się takŜe w kryteriach IMO dostępności i dokładności.

Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej

www.kosmos.gov.pl

W  wielu  krajach  nawigacja  morska  wspomagana  jest
techniką  DGNSS  (Differential  GPS,  Differential
Glonass),  która  pozwala  na  uzyskanie  większej
dokładności  i  monitorowanie  wiarygodności  sygnału.
Metoda ta polega na wykorzystaniu stacji referencyjnej,
o ściśle znanych współrzędnych, w której porównuje się
bieŜące  pomiary  GPS  z  danymi  teoretycznymi.
Wyznaczane  poprawki  róŜnicowe  oraz  informacje  o
jakości  działania  systemu  GPS  są  przekazywane
bezpłatnie drogą radiową do odbiorników na statkach w
zasięgu  około  100  mil  morskich  od  stacji.  Technika
DGPS  podnosi  dokładność  określania  pozycji  do  1-10
m. W Polsce stacja referencyjna DGPS znajduje się przy
latarni świetlnej na Rozewiu.

Dostępność transmisji poprawek DGPS ze
stacji

Rozewie.

ródło:

Akademia

Marynarki Wojennej

Istnieją takŜe rozszerzenia systemu GPS – systemy SBAS o większym zasięgu. EGNOS w Europie, WAAS w
Ameryce Północnej i Południowej, MSAS w Azji Południowo-Wschodniej wysyłają poprawki róŜnicowe i
informacje o wiarygodności systemu za pomocą satelitów geostacjonarnych.

Prognoza zmian nawigacji morskiej na przestrzeni najbliŜszych 20 lat

Na przestrzeni najbliŜszych lat nawigację morską czeka wiele zmian, wśród których wymienić naleŜy:

wzrost prędkości jednostek (HSC) oraz ich wielkości (VLCC), który wymusi nowe procedury i
systemy zabezpieczenia nawigacji (AToN) oraz jej bezpieczeństwa,

wzrost natęŜenia ruchu morskiego skutkujący koniecznością międzynarodowej współpracy w
zakresie monitorowania i nadzoru,

integracja systemów nawigacyjnych oraz rezygnacja z map papierowych (ECDIS),

zmiany infrastruktury strefy przybrzeŜnej (inwestycje hydrotechniczne),

liberalizacja dostępu do dostarczania serwisów nawigacyjnych wraz z ich certyfikacją.

Rok  2012  będzie  przełomem  w  nawigacji,  trzy  operacyjne  systemy  nawigacji  satelitarnej  (GPS,  Glonass  i
Galileo) zapewnią niemal 100% dostępność sygnału na całej kuli ziemskiej i poprawią dokładność wyznaczania
pozycji  statków  do  około  5  m.  Galileo  ma  zapewniać  monitorowanie  wiarygodności  swojego  sygnału.
Prawdopodobnie  około  roku  2020  takie  informacje  będą  przekazywane  takŜe  uŜytkownikom  systemów  GPS  i
Glonass.

W okresie około 2012-2016 będzie trwał proces certyfikowania sygnałów GNSS dla nawigacji morskiej. W
2020 r. systemy GNSS będą juŜ posiadały certyfikację IMO, będą głównymi narzędziami stosowanymi w
Ŝ

egludze śródlądowej i morskiej, zarówno na pełnym morzu, jak i w portach i Ŝegludze przybrzeŜnej.

E-nawigacja

W 2005 roku, zaproponowano nowatorskie podejście do procesu nawigacji zwane e-nawigacja.
E-nawigacja to transmisja, zarządzanie oraz przedstawianie informacji nawigacyjnej za pomocą
formatów elektronicznych dla nawigacyjnego wsparcia operacji „port-to-port”.

Celami e-nawigacji są:

minimalizacja błędów ludzkich skutkujących katastrofami, kolizjami i awariami,

ochrona Ŝycia ludzkiego, środowiska naturalnego i zasobów morza,

W stosunku do urządzeń GNSS obowiązującymi aktami
prawnymi związanymi z charakterystykami eksploatacyjnymi
są:

1.

Zalecenia

sprawie

wymagań

techniczno-

eksploatacyjnych dla statkowych odbiorników systemów
GPS (rez. A.819(19)) wraz ze zmianami wprowadzonymi w
rez. MSC. 112(73),

Zalecenia

sprawie

wymagań

techniczno-

eksploatacyjnych dla statkowych odbiorników systemów
Glonass

(rez.

MSC.53(66)

wraz

zmianami

wprowadzonymi w rez. MSC. 113(73),

Zalecenia

sprawie

wymagań

techniczno-

eksploatacyjnych

dla

statkowych

kombinowanych

odbiorników systemu GPS/Glonass (rez. MSC.74(69),
aneks 1) wraz ze zmianami wprowadzonymi w rez. MSC.
115(73),

Zalecenia

sprawie

wymagań

techniczno-

eksploatacyjnych  dla  statkowych  odbiorników  morskich
radiopław  systemów  DGPS/DGlonass  (rez.  MSC.  64(67),
aneks  2)  wraz  ze  zmianami  wprowadzonymi  rez.  MSC.
114.(73),

Resolution  MSC.  […](…)  Adoption  of  the  Performance
Standards  for  Shipborne  Galileo  Receivers  Equipment
{wstyępna  wersja  standardu  przygotowana  na  52  sesję
podkomitetu  ds.  bezpieczeństwa  Ŝeglugi  (NAV)  IMO  w  dn.
24.07.2005}.

Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej

www.kosmos.gov.pl

podniesienie bezpieczeństwa (osobistego i systemów),

redukcja kosztów transportu i utrzymania infrastruktury,

zapewnienie zysków armatorom.

Metody realizacji e-nawigacji to:

elektroniczne mapy nawigacyjne,

pozycjonowanie – uŜycie satelitarnych oraz naziemnych serwisów systemów
radionawigacyjnych (back-up systems),

systemy nadzoru ruchu, identyfikacji oraz wymiany informacji wraz z transmisją
kompleksowych danych dotyczącej jednostki, trasy, parametrów manewrowych,
statusu i in.,

radiokomunikacja w relacji statek-statek oraz statek-brzeg,

integracja zobrazowania pomiędzy systemami statkowymi oraz brzegowymi,

selekcja informacji z punktu widzenia waŜności,

moŜliwości alarmowania w sytuacjach krytycznych.

W ramach e-nawigacji systemy GNSS odgrywać będą istotną rolę.

Technologia

Faza nawigacji morskiej

Nawigacja

(statek)

Monitorowanie

(brzeg)

Port/operacje portowe/dokowanie

DGNSS, RTK GNSS,
Loran-C

VTS – GNSS wraz z VHF (AIS)

PrzybrzeŜna

Radiobeacon DGNSS,
SBAS
Racons, AIS jako AtoN,
Loran-C

Automatic Identification Systems
(AIS) – GNSS wraz z VHF, Radar

Oceaniczna

GNSS, SBAS
Loran-C

Systemy Identyfikacji i Śledzenia
Dalekiego Zasięgu – GNSS wraz
z łącznością satelitarną

Rola systemów GNSS w e-nawigacji.

GNSS a klasyczne systemy oznakowania nawigacyjnego dziś, jutro i pojutrze…

wykorzystanie systemów GNSS jest dobrowolne, a klasyczne systemy
oznakowania nawigacyjnego umoŜliwiają zbliŜone moŜliwości (faza
przybrzeŜna oraz portowa),

wzrost moŜliwości systemów GNSS, rodzajów serwisów nawigacyjnych
oraz ich charakterystyk prawdopodobnie spowoduje „odchodzenie” od
klasycznych AToN przez obsady statków,

skutkiem powyŜszego wniosku będzie powolna ewolucja systemów
kształcenia (STCW) w kierunku eksploatacji urządzeń związanych z e-
nawigacją,

końcowym efektem zmian moŜe okazać się w przyszłości brak
moŜliwości „powrotu” do klasycznych systemów oznakowania nawigacyjnego. (dziś: sekstant,
jutro: oznakowanie optyczne [?], pojutrze: Loran C [?]).

Wnioski:

E-Nawigacja stanowić będzie główny kierunek rozwoju systemów nawigacji morskiej zarówno w
Polsce jak i na świecie.

Przyszłościowymi technikami satelitarnymi wykorzystywanymi w nawigacji morskiej w Polsce będą:

GPS/Galileo/DGPS (LF/MF)/EGNOS/ GPS-RTK w zakresie serwisu pozycyjnego,

Cospas – Sarsat w zakresie bezpieczeństwa Ŝeglugi (do czasu uruchomienia Galileo Safety of
Live Service)

Inmarsat w zakresie radiokomunikacji.

Wymagania dotyczące dopuszczania do uŜytkowania serwisów nawigacyjnych jak i urządzeń
statkowych są ściśle określone, choć w przypadku serwisów czasami brak jest precyzyjnych ustaleń
terminologicznych.

Administracja morska odpowiada za jakość serwisów oferowanych uŜytkownikom.

KaŜdy system, ze względu na bezpieczeństwo nawigacji, winien być gruntownie oceniony podczas fazy
testów.

Opracowanie: C. Specht