Принципы использования АИС в целях предупреждения столкновений во многом аналогичны принципам использования РЛС и САРП. Общими для двух видов оборудования являются графическое отображение местоположения других судов, экстраполяция взаимного движения с помощью векторов скорости, оценка опасности сближения по дистанции до точки кратчайшего сближения (Дкр) и по времени до точки кратчайшего сближения (Ткр).
3.2 Достоинства АИС
К преимуществам АИС по сравнению с обычным радиолокационным наблюдением и использованием средств автоматической радиолокационной прокладки (САРП) следует отнести:
- Увеличение расстояния, на котором возможны обнаружение встречных судов и оценка опасности столкновения. Радиусом действия АИС в открытом море можно считать дальность ОВЧ радиосвязи. С учетом высоты установки антенн АИС над уровнем моря радиус действия АИС лежит в пределах 20 - 30 миль. В то же время дальность уверенного обнаружения и автоматического сопровождения встречного судна с помощью РЛС/САРП зависит от размеров судна-цели, погодных условий и других факторов и лежит в пределах 6-15 миль. Как следствие малое судно-цель, оборудованное АИС, будет обнаруживаться примерно на тех же расстояниях, что и крупные суда с помощью РЛС;
- При визуальном наблюдении существуют теневые секторы, которые либо превращают непрерывное наблюдение в периодическое, или вовсе не позволяют обнаруживать цели:
теневые секторы впереди траверза вследствие конструкции судна и ходового мостика просматриваются только периодически после изменения позиции наблюдателя на мостике;
теневой сектор позади траверза просматривается только периодически при выходе на крылья мостика;
теневые секторы, возникающие за близко идущими судами, островами, мысами, не позволяют обнаруживать в них цели даже при самой благоприятной видимости.
- В районах с изрезанной береговой линией, в архипелагах, в узких проливах, фиордах и на реках АИС позволяет получать информацию по судам, находящимся в «теневых» секторах PJIC, обусловленных береговым рельефом. Этот эффект объясняется тем, что радиоволны ОВЧ диапазона (метровые), излученные ненаправленной антенной АИС, за счет огибания береговых препятствий или за счет отражений от них могут распространяться не только в пределах прямой видимости, как радиоволны СВЧ диапазона (сантиметровые), применяемые в морской радиолокации.
- На работу судовых РЛС и САРП могут оказывать отрицательное влияние отражения от морской поверхности, помехи от осадков и от соседних РЛС, ложные эхо- сигналы и другие внешние факторы. Существенно ухудшается работа радиолокационного оборудования на сильном волнении вследствие качки и попадания собственного судна и судна-цели между гребнями волн. В то же время, на работу АИС указанные факторы практически не оказывают никакого влияния.
- Погрешности РЛС и радиолокационной прокладки, как правило, возрастают с увеличением расстояния до цели. Погрешности информации АИС остаются неизменными в пределах дальности действия и, как правило, существенно меньше соответствующих погрешностей радиолокационной прокладки, особенно в районах, где установлены дифференциальные станции ГНСС. В АИС отсутствуют понятие минимальная дальность действия («мертвая зона»), свойственное РЛС, благодаря чему возможно получение информации от рядом расположенных судов, например, ошвартованных лагом.
- Эффективность АИС не снижается при использовании на акваториях портов и в стесненных водах, где очень трудно обеспечить своевременный захват и сопровождение целей с помощью САРП. Ограниченная разрешающая способность РЛС и отражения от береговых объектов не позволяют, как правило, вести наблюдение за судами, стоящими у причала. Как следствие, затруднено своевременное обнаружение с помощью РЛС и САРП начала движения парома местного сообщения по акватории порта или пересекающего речной фарватер, что может быть обеспечено АИС.
- При радиолокационной прокладке первичными данными о движении цели являются пеленг и дальность, а также определяемые на основе их изменения относительные курс и скорость. Истинные курс и скорость цели рассчитываются в САРП с учетом гирокомпасного курса и скорости по лагу собственного судна, что вносит в расчеты существенные погрешности, особенно при наличии течения и ветрового дрейфа. В АИС исходными данными являются вектор скорости цели относительно грунта (COG/SOG). Относительные курс и скорость цели рассчитываются с минимальными погрешностями с учетом известного вектора скорости собственного судна относительно грунта.
- Эхосигнал цели, получаемый от РЛС, подвержен флуктуациям (случайным изменениям амплитуды, формы и временного положения). В результате положение точки автосопровождения в САРП нестабильно и обычно не совпадает с геометрическим центром судна - цели. Как следствие, появляются погрешности определения пеленга, дальности и других элементов движения цели. Для уменьшения случайной составляющей таких погрешностей в САРП применяют алгоритмы сглаживания (фильтрации), которые дают хорошие результаты при неизменных элементах движения цели. При изменении курса цели сглаживание серьезно затрудняет обнаружение маневра, а выдаваемые САРП значения относительного и истинного курса могут существенно запаздывать по отношению к фактическим значениям (в отдельных случаях разность может достигать 50 градусов). В АИС, благодаря прямому получению данных о курсе цели (от гирокомпаса) и угловой скорости (при наличии соответствующего датчика), маневр цели обнаруживается практически одновременно с его началом. Различие в получаемых данных о направлении движения (COG) и курсе цели позволяет оценить угол дрейфа (сноса) цели.
- Воздействие помех от осадков или попадание цели в теневой сектор может вызвать сброс цели с автоматического сопровождения в САРП. В случае прохождения двух целей на малом расстоянии друг от друга может произойти взаимное переключение автоматического сопровождения (swapping) с появлением грубых ошибок в вырабатываемых данных. Сопровождение целей средствами АИС лишено оказанных недостатков и отличается более высокой надежностью и стабильностью.
- Информация AISпозволяет не иметь задержек при оценке степени опасности сближения с обнаруженной целью.
После визуального обнаружения цели должно пройти определенное время (зависящее от расстояния до цели), прежде чем будет выявлена тенденция изменения пеленга и сделаны хоть какие-то обоснованные предположения о наличии опасности столкновения или чрезмерного сближения. В большинстве случаев столкновения судов на виду друг у друга одной из причин столкновения был маневр, который противоречил существовавшей фактически, но не выявленной вследствие дефицита времени, тенденции изменения пеленга.
После радиолокационного обнаружения цели требуется время (для ARPA- от 1 до 3 мин) для накопления информации об относительном движении цели. При запоздалом обнаружении цели и малом ТСРА ARPAне успевает выработать достоверные данные о CPAи решение на маневр приходится принимать на основании глазомерной оценки на крупномасштабной шкале радиолокатора тенденции изменения радиолокационного пеленга. Время, затрачиваемое на такую оценку, зависит от дистанции до цели и опыта радиолокационного наблюдателя.
Данные AISпозволяют внешнему устройству (ARPA, ECDIS) практически мгновенно после обнаружения цели вычислить CPAи ТСРА с высокой точностью.
- Информация AISпозволяет существенно повысить точность определения CPA.
Тенденция изменения визуального пеленга позволяет оценить предполагаемую дистанцию расхождения только качественно, а не количественно, так как CPAзависит не только от скорости изменения пеленга, но и от расстояния до цели.
Вследствие погрешностей в измерении радиолокационного пеленга (± 1°) и радиолокационной дистанции (1 % от шкалы) ARPAдаже после 3 мин устойчивого сопровождения и неизменности элементов движения своего судна и цели вычисляет CPAс погрешностью ± 7- 8 кб ( 1300 - 1500 м). При этом определяется не дистанция расхождения между судами, а дистанция расхождения антенны PJICсвоего судна с центром радиолокационного отражения цели, что при кормовых надстройках судов дополнительно вносит погрешность, превышающую длину своего судна.
Информация AISдает возможность внешнему устройству (ARPA, ECDIS) за 18 - 24 мин до кратчайшего сближения определять CPAс точностью ± 100 - 150 м в автономном режиме и±50-60мв дифференциальном режиме работы GNSS. При этом дистанция расхождения определяется между антеннами GNSSсудов, позиции которых на обоих судах известны и CPAможет быть исправлена для определения дистанции расхождения ближайших оконечностей судов.
- AISпозволяет сделать обоснованные предположения о дальнейшем маршруте цели.
Как визуальное, так и при радиолокационное наблюдение не позволяют делать предположения о дальнейшем маршруте цели, что может быть важным при подходе цели к развилке или пересечению рекомендованных курсов или фарватеров. Как правило, оценка опасности сближения делается из предположении о неизменности курса цели, которое не является обоснованным.
Полученная судовой станцией AISинформация о порте назначения цели дает возможность предсказать дальнейшее развитие ситуации после вероятного изменения курса цели.
- AISпозволяет с высокой точностью знать курс и скорость цели.
Визуальное наблюдение позволяет очень приблизительно оценить ракурс цели (особенно днем) и фактически не дает возможности определить ее курс и скорость. Это зачастую приводит к неоднозначной оценке ситуации на судах, сближающихся на курсовых углах, близких к границе между действиями Правила 15 МППСС-72 (пересекающиеся курсы) и Правила 13 (обгон).
Радиолокационное наблюдение позволяет существенно более точно, чем визуальное наблюдение, определить курс и скорость цели. Однако погрешности в определении курса и скорости даже неманеврирующей цели остаются значительными и достигают 0,5 - 1 уз по скорости и 10° по курсу для цели, идущей со скоростью 15- 18 уз. С уменьшением скорости цели погрешность определения ее курса увеличивается, достигая 40° - 50° для целей, идущих со скоростью 5 уз и менее. Погрешности курса и скорости маневрирующей цели или цели, совершившей маневр в последние 3 мин, значительно больше.