GPS/GNSS

Co tworzy ten typ

Odbiorniki GPS/GNSS są pozycyjną połową mostkowej pary pozycja-kurs, w odróżnieniu od żyrokompasu, który podaje wyłącznie kierunek. Zestaw GNSS oblicza szerokość, długość, prędkość nad dnem i kurs nad dnem z satelitarnych sygnałów odległościowych i podaje tę pozycję do ECDIS, AIS, VDR oraz autopilota. Określenie GNSS zamiast GPS ma znaczenie handlowe: większość odbiorników klasy SOLAS śledzi dziś jednocześnie GPS, GLONASS, a coraz częściej Galileo albo BeiDou, ponieważ poleganie na jednym systemie pozostawia pojedynczy punkt awarii, gdy system ten zostanie osłabiony albo zakłócony.

Główne elementy

Antena

Wydzielona antena zamontowana na pokładzie z niezasłoniętym widokiem nieba, odsunięta od anten radarowych i wylotu spalin komina, które mogą powodować wielodrogowość albo zasłonięcie sygnału. Długość i tłumienność kabla antenowego wprost wpływają na najmniejszy zapas stosunku sygnału do szumu w odbiorniku.

Jednostka odbiorcza

Przetwarza sygnały odległościowe z wielu satelitów i systemów, wyznacza pozycję przez trilaterację i wyprowadza zdania NMEA 0183 albo NMEA 2000 (GGA, RMC, VTG) do sieci statku. Jednostki dopuszczone według SOLAS zawierają autotest i nadzór integralności (RAIM), który sygnalizuje pogorszoną geometrię satelitów.

Wejście korekcji różnicowej

Wiele instalacji przyjmuje korekcje z radiolatarni DGPS albo z satelitarnych systemów wspomagających, aby poprawić dokładność z wartości rzędu kilkudziesięciu metrów w pracy samodzielnej do kilku metrów, co ma znaczenie na wodach pilotowych i przy pozycjonowaniu dynamicznym.

Dobór i wymiarowanie

• Liczba śledzonych systemów i częstotliwości; odbiorniki dwuczęstotliwościowe (L1/L5 albo równoważne) znoszą błąd jonosferyczny znacznie lepiej niż jednoczęstotliwościowe
• Częstość odświeżania, zwykle 1 Hz przy zwykłej nawigacji, ale wyższa dla interfejsów pozycjonowania dynamicznego
• Zgodność interfejsu wyjściowego z istniejącym okablowaniem do ECDIS, AIS i VDR (konwencje identyfikatora nadajnika według NMEA 0183 wciąż potrafią wywrócić modernizację)
• Odporność na zakłócanie i podszywanie, będąca coraz bardziej praktycznym kryterium doboru w rejonach ze zgłaszanymi zakłóceniami GNSS

Przepisy i klasa

SOLAS rozdział V wymaga, aby statki przewoziły odbiornik globalnego systemu nawigacji satelitarnej albo naziemnego systemu radionawigacyjnego, odpowiedni dla całej podróży. Normy osiągów IMO (rezolucja A.819 i jej następczynie obejmujące GPS, GLONASS oraz odbiorniki łączące wiele systemów) ustalają wymagania dokładności, integralności i samonadzoru, jakie musi spełnić jednostka z uznaniem typu. Towarzystwa klasyfikacyjne wymagają objęcia instalacji okresowym przeglądem wyposażenia nawigacyjnego i przechowywania na statku certyfikatu uznania typu urządzenia.

Typowe usterki

• Degradacja kabla antenowego pod wpływem UV i soli, powodująca przerywaną utratę sygnału, która objawia się skokami pozycji, a nie czystą awarią
• Utrata jednego systemu podczas zjawiska słonecznego albo celowego zakłócania, której odbiornik obsługujący tylko jeden system nie potrafi wyrównać
• Oprogramowanie układowe nieuaktualnione pod kątem przepełnienia numeru tygodnia GPS albo obsługi sekundy przestępnej, dające błędne znaczniki czasu przenoszone dalej do zapisów AIS i VDR
• Błąd wielodrogowości w pobliżu stalowych nadbudówek dający stabilną, lecz błędną pozycję, co jest groźniejsze od oczywistej awarii, ponieważ nie wyzwala alarmu

Na co zwrócić uwagę u dostawcy

• Aktualny certyfikat uznania typu IMO odpowiadający liście uznawanej przez administrację flagową
• Zdolność obsługi wielu systemów, najlepiej także wielu częstotliwości, zamiast starych zestawów jednoczęstotliwościowych wyłącznie na GPS
• Udokumentowane działanie RAIM i alarmu integralności, a nie sama specyfikacja dokładności
• Zgodność interfejsu potwierdzona wobec rzeczywistego modelu ECDIS i AIS na statku, a nie ogólna deklaracja NMEA

Przy wchodzeniu na wody pilotowe sprawdzaj pozycję GNSS względem radarowej odległości i namiaru do znanego punktu orientacyjnego; odbiornik, który po cichu zsynchronizował się z podrobionym sygnałem, nadal podaje czystą pozycję bez żadnego alarmu.