Главная ❯ Гидроакустические навигационные и трекинговые системы ❯ Zima2 USBL: Рукводство пользователя
ℹ Этот документ можно распечатать прямо из браузера. Для лучшего результата:
- выберите диапазон страниц для печати, исключая первую и последнюю
- в дополнительных настройках отключите нижние и верхние колонтитулы
www.unavlab.com support@unavlab.com |
Zima2 USBL - гидроакустическая навигационная система Руководство пользователя |
Подводная акустическая навигационная система Zima2 предназначена для определения местоположения подводных объектов, оснащенных маяками-ответчиками Zima2-R в реальном времени.
Маяки-ответчики (далее маяки) могут устанавливаться на:
Система позволяет определять:
Навигационная система Zima2 является ультракороткобазисной навигационной системой (УКБ, англ. USBL), принцип работы которой основан на применении фазированной антенной решетки для определения горизонтального угла прихода сигнала и определения дистанции до маяка методом “запрос-ответ”. Система Zima2 использует современную технологию цифровой широкополосной помехоустойчивой гидроакустической связи, а применяемый сигнал специально разработан для сложных гидрологических условий, в том числе условий, характерных для мелких водоемов.
Система включает в себя:
Пеленгационная антенна Zima2-B |
Кабель UART-RS422 с интегрированным преобразователем интерфейса |
Маяк-ответчик Zima2-R (интегрируемое исполнение) |
Маяк-ответчик Zima2-R с батарейным блоком (автономное исполнение) |
Блок питания и коммутации Bat&Link Box |
Для работы с системой требуется специализированное программное обеспечениe 🐙 AzimuthSiute.
Заранее скачайте необходимое ПО. Установка не требуется - достаточно просто распаковать содержимое архива в удобное для вас место. Перед выездом на водоем убедитесь, что все оборудование полностью заряжено, и при необходимости зарядите все устройства.
Особое внимание стоит уделять блокам питания и коммутации и маякам-ответчикам: в виду того, что эти устройства имеют встроенные источники питания на основе LiFePO4, они имеют очень пологую разрядную характеристику и определить степень заряда встроенного источника сложно. Поэтому рекомендуется перед использованием не раньше чем за 1-2 дня выполнить зарядку всех устройств.
Мы применяем аккумуляторы на основе LiFePO4 так как они являются наиболее долговечными и выдерживают максимальное число циклов-заряд разряд по сравнению с аккумуляторами Li-ion и Li-Po, а также могут работать при низких температурах.
ВНИМАНИЕ!!!
В ОТЛИЧИЕ ОТ ПРЕДЫДУЩЕЙ ВЕРСИИ СИСТЕМЫ ПОЛОЖЕНИЕ НУЛЕВОГО НАПРАВЛЕНИЯ АНТЕННЫ БЫЛО ИЗМЕНЕНО!
Нулевое направление антенны совпадает с литьевым швом со стороны, где антенная решетка ближе к поверхности цилиндра (см. рис. ниже). Ось Z направлена вниз, азимутальный угол отсчитывается от нулевого направления по часовой стрелке, если смотреть на антенну со стороны кабеля.
Нулевое направление антенны |
Горизонтальный угол отсчитывается по часовой стрелке от нулевого направления антенны, вертикальная ось направлена вниз |
Антенна определяет горизонтальный угол прихода сигнала относительно своего нулевого направления, необходимо соблюдать следующие требования при креплении антенны:
Не рекомендуется установка антенны вблизи крупных объектов: причальных стенок, пирсов, молов, крупных судов, массивных опор и прочих объектов водной инфраструктуры.
Антенна подключается к блоку питания и коммутации при помощи удлиняющего кабеля с интегрированным преобразователем интерфейса. На кабеле присутствуют два разъема: один надводный - для подключения к блоку питания и коммутации, другой - подводный, для подключения антенны.
Перед погружением антенны необходимо убедиться:
ВНИМАНИЕ!
Попадание воды внутрь любых разъемов совершенно недопустимо и приведет к негрантийной поломке!
Удлиняющий кабель не должен иметь больших свободных провисов на длине его погружения в воду. Кабель рекомендуется крепить к штанге при помощи веревки или нейлоновых стяжек.
ВНИМАНИЕ!
Перед подключением антенны к блоку питания и коммутации посредством удлиняющего кабеля убедитесь, что блок питания коммутации выключен!
Рекомендуется следующая последовательность действий при установке антенны:
Для исполнения блока питания и коммутации с двумя каналами (для подключения внешнего GNSS-компаса) требуются дополнительные шаги:
Включение блока питания и коммутации необходимо выполнять после запуска специализированного ПО на пультовом ПК. Работа с ПО и настройка описаны ниже.
Для уточнения наименований разъемов на панели блока питания и коммутации обратитесь к инструкции по эксплуатации блока питания и коммутации Bat&Link Box.
Маяк-ответчик должен крепиться только за специальный паз мягким хомутом таким образом, чтобы исключить любое неравномерное нагружение корпуса маяка, излишнее сдавливание и затенение/экранирование корпуса маяка. Ниже на рисунке представлены базовые требования по монтажу акустической части маяка-ответчика на носителе:
Требования по монтажу акустической части маяка-ответчика на носителе |
Не допускается экранирование пространственной полусферы или частей антенны, расположенной выше крепежного паза; давление в области под креплением должно быть уравновешено с внешним давлением |
Маяк-ответчик не следует располагать вблизи струй движетелей или непосредственно на их пути. Для работы системы требуется прямая видимость (через толщу воды) между пеленгационной антенной и маяком ответчиком, поэтому маяк должен устанавливаться в верхней точки носителя.
Для маяка-ответчика в автономном исполнении: Включение маяка-ответчика в автономном исполнении происходит автоматически, при попадании его в воду. Следует помнить, что сразу после включения, маяк-отчетчик в течение 5 секунд определяет атмосферное давление для более точного измерения глубины. Поэтому рекомендуется сначала погрузить в воду батарейный блок и подождать 5 секунд перед погружением самого маяка-ответчика.
Для маяка-ответчика в интегрируемом исполнении: Включение маяка-ответчика в интегрируемом исполнении происходит при подачи питания от внешней системы. После включения маяк-ответчик определяет атмосферное давление в течение 5 секунд для более точного измерения глубины. Если текущее значение внешнего давления более 1200 мБар, то маяк считает, что был включен в погруженном положении, и калибровка атмосферного давления не происходит.
Работоспособность маяка-ответчика легко проверить, включив его: после подачи питания через 2 секунды однократно издается навигационный сигнал.
В исполнении, с использованием стандартного разъема, контакты включения от воды расположены на двух частях разъема: у маяка и у ответной части. Таким образом, при использовании стандартного батарейного блока, включение устройство происходит, когда сомкнутый разъем погружается в воду.
Практически всю работу система выполняет в автоматическом режиме, системе требуется задать:
Далее система автоматически опрашивает маяки-ответчики из указанного диапазона адресов. Отображает их положение на экране, и записывает трек в абсолютных координатах, при наличии внешнего GNSS-компаса.
В ходе работы пультовое приложение записывает файлы журналов, которые затем могут быть воспроизведены в том же масштабе времени, в котором были записаны.
Пультовое приложение 🐙 AzimuthSiute предназначено для работы под управлением OC Windows начиная с версии 10 и выше с установленным .NET Framework 4.8. Приложение является портируемым (Portable) и не требует установки. Достаточно распаковать архив в удобное для оператора место. Приложение и все используемые им библиотеки разработаны ООО “Лаборатория подводной связи и навигации” и являются Open-Source (с открытым исходным кодом).
Пультовое приложение взаимодействует с устройствами системы согласно откытому NMEA-подобному протоколу по последовательному порту.
Приложение использует два типа настроек:
AzimuthSuite.settings
в директории приложения. Данные настройки читаются приложением при старте и сохраняются по команде пользователя из редактора настроек.AzimuthSuite.uisettings
в директории приложения. Данные настройки читаются приложением при старте и сохраняются автоматически при завершении работы приложения.Внешний вид окна редактора настроек приложения показан на рисунке ниже.
Вид редактора настроек приложения |
1 - Список используемых маяков-ответчиков, 2 - Признак использования внешнего GNSS-компаса, 3 - Скорость порта внешнего GNSS-компаса, 4 - Смещение положения антенны от положения GNSS-компаса в поперечном направлении, 5 - Смещение положения антенны от положения GNSS-компаса в продольном направлении, 6 - Угловая поправка (угол между нулевым направлением GNSS-компаса и нулевым направлением антенны), 7 - Признак использования выходного порта, 8 - Скорость выходного порта, 9 - Кнопки принятия настроек и отмены, 10 - Кнопка сброса настроек к значениям по умолчанию, 11 - Максимальная дистанция до маяков-ответчиков, 12 - Соленость воды |
Система поддерживает последовательную работу с 16 маяками-ответчиками. Оператор может выбрать требуемые адреса маяков в окне 1, установив соответствующие галочки. Всегда устанавливайте галочки только напротив тех адресов, которые будут использованы в текущей работе, иначе система буедт тратить время на опрос отсутствующих в акватории маяков.
Подключение внешнего GNSS-компаса поддерживается по последовательному порту. Для этого установите галочку 2 и укажите скорость порта. Сам порт будет определен системой автоматически. Если компас установлен не соосно с антенной (не на штанге), потребуется указать положение антенны относительно положения GNSS-компаса: положение GNSS-компаса принимается за точку отсчета декартовой системы координат и указываются поперечное 4 и продольное 5 смещения антенны от этой точки (поперечное в направлении левый борт - правый борт, продольное в направлении корма - нос). Если нулевые направления компаса и антенны не совпадают, необходимо указать угловую поправку 6 - угол между нулевыми направлениями компаса и антенны, отсчитывающийся от нулевого направления компаса по часовой стрелке.
Ниже проиллюстрировано расположение пеленгационной антенны относительно точки привязки:
Задание расположения пеленгационной антенны относительно точки привязки и нулевого направления компаса |
Смещения антенны относительно GNSS-компаса: поперечное ΔX и продольное ΔY; угловое несовпадение нулевых направлений компаса и пеленгационной антенны 𝛿 |
При работе в морской воде следует указать соленость при помощи группы элементов 12: или введя известное значение в поле ввода или воспользовавшись встроенной базой данных соленостей мирового океана, нажав кнопку 🔎 и указав текущие географические координаты.
При работе во внутренних пресных водоемах задайте соленость воды 0.0 PSU. Значение солености необходимо для более точного определения системой глубины и скорости звука.
Макисмальная дистанция до маяка задается в поле 11 и определяет максимальный временной интервал ожидания ответа маяка. Значение задается в диапазоне от 500 до 5999 метров. Следует указывать минимально применимое для текущих условий работы значение, так как это значение напрямую определяет скорость работы системы и время ее простоя при пропуске ответа маяка-ответчика.
Если требуется передача вычисленного географического положения одного из маяков-отвтетчиков в виде стандартных сообщений NMEA (GGA, RMC) в другую систему, включите настройку 7 и укажите имя и скорость порта, в который приложение будет передавать данные. Так как порт используется только для передачи, он не может быть определен автоматически и его имя требуется указать.
При нажатии кнопки ОК приложение сохранит настройки и предложит перезапуститься для того, чтобы новые настройки вступили в силу.
Вид главного окна приложения показан на рисунке ниже.
Вид главного окна приложения |
1 - Главная панель инструментов, 2 - Панель инструментов карты, 3 - Поле карты, 4 - Текстовое поле дополнительных параметров, 5 - Текстовое поле журнала, 6 - Дополнительная панель инструментов, 7 - Строка статуса, 8 - Панель инструментов списка маяков-ответчиков, 9 - Список маяков-ответчиков, 10 - Панель переключателей отбражаемых в списке маяков-отвтетчиков параметров |
Ctrl + L
.Ctrl + H
Ctrl + S
Ctrl + R
Идентификатор | Описание | Единицы измерения | Диапазон |
---|---|---|---|
DPT | Глубина погружения антенн | м | 0 .. 300 |
WTM | Занчение температуры воды | °C | -10 .. +40 |
PTC | Дифферент антенны | ° | -90 .. +90 |
ROL | Крен антенны | ° | -90 .. +90 |
LAT | Широта по данным внешнего GNSS | ° | -90 .. 90 |
LON | Долгота по данным внешнего GNSS | ° | -180 .. 180 |
SPD | Скорость по данным внешнего GNSS | km/h (m/s) | >= 0 |
CRS | Курс по данным внешнего GNSS | ° | 0 .. 360 |
HDN | Азимут по данным внешнего GNSS | ° | 0 .. 360 |
5. Поле журнала располагается в нижней части панели карты и отображает последние 4 строки журнала приложения. Видимость этого поля переключается кнопкой 📜 на панели инструментов карты (2).
Ctrl + P
7. Строка статуса В строке отображаются статусы портов пеленгационной антенны и внешнего источника навигационных данных (внешнего GNSS-компаса), имя последнего сохраненного скриншота или Zip-архива, в который были упакованы файлы журнала
Ctrl + Down
)Ctrl + Up
)Идентификатор | Описание | Единицы измерения | Диапазон |
---|---|---|---|
DST | Дистанция до маяка-отвечика от положения по данным внешнего GNSS (проекция наклонной дальности на водную поверхность) | м | 0 .. 5999 |
AZM | Направление (курс) на маяк-ответчик | ° | 0 .. 360 |
DPT | Глубина маяка-отвечика | м | 0 .. 300 |
RAZ | Обратное направление (курс) от маяка-ответчика на пеленгационную антенну | ° | 0 .. 360 |
ELV | Вертикальный угол на маяк-ответчик | ° | 0 .. 90 |
MSR | Параметр, характеризующий качество связи | dB | 0 .. 90 |
PTM | Время распространения сигнала | сек | 0 .. 4 |
LAT | Вычисленная широта | ° | -90 .. 90 |
LON | Вычисленная долгота | ° | -180 .. 180 |
Наиболее важными параметрами здесь являются AZM, DST и RAZ: по азимуту и дистанции оператор всегда может понять где относительно него располагается тот или иной маяк-ответчик, а параметр RAZ позволит осуществить привод носителя. Отображение различных параметров переключается кнопками на панели (10).
Если работа проводится с более чем одним маяком-ответчиком, совершенно необходимо, чтобы их адреса были различны. Для настройки адреса маяка-ответчика его требуется подключить к ПК. Для автономного исполнения маяка-ответчика его необходимо отсоединить от батарейного блока и подключить через комплектный USB-переходник.
Для интегрируемого исполнения, необходимо воспользоваться преобразователем USB-UART согласно распиновке:
ВНИМАНИЕ! Напряжение линий данных маяка-ответичка 0 .. 3.3 V! Используйте для подключения маяков к ПК только преобразователи с подходящими уровнями.
Назначение жил кабеля маяков-ответчиков Zima-R и Zima2-R |
После подключения маяка-ответчика к ПК, запустите приложение AzimuthSuite и установите соединение, нажав кнопку 🔌 LINK (или комбинацию клавиш Ctrl + L
).
Приложение выполнит поиск порта, ход и результат поиска отображается в строке статуса.
После того, как соединение будет успешно установлено, станет доступен пункт меню 🛠 UTILS ⯈ 🤖 DEVICE ⯈ Responder settings….
В открывшемся окне диалога настройки адреса доступны функции:
Запись новых настроек в энергонезависимую память маяка-ответчика занимает от 1.5 до 3 секунд.
На данном этапе подразумевается, что:
Маяки рекомендуется включать в надводном положении: при этом в течение пяти секунд после подачи питания происходит калибровка атмосферного давления, которая позволяет выполнять измерение глубины с большей абсолютной точностью.
Так как автономные маяки включаются при погружении батарейного блока в воду, то рекомендуется сначала погружать в воду батарейный блок, а сам маяк-ответчик только по прошествии пяти секунд.
Маяки в интегрируемом исполнении желательно включать перед погружением если это возможно в текущих условиях.
Для начала работы системы выполните подключение, нажав кнопку 🔌 LINK (или воспользуйтесь комбинацией клавиш Ctrl + L
). Приложение начнет поиск порта подключения пеленгационной антенны и, если соответствующая настройка установлена, порта подключения внешнего GNSS-компаса.
После этого включите блок питания и коммутации Bat&Link Box.
Статус подключения отображается в строке статуса в нижней части главного окна приложения. Зеленый фон под соответствующим текстовым полем сигнализирует об успешном подключении.
Следует помнить, что приложение рассчитано на работу только с одним устройством системы в один момент времени: если к ПК подключена и пеленгационная антенна и один из маяков, то велика вероятность, что при поиске порта будет первым обнаружен маяк. Поиск порта пеленгационной станции в этом случае производится не будет.
После того, как соответствующий порт (или порты) будут обнаружены, система сразу переходит к опросу маяков-ответчиков, адреса которых указаны в настройках. Работа происходит в полностью автоматическом режиме.
Убедитесь, что текстовое поле дополнительной информации отображается (кнопка 👽 на поле инструментов карты нажата) в левом врхнем углу поля карты. Сразу после подключения в поле дополнительной информации отображаются локальные параметры:
Поле карты устроено следующим образом: в середине отображается положение судна (пеленгационной антенны). Если внешний GNSS-приемник не используется, то принимается, что нулевое направление антенны указывает на верх экрана. Если внешний GNSS-компас подключен, то направление на верх экарна совпадает с направлением на географический север, а судно отображается с учетом текущих показаний азимутального угла.
Положение маяков ответчиков отображается в виде кругов с номерами, круги соединяются линиями с центром полярной системы координат - положением пеленгационной антенны или точки топопривязки, если используется внешний GNSS-компас.
В списке маяков-ответчиков REMOTES (справа от поля карты) отображаются известные системе параметры маяков-ответчиков. При пропуске ответа маяка-ответчика (или если маяк-ответик не принял запросный сигнал) в списке параметров данного маяка-ответчика отображается строка TMO: ⚑.
Если используется внешний GNSS-приемник, система вычисляет их абсолютные географические координаты и приложение накапливает треки собственного местоположения и вычисленных местоположений маяков-ответчиков. Треки не сохраняются автоматически! Для созранения треков воспользуйтесь пунктом меню 🛠 UTILS ⯈ 🗺 TRACKS ⯈ 💾 Export… (или комбинацией клавиш Ctrl + S
).
Доступно сохранение в формате Google KML и CSV.
Приложение позволяет в реальном времени эмулировать GNSS-приемник для одного из маяков (в случае если используется внешний GNSS-компас): вычисленные координаты могут передаваться в виде стандартных сообщений RMC и GGA через последовательный порт. Выбор адреса маяка и имя порта для эмуляции можно производить во время работы системы.
Следует помнить о факторах, снижающих эффективность работы системы, в частности:
Гарантия производителя распространяется только на заводские дефекты, выявивщиеся при эксплуатации устройства в соответствие с настоящим руководством в течении гарантийного срока (2 года с момента покупки).
Производитель гарантирует бесплатный ремонт или замену неисправного оборудования из комплекта поставки, вышедшего из строя по причине заводского дефекта.
К основаниям для отказа от бесплатного гарантийного обслуживания, бесплатного ремонта и замены относятся:
ЛЮБАЯ ИЗ ЧАСТЕЙ КОМПЛЕКТА ПОСТАВКИ В ОТДЕЛЬНОСТИ И В СОСТАВЕ СИСТЕМЫ, ИМЕНУЕМЫЕ ДАЛЕЕ “ПОСТАВЛЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ”:
ПРОИЗВОДИТЕЛЬ ГАРАНТИРУЕТ, ЧТО ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ZIMA2 (ДАЛЕЕ - СИСТЕМА):
ВЫШЕУКАЗАННЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ НЕ МОГУТ БЫТЬ СНЯТЫ НИКАКИМИ МАНИПУЛЯЦИЯМИ С НАСТРОЙКАМИ И/ИЛИ ОРГАНАМИ УПРАВЛЕНИЯ ПРИБОРОВ СИСТЕМЫ И/ИЛИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ РАБОТЫ С СИСТЕМОЙ