docs.unavlab.com

Главная ❯ Гидроакустические навигационные и трекинговые системы ❯ Zima2 USBL: Рукводство пользователя

ℹ Этот документ можно распечатать прямо из браузера. Для лучшего результата:

logo qr_link
www.unavlab.com
support@unavlab.com		 Zima2 USBL - гидроакустическая навигационная система
Руководство пользователя

Zima2 USBL
Руководство пользователя

Содержание

1. Введение

1.1. Назначение

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:

1.2. Особенности

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.

1.3. Состав системы

Система включает в себя:

Zima2-B
Пеленгационная антенна Zima2-B
 
Zima2-B-Interface-cable
Кабель UART-RS422 с интегрированным преобразователем интерфейса
 
Zima2-R
Маяк-ответчик Zima2-R (интегрируемое исполнение)
 
Zima2-R
Маяк-ответчик Zima2-R с батарейным блоком (автономное исполнение)
 
Bat&Link Box
Блок питания и коммутации Bat&Link Box
 

Мы постоянно работаем над совершенствованием наших изделий, поэтому внешний вид, цвет, тип применяемый разъемов, кабелей, зарядных устройств может незначительно отличаться.

1.4. Исполнения

Система имеет различные исполнения для разных диапазонов глубин. Когда в настоящем документе речь идет о базовой версии устройства, например, о Zima2-B, стоит это понимать, как относящееся ко всем исполнениям устройства, если нет каких-либо дополнительных уточнений.

ВНИМАНИЕ! Устройства разных исполнений не совместимы между собой и применение их в составе одной системы приведет к получению пользователем заведомо неверных навигационных данных.

1.4.1. Стандартное исполнение

В стандартном исполнении система позволяет работать на глубинах до 300 м. Доступны варианты питания маяка-ответчика как от носителя, так и от автономного источника.

Устройство Техническая спецификация
Пеленгационная антенна Zima2-B Спецификация устройства: Zima2-B - пеленгационная антенна
Маяк-ответчик Zima2-R Zima2-R - маяк-ответчик: Спецификация устройства

1.4.2. Исполнение 35

В этом исполнении система позволяет работать с маяками-ответчиками, находящимися на глубинах до 350 м. Встроенные датчики давления в маяках-ответчиках имеют защитную металлическую мембрану. Доступны варианты питания маяка-ответчика как от носителя, так и от автономного источника.

Устройство Техническая спецификация
Пеленгационная антенна Zima2-B35 Спецификация устройства: Zima2-B35 - пеленгационная антенна
Маяк-ответчик Zima2-R35 Zima2-R35 - маяк-ответчик: Спецификация устройства

1.4.3. Исполнение K

В этом исполнении система позволяет работать с маяками-ответчиками, находящимися на глубинах до 1000 м. Маяк-ответчик поставляется в металлическом нормобарическом корпусе с антенной на кабеле. Доступен только вариант с питанием от носителя.

Устройство Техническая спецификация
Пеленгационная антенна Zima2-BK Спецификация устройства: Zima2-BK - пеленгационная антенна
Маяк-ответчик Zima2-RK Zima2-RK - маяк-ответчик: Спецификация устройства

2. Работа с системой Zima2

2.0. До проведения работ

Для работы с системой требуется специализированное программное обеспечениe 🖵 AzimuthConsole. По ссылке для скачивания доступны сборки для всех поддерживаемых платформ.

Ранее использовалось приложение 🐙 AzimuthSiute, работающее под управлением Windows.

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.

2.1. Подготовка к работе и проверка оборудования

2.1.1. Расположение и настройка пеленгационной антенны

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.

zima2_zero_direction
Нулевое направление антенны
Горизонтальный угол отсчитывается по часовой стрелке от нулевого направления антенны, вертикальная ось направлена вниз

Крепление антенны должно осуществляться комплектным кронштейном uClamp-S. Верхняя часть кронштейна имеет выборку, обозначающую ноль антенны.

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.

2.1.2. Расположение маяка на носителе

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:

0
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.

ВНИМАНИЕ! При глубоком разряде батарейной сборки, необходимо как можно быстрее подключить к ней зарядное устройство. В противном случае это может привести к порче батарейной сборки.

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.

2.1.3. Калибровка углового расхождения

Нулевое направление пеленгационной антенны и нулевое направление компаса (GNSS-компаса или магнитного) могут не совпадать — например, из-за неточной установки антенны в кронштейне. Это приводит к систематической ошибке определения азимута на маяк-ответчик. Для её устранения выполняется процедура угловой калибровки.

Принцип калибровки: во время процедуры антенна и маяк-ответчик должны двигаться друг относительно друга, так чтобы географический азимут на маяк менялся в широком диапазоне углов. Система выполняет серию из N измерений при разных азимутах на маяк, а затем перебирает возможные значения угловой поправки в заданном диапазоне. Для каждой candidate-поправки пересчитываются координаты маяка, и оценивается разброс полученных точек (DRMS — круговое вероятное отклонение). Оптимальной считается поправка, дающая минимальный DRMS — то есть «наиболее кучное» облако точек.

По достижении заданного количества измерений процедура завершается автоматически. Вычисленная поправка применяется и отображается в веб-интерфейсе (панель «Angular Calibration») и в логе приложения.

Возможны два сценария выполнения калибровки:

В обоих случаях физический смысл одинаков: необходимо получить измерения при разных географических азимутах на маяк, чтобы алгоритм мог вычислить угловую поправку.

ℹ Почему важно движение вокруг, а не вращение на месте

При вращении антенны вокруг своей оси (без изменения её географического положения относительно маяка) относительный азимут на маяк, измеряемый антенной, меняется, однако географический азимут на маяк остаётся постоянным — маяк неподвижен, антенна не перемещается. Из-за этого угловая ошибка δ одинаково влияет на все измерения, и DRMS не зависит от перебираемой поправки — алгоритм не может определить оптимум.

При движении судна вокруг маяка (или маяка вокруг антенны) географический азимут на маяк меняется от измерения к измерению. Ошибка δ по-разному проецируется на координаты при разных азимутах, и DRMS становится функцией от δ — алгоритм находит поправку, дающую минимум разброса.

Порядок выполнения (антенна на судне):

  1. Установите маяк-ответчик на удалении 20-50 метров от судна. Убедитесь, что между антенной и маяком есть прямая акустическая видимость.
  2. Запустите приложение AzimuthConsole убедитесь, что система настроена на работу только с одинм маяком и установите соединение с системой (команда OCON).
  3. Убедитесь, что компас (внешний GNSS-компас или магнитный) подключен и передает актуальные данные.
  4. Начинайте медленное движение судна вокруг маяка по окружности, удерживая скорость и дистанцию как можно более постоянными. Маяк должен оставаться в центре описываемой окружности.
  5. Выполните команду: ACAL,start=0,end=360,step=0.5,n=512,addr=X, где addr=X — адрес используемого маяка-ответчика.
  6. После набора заданного количества измерений процедура завершится автоматически. Вычисленная поправка отобразится в веб-интерфейсе (панель «Angular Calibration») и в логе приложения.
  7. Сохраните настройки командой SAVEINIT, чтобы поправка применялась при следующих запусках.

Порядок выполнения (антенна на пирсе/льду):

  1. Установите пеленгационную антенну на пирсе, причале или льду. Зафиксируйте её положение — антенна должна оставаться неподвижной в течение всей процедуры.
  2. Запустите приложение AzimuthConsole убедитесь, что система настроена на работу только с одинм маяком и установите соединение с системой (команда OCON).
  3. Убедитесь, что компас подключен, зафиксирован соосно с антенной и передает актуальные данные. Если компас установлен не соосно, предварительно измерьте и внесите смещение командой OFS.
  4. Разместите маяк-ответчик на подвижном носителе (водолаз, ТНПА) на удалении не менее 50 метров от антенны. Начальное направление на маяк не имеет значения.
  5. Начинайте медленное и равномерное перемещение маяка вокруг антенны по окружности. Рекомендации:
    • Двигайтесь так, чтобы маяк описывал полную окружность (или хотя бы 180°) вокруг антенны
    • Удерживайте дистанцию до антенны как можно более постоянной (допустимы колебания в пределах ±20%)
    • Скорость перемещения должна быть низкой и постоянной — особенно при использовании компасов с частотой обновления 1 Гц
    • Избегайте резких ускорений и остановок
    • Если носитель — водолаз: идите плавным шагом, контролируя дистанцию по показаниям приложения
    • Если носитель — ТНПА: задайте медленное движение по окружности с постоянной скоростью
  6. Выполните команду: ACAL,start=0,end=360,step=0.5,n=512,addr=X, где addr=X — адрес используемого маяка-ответчика.
  7. После набора заданного количества измерений процедура завершится автоматически. Вычисленная поправка отобразится в веб-интерфейсе (панель «Angular Calibration») и в логе приложения. Сохраните настройки командой SAVEINIT.

Параметры команды ACAL:

Параметр Описание Рекомендация
start Начало диапазона перебора поправок, ° 0 (если нет предположений о смещении)
end Конец диапазона перебора поправок, ° 360
step Шаг перебора поправок, ° 0.5 (допустимо использовать шаг в диапазоне от 0.1° до 1°)
n Общее количество измерений 200–500 (больше — точнее, но дольше)
addr Адрес маяка-ответчика (1–16) Укажите явно, если в зоне видимости несколько маяков

Общие рекомендации:

ℹ Примечание

Процедура поддерживается только в AzimuthConsole. Если вы используете устаревшее приложение AzimuthSuite, угловую поправку необходимо измерить вручную и внести в настройках (поле «Угловая поправка»).

2.2. Приложение AzimuthConsole

Подробное руководство пользователя по приложению AzimuthConsole доступно в виде отдельного документа:

Документ QR
AzimuthConsole: руководство пользователя AzimuthConsole: Руководство пользователя

2.3. Приложение AzimuthSuite (устаревшее)

ℹ Информация

Приложение AzimuthSuite более не поддерживается. Рекомендуется использовать AzimuthConsole.

Документ QR
AzimuthSuite: руководство пользователя AzimuthSuite: Руководство пользователя

2.4. Работа с системой

Практически всю работу система выполняет в автоматическом режиме, системе требуется задать:

Далее система автоматически опрашивает маяки-ответчики из указанного диапазона адресов и, в зависимости от применяемой конфигурации, отображет на экране и/или передает по одному из каналов (Serial, UDP) потребителям. В ходе работы пультовое приложение записывает файлы журналов, которые затем могут быть воспроизведены в том же масштабе времени, в котором были записаны.

2.4.1. Взаимодействие с системой

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 запустите специализированное ПО (AzimuthConsole или AzimuthSuite) и установите соединение с системой. После этого включите блок питания и коммутации Bat&Link Box. Статус подключения отображается в интерфейсе приложения.

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.

Если используется внешний GNSS-приемник или положение и ориентация антенны относительно сторон света задается вручную, система вычисляет абсолютные географические координаты маяков-ответчиков. В зависимости от приложения доступен импорт и передача навигационной информации в различном виде (способы сохранения, каналы и форматы передачи данных зависят от используемого приложения — см. соответствующие руководства).

Система поддерживает трансляцию вычисленных координат маяков-ответчиков в виде стандартных сообщений NMEA (RMC, GGA) через последовательный порт или UDP.

Следует помнить о факторах, снижающих эффективность работы системы, в частности:

2.4.2. Ручное задание координат и направления

Если использование внешнего GNSS-компаса затруднено или невозможно, система позволяет задать координаты и ориентацию антенны вручную.

Подробнее см. в руководствах к соответствующим приложениям.

2.5. По завершении работ

3. Обязательства и отказ от ответственности

3.1. Условия замены и бесплатного гарантийного обслуживания

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:

3.2. Ограничение ответственности производителя

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

К содержанию

This site is open source. Improve this page.