docs.unavlab.com

ГлавнаяГидроакустические навигационные и трекинговые системыZima2 USBL: Рукводство пользователя

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
Zima2-B
Пеленгационная антенна
Zima2-B-Interface-cable
 
Кабель с интегрированным преобразователем интерфейса
Zima2-R
Zima2-R
Маяк-ответчик
Bat&Link Box
Bat&Link Box
Блок питания и коммутации

2. Работа с системой Zima2

2.0. До проведения работ

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.

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!

Если держать антенну за кабель так, что слева на крепежном пазе окажется скругленный выступ, а справа - острый, то нулевое направление антенны указывает вперед и совпадает с литьевым швом. Нулевое направление показано стрелкой на рисунке ниже.

zima2_zero_direction
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.

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 (контакты для включения от воды расположены на батарейном блоке). 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.

2.2. Работа с системой

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.

2.2.1. Интерфейс и функции приложения AzimuthSuite

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.

2.2.1.1. Настройки приложения

Приложение использует два типа настроек:

Внешний вид окна редактора настроек приложения показан на рисунке ниже.

0
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:

0
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.

2.2.1.2. Главное окно приложения

Вид главного окна приложения показан на рисунке ниже.

0
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
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
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).

2.2.1.3. Настройка маяков-ответчиков

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.

Zima-R and Zima2-R wiring
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🤖 DEVICEResponder settings….
В открывшемся окне диалога настройки адреса доступны функции:

Запись новых настроек в энергонезависимую память маяка-ответчика занимает от 1.5 до 3 секунд.

2.2.2. 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 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:

2.3. 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


Вернуться к содержанию