第八章無線電航標

PAGEPAGE1第九章無線電航標第一節(jié)無線電航標政策無線電導航系統(tǒng)是航海導航的新技術(shù)。與視覺航標相比，無線電導航系統(tǒng)通常有更大的覆蓋區(qū)，且如果足夠數(shù)量的船舶載有相應的接收機時，它有較好的成本效益。不過，一些具體的無線電導航系統(tǒng)在相對短的時空內(nèi)已經(jīng)淘汰了，包括臺卡、奧米加、拉那和羅蘭。無線電導航系統(tǒng)可分為三類：（1）定位系統(tǒng)：例如羅蘭C/臺卡、全球定位系統(tǒng)（GPS）、差分全球定位系統(tǒng)（DGPS）；（2）參考系統(tǒng)：例如電子海圖系統(tǒng)（ECS）、電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS）和海圖標繪儀；（3）信息服務：減少碰撞和擱淺的危險及保護海洋環(huán)境。這些采用船舶交通服務（VTS）、船舶報告系統(tǒng)（SRS）和船載自動識別系統(tǒng)（AIS）的形式。一、國際航標協(xié)會的作用在建立世界范圍的海上無線電導航過程中，國際航標協(xié)會已經(jīng)起著和繼續(xù)起著重要作用。過去幾年中，發(fā)生了許多如下所述的顯著變化：（1）伴隨著正在發(fā)展和研究中的更多系統(tǒng)，提供了一些新型和改進的無線電導航系統(tǒng)；（2）國際海事組織承認GPS和GLONASS作為目前世界無線電導航系統(tǒng)的組成部分；（3）國際海事組織通過了未來無線電導航系統(tǒng)的海上要求（A.860（20））；（4）伴隨著無線電導航的有關(guān)變化，國際海事組織通過了修改海上人命安全公約（SOLAS）第五章，特別引進了配載電子無線電導航接收機、AIS和航行數(shù)據(jù)紀錄儀（VDR）的要求；（5）通過了新的和修正無線電導航性能標準，特別是無線電導航接收機、AIS和ECDIS。二、政策的范圍這些政策包括，但不僅限于如下內(nèi)容：（1）衛(wèi)星系統(tǒng)：能夠用于獲得定位的空間站的手段，例如GPS和GLONASS；（2）陸基系統(tǒng)：能夠用于獲得定位的陸基手段，例如羅蘭C；（3）增強系統(tǒng)：能夠用于改進定位的空間基和/或陸基輔助手段，例如WAAS/EGNOS、差分全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（DGNSS）和自備完善性監(jiān)測（RAIM）接收機；（4）雷達信標（雷康）：基于航標的獲得航標的身份和位置的方法；（5）混合/集成系統(tǒng)：能夠用于改進定位的上述手段的任何組合，例如Eurofix和混合/集成接收機；（6）輔助集成駕駛臺系統(tǒng)：無線電導航系統(tǒng)對用于定位的任何船載駕駛臺系統(tǒng)的作用，例如電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS）和航行數(shù)據(jù)紀錄儀（VDR）；（7）輔助通信系統(tǒng)：無線電導航系統(tǒng)對用于向它船和/或岸上傳輸定位的任何船載無線電通信手段的作用，例如船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）和全球海上遇險和安全系統(tǒng)（GMDSS）。三、國際航標協(xié)會的政策1992年通過的國際航標協(xié)會關(guān)于無線電航標的政策，考慮以下方面：（1）使用無線電航標能夠增進船舶的安全、經(jīng)濟和有效的航行，且有利于航海界和保護環(huán)境；（2）國際航標協(xié)會成員能夠通過改進無線電航標的性能來增進無線電導航對這些目標的貢獻；（3）國際航標協(xié)會為國際航標協(xié)會成員提供了一個平臺，以便調(diào)整和協(xié)調(diào)有關(guān)無線電航標的目的和活動。還考慮到：（1）其它國際組織如國際電工委員會（IEC）、CIRM、航海會議常設(shè)國際協(xié)會（PIANC）以及聯(lián)合國專業(yè)組織如國際海事組織（IMO）、國際電信聯(lián)盟（ITU）、國際海道測量組織（IHO）對無線電導航的興趣日益增加；（2）無線電航標技術(shù)的加速發(fā)展；（3）船載無線電導航設(shè)備技術(shù)的加速發(fā)展，包括與其它船載航行/駕駛臺系統(tǒng)如電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS）、航行數(shù)據(jù)紀錄儀（VDR）、船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）和全球海上遇險和安全系統(tǒng)（GMDSS）等；（4）通過船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）、航行數(shù)據(jù)紀錄儀（VDR）和其它手段將來自無線電航標/航行設(shè)備的定位向它船和岸上報告日益增加；（5）其它海上用戶如漁船和游覽船、內(nèi)陸水道、陸地和非運輸用戶使用無線電航標日益增加；（6）無線電航標的引進日益增加，這些無線電航標不僅僅為海上使用而建立，且是多模式的；（7）無線電導航系統(tǒng)的無意和有意干擾的潛在危險。決定：通過如下的促進和實現(xiàn)措施，國際航標協(xié)會應繼續(xù)在適當?shù)暮瓦m宜的航海領(lǐng)域支持和發(fā)展無線電航標：（1）就無線電導航系統(tǒng)的發(fā)展和標準化事宜，加強與其它國際組織的合作；（2）調(diào)整和協(xié)調(diào)航海界無線電航標的引進、運行、維護和使用，也包括不僅僅為海上使用而發(fā)展的航標；（3）綜合所有航海界用戶的利益，包括漁業(yè)、游覽業(yè)等，與用戶協(xié)商，特別是無線電導航系統(tǒng)的關(guān)閉（見國際航標協(xié)會關(guān)于關(guān)閉無線電指向標的建議，R115）；（4）集成航海領(lǐng)域不同無線電航標和無線電航行設(shè)備；（5）掌握船載無線電航行設(shè)備與其它船載航行/駕駛臺系統(tǒng)的集成,如電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS）、航行數(shù)據(jù)紀錄儀（VDR）和無線電通信系統(tǒng)如船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）、全球海上遇險和安全系統(tǒng)（GMDSS）。第二節(jié)海上無線電指向標當無線電測向設(shè)備與工作在海上無線電導航頻段（283.5-325kHz）的岸基無線電指向標配合使用時，船舶在200海里范圍內(nèi)具有定位和歸航的措施。由于方位測量的準確度通常是5°，定位的準確度明顯比全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）的準確度差。根據(jù)目前的國際電信聯(lián)盟（ITU）的規(guī)則，海上無線電導航頻段可用于發(fā)射GPS的差分修正，且可作為單獨DGPS服務，也可作為測向服務的輔助數(shù)據(jù)。世界上有幾千座海上無線電指向標。現(xiàn)在用于發(fā)射DGPS修正的數(shù)量正在增加而用于測向的指向標數(shù)量正在減少。國際海上人命安全公約（SOLAS），1974，第五章第12（P）條目前要求1600總噸及其以上的從事國際航線的船舶應配備無線電測向設(shè)備。國際海上人命安全公約第五章的最近修正案于2002年7月1日以后撤消配備無線電測向設(shè)備的要求。第三節(jié)雷達應答器一、概述雷達應答器（RACON）是一個收發(fā)信設(shè)備,當收到船載雷達信號時,它能自動地發(fā)回一個能在詢問雷達顯示器上顯示的識別信號。這個應答信號可以提供距離、方位和識別信息。雷達應答器是一種專門用于助航的設(shè)備，其頻段被分配在X和S兩個船用雷達波段，而且當前大多數(shù)雷達應答器都工作在X波段。二、基本工作原理雷達應答器由三個主要部分組成：一個收信機，一個發(fā)射機和一個收發(fā)共用天線。當雷達天線重復、間隔地指向雷達應答器時，在雷達應答器作用距離以內(nèi)的雷達就能觸發(fā)它。雷達應答器的接收機將這個雷達的脈沖信號放大到能夠觸發(fā)應答器發(fā)射機的水平，發(fā)射機對每一個觸發(fā)都回答一個脈沖信號。但更多的是用一系列脈沖編碼（摩爾斯碼）進行應答，以便于識別。觸發(fā)后應答器的響應，應允許有一個短暫的應答時間。這就產(chǎn)生了一個相對裝有應答器的標志的被動反射回波在發(fā)射上的延遲（或距離），這個延遲一般等效為一個小于100米的距離，通常在作用距離大于幾海里時就可以忽略了。三、應用雖然雷達應答器提供了一個正確識別目標的可能性，但是，由于需要把它們裝在一個特定的工作位置上，所以它們的使用也受到了某些限制。通常雷達應答器不加控制的增加會導致船用雷達顯示屏上的應答信號多得令人不可接受。這會降低顯示屏的可用度，同時也會引起眾多的應答器和其他響應之間的混亂。通常雷達應答器是安裝在已用燈標標示的地點上的輔助航標。但使用雷達應答器并不能增加船舶對目標的發(fā)現(xiàn)能力。大部分船舶能夠使用雷達應答器。對SOLAS公約第五章第20條提出的修正要求：（1）所有超過300總噸的船舶配載一臺9這些中，雷達；（2）所有超過10000總噸的船舶配載輔助雷達，優(yōu)選3GHz雷達。雷達應答器能用于：（1）沒有明顯特征的海岸線上的位置測距和識別；（2）海上和陸上航標的識別；（3）初見陸地的識別；（4）標示警戒區(qū)或分道通航制的中心線和轉(zhuǎn)向點；（5）標示危險物；（6）標示橋梁下可航行的橋孔；（7）作為導標。四、雷達應答器的種類有兩種不同的工作模式：（1）代表目前技術(shù)的頻率捷變雷達應答器；（2）早期的和基本過時的掃頻雷達應答器。頻率捷變雷達應答器：在被觸發(fā)的頻率上響應，進而響應可在每次雷達掃描上再顯象。不過，為了避免遮蔽雷達顯示屏上的其它特征，響應通常以預定的周期開啟和關(guān)閉。頻率捷變雷達應答器也能制作成用戶選擇型，因此雷達操作員可選擇是否抑制雷達應答器響應的顯示或者其它雷達反射的顯示。有兩種技術(shù)可供使用，ITOFAR和USIFAR，且在國際電信聯(lián)盟-無線電（ITU-R）建議M.824中定義。掃頻雷達應答器：有在整個9.3至9.5GHz頻段上調(diào)諧的接收機和在掃描周期內(nèi)從最低頻變化至最高頻的發(fā)射機（振蕩器），掃描周期一般為1至2分鐘。當雷達應答器接收機搜索到船舶雷達時，雷達發(fā)射機被觸發(fā)，但船舶雷達不顯示雷達應答器的響應，直至雷達應答器和雷達之間產(chǎn)生頻率匹配。在掃描周期內(nèi)，可能需要雷達天線持續(xù)轉(zhuǎn)動幾轉(zhuǎn)后才能產(chǎn)生頻率匹配。五、信號特征工作在9GHz的雷達應答器用水平極化，工作在3GHz雷達用水平極化和可選的垂直極化。用于描述雷達工作頻率的推薦術(shù)語推薦術(shù)語替代術(shù)語9GHz9300-9500MHzX波段3cm3GHz2900-3100MHzS波段10cm六、雷達應答器的作用距離雷達應答器的最大作用距離取決于這樣幾個因素:（1）應答器的輸出功率和靈敏度，包括天線增益；（2）應答器天線和船用雷達天線相對水面的高度；（3）雷達波多路徑傳播的影響。對給定的有關(guān)功率和高度所要求的一些參數(shù)見表：雷達作用距離（海里）所要求的輻射輸出功率（瓦）所要求的應答器天線高度*（米）50.22100.88203.250307.0150*船用雷達天線高度約20米表中的參數(shù)只適用于X波段的應答器.對于S波段的應答器需要有更大的輸出功率和更高的天線高度。表中功率參數(shù)已將天線增益包括在內(nèi)：輻射輸出功率=發(fā)射功率*天線增益七、雷達應答器的天線如果選用一個高增益天線,那么,雷達應答器的作用距離還可以增加.然而,應答器天線的型號和增益通常是根據(jù)應答器所處目標的類型來確定的.浮標要求一個寬垂直波束的全向天線,而這種天線不可避免地是一個低增益天線。在固定目標上應安裝一個窄波束天線。有關(guān)天線增益和天線特性的數(shù)據(jù)列在表中目標類型天線特性天線增益水平波束垂直波束浮體全向大約±25°大約5dB固定全向大約±8°大約10dB固定約90°扇面大約±8°大約15dB八、應答器的編碼為了對應答器進行識別,應答器的響應用摩爾斯碼編成代碼,對應答器的編碼有下列要求:（1）為了在有干擾的情況下更好地識別應答器的位置，一般要求應答器的編碼以“劃”開始；（2）其余為三個“點”或“劃”；（3）摩爾斯碼“D”專門用來指示新的危險物，如沉船；（4）應答器編碼的總長度不得超過應答器額定作用距離的20%。然而，某些特定的應答器的編碼長度有時也會由船用雷達詢問時的量程來決定。九、應答器的安裝在大多數(shù)場合,由于應答器的尺寸小\重量輕\強度高,應答器的安裝并沒什么問題.而對所有在應答器服務范圍內(nèi)的雷達來說,一個重要的要求是“自由視線”。也就是說應答器相對于水平要有一個足夠的高度并在應答器天線前無障礙物。如果在有固定雷達站的地方使用應答器，就要讓這個應答器對該固定雷達進行屏蔽，以防止被雷達站的雷達長時間觸發(fā)。第四節(jié)海區(qū)雷達應答器配布指南一、適用范圍為指導海區(qū)雷達應答器的配布工作，更好地發(fā)揮其助航效能，保障船舶航行安全，部海事局組織編制相關(guān)指南。適用于我國沿海水域及相關(guān)陸域各類雷達應答器的配布，用于軍事、漁業(yè)生產(chǎn)的雷達應答器除外。二、分類與用途雷達應答器是增強雷達目標的識別效果而工作在航海雷達頻段的接收/發(fā)射設(shè)備，是沿海通航水域、海港、通海河口的重要助航設(shè)施之一。（一）分類按工作模式分為兩種：1、掃描頻率雷達應答器；2、鑒頻雷達應答器。目前國內(nèi)應用最多的是鑒頻雷達應答器。為滿足不同地點的特殊需求，鑒頻雷達應答器可利用ITOFAR和USIFAR技術(shù)制作成用戶選擇型。（二）用途1、在沒有明顯特征的海岸線上，用作位置的測距和識別；2、對海上和陸上航標的識別；3、初見陸地的識別；4、標識警戒區(qū)或分道通航制的中心線和轉(zhuǎn)向點；5、標示危險物；6、標識橋梁下可航行的橋孔；7、導標的識別。（三）信號特征雷達應答器用水平極化工作在9GHZ頻段，和/或用水平及任選的垂直極化工作在3GHZ頻段。描述雷達工作頻率的推薦術(shù)語推薦術(shù)語替代術(shù)語9GHZ9300—9500MHZX頻段3CM3GHZ2900—3100MHZS頻段10CM（四）作用距離雷達應答器作用距離主要取決于其安裝高度、詢問雷達的高度、發(fā)射機的輸出功率及接收機的靈敏度。安裝在浮標上的雷達應答器作用距離一般為5海里，安裝在燈塔、燈樁、導標上的雷達應答器作用距離一般為15海里。雷達應答器作用距離的計算方法可參照IALA推薦標準。三、配布一般原則1、雷達應答器應與其他助航標志和設(shè)施的配布統(tǒng)一考慮，以組成綜合助航系統(tǒng)；2、雷達應答器的配布應根據(jù)船舶航行需求、航道（航線）條件及重要程度、周圍環(huán)境、背景條件等因素綜合考慮確定；3、所配布的每座雷達應答器均應有明確目的，并能發(fā)揮其最大作用，達到最佳的助航效果；4、配布間距不宜過密，相鄰兩個雷達應答器不相互干擾；5、配布的地點應滿足維護管理方便的要求。四、布設(shè)具體要求 （一）可布設(shè)地點1、陸標陸標系指設(shè)置在陸地、孤島上的燈塔、燈樁、導標等助航標志。（1）沿海干線重要轉(zhuǎn)向點的燈塔、燈樁；（2）狹水道進出口門或特殊位置，需引起過往船舶特別注意的燈塔、燈樁；（3）長度10公里以上，寬度小于150米的人工航道或因受淺灘、礁石等危險物影響嚴重航道而設(shè)置的中線前導標。（4）在一年中有2/3時間大氣透明度系數(shù)在0.4以下，能見度小于3海里，浪高在2米以上或平均流速在3節(jié)以上的船舶操縱困難水域，需及早識別的陸標。（5）在雷達回波較多，船舶不易識別的燈塔、燈樁上布設(shè)用戶選擇型雷達應答器，以抑制雜波的干擾。（6）船舶駛近海岸，雷達上無法找出明顯定位點，定位困難水域的陸標或其它高層建（構(gòu)）筑物上布設(shè)雙波段工作的雷達應答器。布設(shè)在陸標上的雷達應答器一般選用遠程雷達應答器，并盡量將其安裝在陸標最高處。2、水中標志水中標志系指設(shè)置于水中的燈浮標、水中危險物標志、燈船及水中固定燈樁等助航標志。（1）重要航道轉(zhuǎn)向點或港口口門的燈船、直徑3.（2）為有礙船舶航行安全的水中危險物而設(shè)置燈浮標或其它水中標志；（3）重要航道分叉處的燈浮標；（4）在水上警戒區(qū)或分道通航制水域端口而設(shè)置的水中標志；（5）在國際航線重要位置的水中標志上，應選用遠程雙波段雷達應答器。雷達應答器通常和水中標志同點布設(shè)。一般安裝高度距水面不低于3米，安裝結(jié)構(gòu)上要注意水中標志和雷達應答器外觀的統(tǒng)一考慮。既要便于水中標志的目視識別，又不影響雷達應答器的正常工作。布設(shè)水中標志上的雷達應答器應選用短程雷達應答器，天線選用全向天線。兩個相鄰水中標志雷達應答器的距離一般不小于5海里。特殊情況時，雷達應答器的發(fā)射功率應適當降低。3、橋區(qū)航道橋區(qū)航道系指跨海橋梁下通航橋孔及其兩側(cè)一定范圍內(nèi)的航道。（1）單孔通航的橋區(qū)航道可在通航橋孔中央的橋身上布設(shè)短程雷達應答器，標識“最佳通過點”；也可在橋兩側(cè)水域引導船舶通航的重要水中標志上布設(shè)。橋兩側(cè)各布設(shè)一座。（2）雙孔或多孔通航的橋區(qū)航道雙孔或多孔通航的橋區(qū)航道，可在通航水域中央橋身布設(shè)短程雷達應答器，以利于船舶及早發(fā)現(xiàn)橋所在的方位和距離，保障船舶航行安全。4、特殊地點（1）可在有礙船舶航行安全或需提醒過往船舶特別注意的海上石油鉆井平臺，為存留井口、廢棄的油、氣管道設(shè)置的航標及其它露出海面的建（構(gòu)）筑物設(shè)置雷達應答器。（2）布設(shè)在石油鉆井平臺，廢棄的油、氣管道上的雷達應答器，應具有防爆性能。（二）不宜布設(shè)地點 在距離VTS、觀通站5000米以內(nèi)等雷達信號干擾嚴重的地區(qū)不宜布設(shè)雷達應答器。確需布設(shè)時，應選擇用戶選擇型雷達應答器，以抑制雜波的干擾。五、布設(shè)的技術(shù)要求（一）編碼要求1、雷達應答器的識別編碼由海區(qū)航標管理機關(guān)確定，識別編碼以“劃”（——）開始；相鄰雷達應答器的識別編碼應有明顯區(qū)分，以便于識別。2、標示新的或在海圖上未注明危險物的雷達應答器識別編碼應為莫爾斯“D”（——--）。3、布設(shè)在橋身上標識最佳通過點雷達應答器的編碼應為“T”（——）。當用兩臺雷達應答器來標示橋梁跨度時，編碼選用右側(cè)“T”（——）、左側(cè)“B”（——---）。4、臨時性平臺等預見其助航標志近期不可能在海圖正常標示時，編碼應為莫爾斯“U”（--——）。5、編碼“D”附近盡量不選編碼“B”，以免發(fā)生混淆。6、雷達應答器編碼在雷達顯示屏上的總長度一般不超過額定作用距離的20%。（二）天線要求1、布設(shè)在大型浮標、燈船、燈塔、燈樁或其它固定建（構(gòu)）筑物上的雷達應答器，要求用窄垂直波束天線。根據(jù)工作范圍可選用全向或定向天線。2、天線孔徑和增益、接收機靈敏度、發(fā)射機功率、響應持續(xù)時間和鑒頻雷達應答器的開/關(guān)時間特性應由海區(qū)航標管理機關(guān)根據(jù)航行要求確定。（三）電源要求1、布設(shè)地點應提供雷達應答器正常工作配有穩(wěn)壓設(shè)備的電源，其額定功率應大于應答器要求的50%以上，輸出電壓應穩(wěn)定在應答器要求的標準值范圍內(nèi)，且波動應小于5%。2、穩(wěn)壓設(shè)備應有整機備品，并在穩(wěn)壓設(shè)備的輸入、輸出端接有電壓、電流表。（四）其它要求1、雷達應答器應具有旁瓣抑制和功耗低特性；布設(shè)在水中標志上的雷達應答器，應具有適應其搖動環(huán)境條件、天線波束垂直張角大、防水、防鹽霧、抗瞬時沖擊的性能。2、雷達應答器應與標體的避雷、接地整體考慮。連接雷達應答器外殼與接地線之間電纜的電阻應小于1歐姆。3、工作在危險水域雷達應答器的發(fā)射時間不超過25微秒（脈沖長度約2海里），鎖定時間50100微秒，最小的鎖定時間為10微秒，以防止雷達應答器自身的發(fā)射波在附近反射而觸發(fā)自己。4、雷達應答器在工作前，海區(qū)航標管理部門應按規(guī)定發(fā)布航海通告，并報備部局。通告內(nèi)容包括：安裝地點（包括經(jīng)、緯度）、開始工作時間、工作頻段、識別編碼。5、雷達應答器布設(shè)完畢后，應進行實際拉測，并做好拉測記錄及建檔工作。第五節(jié)雷達反射器一、概述雷達反射器是一個被動無源裝置，其目的是使入射的電磁能量的雷達脈沖返回到雷達脈沖源，進而增強雷達顯示器的回波。通過設(shè)計，雷達反射器試圖使吸收和隨機散射的影響最小。二、應用雷達反射器一般作為輔助裝置安裝在用燈標標示的位置上。正如國際海事組織在人命安全公約（1974）第五章的修正中指出的那樣，超過300總噸的所有船舶將要求配備9GHz雷達。因此，大量船舶可以使用雷達反射器。使用雷達反射器的主要目的是增強：（1）遠距離目標的探測（例如初見陸地航行）；（2）在海浪和雨雪干擾的地區(qū)的目標探測；（3）航標在雷達上更明顯地顯示，以減少碰撞損壞的風險。三、雷達目標有效截面（RCS）雷達發(fā)射器的性能可用雷達目標有效截面（RCS）來標示。該數(shù)值通過把雷達反射器反射的雷達信號的量與雷達反射球相當?shù)姆瓷涞谋容^來確定。例如，標有雷達目標有效截面為30m2D=30×=6.4m四、雷達反射器的種類反射器最常用的種類使用兩個或兩個以上平面連接成直角，從而入射的雷達脈沖在多次反射后返回到雷達脈沖源。如兩面反射器和三面反射器（角反射器）。（一）兩面反射器