SART定位系统:确定遇难船舶位置的主要方式

任务目标

1.能正确安装SART设备;

2.会操作JQX-10A型SART;

3.掌握SART的检查、测试及维护保养方法。

任务分析

寻位系统由遇险船舶上的搜救雷达应答器(Search and Rescue Radar Transponder,SART)和救助船舶上的9 GHz雷达组成。SART是确定遇险船舶、救生艇及幸存者位置的设备。本任务学习过程中,要掌握SART的工作原理、安装和操作过程。

一、SART的功能及示位原理

搜救雷达应答器(SART)需要与雷达配合工作,是近距离发现幸存者的一种主要搜救手段,也是船舶必备的设备之一。

1.SART的功能

在GMDSS中,遇险船可利用各种手段进行遇险报警,报警信息中,包含遇险船舶的位置信息,但是由于受到客观原因的制约,例如遇险船舶使用的定位系统的精度等因素的影响,遇险船舶或幸存者报告的位置与实际的位置可能存在一定的误差和变化,同时考虑到遇上恶劣海况、浓雾或黑夜,现场搜救幸存者的工作难度很大。为尽快发现幸存者,在GMDSS中,公约船都按要求配备了SART,解决了现场搜救不易发现失事地点或幸存者的问题,使得遇险船舶、救生艇或幸存者能被迅速发现和获救。

SART是GMDSS中用来近距离确定遇难船舶、救生艇(筏)及幸存者位置的主要方式。SART是遇险现场使用的设备,能引导搜救飞机或搜救船舶尽快地搜寻到遇险者,并可让持有SART的幸存者知道是否有救助飞机或救助船舶在靠近他们。图4-9(a)所示为SAR-9型SART。

图4-9　SART图片及雷达显示的SART信号

(a)SAMYUNG SAR-9;(b)SART信号

2.SART的示位原理

SART启动后首先处于待命状态,即只收不发。但只要收到X波段的雷达信号,立即进入应答状态。应答时,在雷达发射的一个脉冲周期内,SART会发射12个周期扫频信号,该信号在雷达显示器上的标志是同一方位上的12个等距离亮点,12个亮点大约距离8 n mile,相邻2个亮点间大约是0.65 n mile。如图4-11(b)所示,ON为船首线,第一个亮点到雷达荧光屏中心的距离A为救助船与幸存者间的距离,12个亮点的连线与船首线的夹角θ就是搜救船到幸存者的相对方位。

SART标志信号在雷达显示器上的视觉效果,如图4-10所示。其中图4-10(a)描述的是双方距离较远时的情形。随着双方距离渐进,雷达所收到的SART信号也渐强,因而在大光点附近会逐渐出现小光点。这主要是SART应答雷达波的回扫信号造成的。当距离近至约1 n mile甚至更近时,雷达天线的旁瓣方向也能接收到SART的信号,导致雷达显示器上的标志信号由12个光点逐渐扩展为12条弧线,如图4-10(b)所示。再近时则可形成12个同心圆,如图4-10(c)所示。这时的标志信号只能用来测距,无法用来测量方位。为避免出现上述情形,要求搜救雷达的操作员必须随距离的逐渐接近,适时降低雷达增益。始终保持雷达显示器上的SART标志信号呈12个光点状态。

图4-10　SART标志信号在雷达显示器上的视觉效果

(a)距离较远;(b)距离较近;(c)距离很近

另外,在SART上还同时设有声、光指示装置,以便遇险幸存者判定设备的工作状态和与搜救单位之间距离的远近。例如TRON型SART,在其处于待命状态时,其上的指示灯以亮0.5 s、灭1.5 s的2 s周期闪动。当收到雷达信号后,其频率加快,改为以亮0.5 s、灭0.5 s的1 s周期闪动;而声响装置在待命状态不发声,在收到雷达信号后,远距离时,能周期性地听到SART应答雷达信号时发出的短促声,随距离渐近,周期渐短,直至变成连续的声响,此时表明搜救雷达已经近在咫尺了。若听到几种不同音调的声响时,则可断定有多个救援船舶或飞机到达。

二、SART的技术性能

1.SART的容量

雷达的发射脉冲重复周期为1 ms,而SART的12次扫描发射大约用100 ms,加上SART的恢复抑制时间,则每台SART在一个具体方位上能响应大约9台雷达的询问。在全方位上,雷达的方位鉴别能力按2°计算,则每一台雷达只有在雷达天线旋转一周所用时间的1/180(2/360=1/180)的时间内对SART发出询问信号。所以在全方位内,SART所能响应的询问雷达的台数是180×9=1 620(台)。因此,SART所能响应的雷达台数是完全可以满足实际需要的。同时,现代雷达都使用了成熟的噪声抑制技术,它防止了与雷达本身发射不同步的回波显示。

2.对电池的要求

SART是用电池供电工作的。要求SART的电池容量应能使SART在准备状态工作96 h,然后还能连续应答1 k Hz探测脉冲8 h。

3.其他要求

满足CCIR-628建议的SART的其他技术性能如下:

(1)频率范围:9 200～9 500 MHz。

(2)极化方式:水平极化。

(3)扫描形式:锯齿线性变化的扫描频率发射。

(4)脉冲持续时间:每次响应,扫描发射12次,约100 ms。

(5)有效全向辐射功率(EIRP):大于400 mW。

(6)有效接收灵敏度:优于-50 dBmW。

(7)恢复时间:在10 ms以内。

(8)响应延迟时间:小于0.5 ms。

(9)工作温度范围:-30℃～+65℃储存;-20℃～+55℃工作。

4.操作要求

在操作上对SART的要求:工作可靠,操作简便,便于携带,容易发现。具体要求如下:

(1)应能容易由非熟练人员操作。

(2)应装有防止意外启动的装置。

(3)应装有监听或监视(或两者兼备)装置,以指示应答器是否正常工作和告知幸存者已有搜救船只在靠近他们。

(4)应能人工启动和关闭,也能在紧急时自动启动。

(5)应能提供待命状态的指示。

(6)应能从20 m高落入水中而不损坏。

(7)在10 m深水处,至少应能保持5 min而不进水。

(8)在浸入水中条件下,受到45℃热冲击应仍能保持水密。

(9)单独落入水中,应能自动正向立起,指示灯在上面。

(10)应有一根与SART连接的浮动绳索,以提供遇难幸存者系在身上使用。

(11)应能抗海水和油的侵蚀。

(12)长期暴露在阳光下及在风雨侵蚀下,技术指标不应降低。

(13)所有表面应呈可见度高的橘黄色。

(14)外围构造平滑,以防止损伤救生筏和遇难幸存者。

三、SART的使用

1.SART的作用距离

SART的作用距离,主要与SART的安装高度和搜救者雷达的天线高度有关。一般情况下,如果SART的安装高度离海面1 m以上,雷达天线高度离海平面15 m以上,搜救船在至少5 n mile远处就能探询到SART信号;飞行高度3 000 ft(1 ft=100英尺=30.48米)、雷达峰值功率10 kW的搜救飞机能在40 n mile远处探询到SART信号。影响探询SART信号距离的还有以下三个方面的因素:

(1)雷达的类型和使用。一般来说,大型船舶的雷达有较高的天线增益,离海平面也比较高,探询SART的距离也远。雷达的性能和最佳使用也很重要。

(2)海面和天气状况的影响。平静的海面因电波多径传输可影响SART的接收;大浪时,搜救雷达和SART仰角若发生变化,可能会导致接收的距离更远。但是,SART在海浪波谷时也会降低探测距离。

(3)SART安装高度的影响。实际使用时,要提高SART的作用距离,应当将SART启动后安装在尽可能高的地方,并注意不要有任何遮挡。

试验得知:将SART平放在地板上时,作用距离为1.8 n mile;垂直放在地板上时,作用距离为2.5 n mile;当SART漂浮在水中时,作用距离为2.0 n mile。一般天气情况下,适当地安装SART,对大船雷达,发现距离可达10 n mile以上。如果安装不好,如在救生艇(筏)内使用,或者漂浮在水中,探测距离甚至比视距还要近。

2.SART的安装使用

SART平时是以关机状态保存在容器中,安装在驾驶室两侧容易接触到的地方。在船舶遇险时从安装容器中取出SART,开机放置在“STAND BY”处(有的设备标识为“ON”)。如果在母船上用,应把SART安装在罗经甲板的栏杆上;如果是弃船,应由专人把它带到救生艇(筏)上,尽量安装在高处;也可由幸存者手持,或者安放在遇险船的船舷上,作为出事点的标志。

SART开启后,准备应答搜救船舶或者搜救飞机的雷达触发信号。

3.搜寻SART信号应注意的问题

在海上救助时,使用雷达搜寻遇险者的SART信号应注意以下几个问题:

(1)雷达量程的选择。在使用雷达近量程挡时,仅能显示SART的几个亮点,例如,在3 n mile量程仅能显示出SART信号的4个亮点。在恶劣海况下,杂波干扰非常严重,经常不能看到完整12个点的SART信号。一般情况下,海浪干扰最严重可延至4 n mile,不会完全淹没整个SART信号。因此,由两亮点之间约0.65 n mile,可推算出遇险者的位置。

从以上分析看,开始进入搜救区时,应尽量用大量程,以便在大范围内搜寻到遇险者的SART信号。当搜寻到遇险者的SART信号后,最好使用雷达的6～12 n mile之内的量程。这些量程中,能看到完整的或多个SART亮点,易区别其他回波和确定SART的位置。

(2)SART的距离误差。SART与搜救者雷达相距6 n mile左右时,距离误差在150 m以上;而在接近SART时,因为雷达能接收到SART的正向扫描信号和返回扫描信号,所以会出现两个不同形状的亮点,第一个亮点的距离误差不大于150 m。

(3)选择合适的雷达带宽。小于5 MHz的雷达带宽将对SART的信号稍有衰减。最好是使用中等带宽以确保获得SART的最佳信号。一般雷达的远距离量程,带宽为3～5 MHz;雷达的近距离量程,带宽为10～25 MHz,应根据具体情况,灵活选用。

(4)接近SART时注意。在接近SART时,来自雷达天线的旁瓣波束,可能使SART的信号在雷达的荧光屏上变成一串圆弧或同心圆。这种情况,可用海浪抑制旋钮来消除。出现这种情况,证明SART在船附近,应减速并注意搜索。

(5)恶劣的海况下使用的注意事项。在海况不好的情况下,为增加SART信号的可见度,可失谐雷达,以减小海浪回波的影响。自动频率控制雷达不允许手动失谐设备。注意:在失谐的情况下,一些需要的信息如航行和避碰船舶信息可能被取消,因此可能的情况下,要尽快回到正常调谐状态。

(6)导航雷达的调整。在搜救过程中,要合理地调整雷达增益,最好使雷达显示器出现轻微背景噪声,但是还不至于干扰到正常信号的辨别,以获得对SART信号的最大范围的搜寻。

为获得最佳探测距离,海浪抑制旋钮应放在最小。注意在受到海浪杂波干扰时,不使用海浪抑制旋钮,最近的SART回波可能被淹没。这种情况下,可从SART回波的最近亮点推算出本船船位。如海浪抑制旋钮有自动/人工选择,选择人工方式。注意和自动方式比较一下,看选择哪种方式效果更好。

在搜寻SART时,应将抗雨雪干扰旋钮放在人工位置,直到搜寻到SART信号。如果海浪抑制和抗雨雪干扰用一个旋钮控制,建议选择手动搜寻SART信号。注意将手动方式和自动方式比较一下,看选择哪种方式效果更好。

四、SART的检查、测试及维护保养

1.SART的检查、测试

SART是遇险现场搜救用设备,要求每月进行检查、测试工作是否正常,并将情况记录在《无线电日志》。要注意外观检查,确认其处于良好状态;检查SART上标识的船名、呼号、MMSI号是否清楚,电池是否在有效期内。检查SART的存放位置是否便于取出并易于带上救生艇(筏)。

进行测试时,按照设备厂家的操作要求进行。当SART没有自测控钮时,可以把9 GHz雷达打开,将SART从容器中取出,开关打到“STAND BY”位置,拿到船头,另一人在船舶驾驶台观测雷达是否收到SART的应答信号。当雷达显示器上出现一系列等间隔点样回波,同时SART被触发产生蜂鸣和指示灯闪亮,表明SART工作正常。SART的试验时间应尽可能短,以延长电池使用寿命,同时避免干扰其他船舶雷达的工作。

大多数SART都有自测功能。测试时,将SART工作开关置于“TEST”位置,观察指示灯是否闪亮并伴有声响,在雷达屏幕上也会出现一系列等间隔点样回波。

2.SART的维护保养

一般每4年由SART的代理商,对设备的工作情况进行一次全面的检查,并更换电池。更换SART电池的工作,只能由委托的代理去做,并由其处理旧电池,同时注意如下事项:

(1)不要企图打开该机。

(2)不要对电池充电。

(3)不要将电池扔进火中。

(4)不要将电池放在70℃以上的地方。

(5)不要短路电池。

(6)如果除试验以外的其他原因,使用了SART,不管发射时间多长,不管是否到了电池更换期限,都必须更换电池。

任务实施

技能一 设备安装

一、SART安装位置

按IMO要求,无论在哪一航区,500总吨以上的货船和所有客船应至少配备2台SART,而不满500总吨的货船,则可只配备1台SART。

SART安装在驾驶台靠近左右门内侧墙适当位置,如图4-11(a)所示。如果安装两台,左右侧对称各装一台。必须不借助任何工具即可提起SART。救生艇上安装SART有专用托架,以备万一,如图4-11(b)所示。

图4-11　SART安装位置和专用托架

(a)安装位置;(b)专用托架

二、SART安装要求

(1)安装前,主管部门应认真做好设备的测试,并做好型号、序号、电池的有效期登记。

(2)如安装在救生艇(筏)上,使用时天线高度应高于水面至少1 m。

(3)装船的SART应在外壳上标明船名和船舶呼号。

(4)配备可用作系绳的浮索应将其妥善盘起、防止损坏。

(5)安装完毕后,应将有关说明书、各类证明及证书完整移交船舶责任人,并妥善保管。

技能二 设备操作

一、JQX-10A搜救雷达应答器简介

JQX-10A搜救雷达应答器是日本JRC公司的产品,天线高度在1 m以上,外壳呈橘红色,有利于海上搜寻。

JQX-10A SART由本机和其容器组成。储存时,可将SART装进容器。一般情况下,SART安装在驾驶台两侧容易接触到的地方,图4-12(a)所示为安放在驾驶室舱壁上的情形。使用时,取出SART本机,将外壳作为SART的下半部分,SART本机作为上半部分,构成如图4-12(b)所示的形状。

在船舶遇险时,应取出SART本机,启动后,固定安放到合适的位置或手持SART本机。

图4-12　JQX-10A储存和使用

(a)储存;(b)使用

二、JQX-10A雷达应答器操作

(1)从容器中取出SART本机,如图4-13(a)所示。

1)旋下容器盖①。

2)从容器中取出SART本机②。

(2)启动SART,如图4-13(b)所示。

1)旋下SART本机黑色的后盖③。

2)把SART底部的开关④打到“ST-BY”位置。

3)检查“ST-BY”绿色指示灯是否亮。

(3)将SART本机固定在容器上,如图4-14(a)所示。

1)将SART②按图示方向插进容器。

2)从SART顶套进容器帽①,并按顺时针方向旋紧固定SART。

图4-13　JQX-10A取出与启动

(a)取出;(b)启动

(4)启动后的SART,根据遇险情况不同,可固定在合适的位置。

1)如果想把SART固定在遇险船上,作为指示遇险位置的标志,可按图4-14(b)所示的方式固定SART,用固定架或者绳子将顶部装有SART的容器,按垂直于海平面的方向,固定在船舷边,底部应离水面1 m以上。当SART被9 GHz雷达探测时,“嘀嘀”声⑤会从底部圆孔中传出,并且随着搜救船或飞机的靠近,“嘀嘀”声会有所变化。(www.xing528.com)

2)如果遇险后弃船,应将SART带到救生筏或救生艇上,将其固定。可按图4-15或图4-16所示方式固定该SART,即用绳索缚牢在救生筏(艇)上,或者在救生艇的舷边事先安装一个底座⑥,遇险弃船时,将SART带到救生艇上,用SART的容器顶盖将其固定,并注意监听SART的声音变化,以证实是否有搜救船或飞机在接近自己。

图4-15　固定在救生筏上

图4-14　固定SART

(a)容器上的固定;(b)遇险船上的固定

图4-16　固定在救生艇上

如果固定SART有困难,可人工手持SART。

JQX-10A SART的电池型号是NBB-272,额定电压为15 V,额定容量为10 A·h。电池更换方法如下:

1)从容器中取出SART。

2)旋下SART底部活动螺母。

3)将底部SART的监测接收机与电池的电源连接头分开。

4)拉出在SART中间部位的锂电池,放入新电池。

5)连接新电池和监测接收机电源接头。

6)装复各部分,旋上底部活动螺母。

任务总结

通过本任务的学习,了解了寻位系统的功能和组成,了解了SART的工作原理和安装与操作过程。

项目评价

项目总结

本项目主要学习了国际卫星搜救系统(COSPAS/SARSAT)和寻位系统,了解了各个系统的工作原理和系统组成,学会了如何对船舶终端设备进行安装和操作。我国幅员辽阔,地理条件复杂,经济发展迅速。特别是改革开放以来,航海、航空、长途运输、地质勘探、科学考察、登山探险等经济活动发展迅猛。而我国目前的地面网络,还很难做到大范围的覆盖,更难以有及时准确的遇险报警和搜救网络;有相当多的边远地区,甚至还无法建立地面网络。利用卫星搜救系统,实现遇险的报警和定位,是我国目前在现有技术条件下最有效的全球搜救手段。

练习与思考

1.COSPAS/SARSAT系统不能完成的通信任务是( )。

A.测定遇险船舶的船位　B.遇险通信

C.A4海区遇险报警与定位　D.接收和转发遇险报警

2.在COSPAS/SARSAT系统中,不能使用的示位标是( )。

A.156.525 MHz EPIRB　B.406 MHz EPIRB

C.121.5 MHz EPIRB　D.243 MHz EPIRB

3.406 MHz EPIRB发射的遇险报警,必须给出的信息是( )。

A.船位　B.遇险性质　C.船舶电台识别数字　D.时间

4.406 MHz EPIRB的位置信息是( )。

A.由与EPIRB相接的导航仪给出

B.由EPIRB发射的121.5/243 MHz信号给出

C.由COSPAS/SARSAT系统的卫星检测

D.由COSPAS/SARSAT系统卫星共视区的LUT检测

5.COSPAS/SARSAT卫星通信系统覆盖范围是( )。

A.全球　B.南北纬75°以内

C.南北纬75°以外　D.极区

6.406 MHz EPIRB,每50 s发射时间为( )。

A.5 s　B.0.5 s　C.10 s　D.25 s

7.406 MHz EPIRB的电池每( )更换,静水压力释放器每( )更换。

A.二年 四年B一年 二年　C.四年 二年　D.三个月 三个月

8.COSPAS/SARSAT系统采用的定位原理是( )。

A.空间分集　B.双曲线原理　C.多普勒频移　D.时间分集

9.EPIRB在GMDSS中的作用是( )。

A.当船舶发生海难事故时,用于进行遇险报警的装置

B.当船舶发生海难事故时,用于进行遇险通信的装置

C.当船舶发生海难事故时,用于进行搜寻救助的装置

D.用于进行船舶定位的装置

10.SOLAS公约对航行于不同海区的船舶配备EPIRB设备的要求是( )。

A.航行于A1、A2、A3、A4海区的船舶至少配备1台EPIRB

B.航行于A1、A2海区的船舶可选配1台EPIRB

C.航行于A1、A2、A3、A4海区的船舶至少配备2台EPIRB

D.以上均错

11.COSPAS/SARSA系统是由( )四部分组成。

A.低极轨道卫星、陆地用户终端、EPIRB和任务控制中心

B.静止卫星、陆地用户终端、EPIRB和营救协调中心

C.低极轨道卫星、陆地用户终端、EPIRB和网络协调站

D.低极轨道卫星、陆地用户终端、SCC和任务控制中心

12.COSPAS/SARSAT系统使用的卫星是( )。

A.低高度极轨道卫星　B.高高度赤道轨道卫星

C.静止轨道卫星D.中高度倾斜轨道卫星

13.COSPAS/SARSAT系统中任务控制中心的缩写是( )。

A.LUT　B.MCC　C.RCC　D.EPIRB

14.COSPAS/SARSAT系统中,406 MHz EPIRB使用的工作模式是( )。

A.实时转发和实时处理模式　B.实时模式和全球覆盖模式

C.全球覆盖和存储转发模式　D.存储转发模式

15.COSPAS/SARSAT系统中的EPIRB工作频率是( )。

A.121.5 MHz　B.406 MHz　C.1.6 GHz　D.156.8 MHz

16.EPIRB设备在应急状态下的操作使用及在船上的日常维护由( )负责。

A.大副　B.船长　C.三副　D.二副

17.当船舶沉到水下( )m处时,静水压力释放器被打开,EPIRB浮到水面并自动启动,

发送报警信息。

A.1～2　B.2～4　C.4～6　D.1～5

18.若不小心使用EPIRB误发报警,正确的处置方法是( )。

A.立即关机

B.立即使用INMARSAT-F或B船站给就近RCC打电话说明情况

C.打电话报告给公司

D.以上措施均可

19.EPIRB的识别码应选用( )。

A.海事卫星海上移动业务识别　B.海上移动业务识别

C.船舶呼号识别　D.船舶电台呼号识别

20.COSPAS/SARSAT系统的示位标由( )组成。

①EPIRB;②LUT;③PLB;④ELT;⑤LES

A.①②③　B.①③④　C.②③④　D.③④⑤

21.EPIRB安装应考虑的因素主要有( )。

①驾驶台两侧或驾驶台顶部;②便于接近,容易维护;③周围无障碍、无废气、无化学品污染;④人工启动方便;⑤无机械、海浪冲击

A.①②④　B.①③④　C.②③④⑤　D.①②③④⑤

22.EPIRB日常维护与测试应注意的问题有( )。

①对不同类型的设备,分别按不同的方法进行试验,检查其工作情况。带试验开关的设备,将开关转至“TEST”位置,试验指示灯应闪亮或点亮

②对设备进行的试验应避免造成误报警

③确认其安装位置及方法是否满足设备安装要求。所有示位标安放位置的上方不应存在妨碍示位标自动浮起的物体。做系绳用的浮力短索,其布置应能防止在浮离时被缠在船舶结构上

④检查电池的有效期和静水压力释放器的有效期

⑤检查贴于设备外部的简短说明,原电池的失效日期和编入发射器的识别码是否清晰可见,设备上的反光材料是否完好,是否具有制造厂、型号、编号、出厂日期的铭牌及船用产品检验标志

A.①②④　B.①③④　C.②③④⑤　D.①②③④⑤

23.SART应答信号在救助船雷达显示屏上的图像,下列描述错误的是( )。

A.与救助船雷达的量程有关　B.与救助船雷达天线高度有关

C.与救助船和SART的距离有关D.与救助船的多少有关

24.符合CCIR-625建议的搜救雷达应答器,由一根短索与之连接,为( )使用。

A.遇难幸存者系在身上

B.便于把SART绑扎固定于船舷

C.使SART有良好的接地,避免发射时对人员造成伤害

D.增加SART的有效发射功率。

25.SART应答信号是由12个等间距点状信号组成,代表( )n mile。

A.8　B.12　C.0.8　D.0.7

26.搜救雷达应答器是与( )共同完成寻位作用的。

A.卫星示位标　B.X波段导航雷达

C.S波段导航雷达　D.DSC终端

27.SART的电池要求在待命状态和应答状态的工作时间为( )。

A.都为48 h　B.都为24 h　C.96 h/8 h　D.96 h/48 h

28.SART的作用是( )。

A.发射遇险信号　B.发射船位信号

C.发射应答信号　D.受雷达询问脉冲触发后应答

29.SART表面应涂( )色,以保证具有较高的可见度。

A.红　B.白　C.橘红　D.蓝

30.每艘客船至少应配备( )只9 GHz搜救雷达应答器。

A.1　B.2　C.3　D.4

31.SART接收和发射的频率范围是( )MHz。

A.7 380～7 500　B.9 200～9 500

C.8 200～8 380　D.6 100～6 380

32.SART和搜救船舶上( )导航雷达配合使用。

A.9 cm雷达　B.3 cm雷达　C.10 cm雷达　D.3 GHz雷达