rijkswaterstaat
Rijkswaterstaat Dienst Verkeerskunde Bureau Dokumentatie Postbus 1031 3000 BA Rotterdam
«| #j " c
epvaart
ENKELE PLAATSBEPALINGSSYSTEMEN T.B.V. EEN SNELHEIDSMETING VAN SCHEPEN
S 83.113
Rijkswaterstaat
Samengesteld
Dienst Verkeerskunde
P.A. de Heus
H o o f d a f d e l i n g Scheepvaart
Dordrecht a p r i l 1987
INHOUD
Biz. 1.
Inleiding
1
2.
I n v e n t a r i s a t i e v a n m o g e l i j k e meetmethoden
1
3.
E i g e n s c h a p p e n v a n de m e e t a p p a r a t u u r
2
4.
Literatuur
4
Bijlage 1 F r e k w e n t i e spektrum
1.
INLEIDING N.a.v. de v r a a g v a n d i r e k t i e
van
s l u i s d e u r e n , wordt door
U t r e c h t , m.b.t. de kans op h e t a a n v a r e n
de d i e n s t V e r k e e r s k u n d e
een m e t i n g
uitgevoerd
v o o r h e t b e p a l e n v a n de s n e l h e i d v a n schepen d i e een s l u i s k o l k i n v a r e n . Bij
deze m e t i n g
i s de s n e l h e i d
en de p l a a t s i n de k o l k op h e t moment
waarop de schepen a c h t e r u i t s l a a n v a n b e l a n g . I n e e r s t e i n s t a n t i e i s gekozen v o o r een o p z e t w a a r b i j de gemiddelde
s n e l h e i d t u s s e n de opeenvolgende u i t -
g e z e t t e r a a i e n m.b.v. een s t o p w a t c h wordt a f g e l e i d en de a f s t a n d t o t de ges l o t e n deur m.b.v. een m e e t l i n t wordt b e p a a l d . Omdat i n de n a b i j e toekomst meer s o o r t g e l i j k e s n e l h e i d s m e t i n g e n ( v o o r zowel den
verwacht
i s onderzoek
gedaan naar
i n v a r e n a l s u i t v a r e n ) wor-
a l t e r n a t i e v e methoden d i e v.w.b. de
u i t v o e r i n g v a n de m e t i n g en de v e r w e r k i n g v a n de ingewonnen gegevens m i n d e r arbeidsintensief temen bekeken,
zijn.
I n d i t kader
waarbij
z i j n verschillende plaatsbepalingssys-
nauwkeurigheid,
b e r e i k en t o e p a s b a a r h e i d
centraal
staan.
2.
INVENTARISATIE VAN MOGELIJKE MEETMETHODEN
Er ling.
i s verschillende
Deze a p p a r a t u u r
apparatuur
aanwezig
voor
a f s t a n d - en p l a a t s b e p a -
i s t e o n d e r s c h e i d e n naar de meetmethode en m a n i e r v a n
waarnemen d i e wordt t o e g e p a s t . t.w:
1. o p t i s c h 2.
geluid
3.
licht
4. warmte ad 1. De e e r s t e h i e r v a n i s de a u t h e n t i e k e methode met b e h u l p v a n een t h e o d o l i e t . M.b.v. een systeem v a n g e s l e p e n
l e n z e n i s een s c h e r p en v e r -
g r o o t b e e l d t e k r i j g e n v a n h e t o b j e k t waarop men r i c h t . M.b.v. s c h a len
en a f s t a n d d r a d e n
bepalen.
i s de hoek t u s s e n en a f s t a n d t o t de o b j e k t e n t e
- 2 -
ad 2. D i t i s een methode met met
g e l u i d - o f r a d i o g o l v e n . H i e r b i j wordt
een z e n d e r en o n t v a n g e r . Het
de
ontvanger
op
a p p a r a t e n wordt bekend z i j n , p a a l d . De van
de
de
i s h i e r b i j m o g e l i j k de zender
i n t e meten p l a a t s
op min.
2 p l a a t s e n o p g e s t e l d waarvan de
looptijd
kan de
de
ofwel
t e z e t t e n . Een van deze twee
z o d a t de p o s i t i e van h e t andere
ontvanger
gewerkt
r i c h t i n g van
kobrdinaten
a p p a r a a t kan worden be-
de g o l v e n b e p a l e n en aan de
a f s t a n d b e p a l e n . D i t wordt
v a n u i t een a a n t a l
op-
s t e l l i n g e n gedaan waardoor de p l a a t s i s b e p a a l d . Voorbeelden van d i t s o o r t apparatuur
zijn:
T r i d e n t , Decca, H i f i x , L o r a n en A r t a m i s . ad 3. Deze methode werkt met
l i c h t s t r a l e n . H i e r b i j werkt de a p p a r a t u u r
een s t e r k g e k o n c e n t r e e r d e Het
toestel
een
objekt
i s daarvoor dat
de
l i c h t b u n d e l o f wel op
een
bekend
lichtbundel
punt
reflekteert
met
laserstraal. g e p l a a t s t en
gericht
op
bijvoorbeeld
d.m.v.
een
prismaspiegel. Voorbeelden van d i t s o o r t apparatuur AGA,
zijn:
Polarfix.
ad 4. B i j deze methode wordt tuur ontvangt
g e b r u i k gemaakt van warmtebronnen. De
appara-
i n f r a r o o d s t r a l e n en l o k a l i s e e r t daarmee de warmtebron-
nen. V o o r b e e l d van deze a p p a r a t u u r i s de In
a l de v i e r
In
bijlage
v e n , met
licht
1 i s een
hun
g o l v e n met
genoemde methoden wordt overzicht
golflengte
Minilir.
g e b r u i k gemaakt van de
gegeven van de v e r s c h i l l e n d e
golftheorie.
t y p e n van
en f r e k w e n t i e b i n n e n de g e h e l e range v a n
gol-
geluids-
l a g e f r e k w e n t i e en l a n g e g o l f l e n g t e v e r l o p e n d v i a r a d i o g o l v e n en
t o t gammastralen met hoge f r e k w e n t i e en k o r t e g o l f l e n g t e . Bij
de
uitvergroting
van
de
r a d i o g o l v e n r e c h t s op
de
bijlage
i s te
z i e n waar op de s c h a a l z i c h de v e r s c h i l l e n d e p l a a t s b e p a l i n g s s y s t e m e n b e v i n den z o a l s Decca en L o r a n . 3.
EIGENSCHAPPEN VAN De
systemen d i e h i e r v o o r b e s p r o k e n
keurigheid een
DE APPARATUUR
aantal
en
b e r e i k en
toestellen
daardoor
worden nu
zijn
beperkte de
hebben i e d e r hun
e i g e n nauw-
toepassingsmogelijkheden.
eigenschappen
Voor
en t o e p a s s i n g s m o g e l i j k -
Au^u.
- 3 -
heden van
beschreven.
Hierbij
meten. De t o e s t e l l e n
wordt weer o n d e r s c h e i d
gemaakt naar de methode
d i e b e s c h r e v e n worden z i j n
groot
s c a l a van apparatuur.
1.
Het o p t i s c h e
plaatsbepalen
een s e l e k t i e
u i t een
i s een b e p r o e f d e methode. Het i s t o t op
g r o t e a f s t a n d b r u i k b a a r . Het b e r e i k i s a f h a n k e l i j k v a n de h e l d e r h e i d en de horizon. stand voor
Met een t h e o d o l i e t k a n de h o r i z o n t a l e - en v e r t i k a l e
gemeten worden t . o . v . een d e e l
hoek en a f -
een gekozen a s s e n s t e l s e l . Nauwkeurigheden
a f h a n k e l i j k v a n de waarnemer, en h e t s o o r t
r i c h t i n g i s een n a u w k e u r i g h e i d
toestel.
zijn Voor
t u s s e n de 0,05° en 0,2° m o g e l i j k . T.a.v. de
a f s t a n d i s de p o s i t i e n a u w k e u r i g h e i d
a f h a n k e l i j k v a n de a f s t a n d v a n o p s t e l -
l i n g t o t o b j e k t . N a u w k e u r i g h e i d tus-s-en jde 1 - 5 m e t e r . Nadeel
v a n deze
apparatuur
mingen. Het i s o n g e s c h i k t 2.
Voor h e t p o s i t i e
men.
Daarbij
radiogolf
wordt
uitzenden
plantingssnelheid
circulair righeid
v a n de waarne-
gebruik
m.b.v. r a d i o g o l v e n kennen we d i v e r s e s y s t e gemaakt
van zenders
en o n t v a n g e r s ,
de a f s t a n d
tussen
z e n d e r en o n t v a n g e r
De p o s i t i e l i j n e n v a n deze z e n d e r s z i j n h y p e r b o l i s c h o f
en ook de f r e k w e n t i e k a n v e r s c h i l l e n . Voor een o p t i m a l e
dient
d i e een
o n t v a n g e n en waarmee a f h a n k e l i j k v a n de v o o r t -
en benodigde t i j d
kan worden b e p a a l d .
noteren
v o o r m e t i n g aan bewegende o b j e k t e n .
bepalen
resp.
i s h e t handmatig
de s n i j d i n g
tussen
de p o s i t i e l i j n e n
zo s c h e r p
nauwkeu-
mogelijk te
z i j n . V a n u i t 2 p o s i t i e s 90° en v a n u i t 3 p o s i t i e s 60°. Door een hogere kwentie
wordt de n a u w k e u r i g h e i d
g r o t e r maar h e t b e r e i k k l e i n e r .
fre-
- 4 -
De p o s i t i e n a u w k e u r i g h e i d i s 3 a 4 meter b i j systemen met hoge f r e k w e n t i e en v o o r systemen met
l a g e f r e k w e n t i e 20 a 30 meter ( b v . Decca, L o r a n ) .
Voor de A r t a m i s i s de n a u w k e u r i g h e i d 0,02 km.
Voor
door
de
p l a a t s b e p a l i n g s s y s t e m e n met
tijd
d i e het
s p i e g e l en weer t e Een
licht
richt.
l a s e r s t r a a l wordt de a f s t a n d b e p a a l d
n o d i g h e e f t om
t e zenden,
t e r e f l e k t e r e n op
a p p a r a a t d a t met
l a s e r s t r a l e n werkt
Handmatig moet men
met
het
de
r i g h e i d van hoek en a f s t a n d
zijn
i s de AGA
geodimeter. D i t i s
l e n s op een r e f l e k t e r e n d e
toestel
op
kan v i a een k i j k e r o f v i a een camera met
de
lijk.
Hierbij
j o y s t i c k b e d i e n i n g . De nauwkeu-
Er
i s nog
een
van 0,7
g r a d e n / s e c . met
worden de v e r t i k a l e -
De genoemde nauwkeurigheden
richten.
r e s p . 0.002 graden en 1 cm b i j s t a t i s c h e
i s een. v o l g s n e l h e i d
B i j d i t toestel
spiegel
spiegel blijven
o b j e k t e n . B i j bewegende o b j e k t e n i s de n a u w k e u r i g h e i d r e s p . 0,02 cm.
de
ontvangen.
een t o e s t e l w a a r b i j de waarnemer met
10
30
( H i e r b i j wordt de a f w i j k i n g d i r e k t g e k o r r i g e e r d . )
3.
Dit
graad en 1 meter en h e t b e r e i k
graden
en
de hand moge-
en h o r i z o n t a l e hoek a f g e l e z e n .
g e l d e n b i j een b e r e i k v a n 2000 m.
soortgelijk
toestel,
de
Polarfix,
dat
v i a het
zelfde
systeem w e r k t , a l l e e n i s d i t z e l f r i c h t e n d op de p r i s m a s p i e g e l . D i t t o e s t e l l e e s t e c h t e r geen v e r t i k a l e hoek i n . De nauwkeurigheden g r o t e r dan
100 m minder
i s d a a r b i j 0,2
- 0,8
m.
dan
0,02
graden;
b e r e i k van +_ 5 De
AGA
de n a u w k e u r i g h e i d van de
B i j g r o t e r e a f s t a n d e n kan de
h e i d o p l o p e n t o t 3 m door de onnauwkeurige
z i j n b i j afstanden afstand
afstandsonnauwkeurig-
h o e k a f l e z i n g . D i t g e l d t b i j een
km.
i s geschikt
voor
w a a r b i j een v e r s t o r i n g van
nauwkeurige
metingen
het b e e l d , z o a l s
op
bewegende o b j e k t e n
o b s t a k e l s op
een
sluis,
geen
probleem i s . De P o l a r f i x
i s voor n i e t
a l t e nauwkeurige
metingen
op bewegende
ob-
j e k t e n i d e a a l zo l a n g e r n i e t t e v e e l b e e l d v e r s t o r i n g e n o p t r e d e n . 4. de
P l a a t s b e p a l i n g m.b.v. i n f r a r o o d s t r a l e n . Het i n f r a r o o d b r o n ( b v . s c h i p ) . Een
Minilir.
D i t i s een
toestel
z e e r geavanceerd
t o e s t e l wordt
gericht
dat v i a d i t systeem w e r k t
t o e s t e l met
een b e r e i k v a n
de die 2
a f s t a n d m e t i n g kan aan cm.
het
toestel
g e b r u i k gemaakt worden van een AGA gekoppeld
kan
worden.
Hiervan
112
i s de
i s de
20 km
een n a u w k e u r i g h e i d van 0,002 g r a d e n . D i t t o e s t e l meet a l l e e n r i c h t i n g .
op
en
Voor
afstandkijker nauwkeurigheid
- 5 -
De
Minilir
kan
het
g r a d e n / s e c . N a d e e l van
objekt
zeer
d i t toestel
i s dat h e t
gaan v o l g e n wanneer d i e i n de b u u r t en k o s t b a a r
snel volgen
i s . De
een
een
s n e l h e i d van
andere i n f r a r o o d b r o n
a p p a r a t u u r i s ook
Bovengenoemde a p p a r a t u u r i s g e s c h i k t om
die
de
kan
erg omvangrijk
registraties de
in
een
geheugen
gegevens, m.b.v. een
kan
aan
t e s l u i t e n op een
opslaan.
plotter,
Op
deze
wijze
LITERATUUR auteur
Methode van R a d i o p l a a t s b e p a l i n g
- S y l l a b u s Meetkundige
T e s t r a p p o r t AGA-geodimeter 140 H - M e e t k u n d i g e
Dienst
Testrapport
Dienst
Atlas Polarfix
- Meetkundige
computer kunnen
d i v e r s e g r a f i e k e n worden
maakt en v e e l t i j d v o o r handmatig v e r w e r k e n worden u i t g e s p a a r d . 4.
36
waardoor het n i e t o v e r a l i n z e t b a a r i s .
5.
a c h t e r a f van
met
Dienst
ge-
BTvTCT ECrTOTE
rHtUUfclM I It 1 Hz
• OMEGA RAD IOPLAATSBE PALING
10000 km 50 Hz NETSPANNINGSBROM •
o
C to
70-130 KHz DECCA RADIOPLAATSBEPALIN
m
-100 KHz LORAN C RADIOPLAATSBEPALINC
TI
c: Zm
5
o
285-315 KHz RADIOBAKENBAND -300 KHz CONSOLBAKENS
C/5
Q
415-526,5 KHz MF TELEGRAFIEBAND
o m 2
--
1000 KHz 1 MHz
-n i
6
i
535-1605 KHz MG OMROEPBAND
• 2MHz TORAN RADIOPLAATSBEPALING
r
RADIOPLAATSBEPALINGSYSTEMEN
1605-4000 KHz MF TELEFONIEBAND .VISSERUBAND'
6 MHz 8 MHz
r
^ >
12 MHz 16 MHz
D
22 MHz
o
25 MHz 27 MHZ CITIZtNBAND
O r* < < m 0,01 mm
WARMTE-STRALING 0,001 mm
ZICHTBAAR LICHT
o O
i E
HF SCHEEPSTELEGRAFIE EN -TELEFONIEBANDEN
42-68 MHz TV BAND I
67,5-100 MHz FM OMROEPBAND 150 MHz DOPPLER SATELLIET ONTVANGST 146-156 MHz MOBILOFOONBAND 156-174 MHz MARIFOONBAND
TI
174-223 MHz TV BAND III
I
400 MHz DOPPLER SATELLIET ONTVANGST 405-450 MHz SERCEL SYLEDIS 460 MHz MOBILOFOONBAND 470-582 MHz TV BAND IV
610-960 MHz TV BAND V
c
1000 MHZ 1 GHz
HOOGTEZON WARMTESTRALING
10 cm
± 1500-1600 MHZ SATELLIET COMMUNICATIE -10 cm SCHEEPSRADAR EN CUBIC RADIOPLAATSBEPALING
£
• 5,5 GHz MOTOROLA MINI RANGER lll + IV
CO
r
• 3 cm SCHEEPSRADAR
!
£
RADIO-HOLLAND BV FREQUENTIE-SPECTRUM
mf fc
1
100 GHz
1
