VAN DE EEMSHAVEN LNG-TANKERS

VLAP RADIOPLAATSBEPALINGSSYSTEMEN VOOR AANLOOP EN NADERING VAN DE EEMSHAVEN DOOR LNG-TANKERS

Werkgroep bestaande uit: RWS

- directie Noordzee - directie Groningen - Meetkundige Dienst

DGSM

- district Noord - directie nautisch technische zaken

Groningen oktober 1980

~os. 1-0

-

1

Inhoud sopq ave Samenvatting Conclusies en aanbevelingen

1.

Inleiding

2.

Probleemstelling

3.

Uitgangspunten 3.1 Kustnavigatiesystemen 3.2 Havennaderingssystemen

4.

Selectie van de te beschouwen radioplaatsbepa1ingssystemen 4.1 Beschikbare systemen 4.2 Systemen in ontwikkeling 4.3 Overige bestaande systemen 4.4 Te beschouwen systemen

5.

Keuze radioplaatsbepalingssysteem aanloop Eems

6.

Keuze radioplaatsbepalingssysteem nadering Eemshaven 6.1 Globale beschrijving der te beschouwen systemen 6.1.1

Decca Main Chain

6.1.2

Syledis, Trident, Miniranger, Trisponder

6.1.3

VHF precisie peilsysteem

6.2 Nauwkeurigheid

6.2.1 t/m 6.2.3

6.3 Hanteerbaarheid 6.3.1 t/m 6.3.3 6.4 Betrouwbaarheid 6.4.1 t/m 6.4.3 6.5 Kosten

6.5.1 t/m 6.5.3

6.6 Samenvattende beoordeling Bijlagen: Deelrapport 1

Onderzoek naar de bruikbaarheid van de Frisian Islands Chain ten behoeve van de aanvoer van LNG naar de Eemshaven.

Deelrapport 2

De mogelijkheden van het gebruik van Syledis of Trident als havennaderingssysteem naar de Eemshaven.

Deelrapport 3

rijkswaterstaat directie noordzee

Miniranger en Trisponder.

-

2

Samenvatting In dit rapport is nagegaan welke radioplaatsbepalingssystemen geschikt zijn voor een veilige aanloop van de Eemsmond en nadering van de Eemshaven door LNG-tankers. Onder de aanloop wordt verstaan de vaart in de kustwateren tot aan het voorzorgsgebied van de Eems terwijl de nadering betrekking heeft op het vervolgtraject op de Eems tot aan de Eemshaven. Voor beide fasen in het LNG-traject naar de Eernshaven zIJn voorzover mogelijk de navigatiecriteria opgesteld waaraan de radioplaatsbepalingssystemen moeten voldoen. Vervolgens zijn de in het Eemsgebied gebruikte of te installeren systemen alsmede een aantal geselecteerde overige bestaande systemen aan de opgestelde criteria getoetst. Voor een veilige kustnavigatie en aanloop van het Eemsgebied kan gebruik worden gemaakt van het bestaande openbare radioplaatsbepalingssysteem (Decca). In het Eemsgebied zijn echter nog geen systemen aanwezig die geschikt zijn om binnen de opgestelde criteria als havennaderingssysteem te worden gebruikt. Het realiseren van een nieuw havennaderingssysteem is derhalve noodzakelijk. Op basis van de huidige beschikbare gegevens komen hiervoor 2 systemen in aanmerking gebaseerd op Miniranger of Syledis. Vaststaat evenwel dat de definitieve keuze van het havennaderingssysteem beïnvloed zal worden door de mogelijkheden tot medegebruik van het nieuwe "survey" systeem dat door Rijkswaterstaat op korte termijn zal worden gerealiseerd.


-

3

Conclusies en aanbevelingen: 1.

De Decca Frisian Islands Chain is geschikt als radioplaatsbepalingssysteem voor de kustnavigatie en het aanlopen van het voorzorgsgebied Eems door LNG-tankers.

2.

Ter beperking van het aantal radioplaatsbepalingssystemen in het Eemsmondgebied gaat m.b.t. de navigatie van LNG-tankers op de Eems (havennadering) de voorkeur uit naar het medegebruik van in dit gebied bestaande systemen.

3.

Gelet op de eisen t.a.v. nauwkeurigheid, hanteerbaarheid en betrouwbaarheid komt voor de havennadering door LNGtankers op de Eems het Syledissysteem of het van het Miniranger surveysysteem afgeleide havennaderingssysteem het meest in aanmerking.

4.

De voorkeur gaat uit naar het medegebruik van het Syledissysteem (vervangend systeem voor het huidige Hifix surveysysteem). De hiervoor benodigde frequentie, 406-410 MHz, is inmiddels toegewezen.

Aanbevolen wordt: 1.

Het uitvoeren van praktijkmetingen op de Eems m.b.v. het nieuwe in 1982 operationele plaatsbepalingssysteem van de RWS.

2.

Een groep deskundigen te belasten met het opstellen van een definitief programma van eisen waaraan het te realiseren havennaderingssysteem moet voldoen, gebaseerd op praktijkmetingen, simulatie-onderzoek, literatuuronderzoek en ervaring.


4 _

3.

Indien het tijdschema voor de aanlanding van LNG naar de Eemshaven definitief bekend is, opnieuw onderzoek te starten naar de dan aanwezige nieuwe of verbeterde systemen en deze te vergelijken met de systemen waaraan in dit rapport de voorkeur is gegeven.

4.


Uit dit totaalonderzoek de definitieve keuze te bepalen.

-

1.

5 -

Inle id ing Ten behoeve van de aanvoer van LNG in de Eemshaven zijn door de betrokken overheidsdiensten, Rijkswaterstaat, Rijksloodswezen en het Havenschap Delfzijl, een aantal werkgroepen ingesteld met als taak de problemen die aan de LNG-aanvoer zijn verbonden op te lossen. De werkgroep Operationele Eisen (N4) kreeg onder meer als taak studie te verrichten naar de benodigde plaatsbepalings- en havennaderingssystemen in het aanloopgebied naar de Eems en t.b.v. de navigatie op de Eems. Dit rapport bevat de resultaten van de studie naar de radioplaatsbepaling/ havennaderingssystemen uitgevoerd door een ad-hoc werkgroep, ingesteld door de werkgroep N4. Aan de ad-hoc werkgroep namen deel: ir. J. Kaspers

RWS-directie Noordzee

hr. J. Koole

RWS-directie Noordzee

hr. N.J. Sijtsma

DGSM-district Noord

ir. L.D. Boom

RWS-directie Groningen

hr. H.B. van der Loo

RWS-directie Groningen

ing. D. Bloeme

RWS-Meetkundige Dienst

hr. J.A. van Riet

DGSM-directie Nautisch en Technische Zaken

De taak van de ad-hoc werkgroep was, te bestuderen welke radioplaatsbepalingssystemen nodig zijn voor een veilige aanloop en nadering van de Eemshaven door LNG-tankers. Hiertoe zouden de nu reeds beschikbare radioplaatsbepalingssystemen alsmede bestaande en in ontwikkeling zijnde systemen in beschouwing moeten worden genomen.


- 6 2.

Probleemstelling De aanlanding van LNG brengt risico's met zich mee. Maatregelen zijn nodig om deze risico's tot een aanvaardbaar niveau te beperken. Een belangrijk aspect daarbij is een veilige navigatie. Deze is van belang tijdens de gehele reis van het LNG-schip. Voor de vaart op volle zee is de vlaggestaat c.q. de reder daarvoor verantwoordelijk op basis van internationale verplichtingen (SOLAS conventie e.d.). Tijdens het aanlopen en naderen van de haven zijn echter ook de belangen van de kuststaat in het geding. Voor de aanloop tot het voorzorgsgebied van de Eems geldt dit des te meer omdat het LNG-schip daarbij een drukke scheepvaartroute moet kruisen en ten zuiden van deze route in een gebied voor kustverkeer moet navigeren waarin de bewegingen van daar aanwezige scheepvaart niet eenduidig zijn. In dit aanloopgebied moet beschikt kunnen worden over voortdurende plaatsbepalinqsinformatie met een voldoende nauwkeurigheid. Aan de nauwkeurigheid van de systemen t.b.v. de navigatie in het Eemsmondgebied en op de Eems, het naderinqsgebied, moeten hogere eisen worden gesteld.

Immers de

geulen die in de Eems moeten worden gebaggerd om de LNGvaart op de Eemshaven mogelijk te maken zullen plaatselijk niet breder worden dan 300 meter. Bij de bepaling van het gewenste radioplaatsbepalingssysteem aan boord van LNG-schepen bestemd voor de Eemshaven dient zoveel mogelijk rekening te worden gehouden met het streven van IMCO naar harmonisatie van radionavigatiesystemen. Deze harmonisatie wordt van groot belang geacht onder meer in verband met de ontwikkeling om schepen, in een bepaald gebied, het gebruik van een bepaald radionavigatiesysteem voor te schrijven. Dit houdt het gevaar in dat meerdere radionavigatie sets aan boord zullen moeten zijn indien door de landen die achtereenvolgens worden bezocht verschillende systemen worden voorgeschreven.


7

3.

Uitgangspunten Zoals blijkt uit de probleemstelling verschillen de uitgangspunten of eisen die aan een radioplaatsbepalingssysteem t.b.v. de kustnavigatie en de havennadering worden gesteld aanzienlijk van elkaar.

3.1 Kustnavigatiesystemen Door IMCO zijn voor de verschillende fasen van de reis de navigatiecriteria opgesteld waaraan radioplaatsbepalingssystemen moeten voldoen. Voor de kustnavigatiesystemen zijn dit: a.

nauwkeurigheidsondergrens 0,2 zeemijl

b.

benodigde tijd voor positiebepaling 1 minuut

c.

minimum systeem "up date" tijd 10 minuten.

Ook door het Nederlands Maritiem Instituut zijn een aantal kriteria opgesteld t.b.v. de Nederlandse bijdrage in IMCO tot harmonisatie van radioplaatsbepalingssystemen. De vereiste tijd en nauwkeurigheid zijn afhankelijk gesteld van de afstand tot het "gevaar". Uitgaande van 2 zeemijl als minimumpasseerafstand tot een gevaarlijke plaats (b.v. wrak) zijn de eisen: d.

nauwkeurigheid (95%) beter dan 0,1 zeemijl

e.

benodigde tijd voor positiebepaling minder dan 2 minuten

f.

ononderbroken mogelijkheid tot positiebepaling.

Uitgaande van een combinatie van de door IMCO en NMI opgestelde eisen zou het radionaviqatiesysteem t.b.v. het aanlopen van de Eems door LNG-tankers tenminste moeten voldoen aan b, d en f. 3.2 Havennaderingssystemen De eisen die aan havennaderingssystemen gesteld moeten worden zijn afhankelijk van de afmetingen van de vaarwegen en het soort schepen dat van deze vaarwegen gebruik moet maken.

r ijkswa terstaa t directie noordzee

_ 8

Internationale richtlijnen zijn niet te geven omdat ieder havennaderingsgebied specifieke kenmerken heeft. Om de eisen te kunnen opstellen dienen modelonderzoeken en praktijkmetingen te worden uitgevoerd. Omdat deze ten tijde van dit onderzoek naar het gewenste havennaderingssysteem t.b.v. de LNG-aanlanding nog niet waren uitgevoerd zijn een aantal uitgangspunten aangenomen. Deze zijn: a.

breedte van de geul is 300 meter

b.

LNG-vaart op de Eems vindt niet plaats bij - windkracht hoger dan Beaufort 6 - zicht minder dan 1500 meter

c.

het radionavigatiesysteem t.b.v. de havennadering moet op de Eems als hoofdplaatsbepalingssysteem kunnen dienen

d.

de vereiste nauwkeurigheid dient onder alle omstandigheden te worden verkregen

e.

de loods brengt de apparatuur steeds mee aan boord. De bagage moet handzaam zijn met betrekking tot de w1Jze van beloodsing

f.

tijdens de havennadering dient de volgende informatie voortdurend beschikbaar te zijn: - positie t.o.v. de as van het vaarwater - positie t.o.v. vaste way-points - dwarsverzetting in 0,1 zeemijl/uur - scheepsnelheid t.o.v. de grond

g.

de informatie over de positie van het schip dient, indien mogelijk (kosten), ook aan de wal bekend te zijn.


- 9

4.

Selectie van de te beschouwen radioplaatsbepalingssystemen Er bestaan een groot aantal radioplaatsbepalingssystemen en met de enorme electronische vooruitgang van de laatste jaren zullen er ongetwijfeld nog meer bijkomen. Een grove selectie zal eerst worden uitgevoerd, waarna de geselecteerde systemen worden onderzocht. De selectie zal worden toegepast op de bestaande radionavigatiesystemen met uitzondering van de systemen waarover nu al in het Eemsgebied kan worden beschikt of waarvan de toepassing in dit gebied overwogen wordt.

4.1 Beschikbare systemen In het

Eemsgebi~d

zijn nu 3 radioplaatsbepalingssystemen

beschikbaar. Dit zijn de Decca Main Chain voor de kust~ navigatie, de Hifix t.b.v.

survey-werkzaamheden op de

Eems en Miniranger dat door het Havenschap in de Eemshaven wordt gebruikt. De Decca Chain komt zonder meer voor nadere bestudering in aanmerking. Het Hifix systeem is van een verouderd elektronisch concept en is aan vervanging toe. Ook het opvolgend systeem Seafix heeft inmiddels plaatsgemaakt voor Hifix-6. Na een inventarisatie en beoordeling van alle systemen t.b.v. de survey-werkzaamheden heeft de Meet- en Adviesdienst van de Rijkswaterstaat de voorkeur gegeven aan toepassing van Syledis of Trident III. Deze systemen zullen dan ook nader worden bestudeerd. In paragraaf 4.3 wordt nader ingegaan op het Minirangersysteem. 4.2 Systemen in ontwikkeling In Duitsland is een precisie peilsysteem ontwikkeld waarmee, d.m.v. een kruispeiling van de VHF-boordzender, de nauwkeurige opeenvolgende posities van het schip kunnen worden bepaald alsmede een aan tal daarui t nen gegevens t.b.v. de navigatie.


te bereke-

- 10 -

Er zijn plannen om dit systeem op de Jade, de Weser en de Elbe te installeren. Hoewel voor de Eems nog geen concrete Duitse plannen bestaan zijn de toepassingsmogelijkheden door de Eems radarcommissie wel onderzocht. De resultaten van dit onderzoek worden in deze beschouwing opgenomen. 4.3 Overige bestaande systemen Ten behoeve van de selectie van de geschikte, voor een nader onderzoek in aanmerking komende, havennaderingssystemen uit de overige bestaande systemen zijn een aantal selectiekriteria opgesteld. Deze zijn: a.

het systeem moet door meerdere gebruikers gelijktijdig kunnen worden gebruikt: multi user

b.

de nauwkeurigheid van het systeem moet beter zijn dan 50 meter (grove selectie)

c.

de positiegegevens moeten ononderbroken onder alle weersomstandigheden beschikbaar zijn

d.

de systeemconceptie mag niet aan een snelle veroudering onderhevig zijn.

rij kswa terstaat directie noordzee

-

11 -

In onderstaande tabel is de beoordeling van de bestaande systemen schematisch weergegeven. Hierbij is ervan uitgegaan dat toepassing van een systeem t.b.v.

LNG-aanlanding

in Eemshaven komt te vervallen zodra aan één der selectiekriteria niet is voldaan.

Systeem naam

Loran C Omega Satnav Toran Hifix 6 Miniranger Trisponder

Aantal gebruikers

Nauwkeurigheid

+ + + + + + +

-

Systeemveroudering

+ + + +

+ +

. + +

-

Ralog-2ü Artemis

Shoran

+ +

Hydro dist

-

Cubic Autotape Pulse 8

Beschikbaarheid

-

+ voldoet

-

Tabel 1

Selectie overige bestaande radioplaatsbepalingssystemen.


voldoet niet

-

12 -

4.4 Te beschouwen systemen Op basis van het voorgaande komen de volgende radioplaatsbepalingssystemen voor een nader onderzoek in aanmerking: 1.

Decca

2.

Syledis

3.

Trident III

4.

Miniranger

5.

Tr i sponder

6.

VHF precisie peilsysteem

- beschikbaar

}estaand - in ontwikkeling

De beschrijving van de radioplaatsbepalingssystemen 1.

1 tlm 5 en de daarvan afgeleide havennaderingssystemen zijn opgenomen in de deelrapporten bij deze nota

2.

Het VHF precisie peilsysteem is nog onderwerp van studie in de Eems radarcornrnissie. Voor de volledigheid wordt dit systeem hier wel globaal beschouwd, maar niet beoordeeld.

In deze nota zal op basis van een vergelijkend onderzoek van de geselecteerde systemen aanbevelingen worden gedaan.


- 13 -

5.

Keuze radioplaatsbepalingssysteern aanloop Eems (tot het voorzorgsgebied) Ten behoeve van de veilige navigatie in de kustwateren van Noord-West Europa zijn een aantal Decca Main Chains opgericht. In het aanloopgebied van de Eems kan gebruik worden gemaakt van de Frisian Islands Chain (FIC). De kenmerken van deze Chain zijn uitvoerig aangegeven in deelrapport 1. Geconcludeerd wordt dat de FIC in de huidige configuratie zonder meer geschikt is voor de kustnavigatie aan boord van LNG-schepen tot aan het voorzorgsgebied.

In het aanloopgebied kan gebruik worden

gemaakt van de rode en groene deccapatronen waarvan de nauwkeurigheid in 95% van de gevallen gedurende de deccadag beter is dan 30 m. en tijdens de deccanacht beter dan 120 meter. Kenmerkend voor het Deccasysteem zijn de ononderbroken mogelijkheid tot plaatsbepaling, die snel kan worden uitgevoerd en de lane identificatie, die iedere 60 seconden plaatsvindt. Hiermede kan worden voldaan aan de onder 3.1 genoemde eisen. Voorts past het Deccasysteem in de IMCO-plannen tot harmonisatie van radioplaatsbepalingssystemen. Conclusie: De Frisian Islands Chain is een geschikt radioplaatsbepalingssysteem voor de kustnavigatie en het aanlopen van het voorzorgsgebied Eems door LNG-tankers.


-

6.

14 -

Keuze radioplaatsbepalingssysteem nadering Eemshaven Zoals aangegeven in de probleemstelling moet aan het radioplaatsbepalingssysteem t.b.v. de navigatie in het naderingsgebied van de Eemshaven, hierna aangeduid met havennaderingssysteem, hoge eisen worden gesteld aan de nauwkeurigheid, de hanteerbaarheid en de beschikbaarheid. In het volgende zullen de geselecteerde systemen, Decca, Syledis, Trident 111, Miniranger, Trisponder en VHF p.p.s. op deze aspecten worden onderzocht. Tevens wordt globaal ingegaan op de werking en het huidige gebruik van deze systemen.

6.1

Globale beschrijving van de systemen De geselecteerde radioplaatsbepalingssystemen kunnen in 3 groepen worden verdeeld:

1.

algemene kustnavigatiesystemen

- Decca

2.

survey plaatsbepalingssystemen

- Syledis, Trident, Miniranger en Trisponder

3.

rede en vaarwegnavigatiesystemen - P.P.S.

In alle gevallen moet gebruik gemaakt worden van bakens of stations aan de wal. 6.1.1 Decca Main Chain

Decca Main Chain is een hyperbolisch systeem (deelrapport 1). Door het meten van de faseverschillen van de electromaqnetische golven, die door 2 zenderparen gesynschroniseerd worden uitgezonden, kan aan boord de scheepspositie worden bepaald • .Doordat de faseverschilmeting c.q. de plaatsbepaling onafhankelijk van de walstations in de ontvangers plaatsvindt is het aantal gebruikers onbeperkt.


-

15 -

Bij deze systemen, werkend volgens het fasevergelijkingsprincipe, wordt gebruik gemaakt van de lagere frequenties. Het bereik is daardoor groot (tot 500 km). Een nadeel is echter de gevoeligheid van de uitgezonden electro-magnetische golven voor verschillen in geleidingscondities en voor atmosferische storingen. 6.1.2 Syledis, Trident, Miniranger en Trisponder Deze systemen (deelrapporten 2* en 3) zijn oorspronkelijk ontworpen voor het uitvoeren van zeer nauwkeurig surveywerk. Trident, Miniranger en Trisponder werken uitsluitend volgens het circulair principe; het hyperbolische Syledissysteem heeft eveneens, zij het een beperkte, circulaire toepassingsmogelijkheid. Bij circulaire systemen worden door de boordunit gecodeerde electromagnetische pulsen uitgezonden die geadresseerd zijn aan corresponderende bakens aan de wal. Deze bakens zenden het aan hen gerichte signaal na ontvangst direct weer terug naar de boordunit, die dan de tijd bepaalt tussen het uitzenden en ontvangen van het signaal. Daarmee zijn de afstanden tot de walbakens bekend en kan de positie van het schip worden berekend. Omdat de boordunit bij deze systemen actief is kunnen slechts een beperkt aantal boordunits tegelijkertijd met dezelfde bakens werken. Bij Trident zijn dat er max. 50, bij Miniranger 16 en Trisponder ca. 18. De genoemde circulair werkende systemen maken gebruik van de hogere frequenties waardoor het bereik beperkt is tot de radarhorizon. Bij Syledis is het bereik groter omdat van een lagere frequentie gebruik gemaakt wordt. Tevens maakt een bijzondere tijdmeting het bij dit systeem mogelijk om simultaan hyperbolisch (onbeperkt aantal gebruikers) en circulair te werken (3 gebruikers).

*

N.B. In dit rapport is gebruik gemaakt van nieuwe ontwikkelingen die na het gereedkomen van deelrapport 2 hebben plaatsgevonden.


- 16 -

6.1.3 VHF precisie peilsysteem Bij dit systeem wordt op een aantal walstations, die zijn uitgerust met speciale peilantennes, de VHF zender van het schip aangepeild. Een processor aan de wal verwerkt de peilingen tot een scheepspositie en bepaalt zonodig een aantal daaruit af te leiden geqevens t.b.v. de navigatie en zendt deze gegevens over naar het schip alwaar ze op een loodsunit zichtbaar gemaakt kunnen worden. Ook bij dit systeem is een scheepszendunit actief (VHF Marifoon). Hoewel een onbeperkt aantal schepen (voorzien van een VHF-installatie) tegelijkertijd kan worden geïdentificeerd kan slechts een beperkt aantal schepen van automatische plaatsbepalingsinformatie worden voorzien. Dit systeem verkeert nog geheel in ontwikkelingsfase. 6.2

Nauwkeurigheid In de uitgangspunten voor het havennaderingssysteem (3.2) is geen absolute waarde voor de gewenste nauwkeurigheid aangegeven. Deze dient uit simulatie-onderzoek en uit praktijkmetingen te worden bepaald. De uitgangspunten die hiermee samenhangen zijn: het kunnen dienen als hoofdplaatsbepalingssysteem op de Eems het onder alle omstandigheden verkrijgen van de vereiste nauwkeurigheid. Vooral het eerste uitgangspunt is een zware eis. Dit betekent dat de navigatie op de Eems moet kunnen plaatsvinden alleen op basis van de informatie verkregen van het havennaderingssysteem. Gelet op het minimaal vereiste zicht van 1500 meter en de beschikbaarheid van andere navigatiesystemen, betonning, radar, zal de navigatie op de Eems plaatsvinden met behulp van de informatie van alle systemen zoals dat ook het geval is bij de navigatie in de Euro- en Maasgeul naar Rotterdam. Hierop wordt in paragraaf 8 nader ingegaan.


Vooralsnog wordt er hier van uitgegaan dat de totale nauwkeurigheid in verband met de beschikbare geulbreedte hoog moet zijn; tenminste beter dan 22,5 m (halve scheepsbreed te) . 6.2.1 Decca Uit het onderzoek naar de bruikbaarheid van de FIC (deelrapport 1) blijkt, dat de nauwkeurigheid overdag en IS

nachts aanzienlijk verschillen. Dit is inherent aan

een systeem werkend op deze lage frequentie (100 kHz). De nauwkeurigheid van het Decca-systeem wordt beïnvloed door vaste en variabele fouten. De vaste fouten kunnen nagenoeg geheel worden geëlimineerd. Bij een 24-uurs bewaking, die voor ieder havennaderingssysteem nodig is, is dit mogelijk. De bewaking en bediening van de FIC kan in de huidige zendstations plaatsvinden, of na automatisering van de FIC in het controle centrum van de Holland Chain te Hoek van Holland. Uitgaande van de 24-uurs bewaking en nagenoeg volledige eliminatie van de vaste fouten blijkt uit onderzoek, dat de nauwkeurigheid van de FIC op de Eems in 95% van de gevallen overdag beter is dan 20 meter en

IS

nachts 95

meter, loodrecht op de vaarbaanas gemeten. Voor Decca is de nauwkeurigheid

IS

nachts maatgevend.

Vermeld dient te worden, dat het hier de "Decca nacht" betreft, die in de winterperiode gedeeltelijk tijdens daglichturen valt (figuur 3 van deelrapport I). Volgens de fabrikant kan door het aanbrengen van technische verbeteringen de nauwkeurigheid met ca. 25% worden verbeterd. Dan nog wordt met name tijdens de "Decca nacht" niet aan de thans gestelde nauwkeurigheidseis van het havennaderingssysteem voldaan.


-

18 -

Conclusie: Bij de plaatsing van de peilstations te Schiermonnikoog, Borkum, Greetsiel en omgeving Eemshaven resulteert deze specificatie in een maximale onnauwkeurigheid van ca. 50 m, gemeten loodrecht op de as van het vaarwater. Doordat praktijkmetinqen met het prototype van een peilantenne aantoonden dat de maximale onnauwkeurigheid van 0,1

0

ruim onderschreden werd en omdat verwacht wordt,

dat door toepassing van bepaalde wiskundige technieken het resultaat nog verder kan worden verbeterd, gaat men er in Duitsland nu vanuit, dat de maximale onnauwkeurigheid over de gehele vaarweg niet groter dan ca. 25 m zal zij n. 6.3

Hanteerbaarheid De plannen tot het baggeren van geulen in de Eems zIJn het direkte gevolg van de beslissing tot aanlanding van LNG in de Eemshaven. Dit geldt ook voor het realiseren van een nauwkeurig havennaderingssysteem. De te contracteren LNG-tankers voor het vervoer van LNG van Algerije naar de Eemshaven kunnen "vast" worden uitgerust met de havennaderingsapparatuur. Er dient echter rekening meegehouden te worden dat de aankomst van andere LNG-tankers of andere geulgebonden schepen een dergelijke installatie niet aan boord hebben. Om ook deze schepen in de Eemshaven te kunnen ontvangen dient de havennaderingsapparatuur door de loods meegenomen te kunnen worden en derhalve qua omvang en gewicht hanteerbaar te zijn. Omdat, ook indien helicopterbeloodsing zou plaatsvinden, naar verwachting niet alle geulgebonden schepen op die wijze beloodst zullen worden, wordt bij beoordeling van het aspekt "hanteerbaarheid" uitgegaan van beloodsing per loodsvaartuig. Eveneens moet bij defecten aan de "vast" geInstalleerde installaties de in te zetten reserve-apparatuur hanteerbaar zijn.


_1'9 -

6.3.1 Decca De huidige uitvoering van de decca-ontvanger is niet geschikt voor havennaderingsnavigatie. Met de hand moet de positie bepaald worden uit de aflezingen van de decca"klokjes". Bij een havennaderingssysteem dient dit automatisch te gebeuren. Hiertoe dient een havennaderingscomputer, HACO, ontwikkeld te worden die: bepaalt~

a.

uit de decca gegevens positie van het schip

b.

deze informatie vergelijkt met de in het geheugen opgeslagen coördinaten van de

c.

vaarweg~

hieruit de afwijkingen bepaalt en deze met andere vereiste gegevens op een display zichtbaar maakt.

Voor de navigatie met supertankers in de Eurogeul is destijds een zgn. Brown Box ontwikkeld, waarmee de afwijking uit de geulas kan worden bepaald. Met de beschikbare micro-processor techniek is het mogelijk een meer universeel instrument te ontwikkelen die op de decca-ontvanger is aan te sluiten of hierin is te integreren. Toch zal de HACO voor de loods hanteerbaar moeten zijn omdat de Eemshaven ook incidenteel zal worden bezocht door niet gecontracteerde LNG-tankers en door andere geulgebonden schepen. Hoewel de decca HACO nog niet beschikbaar is, wordt door de fabrikant gesteld dat het gewicht van de door de loods mee te nemen "unit" onder de 10 kg blijft. Conclusie: Volgens opgave van de fabrikant zal de te realiseren HACO voor Decca v.w.b. de hanteerbaarheid geschikt kunnen zijn als havennaderingssysteem.


- 20 -

6.3.2 Syledis, Trident,Miniranger en Trisponder Bij deze "survey"systemen zijn de hoofdonderdelen aan boord van de surveyvaartuigen geplaatst, t.w. een controle-eenheid, die het gehele systeem bestuurt, een mastereenheid, die de signalen van de walstations ontvangt en een display, waarop de gewenste gegevens worden gepresenteerd. Het gewicht van deze apparatuur varieert tussen de 25 en 50 kg. Het is mogelijk het gewicht van de scheepsunit te verminderen door de basiselementen van het survey-systeem anders te rangschikken. Deze speciale systemen zijn ontwikkeld of in ontwikkeling voor Syledis, Trident en Miniranger. In onderstaande tabel zijn de gewichten en afmetingen van de boordunits van de standaard en aangepaste versies' van de beschouwde surveysystemen aangegeven.

standaard

aangepast

gew.

afmeting

gew.

afmeting

Syledis

16

44x46x18

7

35x18x08

Trident

46,5

49x46x22

20,5*

47x36x16

Miniranger

27

45x45x20

11 ,3

32x28x20

Trisponder

25,3

40x35x33

-

--

gewicht in kg afmeting in cm

*

excl. tas.

Tabel 2

Gewichten en afmetingen van de beschouwde "survey"systemen.


- 21 -

Van de Trisponder is nog geen aangepast systeem ontwikkeld. Uit de tabel blijkt dat de standaarduitvoeringen van Miniranger en Trisponder te zwaar en omvangrijk zijn. Rekening houdend met het gewicht en de afmetingen van de benodigde tas vallen ook de standaard en aangepaste versies van Trident af. Conclusie: De standaarduitvoering van het Syledis systeem en de aangepaste versies van Syledis en Miniranger komen v.w.b. hanteerbaarheid in aanmerking als havennaderingssysteem. 6.3.3 VHF-precisie-peilsysteem Dit systeem is nog in ontwikkeling en de specificaties van de boordeenheid zijn niet bekend. Aangezien het ook hier een systeem betreft, waarbj de gegevens aan de wal bepaald worden en daarna per VHF/UHF naar het schip worden overgezonden zal de boordunit voor de loods goed hanteerbaar zijn. 6.4

Betrouwbaarheid De betrouwbaarheid van het havennaderingssysteem moet hoog zijn i.v.m. de eis dat dit systeem als hoofdplaatsbepalingssysteem moet kunnen dienen. Alvorens met de LNG-tanker de reis op de Eems wordt aangevangen moet de juiste werking van het systeem gegarandeerd zijn. Tijdens de navigatie op de Eems moet het systeem storingvrlJ zijn. Een aanwijzing dat de gepresenteerde informatie op de loodsunit foutief is en dat gedurende een zekere tijdsperiode blijft is niet aanvaardbaar. Dit geldt met name voor de systemen waarbij de positie- en daarvan afgeleide gegevens aan de wal worden bepaald en per VHF of UHF naar het schip worden gezonden.


-

22 -

6.4.1 Decca Tijdens de reis zal aan boord van de LNG-tanker in kustgebieden m.b.v. Decca worden genavigeerd. Voor aankomst in het Eemsgebied is dan ook voldoende inzicht in de goede werking van de apparatuur aanwezig. De bedrijfszekerheid van de decca chains in het bijzonder van de in Nederland opgestelde chains is hoog. Door een dubbele of drievoudige uitvoering van essentiële onderdelen is de bedrijfszekerheid van de Holland Chain, die specifiek is opgezet voor de veilige navigatie in Euro- en Maasgeul ruim voldoende. Indien de Frisian Islands Chain in aanmerking zou komen als havennaderingssysteem voor de Eems dan zou de bedrijfszekerheid op deze wijze op eenzelfde niveau kunnen worden gebracht. Een continue bewaking van de FIC, een uitgangspunt bij deze studie, is essentieel voor deze mate van bedrijfszekerheid. Conclusie: De Frisian Islands Chain is naar verwachting voor wat betreft de betrouwbaarheid geschikt te maken als havennaderingssysteem. 6.4.2 Syledis Trident, Miniranger en Trisponder Zoals aangegeven in 6.1 is het bereik van deze systemen beperkt tot de horizon en voor Syledis 2x horizon. De permanent op de vaste LNG-tankers opgestelde havennaderingsapparatuur (gebaseerd op de surveysystemen) kan daardoor niet op basis van aktuele signaalontvangst worden getest. Ter controle van de juiste werking kan echter een intern testcircuit in het systeem worden opgenomen. Bij de standaard surveysystemen wordt alle benodigde informatie aan boord bepaald.


Bij de van Syledis en Miniranger afgeleide systemen gebeurt dit als gevolg van een andere rangschikking van de basiselementen aan de wal en vindt per VHF of UHF transmissie van deze informatie plaats van wal naar schip. Dit is een extra schakel in het systeem. In het algemeen zijn de marifoonverbindingen die in de VHF en UHF banden werken zeer betrouwbaar. Door duplicering van de belangrijkste schakels in de apparatuur aan de wal en op het schip is de betrouwbaarheid van de op survey gebaseerde havennaderingssystemen tot een maximum op te voeren. Het bovenstaande geldt natuurlijk ook voor de informatie-overdracht van schip naar de wal bij het gebruik van, de op Trident en Trisponder gebaseerde havennaderingssystemen. Conclusie: Van Syledis, Trident, Miniranger en Trisponder kunnen havennaderingssystemen worden geformeerd die voldoende betrouwbaar zijn. 6.4.3 VHF-precisie-peilsysteem Ook bij dit systeem vindt transmissie van gegevens per VHF of UHF plaats van wal naar schip. Voorgaande conclusie m.b.t. dit aspect is ook hier van toepassing. Meer nog dan bij de gemodificeerde surveysystemen qeldt voor het pps-systeem het volledig gebrek aan inzicht in de praktische betrouwbaarheid i.v.m. de ontwikkelingsfase waarin het systeem zich bevindt.


21:1

6.5

Kosten Behalve de technische voor- en nadelen van de onderzochte systemen zullen ook de kosten van deze systemen een belangrijke rol spelen bij de uiteindelijke keus.

6.5.2 Decca zoals uit deelrapport 1 blijkt is het beleid van de beheerder gericht op het permanent doen bewaken en bedienen van de FIC. De kosten van de hiertoe noodzakelijke automatisering behoeft derhalve niet ten laste te komen van het LNG-budget. Naar verwachting kan deze automatisering in 1983 worden gerealiseerd. De kosten geraamd op 4 miljoen gulden, we-, gen ruimschoots op tegen de baten t.w. uniformiteit in reserve-onderdelen en besparing op moeilijk te krijgen personeel. De onderhoudskosten van de Decca Main Chain, na automatisering ca. f.

175.000,- per jaar, komen niet

ten laste van de LNG-aanvoer. Voorzieningen ter verhoging van de bedrijfszekerheid blijven, hoewel noodzakelijk, evenals bij de onder 6.5.2 genoemde surveysystemen, buiten beschouwing. Resteert de ontwikkeling en fabricage van de loodsunit. Omdat de ontwikkeling van de HACO ook van belang is voor geulgebonden scheepvaart naar Rotterdam zou een gedeelte van deze kosten ten laste kunnen komen van de LNG-aanvoer. 6.5.2 Syledis, Trident, Miniranger en Trisponder Aanvankelijk leek de integratie van het havennaderingssysteem in de Syledis en Trident surveysystemen financiële voordelen op te leveren. Uit de nadere specificatie van de havennaderingssystemen (deelrapport 2) blijkt dat de kosten hoger zijn dan aanvankelijk door de fabrikanten werd gesuggereerd.


Exclusief reserve-onderdelen en meervoudige uitvoering van essentiële onderdelen worden de kosten van het Syledis en Trident havennaderingssysteem incl. 4 boordunits geraamd op ca. 1.1 miljoen gulden. De kosten van de standaard Syledis en Trident surveysystemen bedragen daarentegen resp. f. 300.000,- (4x SR3) en f. 600.000,(4x interragator + HACO). Bij deze oplossingen zijn de registratie en presentatie aan land achterwege gebleven. De kosten van het op Miniranger gebaseerde haven naderingssysteem zijn aanmerkelijk minder. Volgens opgave van de betreffende fabrikant bedragen deze ca. f. 500.000,-. Hoewel geen exacte prIJsopgave voorligt mag worden verwacht dat de kosten voor een Trisponder-systeem in dezelfde orde van grootte zullen liggen als die voor Miniranger. Behalve de aanschafkosten van de systemen zijn ook de jaarlijkse onderhoudskosten een belangrijke keuzefactor. Indien in het Eemsgebied een systeem wordt gekozen dat zowel als surveysysteem als

havennade-

ringssysteem kan worden gebruikt dan zal een deel van deze onderhoudskosten ten laste komen van. de LNG-aanvoer. In de hiernavolgende tabel is een kostenoverzicht gegeven (x f.

1.000,-). standaard

aangepast

Syledis

300

1.100

Trident

600

1. 100

Miniranger

500

500

Trisponder

500

-

tabel 3


Aanschafkosten (x f.

1.000,-).

-

26 -

Conclusie: Rekening houdend met de hanteerbaarheidseis komen, gelet op de aanschafkosten, het standaard Syledissysteem en het aangepaste Minirangersysteem het meest in aanmerking. De jaarlijkse onderhoudskosten die ten laste zullen komen van de LNG-aanvoer hetgeen afhankelijk is van het al dan niet gecombineerd survey/navigatie gebruik kunnen echter bepalend zijn voor de definitieve keuze op financiële gronden. 6.5.3 VHF-precisie-peilsysteem De kosten van een p.p.s.-systeem voor de Eems worden geraamd op 4 à 5 miljoen gulden (exclusief de bouwkundige kosten) • 6.6

Samenvattende beoordeling Op basis van de in voorgaande paragrafen uitgevoerde analyse is in de onderstaande tabel aan de onderzochte aspecten van de beschouwde systemen een bepaalde waarde toegekend.


nauwkeurig-

hanteer-

betrouw-

aanschaf-

heid

baarheid

baarheid

kosten

-

++

+

+

S

++

+

+

++

A

++

++

+

-

S

++

+

+

A

++

--

+

-

Mini-

S

++

-

+

+

ranger

A

++

+

+

+

Trisponder

++

-

+

+

P.P.S.

+

++

0

--

aspekt systeem Decca(HACO) Syledis

Trident

++ zeer goed +

goed

0

geen inzicht

-

onvoldoende

--

slecht

Tabel 4

Beoordeling van beschouwde systemen.

Indien alle aspecten in beschouwing worden genomen dan komt het standaard Syledis of het aangepaste Miniranger-systeem het meest in aanmerking om als havennaderingssysteem t.b.v de LNGvaart op de Eems te worden gebruikt. Een keuze uit deze systemen is afhankelijk van het door Rijkswaterstaat te realiseren nieuwe surveysysteem. Gecombineerd gebruik van één systeem levert voordelen op t.W. verdeling van onderhoudskosten; permanent gebruik en daardoor verhoogde betrouwbaarheid.


" Deelrapport 1

ONDERZOEK NAAR DE BRUIKBAARHEID VAN DE FRISIAN ISLANDS CHAIN TEN BEHOEVE VAN DE AANVOER VAN LNG NAAR DE EEMSHAVEN

Uitgevoerd door de directie Noordzee en de Meetkundige Diensë van Rijkswaterstaat

december 1979

- 2 -

1

INHOUD 1. Inleiding 2. F.I.C. Algemeen

l

2.1 Chain configuratie

1

2.2 Zenders

l

2.4 Beheer

2.3 Monitor 2.5 Automatisering

,7'1

I -)

3. Ontvangers

j

4. Nauwkeurigheid

1 I I I \)

4 . 1 Al gemeen 4.2 Vaste en variabele fouten 5. De F.I.C. ten behoeve van de aanvoer van LNG in de Eemshaven 5.1 Algemeen 5.2 De patronen 5.3 Lane breedten 5.4 Patroonstabiliteit 5.5 De te verwachten fout in F.I.C. -plaatsbepaling

,;

in de geulen 5.6 Door leverancier te verwachten verbeteringen

IJ

6. Conclusies . 7. Aanbevelingen

J 8. Figuren

J 1

I

- 3 -

1. Inleiding

1 1 l

1 71

The Frisian Islands Chain (F.I.C.) is één van de ongeveer vijftig decca ketens welke over de gehele wereld in bedrijf zijn. In Europa bevinden zich ongeveer 25 ketens. De aan de F.I.C. grenzende ketens zijn de Danish Chain in Denemarken, de German Chain in Duitsland, de Holland Chain in Nederland en de Northurnbr ian Chain te· Schotland. Een chain bestaat over het algemeen uit 3 volgzenders, (Slaves) symmetrisch gegroepeerd

rond een hoofdzender,

(Master). De basislijnen tussen Master en Slaves

var~ëren

in

lengten tussen 100 en 200 km. De basislijnen in een keten mogen onderling verschillen, ook het symmetrisch gegroepeerd

zlJn van de slaves rond de Master

en de aanwezigheid van 3 Slaves is niet essentieel. De Holland Chain bijvoorbeeld is een keten bestaande uit een Master en 2 Slaves met een hoek tussen de basislijnen van ongeveer 140 0 en met basislijnlengten van 100 en 80 km. De combinatie van Master en 1 Slave

geeft een hyperbolenpatroon. Voor positie-

bepaling zijn tenminste twee hyperbolenpatronen noodzakelijk. Om de onderlinge patronen te kunnen onderscheiden worden deze, in het geval van drie Slaves, benoemd in de kleuren rood, groen en paars en zijn als zodanig op de ontvanger alsook op de speciaal bedrukte zeekaarten aangegeven. Master en Slaves zenden op verschillende frequenties uit. De ontvangers zijn echter zodanig geconstrueerd dat de verschillende frequentie~

met elkaar vergeleken kunnen worden. De verge-

lijkingsfrequentie ligt in de orde van 300 Kc. À=

~ (À

Met de formule

= golflengte in m., v= voortplantingssnelheid in km/s,

f = frequentie in kHz.) vinden we een golflengte

van~1000

meter.

J

Verder is bekend dat in een hyperbolenpatroon de breedte

1 J J J

is aan de halve golflengte en derhalve~500 meter. Hoe verder

tussen de hyperbolen (lanes

genoemd)~op

de basislijnen gelijk

men zich van de zenders verwijdert, hoe breder de lanes worden.

;:

- 4 -

1

1

1 1 l

1

1

I. .

~.

--;

j t

J J I

De praktisch

bruikbare afstand tot de zenders overdag

bedraagt ongeveer 250 zeemijl. Door gebruik te maken van een patroon van één ketenen een patroon van een aangrenzende keten kan het dekkingsgebied worden vergroot of kan de nauwkeurigheid van de positiebepaling worden verbeterd.

-

5 -

2. Frisian lslands Chain Algemeen.

1 1 1 1 l

De F.l.C. bestaat uit een Master en 3 Slaves. Voor de aanvoer van LNG in de Eemshaven zijn de zenders Master, Rood en Groen van belang. Enige relevante gegevens:

Master

Rood

Groen

Finsterwalde

H~yer

Heiloo

Groningen

Denemarken

N-Holland

Lengte basislijnen

227 km

Golflengte

874

m

1164

m

437

m

582

m

570

m

880

m

173 km

Breedte lane op basislijn Lane breedte ter

] I

hoogte van Borkum 2.2 Zenders

Een zendstation bestaat uit een hoofdzendgebouw waarin de electrische voeding, de versterkers en de zenders zijn ondergebracht. Zenders en versterkers zijn dubbel uitgevoerd,terwijl de voeding in noodgevallen betrokken kan worden uit een batterij set en van noodaggregaten. Op ongeveer 250 m. afstand van het zendergebouw bevindt zich de zendmast en het spoelenhuis. De zendmast is 90 meter hoog. De hoofdzender wordt 16 uur per dag bediend terwijl dit voorde volgzenders 40 uur per week bedraagt. De overige u~en

J J

J J 1

worden de zenders bewaakt.

De operators die bedienen en bewaken, voeren ook het preventief en correctief onderhoud uit. 2.3 Monitor Om de uitzendingen van de zenders te kunnen bewaken is het noodzakelijk dat de uitgezonden signalen worden opgevangen en de gegevens hierover continu aan de operators ter beschikking komen.

i

- 6 -

Te Termunten, op ongeveer 10 km. van het Masterzendstation

1

is daarvoor een ontvanger vast opgesteld. Hier worden de uitgezonden signalen van Master, Rood en Groen ontvangen en via een radioverbinding overgebracht

1

naar Finsterwolde. De overgebrachte signalen worden

1

van de patronen geregistreerd. De operator kan aan de hand

1'-- -

's nachts de gemiddelde ligging van de patronen t.g.v. skywave

-1 ""1 )

-I

1

l-

toegevoerd aan een recorder en aldus wordt de stabiliteit van deze gegevens de patronen eventueel bijsturen. Doordat niet of nauwelijks is te bepalen gebeurt het bijsturen alleen overdag. De "Decca"-dagperiode varIeert met het seizoen (zie fig.

3).

2.4 Beheer F.I.C. De F.I.C. is in 1967 tot stand gekomen om de visserij ten noorden van de Waddeneilanden een beter-

plaatsbepalings-

systeem te verschaffen. Voor het beheer werd de 'Stichting Plaatsbepalings Schepen op Zee" opgericht. In 1972 werd,na het stellen van Kamervragen,het operationeel en financieel beheer opgedragen aan de Rijkswaterstaat. De Hoofdafdeling Zeeverkeerszaken van de directie Noordzee is hiermee belast. Het onderbrengen van het totale beheer bij de Rijkswaterstaat en het opheffen van de Stichting is in een vergevorderd stadium. Het onderhoud, de bediening en de bewaking is middels een overeenkomst opgedragen aan de Internationale Navigatie Apparaten B.V. te Rotterdam. De Meetkundige Dienst van de Rijkswaterstaat oefent het toezicht uit op de naleving van de overeenkomst.

2.5 ~~~~g~_~~~2~~~~ê§~~~9~ Naast het beheer van de F.I.C. voert directie Noordzee ook het beheer over de Holland Chain. De bediening en bewaking van deze chain geschiedt te Hoek van Holland door Rijkspersoneel in vol continudienst. Het beleid is er op gericht ook de F.I.C. door Rijkspersoneel te doen bewaken en bedienen.

- 7 -

1 1

1 1 l ,~1 J

1

1 I t

-) 1

Omdat de capaciteit van de continudienst van de Holland Chain daartoe ruimte biedt, zijn plannen ontwikkeld om ook de bediening en bewaking van de F.I.C. te Hoek van Holland te laten plaatsvinden. Hiervoor is het noodzakelijk dat de zendstations gewijzigd worden in (semi) automatische stations. Nauwkeurigheidsverbetering of verhoging van de bedrijfszekerheid is hierbij niet de opzet.

- 8 -

3. Ontvangers

1

De meest gangbare ontvangers welke thans door Decca worden verhuurd zijn de Mark 21 en het wat oudere type Mark 12. Het verschil in de te installeren apparatuur tussen beide types wordt getoond in de figuren 1 en 2. Decca heeft een nieuwer type in ontwikkeling waarvan echter nog geen exacte gegevens bekend zijn. Aangenomen wordt dat voor de aanvoer van LNG gebruik zal worden gemaakt van nieuwe schepen die naar verwachting zullen worden uitgerust met een Mark 21 ontvanger. De totale installatie bestaat uit de ontvanger met aanwlJsinstrumenten (één geheel) en de antenne bestaande uit een ge-

~1

1

isoleerde antennedraad. De ontvanger wordt veelal gemonteerd in de kaartenkamer en aangesloten op het scheepsnet. Bij de huur van een ontvanger wordt door Decca tevens het

,

I

boekwerk "Operating instructions en marine data sheets" uitgereikt. Naast informatie over alle Decca Chains worden hier tevens de bedieningsvoorschriften voor de ontvangers en het gebruik van de met Decca patronen bedrukte zeekaarten beschreven.

J .1

J

J 1

-

9 -

4. Nauwkeurigheid

l 1 l l l

Bij de beoordeling van de nauwkeurigheid van een plaatsbepalingssysteem gaat het om de vraag hoe groot kan de fout in de positie zijn. De vraag wordt dan meestal herleid tot:Hoe groot kunnen de fouten in de elementen zijn, waaruit de positie wordt berekend. Voor de meest gangbare systemen zijn dit 2 of meer afstanden of hyperbolen. De nauwkeurigheid in de positie is gelijk aan de nauwkeurigheid van de afstanden of hyperbolen, uitgedrukt in een facto Deze factor is afhankelijk van de snijdingsconditie en/of d

)

laneverbreding. In de meeste gevallen is de opzet van het-" plaatsbepalingssysteem zodanig dat deze factór loopt van 1 tot l~.

·1

Voor het dekkingsgebied van de Frisian Islands

Chainrond de groningse Waddeneilanden 1s deze factor

ca.l~

1 i

De fouten in gemeten afstanden of hyperbolen kunnen worden onderverdeeld in 2 hoofdgroepen: I vaste fouten, waarvoor men wel kan korrigeren. 11 variabele fouten, waarvoor men niet kan korrigeren.

Om diverse redenen heeft het nut om onderscheid te maken tussen vaste- en variabele fouten: a. door te calibrerenë het meten van afstanden op een bekende positie of het gebruik van een monitor, waarmee

j

een verschuiving van het uitgestraalde patroon wordt gemeten, kunnen vaste fouten worden bepaald en als

J J J

J 1

korrektie worden toegepast op de meetwaarden. b. variabele fouten kunnen

gemeten worden met een

vastopgestelde ontvanger, waarbij alleen wordt gekeken naar de variaties in de meetwaarden.

-

l l 1 1 l

M~t

posities, zal zijn. Hiermee hangt ook het stuurgedrag samen als gebruik wordt gemaakt van een door het plaatsbepalingssysteem gestuurde links/rechts indicator.

:.,'

j

1 1 1

I 1)

1 J

J

l

de variabele fouten kan b.v. worden berekend wat

de nauwkeurigheid in snelheid, bepaald uit opeenvolgende

. . .1

1

10 -

De uiteindelijke nauwkeurigheid(mogelijke fout)in de gemeten afstand of hyperbool en dus ook in de positie, wordt bepaald door zowel de (overblijvende) vaste fouten als de variabele fouten.

._-------~-~- ~~-~~-,-~

( (

11

o .~.;.-'

20

(

i

20

1900

.

--~

40

,4i\. : ;16 i

~-- --.--~~---<

,"!

o <

.

o~._'---~-'--~-~--~

l l

\.

.' i

I

, ·1

~

I ,

iJS;

,",

': i

.i

--:-..-~--~.----.:--~

"-.. , '

. i

'

~

z

( ;--~.

1-800

l

(

~

(

I')

(

~

,

'

.

(

..

1700

!

:i:4i

('~~~+-I :-:~--'--..:-.:-:.-~-th ' --i

1i: ':.

l.

"-----;:-0-.--.:..

,'"

ij \

~i _- ;~-.-~"'-t~trn~nrtn

.,. ,

";!"=_~.

: -'-)

, .

1

~

i

';':\1:

~

,

.20 .. i I,~ ;4b~ d._

:'40' .!

40

-+--:"-f~!-~~~LLLJ

t

J

,I

': :;: \; I

(

:74 :

I

'",..-'"

--~;--~',.: :-i-~T_~~+~t ~ i' .

. ":"::1

.;

I;

.

:23•.

. J:

,

I L

____ ~_~":l

.L

GROEN ROOD· F.I.C. te Termunten van 16.00-19.00 uur Monitor registratie

j

op 6 januari 1979

J

Aangegeven zijn de tijdstipp~n waarop de variabele fout 4 laneonderdelen is. In het Ranselgat overeenkomend met ca. 20 m. voor het rode patroon en 32 m. voor het groene patroon. Deze fout wordt bepaald door de variaties te meten over korte perioden (0 -

5 min.)

De maximale vaste fout in dit voorbeeld is ca. 10 m voor het rode patroon en ca. 42 m voor het groene patroon.

J

-

12 -

M.b.t. plaatsbepalingssystemen kunnen een aantal zaken

1

worden genoemd, die afhankelijk van het soort fout te rangschikken zijn onder de vaste- of variabele fouten.

1 1 1 l

4.2 Vaste en variabele fouten Vaste fouten - Long term stability Deze term staat voor veranderingen in meetwaarden, gezien over langere

perioden, uren of dagen.

Verandering veroorzaakt door b.v. een verouderingsproces in het zendgedeelte. - Nulpuntsfouten

c_'·\

~~.rr:

)

Op te heffen door b.v. te refereren aan een bekende afstand of een interne meetwaarde in de ontvanger.

]

- Koersafhankelijke fouten - Liniairiteitsfouten

1 I I

- Patroonvervormingen Vervormingen, die worden veroorzaakt door de geografie (landen waterpaden), Deze vervormingen zijn ook nog eens onderhevig aan langzame veranderingen van het electrisch geleidend vermogen van het radio(land) pad. Variabele fouten

J,

- Short term stability of

) \

I

relatieve nauwkeurigheid of instrumentele instabiliteit Zl]n alle benamingen die variaties in meetwaarden over korte perioden weergeven. - Atmosferische effecten zoals onweer, skywave, absorptie, verstrooiing

1

skywave effecten treden iedere nacht op in de monitorregistraties van de Frisian Islands Chain.

j

J J

,

- Reflecties via staalconstructies, schepen en dergelijke. - Uitleesnauwkeurigheid van de ontvanger.

-

13 -

5. De F.l.C. ten behoeve van de aanvoer van LNG in de Eemshaven

1 1 l 1 l

De Frisian lslands Chain is een openbaar radioplaatsbepalingssysteem en als zodanig door de IMCO (lntergovernmental Maritime Consultative Organisation) aanbevolen als kustnavigatie hulpmiddel. Worden geen bijzondere eisen gesteld t.av. het vaarwater, de beschikbaarheid en/of de bedrijfszekerheid van het systeem dan kan de c hain, zoals deze thans wordt gerund,. zonder meer worden gebruikt voor de navigatie tot aan.L"; het loodsstation in het Huibertsgat. De .bruikbaarheid van de F. I. C. ten behoeve van de aanvoer van LNG in de Eemshaven ·zal daarom worden bezien vanaf het Huibertgat

tot aan de Eemshaven.

1 -1

•

I

Zoals in paragraaf 1 reeds genoemd geeft de combinatie van de uitzendingen van de Master en 1 volgzender één

1

hyperbolenpatroon. De F.l.C. met zijn Master en 2 volgzenders.geeft ter plaatse van het beschouwde gebied een

1

1 \) 1 "

1

Rood en een Groen patroon. Door de bij de oprichting van de chain bepaalde keuze van opstelling van de zenders resulteert dit in een bijna loodrechte snijding van de hyperbolen, hetgeen, afgezien van andere factoren, de grootst mogelijke nauwkeurigheid garandeert. De projectie van de uitgestraalde hyperbolen op de zeekaart worden deccalijnen

genoemd. De richting van de

rode deccalijnen is praktisch oost-west, de richting van de groene deccalijnen praktisch noord-zuid.

I (

5.3 Lane breedten Plaatsbepaling met behulp van de F.l.C. geschiedt door het meten van faseverschillen. De ontvanger aan boord

J J 1 :'fi;

heeft twee klokjes, één voor het rode en één. voor het groene patroon, welke in staat zijn deze faseverschillen aan te geven.

- 14 Telkens wanneer de wijzer één omwenteling heeft gemaakt is een z.g. lane gepasseerd. Een lane is dus de ruimte

1 1 1 1 l

tussen twee hyperbolen met faseverschil 360 0

De afleesnauwkeurigheid is 0,01 lane. Aangezien de hyperbolen (of deccalijnen) uitwaaieren, representeert de afleesnauwkeurigheid van O,Ol lane een grotere afstand naarmate men zich verder van de zenders bevindt. Zo representeert bijvoorbeeld 0,01 lane voor het rode patroon op

de basislijn 4,3 m; in de Westereems 5,7 m.

en bij Tx 8 boei 12 m. In het beschouwde gebied gelden, afgeleid van het bovenstaande) de volgende afleesnauwkeurigheden: ROOD

-J

î

•

5 m.

GROEN

8 m.

5.4 Patroonstabiliteit

------------------

In 4.2 werd beschreven welke variabele fouten kunnen optreden in de uitgestraalde patronen. De reeds eerder beschreven monitorrecorder (zie 2.3) registreert alle

-1

door deze variabele fouten veroorzaakte fluctuaties. Statistische bewerking van de recordergegevens uitgevoerd

!

op de wijze zoals is weergegeven in 4.1 geeft een indruk van de stabiliteit van de patronen over de afgelopen jaren. Hierbij is ook het beqrip standaard-afwijking van belanc;,.

1

\) -.1

I J

J J J I

Om de

variabelefou~en

«

in een getal uit te drukken, wordt

meestal de term U-(sigma)=standaardafwijking gehanteerd. ~

U

= 5

b~

m. betekent dat 66% van

de enkel gemeten af-

(zowel + als -) van de gemid-

standen niet meer dan 5 m.

delde afstand zullen liggen. 20= lam. betekent n.v. dat 95% van de enkel gemeten afstanden niet meer dan lOm. van de gemiddelde afstand zullen liggen. Als de afstanden of hyperbolen .een vaste fout bezitten (doordat niet gecalibreerd of geen monitorkorrekties zijn toegepast) dan is de fout in de meetwaarde: vaste fout

+ variabele fout. Stel vaste fout variabele fout

= + =

3

ffi.

5 m.

(cr =

5m)

66% van de meetwaarden zullen liggen tussen (3 + 5)8m en ( 3 -

5)

-2m.

...... ,

à.J

-

15 -

, I

I De volgende tabel geeft de 26(2-sigma-waarde) van het

l l 1 l

rode en groene patroon aan in lane-onderdelen (0,01 lane)

-1

overeen met patroonvariaties in meters van

ROOD Overdag I s nachts

1

1

15

13

)

Overdag

]

IS nachts

-,•

voor tijd$tippen dag en nacht zie f.tg. 3

GROEN

5

8

75

104

D.w.z . een patroonverschuiving in

I

Rood

1

overdag

in 95% v.d. gevallen van max. + of in 95% v.d. gevallen van max. + of

Groen overdag Rood IS,nachts in 95% v.d. gevallen van max. + of Groen IS nachts in 95% v.d. gevallen van max. + of

t

-

75.

-

104.

5.

8.

Vorengenoemde getallen geven dus de verschuivingen per

I

deccalijn aan. Een decca positie echter wordt verkregen

) \

Opmerkingen

In het beschouwde gebied komen deze 2-sigma-waarden

ROOD

~t

GROEN

uit de snijding van 2 deccalijnen. In het beschouwde gebied zal de verkregen positie in 95% van de gevallen overdag daarom liggen in een gebied, aangegeven door een ellips, waarvan de korte halve as 5 m. en de lange halve

J

j t

I j 1 ,,~

as 8 m. is. Voor dit gebied verkrijgt men een goede benade ring als gesteld wordt dat de richtingen van de foutenellipsassen evenwijdig zijn aan de resp. hyperbolen.

- 16 -

.1

l -1"

bok al wordt de grootst mogelijke zorg besteed om de vaste fouten klein te houden is het niet reëel aan te nemen dat deze te verwaarlozen zullen zijn. Zekere rest fouten door b.v. het niet volledig bijsturen

··l··

van

1'· l

nauwkeurigheidsberekening van uit gegaan dat er nog rest-

J1

I

de patronen of zeer lokale vervormingen, zullen er

blijven bestaan. Om deze redenen wordt er bij de verdere fouten (die zowel positief als negatief kunnen zijn) van 0,02 lane over blijven. De vraag met hoeveel procent zekerheid deze restfouten binnen 0,02 lane worden gehouden kan moeilijk worden beantwoord. Dit is o.a. afhankelijk van hoe goed men de patronen bijstuurt m.b.v.

de monitor, in welke

onderhoudsstaat de ontvanger verkeert of hoe (on)regelma.tig de patroonvervormingen in het beschouwde gebied er uit zien. Zoals de F.I.C. op dit moment draait, wordt de

±

0,02

lane vaste fout meerdere malen per week overschreden. De totale te verwachten onnauwkeurigheden in het beschouwde gebied zullen in 95% van de gevallen derhalve worden: Rode p9-troo n overdag

+ Groene patroon overdag + Rode patroon ' s nachts + Groene patroon 's nachts +

of

-

0,03 lane =

15 m.

of

-

0,03 lane =

24 m.

of

-

0,17 lane

= =

85 m.

of

0,15 lane

120 m.

Op tekening 80.617 is voor 2 posities aangegeven hoe

de~.

richting van de ellipsassen t.O.V. de geulen is en wat de grootte is van de foutenellipsen. Vertaald naar richtingen loodrecht op de as van de vaargeul en in het verlengde van de vaargeul komen we tot de volgende te verwachten fouten (2-sigma-waarden) in de F.I.C. plaatsbepaling in de geulen:

Nauwkeurigheidsellipsen FIC voor 2 waarschijnlijkheid) Hui bE'rtgat

E

~------:---------

____-. ,.,. . . ,. . _~_ l _R_a_n 5E'lgat

f

--

_

0 . . - " ----0- ...--' 30'~'~'-'-' .--"


...-

-::::>-,--. """"'-

--

1 DAG 2 NACHT

cr

waarde (95%)

---~!'--------

-

J-

1 1 l 1 l

17 -

op de as

overdag

verlengde as

's nachts

overdag

, s nachts

Huibertgat_

15

90

20

120

Ranselgat

20

95

15

105

N.B. Deze getallen gelden voor 95% van de gevallen en

kunnen zowel positief als negatief zijn. 5.6

Door leverancier,

te verwachten verbeteringen

Hoewel geen metingen of gegevens konden worden overgelegd

)

verwacht de leverancier de bruikbaarheid door technische ingrepen te kunnen verbeteren.

]

Vooropgesteld wordt dat allereerst onderzoek in de

-1

De leVerancier zegt dat de totale positieverbetering

praktijk dient te worden uitgevoerd.

's nachts rond 25% zal bedragen.

-1 1 1 1

)

! j

1 J J !

-

18 -

6. Conclusies

l 1 l 1 l ~

6.1. De Frisian Islands Chain (FIC) is een openbare radioplaatsbepalingssysteem en valt dus onder de door de IMCO aanbevolen

k~stnavigatie

hulpmiddelen.

6.2. In de bestaande configuratie en met de huidige bewaking van de uitgestraalde patronen is de Frisian Islands Chain voor wat betreft de LNG aanvoer het aangewezen hulpmiddel voor algemene kustnavigatie vanuit zee tot aan het loods station Westereems. 6.3. Uitgaande van een toekomstige 24-uurs bewaking en

)

nagenoeg volledige eliminatie van vaste fouten, blijkt uit theoretisch onderzoek dat met de Fri-

~.

~

sian Islands Chain vanaf het loodsstation tot aan

1

onnauwkeurigheid van maximaal 20 meter en 's nachts

1 I 1 , j

de Eemshaven in 95% van de gevallen overdag een een onnauwkeurigheid van maximaal 95 meter, loodrecht op de as gemeten, kan worden verkregen. (zie voor decca-dag en -nachtperiode figuur 3). Uit onderzoek van patroonsregistraties van het afgelopen jaar blijkt dat in hoofdzaak in de winter in rond 1% van de nachturen de onnauwkeurigheid 200 m kan bedragen. De leverancier meent dat door het toepassen van technische verbeteringen de nauwkeurigheid

's nachts

rond 25% verbeterd kan worden. 6.4. Inherent aan het systeem is dat overdag en 's nachts geen gelijke nauwkeurigheid kan worden bereikt. Door toepassing van 24-uurs bewaking kan overdag de in paragraaf 5.5. genoemde nauwkeurigheid worden verbeterd en kan 's nachts voor extreme waarden worden gewaarschuwd.

Section 2

11 1 1 1)

OPERATING INSTRUCTIONS FOR THE DECCA NAVIGATOR

MARINE RECEIVER MARK 21

1 )

·1) -l 1. -I

)

] I) .

~"

,.. \

. • ":=-.

AERIAL

figuur 1 .~

-

6.5. De vorm waarin de huidige typen decca ontvangers de FIC gegevens presenteren, nl. door aflezing

l l l l 1

van klokken Qf cijferdisplays, beantwoordt niet aan de eisen betreffende informatie aan de loods. De ontwikkeling van randapparatuur om aan deze eis te voldoen is gaande.

6 . 6 . De bedrijfszekerheid van de FIC die als zeer gunstig kan worden aangemerkt kan nog worden verhoogd door verdubbeling c.q. verdrievoudiging van de bestaande apparatuur •

. .

) c~

configuratie voor havennadering niet bruikbaar is.

1

1 1

t

.I J

j

J

J .1

6.7. Op basis van dit onderzoek kan worden gesteld dat met de thans bekende aan het hulpmiddel gestelde eisen van nauwkeurigheidetc.de FIC in de huidige

I

1

19 -

)

Section 3 .. ( OPERATING INSTRUCTIONS FOR THE DECCA NAVIGATOR i\~ARINE RECEIVER ~JlARK

12

)

,) ) ..~

1 1

1)

1 I) "1

')

j J

L

STATIC INVERTER

ROTARY CONVERTER

POWER UNIT

figuur 2

RECEIVER UNIT

AERIAl

9:

a:

lil ~ ~ ~ iil" !!l ::I CD o iil o... -~

Q.~

N

::

-

0

jan. I feb r. I mrt. I apr i l. I mei.

J

jun i. I j uI i .

aug. I sept. lokt.

nov.

dec.

2

2

4

4

6

8

10 12 I

14

0

6

;:~;:1;1;f,1i:ii~llil:illJPP-

il l i i i;lilr~

2uur,

~~~k~~e B~9

i 16

~tQlil':.::!;li~:~~:il:l:l:l:::

=~l~lilili il ili!i ilil

8

10 12 14

16

L.. ~

18

18

20

~ L..

:J

20

22 24

22 24 - - - - - - Tijdstippen zons -opkomst -en

ondergang

-_.

1O C C

....,

w

r- •

Deelrapport 2

r

Rijkswaterstaat, Meet- en Adviesdienst.

r

De mogelijkheden van het gebruik van Syledis of Trident MX III als havennaderingssysteem naar de Eemshaven.

November 1979

c

(

l

No t i tie 79-223

c MEET-EN

ADVIESDIENST

notitie na: 79-223

c De mogelijkheden van het gebruik van Syledis of Trident NK 111 als havennaderingssysteem naar de Eemshaven. (

Inhoud. (

(

I

Inleiding.

11

Het nieuwe piaatsbepalingssysteem voor de M.A.D.

111

Het havennaderingssysteem in de "aanlooproute" naar" de Eemshaven met behulp van Syledis •.

IV

Het havennaderingssysteem in de "aanlooproute" naar de Eemshaven met behulp van Trideht MK 111.

V

Conclusies.

c Appendix: Beschrijving van de Syledis en Trident MK 111 surveyplaatsb"epalingssystemen.

Bijlagen: Overzichtskaart Syledis nr. 19.424. Overzichtskaart Trident nr. 19.425. Overzichtskaart Syledis havennaderingssysteem nr. 19.423. Folder Syledis. (als survey plaatsbepalingssysteem) Fold9rTrident. (als survey plaatsbepalingssysteem)

Bronver:::nelding.

Opgemaakt door: ir. L.D. Boom en dhr. H.B. van der Loo. Datum: november 1979.

- 2 -

I

Inleiding.

(

Bij het onderzoek ten behoeve van de keuze van een havennaderingssysteem voor de vaart met LNG-tankers naar de Eemshaven is de mogelijkheid naar voren gekomen een koppeling tot stand (

te brengen met het nieU\'1 aan te schaffen "survey plaatsbepalingssysteem" in de oostelijke Waddenzee van de Meet- en Adviesdienst (M.A.D.). Daar deze koppeling interessante voordelen lijkt te bieden met betrekking tot aanschaf, onderhoud en

(

reserve-apparatuur is deze mogelijkheid nader onderzocht en wordt in het volgende hiervan een verslag gegeven.

(

11

Het nieuwe "survey plaatsbepalingssysteem" voor de M.A.D. De M.A.D. Delfzijl heeft na uitgebreide proefnemingen in 1977 en 1978 in samenwerking met de Meetkundige Dienst (M.D.) van de

(

Rijkswaterstaat twee systemen geselectëerd als potentiële vervanger van het huidige technisch verouderde Hi-Fix-systeem. De bedoelde systemen zijn het Syledis-systeem van de Franse fabriek Sercel en het Trident MK lIl-systeem van de eveneens

''-.:'

Franse fabriek Thomson CSF. De voorselectie, die vooraf ging aan de proefnemingen in Delfzijl en omgeving werd uitgevoerd door de M.D. Een groot aantal systemen is bekeken op hun specificaties, waarvan genoemd kun-

(

nen worden Toran, Seafix, Hi-Fix-6, Cubic Autotape, MotorolaMini-ranger, Trisponder, Syledis en later Trident MK 111. Vermeld dient te worden dat ook vergelijkende proeven zijn

gen~

men met Hi-Fix-6. Het Syledis-aysteem heeft uiteindelijk op operationele gronden de voorkeur van de M.A.D. gekregen, maar door het ontbreken van een passende frequentietoewijzing is de definitieve keus en aanschaf uitgesteld tot 1980. Eind 1979 zal namelijk op de interna.tionale frequentie conferentie in Genève (W.A.R.C.) worden beslist of er een exclusieve frequentie beschikbaar zal worden gesteld voor radioplaatsbepaling in een band rond 430 MHz. Deze frequentie is noodzakelijk voor het gebruik van het Syledissysteem (het ontleend er zijn positieve kwaliteiten aan).

f~~;··

- 3 -

Trident NK 111 is minder star frequentie ge'bonden, maar heeft (

een groter aantal stations nodig wegens een beperkter bereik. De aanschaf van het nieuwe systeem zal volgens planning in ieder geval in 1980 plaatsvinden. Nadere informatie over de proefnemingen in Delfzijl kan worden

(

ï

1

3.1

gevonden in Lit. [1, 2, Als achtergrondinformatie is in een appendix, toegevoegd aan deze notitie, een beschrijving van zowel het Syledis als het Trident 11K 111 survey-plaatsbepalingssysteem opgenomen.

111 Het havennaderingssysteem in de "a anlooproute" naar de Eemshaven met behulp van Syledis. (

De informatie met betrekking tot de mogelijkheid van de koppeling van een Syledis-navigatieplaatsbepalingssysteem aan het Syledis-survey-systeem voor de oostelijke Waddenzee werd verkregen uit gesprekken met vertegenwooràigers van Sercel en Radio Holland (importeur) tijdens een bezoek aan Antifer in mei 1979 in Delfzijl op 18-7-1979 en in Zwolle op 8-10-1979. Sereel heeft als één van de vTeinige fabrikanten van plaatsbepalingsapparatuur een puur havennaderingsnavigatiesysteem ontworpen en geïnstalleerd ten behoeve van de oliehaven Antifer (nabij Le Havre). Dit systeem is gebaseerd op het Syledis-systeem en maakt gebruik van componenten van een normaal Syledis-survey-systeem met daaraan toegevoegd de specifieke apparatuur, zoals de loodsunit, de stationsunit en een computer in het controlecentrum. De installatie in Antifer wordt door Sercel als een prototype beschouwd en is met de huidige specificaties niet te integreren in het geplande Syledis-survey-systeem van de M.A.D. Sercel is evenwel bezig met een herontwerp van het Antifer-systeemen heeft reeds een aantal nieuwe specificaties van het nieuwe have~~aderingssysteembekend

gemaakt.

- 4 -

(

De reeds bekende informatie van het nieuwe systeem luidt: - de integratie met het survey-systeem is gedeeltelijk mogelijk en dit gaat niet ten koste van de gebruiksmogelijkheden van het survey-systeem in de hyperbolische mode. - de nauwkeurigheid is gelijk aan of beter dan die van het survey-systeem (de fout is kleiner dan +5 m ; zie Appendix) - de boordapparatuur zal bestaan uit een tas, inhoudende 2 units n.l. een zend-ontvanggedeelte met tennes en een displaygedeelte.

twee sprietan-

- afmetingen inclus~ef batterijen respectievelijk 17 ~ 13 x 22 cm en 9 x 6 x 18 cm. - totaal gewicht inclusief tas, antenne's en batterijen 6 à

<.

7 kg. Gegevens van de tas zijn 35 x 18 x 18 cm (0,65 kg.). - batterijcapaciteit van de displaYUnit toereikend voor 6 à 7 uur operatietijd. de f1loods1L.'1i til wordt conform LCIE:i= eisen te stellen aan boordapparatuur voor LNG C's uitgevoerd.

(

(

- de gepresenteerde gegevens op·de "loodsunit" zowel als aan de wal zijn: Display 1.

(zie foto's op pagina 5)

1. (L) De geprojecteerde afstand op de te varen baan naar het

volgende "way-point".

2. (E) 3. (v)

Afstand uit ~e as van de te varen baan. De snelheid over de grond geprojecteerd op de te varen baan.

Disnlay 2.

(zie foto's op pagina 5)

1. (U) De snelheid van nadering of verwijdering van de te varen baan.

2. (W) De reële voortbewegingssnelheid over de grond (,/ 2 + V2). U 3. (f» De hoek ten opzichte van de as van de te varen baan I

(arcb.n ~).

4. (0) De snelheid van de richtingsverandering.

- Laboratoire Centrale des Industries Electrique.

5 Les 6 photO: suivantes sont typiques d'un suivi de chenal

NO COFF F1'

r

'-

r

000 000 000

(

Le navire est à droite du chenal et converge rapidement.

1

J'

000 000

000'

}

/

c

t?\,f::,' .•

J

'xv ; :~":_'l":~ ~

.. ,".

':1

J

(

•

,

Le navire est à droite du chenal et diverge rapidement.

>u· f :' . . -' ,',

~

.

r-

.

Le navire est à gauche du chenal et converge rapidement. Pendant que le pilote vérifie la distancedu prochain point tournant il sait qu'il est toujours à gauche de la route. ~

Opnamen van het getekende ontwerp.

•

\

\

('...,

\ \.1 \

. (n::.--.-.---'--::-'-'ó•.•-- .-••-.--.-.-·'-:':--~"-c-··--,-,,-,'":---·,,:,-:--_:-~~f 21 t:.••·

\ \

>_ -: ••• : _ : : .....

~:

~~_._.c._._"__: ._~_.;_~_:, :_..!_._~_:,->:_._._._._._._

. \

-

:~:..'i

....~:.:.~~J

J I

.:@~:::. >7".

.'. ~.:_ N

_,

.

.. - : -

J

..

Le navire est à gauche du chenal et diverge rapidement.

Le pilote a a bandonné provisoirenlent () S;1ns doute pour ....-érifier la vitesse sur l'axe exprinlée en noeuds dans eet exemple

000 000 000

; (:,-.,,°'111

2 .

. ' .• ;,--:.-;-......-."~~._-

·-........

-:-·;ii.

;':~

Ui::~~f::;~<~~~:,i~~:~~;;_:=.~~~;:~ 1.,'

O <#

, "".. .

Cas identique au préeédent ou Ie système affiche la vitesse sur Ie fond au tieu de la vite ss e sur l'axe.

VISU' Ihml

.

1 ~

.

'.

~

.

-lUM'ERE , ..,-)

~

iJ. )

'. '. .

i .

~

V'SU 2 '
000 000 000

.0 .;

~

° ~

" .'.

.

.

.

'.

I I

) I

25

(

(

- 6 -

De configuratie van het havennaderingssysteem volgens Syledis kan geheel aan de geografische situatie worden aangepast. Waar mogelijk zal gebruik worden gemaakt van de reeds bestaande walstations. Om een betere patroonligging te krijgen in het gebied van de P.A. (Precautionary Aerea) naar de haven dan de Syledis-surveychain biedt kunnen aparte posten worden opgericht. Op de bijgevoegde tekening nr. 79.423 is het werkgebied van de M.A.D. weergegeven. Hierbij is uitgegaan van een survey-chain van Syledis met daaraan toegevoegd de eenheden voor het havennaderingssysteem. Deze toegevoegde eenheden zijn de volgende: SMD units _ (Station de mesure de distance) Walbakens van het systeem. Bevinden zich aan de wal al dan niet gecombineerd met de bestaande beacons van de survey-chain. SOT unit _ (Station origine de temps) Centraal synchronisatiebaken van het systeem. Bevindt zich aan de wal, indien geen beacon van de survey-chain aanwezig is dan betekent dit dat er een extra beacon bijgekomen is. SCS unit - (Station centrale systeme). Dit is het computercentrum en bevindt zich aan de wal. CSM unit _ (Chargeur, synchronisateur mobile). Bevindt zich aan de wal en dient om de boordunits op te laden.

l

CMS unit

(Coffret mobile Syledis). '

cm

(Coffret mobile de visualisation) •.

unit

~

vormen tezamen de "boordunit"

De stations welke deelnemen aan het havennaderingssysteem dienen verbinding met het computercentrum te hebben. Hiervoor is een VHF_radioverbinding gekozen. In het computercentrum worden de reeds genoemde parameters berekend en pe=VHF-verbinding overgezonden naar de boordunit. De gekozen VrtF-band loopt van 154 - 174 MHz. Het kan problemen geven om hiervoor van de P.T.T. toestemming te krijgen, daar deze band

•

- 7 -

voor telemetrie niet wordt gebruikt. Voor dit doel zal echter zeker een alternatief door de P.T.T worden gevonden.

(

Het computercentrum maakt gebruik van een standaard HP 9845, met beeldscherm, een aangekoppelde printer kan op elk gewenst moment een afdruk geven van de verlangde parameters.

(

Opslag van de ~enodigde gegevens kan plaatsvinden op een cassettesysteem. De gehele vaart kan aldus achteraf ter bestudering worden gereconstrueerd. Kostenoverzicht. De financiële consequenties van dit Syledis havennaderingssysteem voor de Eemshaven worden hieronder gespecificeerd.

srm -Deze

c

(

3 stuks

190 kf:2: prijs is gebaseerd op de c'onfiguratie aangegeven op teker;ting nr. 79.423. SOT 1 stuks 125 kf

-

-SCS

inclusief software

m1S

CHV

J

boordunit

Q21 geschikt voor

500 kf

4 stuks

4 boordunits

240 kf

65 kf 1120 kf

De totaalprijs moet gezien worden als een maximale indicatie gebaseerd op 1 FF ~ f. 0,50. Er wordt door Sercel gewerkt aan een voorstel met een optimaal netwer4 zodat door combinatie besparingen mogelijk zijn. Reserve-eenneden o.a. ten behoeve van verhoging van de bedrijfszekerheid zijn niet in de prijs begrepen.

~

1 kf

=

1000

~~lden

•

- 8 -

Het havennaderingssysteem in de"aanlooproute" naar de Eems-

IV

haven met behulp

v~n

Trident HK 111.

De informatie met betrekking tot de mogelijkheid van integratie van een op Trident gebaseerd havennaderingssysteem met een Trident surveysysteem voor de oostelijke Waddenzee, werd verkregen uit gesprekken met vertegenwoordigers van Cintac.:t= Aanvankelijk kon gekozen worden uit twee mogelijkheden

r

n.l. 1. Interrogator (De bij Trident te gebruiken standaard scheepsunit) vast opgesteld aan boord. De berekening van de benodigde gegevens geschiedt aan boord met een door de loods mee te nemen unit.

(

Verzending van deze gegevens naar het computercentrum voor verdere verwerking is tevens mogelijk. 2. Mee te nemen baken aan boord welke samenwerkt met speciaal voor dit doel aan de wal geplaatste trackingstations communicatie tussen computercentrum en trackingstations via telefoonlijnen. De benodigde gegevens worden van het computercentrum verzonden naar het vaartuig.

(

Aangezien beide oplossingen hoge investeringen vergen en dan nog grote bezwaren

inhouden, is door Thomson, de fabri-

kant van Trident, het probleem grondig aangepakt. Hieruit is een aantrekkelijke oplossing te voorschijn gekomen met slechts l

één bezwaar dat de door de loods mee te nemen apparatuur wat omvangrijk is. De beoogde integratie is echter optimaal,aangezien volledig met de bakens van de survey-chain kan worden gewerkt,eve~tueel uitgebreid met een voor betere dekking zor-

c;

gend

aa~tal

bakens.

Werking. Zoals verklaard in de appendix wordt bij Trident normaal gebruik gemaakt van een Interrogator aan boord. Voor de loods is het

l

echter ondoenlijk om een apparaat van 35 kg met computer en display aa.."l boord te brengen. Er is bij Thomson echter een printkaart ontwikkeld welke eenvoudig in een bestaandwalbakenis aan te brengen en waarmede de principiële werking van een in-

L

terrogator is verkregen. Omdat het aldus verkregen apparaat ~

Cintac - Consultancy - Instrumentation - Navigation - Telemetrie Automation - Contracts -

-

-

- Een Afdeling van de Internationale Navigatie Apparaten B.V.

•

- 9 -

overeenkomt met een gestripte interrogator wordt zij interrogatrice genoemd. De reken-integratie- en trackingloop-functies welke bij de interrogatrice ontbreken kunnen worden ondergebracht in de HACO-unit (Harbour Approach Computer). Het gehele systeem werkt dus zoals verklaard in de appendix. Dientengevolge zal het totaal aantal gelijktijdige gebruikers van Surveyen havennaderingssysteem maximaal 50 bedragen. De voor de loods benodigde gegevens worden aan boord bepaald. Yolgens de laatste telexinformatie van Cintac zijn deze gegevens de volgende: 1. De te varen afstand tot het volgende knikpunt gerekend vanaf de plaats waar het vaartuig zich bevindt.

2. De afst~d loodrecht uit de as van de te varen baan. 3. De snelheid van het vaartuig over de grond. 4. De hoek tussen de koers van het vaartuig en de te varen haan. 5. Status-informatie (wordt niet verder omschreven). Bedoeld wordt hiermede algemene informatie met betrekking tot de werking. Om het controlecentrum in staat te

ste~len

het op de omschreven

wijze zelfstandige verkeer te begeleiden, kunnen de gegevens per telemetrie daarnaar toe worden gezonden. In dàt geval bestaat de door de loods mee te nemen apparatuur uit de volgende onderdelen: 1. Interrogatrica

afmetingen 465 x 360 x 160 mm gewicht 12 kg (

vereiste boordvoeding 24 'Yolt, 2 Amp. (50 Watt)

2. HACO De gegevens van de RACO liggen nog niet vast; volgens de prognose van Cintac als volgt: afmetingen 350 x 200 x 150 mm verbindingskabel met interrogatrice gewicht 6 kg. 3. Trident scheepsantenne met kabel (dit kan eventueel vast aàn hoord ge~onteerd zijn).

4. Yoedingskabel. 5. O~'-antenne met kabel. De UHF-zender voor het overzenden van de positie gedurende de vaart naar het computercentrum aan de wal is in de RACO ondergebracht. Deze onderdelen kunnen in een tas worden ondergebracht. Het totale gewicht wordt geschat op 20 kg.

•

-10 -

c

Het computercentrum maakt gebruik van een PDP 1103 of PDP 1134 waaraan naar keuze een display kan worden gekoppeld. Een aan te koppelen printer kan op elk gewenst moment een afdruk geven van de verlangde parameters.

(

Opslag van de benodigde gegevens kan plaatsvinden op een cassette systeem. De gehele vaart kan aldus achteraf ter bestudering worden gereconstrueerd. Kostenoverzicht. Chain-uitbreiding met 2 bakens Baken

stuks 2

100 kf

Boordunits Interrogatrice

stuks 4

280 kf

HACO

stuks

4

40 kf

Software HACO (vast, ongeacht aantal)

80 kf

Computercentrum PDP 1134 met periferie UHF link Software (prijsindicatie gebaseerd

55 kf 20 kf 500 kf

op de bovenomschreven wensen) 1075 kf;!'

(

Toevoeging. Volgens de laatste informatie verkregen van Cintac is het mogelijk door een simpele modificatie van de interrogator of een uitgebreider programma van de processor in de HACO om 8 code's op te vragen. Voor het hayer...naderingssysteem betekent dit dat op vast geprogr~eerde

<-

punten in het traject automatisch

overgeschakeld

wordt naar èe relevante bakens. Door deze keuzemogelijkheid van 8 bakens met verschillende code's is een zodanig grote overlap ontstaan met de volgende serie van 8 bakens met dezelfde code dat een optimale bakenkeuze ter plaatse van het vaartuig al-

l'

tijd mogelijk is.

~

Reserve-eenheden o.a. ten behoeve van verhoging van de bedrijfszekerheid zijn niet in de prijs begrepen.

•

- 11 -

V Conclusies. (

1) Op basis van de ingewonnen informatie van de firma's Sercel en Thompson CSF is een redelijk overzicht ontstaan van de mogelijkheden om aan het toekomstige Syledis of het Trident (

~~ III survey-plaatsbepalingssysteem een havennaderings-

systeem te koppelen.

(

2) Een juist inzicht in de kosten en in de systeemspecificaties

.

kan echter alleen worden verkregen, door de beide firma's op basis van een duidelijk eisenpakket een officiële aanbieding te laten maken. (

3) De definitieve keus van het nieuwe survey-systeem van de Meeten Adviesdienst is afhankelijk van de frequentietoewijzing en zal daardoor begin 1980 gemaakt kunnen ''lorden. Dan kan pas

,C

worden bepaali welk havennaderingssysteem Voor koppeling in aanmerking komt.

4) Het voorgestelde Syledis-systeem voldoet aan de opgestelde eisen. Het geHicht van de Itboordunit" bedraagt 6 à 7 kg. (

De voordelen van koppeling aan het survey-systeem zijn beperkt. De aanschafkosten van het havennaderingssysteem worden geraamd op ca. 1,1 miljoen gulden.

(

5) Het voorgestelde Trident r1K lIl-systeem voldoet aan de opgestelde eisen. Het gewicht van de Itboordunitlt bedraagt ca. 20 kg. De voordelen van de koppeling aan het survey-systeem zijn groot, door volledige integratie met het survey-systeem. De aanschafkosten van het havenn~deringssysteemworden geraamd op 1,1 miljoen gulden.

6) Een duidelijk voordeel van het op Trident ~OC 111 gebaseerde havennaderingssysteem is dat aan boord de voor de loods bestemde gegevens worden berekend en zichtbaar gemaakt, daarna worden de gegevens pas naar de walpost doorgezonden. Ook indien de walpost en de radiolink van het schip naar de walpost zouden uitvallen, beschikt de loods nog over alle gewenste informatie.

l

- 12 -

7) Het aantal gelijktijdige gebruikers van zowel het sllrveysysteem als het havennaderingssysteem is voor Trident gelijk aan het maximum wat voor de survey-chain afzonderlijk geldt nl.:

50.

Voor Syl0dis geldt dat bij een ongelimiteerd aantal gebruikers in een hyperbolisch geschakelde survey-chain nog 17 loodsunits kunnen werken.

•

- A1 -

Appendix.

Beschrijving van het Syledis en het Trident ~N 111 survey-plaatsbepalingssysteem. A.

Al~emeen.

De plaatsbepalingssystemen in het algemeen maken gebruik van afstandsmeting of verschilmeting van 2 afstanden. Dit laatste kan gebeuren op 2 manieren n.l. fasevergelijking van een continu of semiecontinu signaal en looptijdmeting van een uitgezonden puls. Beide systemen hebben hun specifieke voor- en nadelen. De belangrijkste zijn: Fasevergeli~kin~.

voordeel: Faserelatie goed te bepalen met eenvoudige technieken. De reibyijdte is vrij groot. nadeel: De propogatievariaties van de Voor deze systemen geschikte frequentieband (lagere frequenties) vero.orzaken een facultatieve inhomogeniteit(door o.a. veranderingen in bodem-geleidendheidscondities) van de uitgestraalde patronen. Pulsmeting. voordeel: Geen propogatie-probleem bij de voor dit systeem gebruikte frequentiebanden ging gewaarborgd is.

zodat een vaste patroonlig-

nadeel: Voor een hoog oplossend vermogen (lees nauwkeurigheid) is een puls nodig met scherpe flanken. De beperkte bandbreedte welke veroorloofd is, maakt dit minder goed mogelijk. Door de gebruikte frequentie is de reikwijdte beperkt.

•

-

A2 -

13. Syledis. Het Syle~is-systeem is door Sercel ontwikkeld om tegemoet te komen aa.n enerzijds de bezwaren van de circulair werkende systemen op de hogere frequenties (pulsmeting) met als nadeel het geringe bereik (radarhorizon) en anderzijds de hyperbolische systemen werkend on de lagere frequenties (fasevergelijking) met als nadeel de gevoeligheid voor bodemgeleidendheidscondities en atmosferische storingen. Omdat de bovengenoemde nadelen onlosmakelijk verbonden zijn met de gebruikte frequenties heeft Sercel gezocht naar het gebruik van een frequentie, liggend in het tussengebied. Het Syledis-systeem werkt op de frequentie 420 - 450 rmz en (

kan door een speciale correlatie-techniek met een relatief laag zendvermogen toch afstanden overbruggen, die uitgaan boven de radarhorizon. Het systeem blijkt niet gevoelig te zijn voor verschillen in geleidingscondities en ook niet voor de atmosferische storingen zoals"lI s tatic" waar de "Hi-Fix-achtige" systemen onder lijden.

De onnauwkeurigheid van het systeem ligt binnen de radar(

horizon van de zenders op maximaal 2 x de radarhorizon op maximaal

±

±

1 m en op afstanden tot

6 m. (zie punt D blz. A5)

Een unieke tijdmeting gecombineerd met een aantal tijdsloten maakt het mogelijk om zowel hyperbolisch (ongelimiteerd aan(

tal gebruikers) als circulair (beperkt aantal gebruikers) te ,.,erken. Ook is een co~binatie van deze beide methoden in één chain mogelijk.

(

l

Hieronder volgt een beschrijving van deze operationele mogelijkheden van het systeem.

1. Circulaire mode. In deze mode is de boordeenheid actief. Deze boordeenheid zendt ean "tijdtelegram" naar 3 bakens tegelijkertijd. Hierna ontvangt de boordeenheid dit "tijdtr::legram" respectievelijk retour van de

3

bakens. Door het intussen door-

draaien van de klok in de boordee~~eid kan precies de juiste looptijd van de boordeenheid naar de 3 bakens ,,,orden

•

- A3 -

bepaald. Na omrekenen in de boordeenheid worden de drie afstanden op displays getoond. 2.

Hype~bolische

mode.

In deze mode is de boordeenheid passief. Dit is noodzakelijk

08

tot een ongelimiteerd aantal ge-

bruikers te komen. Door het Masterbaken wordt een "tijdtelegram" uitgezonden wat ontvangen wordt door de boordeenheid en dehulpbakens. Dit tijdtelegram wordt door de hulpbakens doorgezonden en ook ontvangen door de boordeenheid. Door het doordraaien van de klok in de boordeenheid na ontvangst van het tijdtelegram van het Masterbaken kunnen de verschillen in reistijd van het tijdtelegram naar de boordeenheid en respectievelijk via de hulpbakens worden bepaald. Indien het verschil in reistijd van het tijdtelegram van Masterbaken naar boordeenheid en van Masterbaken via hulpbaken naar de boordeenheid constant blijft, zal een hyperbool gevaren worden met de genoemde bakens als brandp~~ten.

3. Compound mode. Door een nauwkeurige organisatie van de beschikbare tijd-

(

sloten en het gebruik van de vier kanalen welke in een baken aanwezig zijn, kunnen naast een ongelimiteerd aantal gebruikers van de hyperboli.sche mode nog drie boordeenheden in de circulaire mode werken.

c.

Trident

p~

III.

Het Trident :MK 111 systeem is een door Thomson C.S.F. ontwikkeld plaatsbepalingssysteem, dat uitsluitend circulair kan werken; het is gebaseerd op pulsmeting. De reikwijdte van het systeem komt overeen met de radarhorizon. Voor de frequentie

I

kan een keuze worden gedaan uit drie mogelijkheden.

1. Band 420 - 450 }1Hz 2. :Band 582 - 606 HHz

3. Band 1215 - 1300 T'1Hz

Boordunit en walbaken werken op dezelfde frequentie.

Het werkingsprincipe van het systeem wordt hierna in het kort beschreven.

- A4 -

De boordunit zendt na elkaar

4 puls gecodeerde

telegra~~en

ui t, ",elke eeadresseerd zijn aan de corresponderende bakens. Een boorduni t kan dus met vier bakens "tegelijk" v'erken. De bakens zenden na herkenning hun respectievelijke code retour. De tijdsinterval welke verlopen is tussen het uitzenden van de code en het ontvangen van dezelfde code is een maatstaf voor de afstand welke bepaald wordt door de boordunit. De positie van het vaartuig wordt aldus bepaald door de snijding van 2, 3 of 4 cirkels met de respectievelijke bakens (

als middelpunt en een straal welke de afstand van vaartuig naar bakens voorsteld. Wanneer de snijdingen van de cirkels samenvallen op één punt of een slechts klein vak vormen, is hiermede aangetoond dat

(

het systeem correct werkt. Als gevolg van het verklaarde principe, waarbij de

boordUL~it

een aantal bakens na elkaar ondervraagt, is het aantal gebruikers beperkt. Door individuele variatie van de puls-herhalings(

frequentie per boordunit is een zodanige identificatie aangebracht, dat antwoorden van bakens bestemd voor boordunits, welke daar om gevraagd hebben niet door een andere boordunit worden behandeld. Hierdoor kan een aantal

(

van~50

boordunits

tegelijkertijd met dezelfde bakens werken. ~s

in een bepaald gebied de noodzaak voor meer dan vier bakens

aanwezig dan kan dat. Uitbreiding van het aantal bakens betekent dat de reeds gebruikte (

'-

4

codes in een nauwkeurig te bepa-

len volgorde wederom dienen te worden gebruikt~ Overschakeling van een baken naar een ander baken met dezelfde code gebeurt door op de boordunit het contact met het baken te verbreken door een knop in te drukken, waarna de boordunit automatisch het dichtsoijzijnde baken opzoekt en

vasthoud~Wegens

pulstijdmeting klevende bezwaren, zoals vermeld

onde~

de aan A,

zijn enkele voorzieningen getroffen welke de nauwkeurigheid verbeteren. Enkele zullen worden genoemd. De ontvanger van de boordunit wordt slechts opengesteld op die

tijde~

Een

"trac~<:ing

V~~

de snelheid van het vaartuig wordt in stand gehouden

waarin de retourzending van de bakens moeten vallen. ga te" per baken dus per afstand met inachtname

door de boordunit. Deze beide punten verzorgen een zo "zuiver" mogelijke ontvangst van de antwoorden van de bakens.

~

zie ook de "toevoeging"op blz. 10

(

\.",.

I

f

- A5 -

In het meetsysteem van de boordunit is een integratienetwerk aanwezig ter ondervanging van niet regelmatig antwoorden van het opgeroepen baken, zoals wanneer het baken met een andere boordunit bezig is. De ontvanger-bandbreedte is zodanig bemeten, dat de pulsen met zo weinig mogelijk vervorming kunnen worden ontvangen. De ontvanger is uitgerust met een automatische versterkingsregeling ter voorkoming van oversturing in de nabijheid van een baken en ter onderdrukking van gereflecteerde signalen. De onnauwkeurigheid van het systeem ligt binnen de radarhorizon van de zenders op maximaal + 6 m.

D. Begri"P onnauwkeurigheid. Bij het vermelden van onnauwkeurigheden in dit verslag, is uitgegaan van

± 2 x de standaardafwijking uitgedrukt in meters;

dat wil zeggen de maximale onnauwkeurigheid in 95% van de gevallen.

I

(

Bronvermelding.

[1J

Syledis-proefnemingen Delfzijl, deel A 77.08 (M.D.). Samenvattende rapportering van 3 maanden proefnemingen met een gehuurde Syledis-chain door de Heet- en Adviesdienst Delfzijl in samenwerking met de Meetkundige Dienst (H.D.).

[2]

Hi-Fix-6 JUist Kette. Ervaringen en enige meetresultaten. Opgesteld door de Meet- en Adviesdienst in samenwerking met het Wasser- und Schiffahrtsamt Eroden en de Meetkundige Dienst.

Operationele aspecten met betrekking tot het Syledis- en Trident-systeem (M.D.). Vergelijking van Syledis

en Trident op basis van de gege-

vens uit 1) en gegevens verzameld tijdens een proefperiode van ca. 1 maand met het Trident }~ 111 systeem van de M.D. in het werkgebied van de Meet- en Adviesdienst.

~ Z

ffi o e:

~

~

l

~I' I

\ \\

•

••••

'M

.:

••••

. .'

: \ ..

.

~

C

lI)

Cl

Lu

~

lI)

-·-1 I

~':j

,\ I \ \

l

\ 'i

i

----

11

~t+I-----

*

c

l'

~

:~J~-----

/

/ ./

,/

,

/

..-

,",,"',,::; ,~"~.~\\.~:;,:",,:~",~,-~~~:,,;,:;::;-,

+

+

'"\~

,,:1."

'

~'~'V.':'-' __ ,.,"'_OC'_' ":._"'~~~~"" .,~ ~ Rot l;lmc!~} +' '. ~-. - .~. ' __" ....__,....

20000

I""

I

~

prtcoutlonorr arro

+ ,

"""'"0

-

,. I "

",-',

.. ,(

~~!,.J}~;;~~Jt:~:::":"\")~< . . ' i ",,;;.

,. ; ;'j,\ .
"""

i'

,

~ ':. ,\\,l;~"~

""",'

.!.'.);"

,

,"",', ".-• ,,,",.:':'\

,-,,i: ."

+

•j

",

~')",J. '/";./{

~-~. __-,,-_ ' e-5eocon van

' survey c hOln station voor howennodrring

e_

SMO -

e e -

CMV } aoordunit eMS

(l;htond)

+

+

+.

~~

g~

g8\

.

,-,/

C - SCS - Cómpu!f:rcentrum

.

~:

~I

D, ",""'0'

, .

;;.-%?

2:

[ I

;\;.};; . .?"Mi"••~

0- SOT - stotion voor hovennaduing (rtfcrentie) e - C SM - Laadsystum voor boordullit

d'O'hil~%'

~!

RIJKSWATERSTAAT

\_ :---_é~--

Ol

81

III

". +

+

+

. ~>,;;X,=

"',.0,.

)

G..

'~IIO_11

I

I

I

~ ~ ,(_ J .

~I

DIRECTIE GRONINGEN meel- en ad,;esd"nsl O,II1111

I

PLAATSBEPAlINGSSYSTEEM ISYlediS HOyrnnodrr.ing"l',tcrm samcngcvoegdl ~cngal met syltdlS Sunry CtloÎn 1 79 4123

I

sociéié d'éiudes recherches ei conslTucHons éledroniques

Survey plaatsbepalingssysteem

<;.

·~~~.':Ê~;}~;~~;:~~~~:'

"'~~/-;'

...

'-----------_---:._---------------------------

. " .'

----

.--.- .... ..... ~ •..-....... . ,':c·· ..., ...

,

,'. ;;:.,

..;~ .... .' .....

..

-~

~e:::s

.. ~j

41"

a

~';._-

';,.

, \

As most the electronic distance measuring devices,the SYLEDIS uses the principle of a mobile onboard interrogator working in coniunction with an array of beacons spread along the coast line. Although the SYLEDIS is based on the pulse transmitting technique, it presents numerous characteristics which give it a special place among the usual range finding equipments.

working mode

".

The precise location of the interrogator is given by the intersection of two or three circular loci obtained by direct measurements of the propagation time between the interrogator and tINO or three shore· based beacons.

This basic principle is used by most direct distance measuring equipments and its technique is weil knbwn. However, the SYLEDIS differs widely from the other systems by the type of transmission used, with as a consequence widely improved performances. The usual method is to radiate a very short pulse in order to achieve a good accuracy and a Sload separation between multiple paths. Therefore, in order to have enough radiated energy, the peak power must be very high. In the usual frequency bands (X or C) vacuum tubes such as Klystron or Magnetron, with a high maintenance cost, must be used. THE SYLEDIS DOES AWAY WITH ALL THESE DRAWBACKS. The modern techniques of coded transmission and signal processing have made possible the desig1'1ing of this new system which presents all the advantages of short duration pulses without their Iimitations. The use of the correlation methods allows to spread the energy on a long pulse while keèping the accu.. racy and multiple paths discrimination as good as normally obtained with short pulse devices. Owing to this method, the SYLEDIS pulse has a 2.6 millisecond duration, equivalent after correlation to a .5 microsecond pulse. This means that the twenty watt SYLEDIS pulse contains as much energy as a one hundred kilowatt radar pulse iasting .5 microsecond and the one hundred milliwatt SYLED1S pulse allows a fair range. The SYLEDIS uses also time àiscrimination methods which bring major advantages over the more classical pulse systems : - it improves by a 3 to 5 factor the accuracy of the distance determination, - it increases by a 5 to 10 factor the distance separation possibility thus giving a better rejection of multiple unwanted paths.

\

\

operational characteristics Frequency : The SYLEDIS operates in the 420450 Megahertz band. It nece:iSitates only ane frequency spot used in time sharing by all the beacons and mobiles of the network. Range: Due to the refatively low frequency and the very powerful equivalent pulse of the SYLEDIS. the range can be extended far bevond the line of sight. According to the area 10 be covered differ(:ot types of antenna and two power outputs are available (100 mW -:- 20 W) - Both power outputs can be used with all types of anten na - The 100 mW power yield ranges within 10/20 Kms with Low gain antenna within the line of sight with High gain antenna - The 20 W power yield ranges over twice the line of sight (Iikely three times with the highest gain antenna). Standard deviation: It varies with the distance from approximately one foot at short ranges within . line of sight. to a few metres when signal/noise ratio decreases befare getting out of range. Modes of operation : the SYLEDIS can be operated as follows : - Range mode: up to 4 mobiles working simultaneously in conjunction with 3 beacons. Leap frogging is allowed, each beacon being selected among 8 with 3 mobiles or 6 with 4 mobiles. - Hyperbolic mode: Any combination of beacons can be selected to build two or three patterns of hyperbolic L.O.P. There is no limit to the number of users in hyperbalie mode as they only receive the signais. - Compound mode: A combination of both above working modes is possible with for instanee one • hyperbolic network used by some mobiles while a limited number of other mobiles up to three works at the same time in the range mode. Antenna: The choice of antenna is very important and SE RCE L always investigate new devices improving SYLEDIS efficiency. The informations listed here below are not exhaustive..

in db

H

in degrees

LENGTH V

in m

807

2.7

360

-

60

1,30

7137

3.8

360

-

27

1,65

7059

6.0

360

-

19

2.70

7.8

110

-

13.5

2,30

10.8

110

-

6.5

4,60

7148 2

DIRECTIVJTY

GAIN

TYPE

X

7148

.

Yagi antennaes are also recommended. (From 3 to 12 Elements . single or coupled by 2 or 4 in vertical array).

• r·

,.

SpeCrrlCaliOnS Interrogator : The complete unit including the transmlttrng and recelvrng circuits is housed in one single cabinet. The omnidirectional antenna is directly connected through a low losses coaxial cabie. Beacon unit: The complete u nit is also housed in a single smal! sized cabinet directly connected to the antenna. Characteristics :

Interrogator

Beacon

Weight

15 kg (33 Ibs)

15 kg (33 Ibs)

Sizes

505 x 223 x 440 mm 20 x 9.5 x 17.5"

380 x 165 x 450 mm 15 x 6.5 x 18"

Dripproof

Waterproof

Vibrations

o to

23 Hz:

2 mm

Temperature storage -30° +70 0 e (-22 0 +1580F) " working - 0° +55 0 e (32 0 +1310F)

o to

23 Hz:

2 mm .

-300 +70 0 e (_22 0 +158 0 F) -2Öo +55 0 e (- 4 0 +131 0 F)

Power supply

22 to 30 volts De 6 Amps

11 to 14 V and 22 to 30 V De 3 Amps in 12 Volts 2 Amps in 24 volts

Warming up

10 minutes

10 minutes

M.T.S.F.

1.200 hours No ma;ntenance

4.000 hours No maintenance

Specifications may be changed without notice.

" (.

([

..

II

Ol (.

:<. <

IJ: Ol

~ C

,Ol

L

a:

0..

....

,

..... ~

SERCEL RADIONAVIGATION - 25 x - 44040 NANTES CEOEX (Franc,,) - Phone : (40) 49.11.81 SERCElINCORPORATED. USA - Suit.. 010, 4800 We" 34th - HOUSTON TEXAS 77092

_ Te'eJC : 710695

Phone : 713/688.94.33 - T"'ItJC : 775689

SERCEL ElECTRONICS OF CANADA ltd SERCELINDUSTRIES CORP. -

7004 V 5th Stre"t SE. CALGARY ALBERTA T2G 2X1 Phone: (403) 253.2148 - Tele" : CGY (03) 824738

Koll Bu.in.... Centar - Building 13 - 2871 152nrj Av ..nult N.E. REDMOND WASHINGTON 98052 - Phon .. : (206) 885.5585. Tel ..,. : 329434

Elons·. LD

0'\/R \:) '[ L~

~,~,

.~

AN liVlPROVEMENT Ta STANDARD SYLEDIS This long range SOLID-STATE radiopositionning system uses a brand-new booster amplifier with the weil known standard SYLEDIS system.

•

Using the correlation technics with a 10.6 m.sec. pulse this equipment is equivalent to a short pulse system with a very high peak power, as indicated in the table bel ow.

El'lERGY

EFFECTIVE PEAK POItVER

SPECTRUM

20w

2,'.1 Hz

320w

2MHz

PULSE LENGTH

B

I

T

POWER FACTOR BxT

EQUIVALENT PEAKPOWER

2.66 ms

5300

lOOKw

10.6 ms

21000

7Mw

Such a power gain let SYLEDIS LD improve the 5tandard SYLEDiS coverage by approximately 150 km.

AS ACCURATE AND RElIABLE AS STANDA8DSYLEDIS. CAN BE OPERATED IN BOTH RANGE-RANGE AND HYPERBOLIC MODES.

SPECIFICATIONS

FREQUENCY BAND:

420 - 450 MHz

PEAK POWER:

320 Watts

PULSE LENGTH:

10.6 ms

BAND WIDTH AT 3 db:

± 1MHz

OCeUPIED BAND WIDTH ( 99 % tata 1energy ) :

± 5.2 MHz

WITH ADDITIONAL FILTER (Optional) Can by reduced ( 99 % total energy )

± 1.25 MHz

( Power level higher than 25 microwatts)

HARMONICS:

±2 MHz

BETTE R THAN -60 db

POWER REQUIREMENTS Voltage:

22 - 30 V De

Mean current :

10-15A

Peak current :

50A

TEMPERATURE

e + 55 0 e (_40 + 131 0 F) -40° e + 55° e (-40° + 158° F )

-20 0

Operating : Starage : WATERPROOF

M T B F:

3500 hours

Specifications can be changed without notice

SEReH NANTES

SERCELINCORPORATED·USA

25 X 44040 NANTES CEDEX Hléphone: (tiO) 49.11.81 Hlex : SERCEl CARQF 710695

Suite 010,4300 West 34 th· HOUSTON TEXAS 7701 Phone: 713/688.94.33 . Tél~x : 775689

c_ ~';;~?'''~~''1~";2[i~-F:<'7j;J'[~;~~1

Tt-:JOrvlS'Of\] - CSF~:1 '

.3;

;;7c~:,~. .. ~~;:~~:c:~~,:,~,~";~:7"i~~):~{d;~z.;, ~,:,\ ,'~ ; :;';>~; ";";:;i, :, :,· 'J~, ~,}:,1;(~;ji; ':.i:.:i';~'.;i',;:;:':';!;.;-.;.';.i;~>;: ,;:' ; S~i': i~;' ' ~
Survey plaatsbepalingssysteem

INTERROGATOR

BEACON

•

1 - THEORY The TRIDENT 111 radioJocation system is based on accurate measurement of the distances from an interrogator ship to several transpond8r beacons loeated at weil defined geodesie points. The interrogator sequentially transmits coded signals at an UHF frequency within the 420 - 450 MHz or 582 - 606 MHz or 1215 - 1300 MHl bands to each of the beaeons. The Jatter retransmit at the same . frequency a coded signal for identifieation by the interrogator. The time betwe I en

>:<'=

..... en I

.

<..>

= >-

When these circles intersect at one and the same point or oLitline a triangle of very ;mail size, this implies that the system operates eorrectly and that the position is reliable. Owing to its very principle, the system enables a very large number of ships (LIp to 50) to Înterrogate the same group of beaeons at the same time, without mutual interference.

L ._-_. -------..-

._-----_.._._----_. __._-----------_. DIVISION

EQUI?EMENTS

AVIONIQUES

\.\ '

2 - LEADll\lG P/4RTICULARS 2.1 • RANGE

The maximum range in free space is over 260 km and distances can be read up to 262 km. As a matter of fact the real range depends on the theoreticalline-of-sight range between the interrogator and beacon antennas above the horizon and is determined by the formula :

[VHb m+VH;""m]

D km

=

or Hbm

=height of beacon antenna in metres

Him

==

4,1

Dkm

=

maximum range in kilometres

height of interrogator antenna in metres

In practice, 130 km maximum for ships with beacons at an altitude of 600 mand 260 km maximum for aircraft at 10,000 feet. 2.2· ACCURACY

Up to 80 % of the actual range, the standard deviation on radiolocation is lower than 3 metres and thè'Il1~;surementreproducibility is about one metre. 2.3· MEASURING CHANNELS AND IDENTlFICATION CODES

The system uses four interrogation signal identification codes; a special code is allocated to each beacon. The interrogator has four interrogation channels and each one may be set as desired to any of the four codes, by manual selection. In a network comprising th ree beacons (most current configuration), a different code is set on each beacon, and on each of the 3 channels of the interrogator which displays the range on its front panel. . A four-beacon network may be of interest when the interrogator carrier has to sail or to try out of the range of a beacon of the trio in servi.ce. When the focrth beacon is correctly'located, a position on three distances can still be determined without moving the beacons or interrupting the mission. Beacon changeover is carried out merely by selecting the code of the interrogator channel concerned. If a network comprises more than four beacons, the additional beacons will compulsorify be set to codes al ready used by the first four beacons ; changeover between beacons of same code is then carried out very simply by pressing the releasing button of the interrogator channel set to this code. The system then resumes scanning and locks to on the new beacon. The system can also operate with two beacons only, in which case the position is obtained without the advantage of the cross-checking provided by the third beacon.

\ \

\

\ \ \. \

\

\ \

\

\ \

\ \ \ \ \

\~r.> .~~.

/

Aircraft~:

\ i \

I I \ I I

I

\V,. ,.,

.". .".'" .".""

.".'" ........

//

.".

J--

Ship

-~~~~

/'

2.4 - RANGE DATA PROCESSING An order-niVO tracking system enables the r
The interrogator can be easily fitted on board an aircraft. In this distance, a standard UHF communication antenna will be used. The range of the airborne system is determined by the flight altitude and the maximum range of 262 km has been obtained with 3 beacons simultaneously during the Caraveile airborne trials. The position of the aircraft in space is determined by the intersection of the three ranges. If"the altitude information is available, the ranges recorded may be corrected to give the po'sition at sea level on the vertical projection of the aircraft. Dwing to the spedal data processing, beacon range tracking is performed without introducing the trailing error resulting from the aircraft flying speed up to 600 knots.

4 - TECHNOLOGY - RELlABILITY - TESTS. This system makes a large use of microelectronic and advanced UHF technology. The equipment is of an all solid-state design except for the transmitter ceramic triode (see fig.)

TRANSMIlTER CERAMIC TRIODE PEAK - POWER 1 KWATT

All the electronic components are included in military specified parts list. The TRIDENT 111 is manufactured by the departments in charge of high reliability equiment for civil aviation, Air Force and Navy uses. The interrogator and beacon units are watertight and designed to cope with vibration, sh'ock, and salt-sea mist conditions defined in Navy and Air specifications, within a wide temperature rànge. A «B.I.T.E.» enables the user to check at any time tor correct operation of the interrogator. A plug-in-test box enabJes beacons to betestedindividuaily.

5 - APPUCATJONS Accurate ship location for : Hydrographic and oceanographic surveys Off-shore geo1ogical anc oil-prospecting surveys Dynamic positioning of drilling platforms Laying of submarine cablas, oil or gas pipelines Checking of sea radionavigation systems Intf!!jration in an elaborate automatic navigation system Sea pollution contral Undersea civil engineering work Channel dredging Guidanee in a navigation channel

Accurate aircraft location tor: Geologieal surveys Mapping surveys Communication or TV relay stations Trajectography Landing aids Checking of air radionavigation systems

II ! i I

1 - Interr09ator DIPOLE ANTENNA

Power supply DC mains ... Consumption

AIRBORNE I-\I\ITENNA

. .... 24V±15% . . . . . . . . . . 100W

Antenna Thick vertical cJipole Gain .

.

.. omnidirectional 2 dB

Weight.. " ... 2 kg Diam ... " .60 mm Length '" 400 mm

Weight 0,8 kg 80mm Diam Length .. 230 mm

1

Electronic unit Electrical characteristics : Single UHF TIR frequency within 420 ·450 MHz band or 582 - 606 MHz or 1215·1300 MHz Peak power . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . 1 kW P.R.F . . . . . • . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Hz Interrogation frequency . . 32 Hz Interrogation code. . . . . . 4 orthogonal codes . 0.35 microsec Pulse width . . . . . . . . . Physical characteristics : Sealecl corrosion-proof light alloy case 50 litres (483x 460 x 220 mm) Dimensions . 35 kg Weight. . . . . . . . . . . . ..

INTERROGATOR

2 - Beacon Power supply Battery Consumption

.

24 V ±30% . ... 40W

.

Antenna 4'element vertical Yagj Length of element 500 mm Weight. . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . .' ...•••.2 kg Gain . . . . . . . . . . • . • . . • . . . . . . . . . • • • • 8 dB Beamwidth...........••••••.....•••.90 0 Electronic unit Electrical characteristics ; Single transmission and reception frequency Peé!k power :.... . . . . . . . ........•.••.1kW Physical characteristics : Sealed corrosion-proof light alloy case \'\Ieight 10 kg Dimensions 20 litres (455 x 340 x 160 mm)

}.•.,,'"'C

~"4'" 'c-'""" '~'" '''''''''--~'I

(

BEACON Environmental conditions : Tl Tt3;;., -' --' Temperature range: Storage .....•••.••... '•.• - 40° C'to 0 Operating...••.••.•....•• .20 C to

+ 80° C + 50° C

Vibration: NAVY specification '..•.•••....••.E 508 AI R specification 7304 - Cat ZG Salt-sea mist " NF 41.002 Tightness : spray-tight as per l\Iavy specs for beacon and interrogator cases.

r;~~(l~~3!~"~~.: ,.t;~:;;;~~~~\~·~fi~';~~~~:'Z~;;::~~;;;~'.'~t~,{:'

;~THOMSON-CSF,:" -"

-

.

,

"t';

~,-:;.i.J!.~..!~~..~·l"..? ...~~i.b.i ..·~·~~Ï'..:· •.t'.:s:.i-··

',":h,;-:,:<:'··,,;,J.:'c>'{:.'DIVJSION·"EQUIPEMENTS· AVION IQUES.',· <,'" :':' ; ij,:;'· .... ...... , ',\."":",' " ,._ "'0)::»:--'.-;" ;':.:.'.~

~~.;~~..

(.~.

':,"':.':i.i;-:.~,,·;:1.78,boulevard

~

:,:~,!::..,_~~"

Gabriel Péri· 92240~ MALAKOFF • Tél ~' 655 ~'44-:''''22, :;:., '. -co'

:t ~

0

,~~~tQl~11gf;ik~;1:;~~&t~~~~Ü,ç~~JrbJiU:L:~~~~Z~~,~<:\iJ;,~E~:;:: ~

Deelrapport 3

De pulse systemen Motorola Miniranger en Decca Trisponder.

,I

t

Inhoud:

1. Motorola Miniranger Systeem 2. Decca Survey Trisponder Systeem 3. IHO special publication # 39.

•

Inleiding In het overkoepelend rapport worden enige systemen, welke mogelijk als havennaderingssysteem kunnen dienen, met elkaar vergeleken. Uitgebreide behandeiing van het Decca Frisian Islands Chain Systeem en de systemen Syledis en Trident is uitgevoerd in respectievelijk de deelrapporten 1 en 2. Deze uitgebreide behandeling vond plaats omdat het a. een bestaand systeem en b. voor Rijkswaterstaat in aanmerking komende surveysystemen betrof. In dit deelrapport zijn slechts bestaande systeembeschrijvingen bijeengebracht. Het betreft ten eerste het Motorola Mini-Ranger Systeem; een op microprocessor gebaseerd geheel dat afstanden omzet in x-y coordinaten. Daarna wordt het Decca Survey Trisponder

Sys~eem

beschreven;

eveneens een afstandmeetsysteem met mogelijkheid van presentatie in x-y coordinaten. Als laatste is bijgevoegd de special Publication # 39 van het International Hydrographic Bureau dat een uitgebreide behandeling van het Motorola Mini-Ranger Systeem geeft. Zoals in het rapport ook reeds werd vermeld zal een uitgebreidere behandeling van deze systemen plaats moeten vinden indien de definitieve keuze bepaald wordt. -Tenslotte zij vermeld dat op kleine schaal een proef werd uitgevoerd met het Motorola Mini-Ranger Systeem.

•

".~":

. '-.

,. "

.:..

>, "

:\

\

~

.,:~+tS!C,:'::· .

F

~~-,

c

r: ® ri "'-

i

1980 Mini-Ranger New Product

,-

Se~inar

1-"

I

A)

Evo1ution and Status of the Mini-Ranger Product Family.

B)

The Mini-Ranger IV

C)

The Mini-Ranger Satel1ite Survey System

r--

r1-r··-

1

® .\

f I

i~·.

','

) ,I'

-.J

Evolution and Status of the Mini-Ranger Product Family

J J J

, I,

I,

.,

~ ',:,"~ >\;. ~

"l

. ,'d

m~,'

'W /I'

':l1

tij "

,ij :~

2

;

':1 .:

11-/ r

60

I 61 I 62 I 63 I 64 I 65 I 66 , 67 I 68 I 69 I 1970 I 71

73

72

75

74

76

77

78

79

1980

r---

I

I ,-I

I

y,;"' =-=- '!5-~ j.;

•

".;)

"

i

i

i

'":::-

Ii I

I

RADAR TRANSPONDER

~

A

RANGE POSITIONING SYSTEM I

i

-'--A I

OPTION 115

MINI-RANGE

BITE

I

MRS·111: • BASIC RANGE MEASUREMENTS • SIMPLE OPERATION • LOWEST COST

"1r't.i I ~'"

tril~

-iir~--

SPACE DIVERSITY

dl

~"--_&--

I I 16 CODE ENCODER

,I

256 MOBILES

MRTS: • TRACKING MOBILE TARGETS

MINI-RANGER. PRODUCT FAMILY PORTA-RANGER: • HARBOR ENTRY • SMALL SURVEY VESSELS

SINGLE BOARD PROCESSOR

MRDP: • FIXED FORMAT FIELD DATA

i MINI-RANGER DATA PROCESSOR

MRS-IV: • AUTOMATED SURVEY

MICRO-PROCESSORS

SATELLITE SURVEY: • GEODETIC SURVEY

6744-24

• 3

L

L

F

Cf!) ~ I' j

TIIE

~lINI-RANGER

PRODUCT FM,IILY

The Mini-Ranger position-determining-products fami1y had its origin in the early 1960'5 when Motoro1a deve10ped the first radar transnonder available "off-the-shelf".

These radar transponders were used orim-

ari1y by the U.S. military to enhance the tracking of aircraft by land

r--

based radar systems.

I

r'-

In the late 1960'5 the first commercial use of radar transponders for

I

surveying was performed in Canada where these transponders were used to track the movement of ice masses.

This app1ication gave birth to

the Range Positioning System (RPS) -- Motorola's first range-range radar tri1aturation system.

The RPS performance stimulated innovative

" r-

new applications as diverse as dredging in Southeast Asia, ship trials

I

in Brazi1, seis~ic survey in the United States and geodetic surveying

r-

in Suriname Spurred by advances in electron'ic component technology and pressure from the market, Motoro1a introduced the Mini-Ranger 111 (MRS-III) in 1973.

Improvements in performance included:

(1) simplified operator

interface, (2) modular systems architecture, and (3) improved reliability.

5

l-

r:

r r-

@

Since the MRS 111 was introduced in 1973, over 100 options have been added that provide a wide range of sclective performance. such as range averaging,

Options

16 code operation, multi-user, BITE and space

diversity have become commonplace.

The modular architecture of the

MRS-III facilitates field maintenance and allows the many performance

r-

I

r-

,

options to be easily instalied.

Even when several of the options are

added to the MRS-III, it remains one of the simplest devices to operate that is available today.

It will continue to be the obvious choice for

use in applications where simplicity of operation and cost are the paramount concerns. Continuing improvements are planned for the MRS-III including 48 indentification codes, 40-system multi-user operation and increased range measurement accuracy.

Announcement of these improvements are

planned early in 1981. During the early 1970's a collection of needs evolved thatrequired'

1-

r r

the tracking of mobile targets that have little room available in them to assist in this tracking.

In 1975 Motorola introduced the Mini-

Ranger Tracking System (MRTS).

This system is a variation of the

MRS-III that requires only a reference station to be instalied in the mobile where previously the range console and receiver/transmitter were required. 7

.

./

,;

L-',

i

~-

I- - -

I

j

L--

'-

,l _ _

,---

.~_.:.:""",,';<.'. ~h·.~;

..

CD

L

_

'--

®

~ ..-J

...... '';' I

-_I

Primary application of the MRTS is in the tracking of military vehicles during training maneuvers and for vehicle testing.

The MRTS is being

used to track jeeps, tanks, ships, he1icopters, fixed-wing aircraft and

.

personnel.

Early exercises involved the tracking of 16 vehicles and

a recent test in the United States involved 64 mobile vehic1es.

By

the end of 1980 the tracking capabi1ity wi11 be increased to 256 mobiles. A very significant capability was added to both the MRS-III and MRTS in 1979.

A digita1 data link option was added that allows bidirectiona1

transmission of data between the mobile stations and the range console. The data link uses the Mini-Ranger RF as a carrier, thereby significantly simp1ifying the bureaucratie process of obtaining frequency authorization.

J J

J JI J J J I .• J

I

.J .~

--\ 10

1 1

L

. L-

®

In 1979, several technologies were combined to form the new PortaRanger positioning system; the data link, a low-power-drain singleboard microprocessor, the MRTS and the Mini-Ranger Data

Processor;~

I

~- j

(MRDP).

The

~

#

(ll

kg) Porta-Ranger mobile is all that need be I

carried on board a survey vessel.

The vessel position is tracked from

.J

a centra 1 control station and the line-offset, distance down the line and heading to the next start point are transmitted to the mobile where it is displayed for the operator.

The operator can select any of 99

start points and 99 end points to define the desired survey line.

.. ..1

J I

I

This selection is "data-linked" to the central station where offset,

.J

chainage and heading are computed.

J

The operator also has an event mark button, which when depressed, transmits the event mark to the centra1 station for recording.

Other

data such as velocity or depth can be displayed on the Porta-Ranger as an option.

Velocity is computed at the central station while depth

would be determined on board the mobile with an external depth sounder. Depth can be transmitted to the central station for recording. Applications for the Porta-Ranger include harbor entry systems and small boat or shallow water hydrographic surveys.

In the harbor entry

application the pilot would carry the Porta-Ranger mobile onboard where

12

J J

J J J

J '1

r-"

I.

®

PORTA-RANGER OPERATING GEOMETRY

r-

WAY POINT 2

r' f~

r' r

DESIRED TRACK

/

N

HEADING Ta T-O END POINT

/

r-

i

/

T-O END T-1 START

(+) OffSET Of TRACK 2 (T-2) TRACK ERROR

/ /

rl f I

/

/ /

/TRACK 0 (T-O)

TRACK 2 (T-2)

(+) OffSET OF TRACK 2 (T-2)

/

WAY '" T-2 END POINT 3

~~V ~, 1/ T2-END

"

CURRENT POSITION

(+) DISTANCE TO END STEER RIGHT Ta MAINTAIN TRACK

i::

66744·29

13

®

I

,i the receiver/transmitter is clamped to a high railing.

The pilot

selects pre-determined waypoints with offset and distance to the next waypoint being displayed. The use of the Porta-Ranger on a small boat allows a survey to be, r

performed by a one or two man crew in confined or shallow water survey areas.

.

-'

The operator simply selects start-point and end-point for each __j

survey line.

Position is recorded on shore along with depth if used.

The processing of survey, dredging and positioning data in the field was quite cumbersome in the late 1960's and ear1y 1970's.

_i

I

The

--'

principal means of reducing data was via mini-computers such as the PDP series from Digital Equipment.

These systems of ten were a night-

mare of maintenance prob1ems since they were designed for controlled environments not for the harsh field environment. With the advent of microprocessors in the ear1y 1970's two alternatives to the mini-computers were made possible -- fixed format data processors such as the Mini-Ranger Data Processor (MRDP) and flexible format programming calculators such as the Hewlett-Packard 9800 series.

J J

J J J

J 14

fI

0."';'-

L_

L_

l

.1

I

.. J

........ ,

®

I

MINI-RANGER DATA PROCESSOR (MRDP)

.J

HAS PROVEN RELIABILITY IN HARSH CLIMATES

..

-I

J

..

:'J

\'

.)......,.,.-'.. ...

- '''1~ ......

~

~'~\~.~

_-

-~· ...::..'. .':: ..r' ;"';1 /-';'~j,{•. ,.,~

., o·

.,

•

l. •.

....,.J ,,:/. ~'.

-

:~ ~

"'~"'"~').'.~

,~J

J J J J J

J J J .

_

J 10

® '"

The MRDP has computing power comparable to the PDP-II mini-computer, but, is field repairable and extremely reliable in harsh field environment.

,,

The MRDP computational speed permits sophisticated

position calculation while driving an assortment of real-time peripherals such as plotters, track indicator, depth sounders and tape recorders. The 0.5 sec. data update rate is important for fast moving vessels. The capability of the MRDP was significantly increased in 1979 with the development of a single board microprocessor.

This new capability

made it possible to perform complicated side computations simultaneously <.,

,-

with normal MRDP functions. Future improvements planned for the MRDP include faster computational speed and greater memory capacity.

Within the next 12 months memory

capacity of l28K bytes is possible in the MRDP frame.

17

® :-,;

_J

..J During the later part of the 1970's the state-of-the-art in microprocessor technology, and software techniques advanced rapidly.

Taking

advantage of these advances, Motorolé has developed the Mini-Ranger IV (MRS-IV) Ranger Processor and Control Display Unit (CDU).

In essence

the MRS-IV is equivalent to the integration of both the MRS-III Range Console and the MRDP into one unit cal led a Range Processor.

J J J J .. J

"J

J .J

J .1

1A

I

r',

®

MINI-RANGER IV

I I

OPTIONAL COMPANION CONTROL DISPLAY UNIT

i-I

I

r

RANGE PROCESSOR 6744-33

19

,,

•

® .... ,

The advantages of such a combination include: l.

Lower total system weight.

2•

Lower total system size.

3.

Lower total system cost.

4.

Increased total system reliability as a result of reduced number of parts.

5.

Greater peripheral interfacing flexibility than the MRS-III.

6.

Greater potential growth in capability than the MRS-III

,.

~,(

....J

with hardware options. 7.

Greater potential for increased accuracy.

The Mini-Ranger IV is the logical choice over the Mini-Ranger 111 in

-..J

automated surveys where several real-time peripherals need to be driven at rapid update

rates and where sophisticated range or x-y

data processing is required in small spaces.

r;

!

~

20

.~

r~

r r

®

ADVANTAGES OF MRS-IV COMPARED TO MRS-III AND MRDP • LOWER TOTAL SYSTEM WEIGHT

r

• LOWER TOTAL SYSTEM SIZE

r

• LOWER TOTAL SYSTEM CaST

I

• INCREASED TOTAL SYSTEM RELIABILITY AS ARESULT OF REDUCED NUMBER OF PARTS • GREATER PERIPHERAL INTERFACING FLEXIBILITY THAN MRS-III

c--

i

,i

• GREATER POTENTlAL CAPABlllTIES GROWTH AND EXPANSION THAN MRS-III WITH HARDWARE OPTIONS • GREATER POTENTlAL FOR INCREASED ACCURACY 6744·18

21

.' - ,. •

; ••

'

,:',

.••••

-

~.':.

-

.

+ •. ,

__

L-

;

'r"

@

(

r ~

1 I r-

I

I ,..-

The same technological advances that

made the NRS IV possible gave

birth to the new Mini-Ranger Satellite Survey System.

This micro-

processor based system uses Kalman filter techniques to obtain precise geodetic coordinates at any point on the earth.

The users

include oil rig positioning and generation of geodetic reference points for survey control - for example the coordinates of Mini-Ranger 111 or IV reference station sites. Future Mini-Ranger product developments are planned to keep pace with emerging requirements in survey, dredging, tracking and precise navigation areas.

Advanced R&D projects are being conducted in the

I

are as of Kalman-filter techniques for integrated navigation and

r-

survey systems, Global Positioning System (GPS) hardware and software

i

I

and advanced data processing techniq4es.

r--

in place to serve the needs of the 80'5.

r-

23

These products will be

r I

..

.,

® FUTURE DIRECTION OF MINI-RANGER TECHNOlOGY DEVELOPMENT

, I,

"

_.1

"

• KALMAN FILTER TECHNIQUES FOR INTEGRATED NAVIGATION AND SURVEY SYSTEMS • GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS) HARDWARE AND SOFTWARE • ADVANCED DATA PROCESSING TECHNIQUES • INCREA5ED POSITION MEASURING ACCURACY

i ._i

I

J

I

I ._J

J I

I

-.J

J J J J

J .J

6744-19

24

(

>H

l-< Q) bi)

ç:: CIl

P::

IJ")

I

N

•..-i

ç::

•..-i

:::s Q)

..c: E-t

<

• I1

__

l.__

..:.

...'"

-_.., ,-L- ... L--

L-_,

L.-_

L __

\

'---

..

~'

([Sj MINI-RANGER IV

1r,

I I

,

The Mini-Ranger IV is a microprocessor-based instrument that measures ranges, computes x-y position and controls a variety of recording, indicating and auxiliary sensor peripherals for automated

-:-

"

'~

r I (

surveys.

The standard Mini-Ranger receiver/transmitters (R/T) and

reference stations work with the

Mini~Ranger

"f

IV to measure time-

deskewed ranges; compute x-y position and; chainage and offset. The Mini-Ranger IV consists of two major parts; a Range Processor and an optional Control/Display Unit (CDU).

The Range Processor

is a direct substitute for the Range Console in a Mini-Ranger 111 system as weIl as most of the functions of the Mini-Ranger Data Processor. The RIT connects to the Range Processor either with the Mini-Ranger 111 R/T cable or a new lightweight R/T cable available with the Mini-Ranger IV. This new cabIe, incidently, wil1 also work with most existing MiniRanger 111 systems.

The CDU is a rugged optional, operator terminal

with a 5 inch red CRT display

and~eybQard

with the Range Processor.

27

control for communicating

,.

L_

L-

----

r-.

I '

r

®

STANDARD MINI-RANGER IV FEATURES

I

r

. AVAILABLE ONLY AS HARDWARE OPTION IN THE MINI-RANGER III

r r'-

•

RANGE OUTPUT IN METERS, FEET OR YARDS

r-

•

16-CODE OPERATION

r

•

MULTI-USER OPERATION

,--

•

BUILT-IN SELF TEST (BITE)

•

SPACE DIVERSITY CONTROL

•

16-CODE COMMUTATE

•

RANGE SMOOTHING/AVERAGING

•

SIGNAL STRENGTH MONITOR

i

[-

6744-3

29

i

.i I

J

®

I

Features

-'

Many of the features that were available in the Mini-Ranger 111 Range Console in the form of optional hardware modifications or plugin printed circuit cards are available in the Mini-Ranger IV Range

I

J I

.. l

Processor as standard features built into the system firmware. I,

These features are: 1.

-_!

Selectable range measurement scale - The MRS IV measures range in

meters and outputs data in meters, feet or yards as selected by the operator.

The Mini-Ranger 111 requires insertion of separate cards

I

J

I

-,

in the Range Console to obtain the same feature. 2.

l6-Code Operation - The Mini-Ranger IV Range Processor operates with 16 coded.reference stations (64 optional) whilethe MRS 111 Range Console requires an additional P.C. board and range console modifications.

3.

Multi-User Operation - Operation of up to 10 MRS IV Range Processors is possible using the same reference stations.

This is implemented

in firmware whereas the MRS 111 requires an extra P.C. board in the Range Console.

30

.J I

J

J J J J

i

r-

Cf!) 4.

f

B.I.T.E. - The built-in self test features in the MRS 111 requires a separate P.C. card.

r

The MRS IV BITE is performed by software

and contains added capabilities to detect problems in the R.F. part of the system.

r'

Mini-Ranger Universal RIT can be monitored in the Range Processor.

r-

such as plotter and track indicator.

The MRS IV BITE also checks performance of real-time peripherals

displayed on the operator terminal.

r-

Any problems detected are In addition, the status lights

on the front panel of the Range Processor indicate proper operation.

r-

The absence of a status light, at a time when the light should be on, is an indication of a system failure.

r-

I-

-,

Most of the diagnostic capability built into the

S.

Space Diversity Control - The space diversity option for the MRS 111 requires a space diversity control P.C. card in the Range Console as weIl as a second RIT and RIT cabIe.

The MRS IV has the space

diversity control as a standard part of the Range Processor software; only the second RIT and cable need to be added to implement full space diversity capability.

The particular RIT being used to interro-

gate reference stations is indicated by one of two front panel ,"'status lights .

31

'~

.1

®

J

MINI-RANGER IV FRONT PANEL INDICATORS

I

I

_ .J

RIT NO. 1 IN USE / RIT NO. 2 IN USE TRIGGER PULSE TO RIT MAGNETRON REFERENCE STATiON REPLY RECEIVED PLOTTER OFF SCALE

I .J I

J I

! I .. _1

i I

--'

II

• ...J

m

\

POWER ON

87U·4

J J J

J 32

'I

,----.-

,., ,

~

I ~

I I r-

® 6.

16 Code Commutate - Raw range data from up to 16 reference stations can be aquired by the MRS IV and made availablc for cither or bath recording on magnetic tape or paper printer.

Previous1y avai1ab1e

on1y as a hardware option in the MRS 111, this operator selectable mode is capable of acquiring a set of ranges from all 16 codes in less than 100 MS with a suitable R.F. propagation environment. The operator may select to record the ranges only, or to print ranges on a data terminal only, or both print and record ranges.

Since

data is serial, the cycle time for consecutive sets of ranges is baud rate dependent.

For example, a TEK 4923 magnetic tape recorder

is 16 times faster than a TI 743 data terminal, therefore, minimum cycle time for tape recording only is 0.5· seconds.

Minimum cycle

time for terminal print only, or bath tape record and terminal print modes is 8 seconds.

Sample times greater than the minimum are

operator se1ectable.

33

J

®

7.

Range Smoothing/Avcraging - Range data is smoothed in the MRS 111 through the use of optional range averaging hardware.

The number

of range readings to be averaged is selectable by a panel switch setting.

J I

_J

The MRS IV gather ranges and averages them af ter first

tolerance checking each range with a range window to eliminate extremely noisy data.

I

_J

The MRS IV corrects for time skewing of

I

_ ..1

range data caused by sequential measurements of each code.

.

Ranges

are corrected from slant to a horizontal projection.

.J

Range-range data is converted to x-y coordinate information that is

J J J

smoothed by the use of a firmwar~ second order predictive filter. This data is used to update most peripherals. ,

r, ..

8.

Signal Strength Monitor - In the MRS IV, signal strength of each range measurement is available for use as a signal quality alert.

These features are a hardware option in the

MRS 111. ~(

These eight features available as hardware options in the MRS 111 are a part of the standard architecture in the MRS IV.

The ~1ini

Ranger IV combines these eight features with six more not available in the MRS 111 to optimize performance in most automated survey applications.

The six features are:

34

J J J J I J . ,;

1

I

I

rL ~-

J

!

®

STANDARD MINI-RANGER IV FEATURES

rr I

I I

II

NOT AVAllABLE IN THE MINI-RANGER III .

r-

r I

I

r

r

r

x-v

•

COMPUTED

POSITION IN REAL TIME

•

PERIPHERAL INTERFACES

•

BATTERV BACK-UP RAM

•

POST PLOT SOFTWARE'

•

OPTIONAL EVENT MARK CAPABILITY

•

TIME-OF-DAV CLOCK

6744-5

35

, '.

® 1.

Computed x-y position.

The Mini-Ranger IV computes

x-y position coordinates from two operator selected range codes at an update rate of 0.5 seconds.

These

x-y positions can be used to drive peripherials such as track indicators and track plotters as weIl as recording or displaying these coordinates on an operator terminal, paper printer and magnetic tape recorder.

If the operator

chooses to do so, the x-y position can be used to drive peripherals and operator terminals and simultaneously record raw range data for post processing on office computer equipment.

At the operators selection, chainage

and offset coordinates can be computed and displayed rather than x-y data.

The system also allowsfor entry

of an atmospheric refractive index to compensate for temperature and humidity effects on signal velocity. The MRS-IV also allows the operator to provide a grid correct ion factor to compensate for distortion in UTM grids.

36

J .J

J J

J J J J Ji

J. j

-,

\ \

......

I I

'. '-

-,.. "

.'-'':':-"

......

"

I

,

1'-'

L.7~"

L ';:c''''' "<.1":.:

____.. .,

"f' .

\.

~~

_ .........,.i·.,....c

...

Decca Surv8'/Trisponder is a.short range microwave aid for the accurate position fixing of sea going vessels and aircraft. It may be used in any application where precise control is required, and its many operational advantages render it a particularly effective system. Equipment is lightweight, portable and easily deployed. After initial calibration, no preliminary setting up is required and the c1early readable position fix is unambiguous. Modern electronic design techniques allow for extended periods of operation without routine support, and also ensure th at down time during servicing is significantly reduced.

,_. . .

_.r_.~~~_".

"

Range Accuracy ±. 3 metres

rij

Range to 80Km

11

Range Resolution:!:. 1 metre

B

4 Remote Capability (2 Interrogated)

a

BCD Output of Two Ranges

"

Radar Interference Suppression

"

AGC Facility

•

Option: ti

Decca Survey Trisponder is available as Standard, Multi Channel or Short Range systems, and considerable variation within each system type is also possible. Equipment can be provided to a c1ient's specification which presents range measurements in feet or metres, has radar interference suppression fitted and has a multi user time share option available. Systems are now provided with the Automatic Gain Control (AGe) option fitted. This recently developed improvement contributes greatly to overall range stability and hence accuracy by maintaining constant input signal levels which minimises the need for field calibration.

®Registered trade mark. Del. Note Technology Inc. Euless. Texas. USA.

,._..

3 User Operation - Time Shared

...~,

The minimum equipment requirement to provide position fixing consists of three stations, and is known as the 'Basic System'. One station installed on the user vehicle is termed the Mobile, and the remaining two at fixed locations are cälled Remotes. Pulsed transmissions in the X band and ~igital measuring techniques are employed in a range/ range configuration to give the'position of the Mobile with respect to the Remotes. Three small Transmitter/Receiver (T/R) Units, and a Distance Measuring Unit (DMU) for control and display purposes at the Mobile Station are the only items of equipment required. Primary power is at 24 volts De.

., .

.....

;" ,

...

;

B

Range Accuracy :!:. 3 metres

•

Range to 80Km

a

Range ResQlution :!:. 1 metre

11

8 Remote Capability (Up to 8 Interrogated)

11

BCD Output of All Ranges

•


"

AGC Facility

•

Option: • Time Share Capability

------------_....._---_.....--...

.....,~-,."

..

Range Accuracy :!:. 1.5 metres

Bi

Range to 5km

"

Range Resolution :!:. 0.1 metre (10cm)

El

4 Remote Capability (2 Interrogated)

"

BCD Ouput of Two Ranges

"


..

AGC Facility

l'

Rechargeable Battery Packs tor Remotes

"

Option o

Time Share Capability

! ·-LiC....

......:1'1":'

,

_-.

r·~.

/.~

r ......

'.-

\.

----------........_--....

___----------------.....

-.--..

r REfifiOTE STATIO;'~

Weight 0.18 kg (0.41 Ib)

CD

T

Coding on Handle identifies Station PRls

1

Antenna Directional

T

Transm itter Receiver Unit

349 mm (13.8 in.)

I ~,: .".:r,:.:;. :.;'. ~. , t:,--c:,.;'.

_____

~

~~_._.

21~~~ ~_. ~ ~~2mm (8.~ ~____ ~4 in.)

Weight 7.1 kg (15.6Ib)

TII

12 or 24V Battery (or alternative power supply)

Weight 0.11 kg (0.25 Ib)

Battery Charger

I' (. 370mm

Antenna Omni

STAT!Ol\~

460 mm (18 in.!

.,.n'.....-.-'k~#""'X',-..

T

165mm (6.6 in)

..1~

T

240 mm --I-----il-l (9.4 in) Weight: 4.6 kg (10.21Ib)

3 43mm 113.5 in.)

~

1

(11 in.) 406mm

24V Battery

~~(16in.) .

(or alter native power supply)

.~~

""

'\

~~~

.;~ .~.>~ .

B c."t'ter'/)

F·~·":·· '.'_

Weight 3.2 kg (71b)

Weight 11.2 kg (25Ib)

Distance rvieasuring Unit ~.ftOB!LE STATION

j

)

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ~ I : ... ~~"!:t"" .... ---..-y---.~

-

MINI COMPUTER SYSTEM

Data Printer Type 10284

* Used for cable lengths in excess of 1 metre

x-y Plotter Drive Unit Type 10295

Connector Buffer Type 10923 Distance Measuring Unit

i-7

r~---~~---~~~~~---~--~

>~-----~

Used to drive up to two peripherals and acts as a buffer when cable lengths exceed 1 metre

I"

Interface Unit

1 metre data cabÎe

Buffer Unit Type 10297

Track Plotter Type 350TS

>--+-U

*

i

B

Trisponder Module Type 90110/1/3/12

Calculator

\-

I

Display/ Plotter

B

I I

Type901100r90120

J

~~~~~U~~~~~

__

_

r-------------------~-1 cii J f-1 ~ * Interface]-i

Computer

~~~~~u_~~~

f

~

AUTOCARTA SYSTEM

PlotterL.L

~

Page Printer Decca Data Logger Type 9816/9817

*

Paper Tape Perforator Magnetic Tape Reçorder

* Other Parameter Inputs

AUTOCARTA SYSTEM

x Y PLOTTER

I

•

'-

.....

.... ~

..

. :~

---

.~_

~....

.......

:-'(

~

'_"'~'

.

-.----- .. ...... ,

Standard Trisponder consists of a DMU. a T/R Unit and an Omni Antenna fitted to the Mobile vehicle. and two Remotes each with a TIR Unit individually coded and pretuned to a slightly different frequency. Ranges to 80 km may be obtained with an accuracy of ± 3 metres and. in normal operation. by averaging 100 consecutive valid time difference measurements for each reading a display resolution of 1 metre is achieved. Operator controls are kept to a minimum and ranges are presented automatically on two large numerical displays once a second or manually on demand. Range data is also available at a BCD output connector. T/R Units are smalI. lightweight, ruggedly constructed, and easily insta lied. They are normally powered from a 24 volt battery and a special shut down facility conserves power when R emotes are not being interrogated or when the supply voltage is too low. Systems have inbuilt protection against high power radar sources and incorporate the AGC feature. A further extension to the system is the time share facility which allows up to th ree mobiles to operate from the same remote stations.

=Trisponder is a 'Iine of sight' system. Consequently, when used in confined waterways such as fjords or deltaic regions. intensive logistic support relocating Remote stations is often necessary to .maintain continuity of operation_ AIso, with Standard Trisponder the position fix is obtained from only two range measurements and if one of these is lost the position fix is lost. Certain specialised applications, notably dynamic positioning, demand a redundancy of positional information.

---:::

o

These contingencies are met by Multi Channel Trisponder which is a modified form of Standard Trisponder that allows for up to eight Remote Stations. Operator contrals allow any number of Remàtes up to eight to be interrogated at any one time and further select ion allows ranges from two of these stations to be presented. Loss of ei th er range is indicated by an alarm lamp whereupon another available range may be selected immediate/y to re-establish position. All va/id range measurements are made available at an output connector in BCD form. so that with suitable computer based processing equipment the optimum position fix may be obtained at all times.

-

...

e

... .......'.1"..'· "Ç:; •••••

,

.... .. ,

'.

..:~.

-)

o

..

Short Range Trisponder is a further derivative whkh employs solid state Transmitter/Receiver Units. These utilise Gunn Diodes to generate the X Band transmitted frequen cy in place of a magnetron. The Gunn Diodes give a peak power output of only 10 watts and a consequent maximum range of 5 km, but their use has significant operational advantages. Remote stations have an al most instantaneous activate time on interrogation, which gives a virtually continuous presentation of positional data when switching between stations. Position fixing accuracy is improved as much higher PRFs are employed; in normal operation 1000 consecutive valid time difference measurement are averaged for each range reading • rather than 100 with the standard systern, vet the nominal 1 . second update rate is preserved_ Consequently display resolution is also improved to 10 cm with a ranging accuracy of ± 1.5 metres obtainable. Logistic improvement is achicved by the reduced power consumption allowing for integral battery packs and the provision of a portable Battery Charger Unit. A BeO data output identical in format to Stanclard Trisponder gives compatibility with tha existing range of peripherals. In applications such as cutter dredging therefore. Short Range Trisponder meets ideally the specialiscd needs of a direct. rapidly updated indication of position with maximum precision.

.!

.

LICENCING DATA System parameten within the shaded area~ should be furnished ta the UK. Authoritv when application for a tîcence is made. Similar requisites may be required far licencing purposes, in other countries anet the approPriate authority should be consulted. SYSTEM ANO UNIT VARIANTS

DECCA SURVEY TRISPONDER

SYSTEM TYPE

Sys-tems areavailable with distance measurements expressed in

STANDARD {4 REMOTESI

MUL TI CHANNEL (8 REMOTESI

SHORT RANGE (4 REMOTES)

202A-MS06

202A-MS08

202A-MS10

202-R03

202-R02

202-R04

21701

21701

Mobile 26101-M Remale 26101-R

217

217

261

9480MHz

9480MH,

9480MHz

932SMHz

932SMHz

932SMHz

1KW (+60dbm)

lKW (+60 dbml

10 Walts (+4Odbml

meltes or feet. indicated by a first su Hix letter M or F

respective1v. Systems are Iv,ilable with or without an AGC option. indicated by a ,ecand suffix letter C or A respectîvely. . Example: A short range 5-vstem giving distance measurements in metres and fitted wlth an AGC optien is identifÎed as type 202A·MS 1Q-MC.

DISTANCE MEASURING UNIT TYPE TRANSMITTER RECEIVER UNIT TYPE SYSTEM SERIES TYPE

-

MOBILE STATION

FREOUENCIES

Tuning range 9300-9500 MHz. Units are normally supplied adjusted to trilnsmlt on the freQuencies sho ......n.

REMOTE STATION

Within the USA systems are supplied ad;usted to transmit on 9350 MHz (Mobllel.nd 9450 MHz (Remotesi.

TRANSMITTER POWER PULSE WIDTH

OOMHz

60MHz

OOM Hz

I.F. BANDWITH

12MHz

12MHz

12MHz

PULSE REPETITION INTERVALS {PRlsl

-74db

-74db

-74db

NUMBER CODES 1-4

.NUMBER CODES 1-8

NUMBER.CDDES 1-4

ANY PAIR IN RANGE 624j.Lsee TD

ANYGROUP IN RANGE 624j.Lsee TO

ANY PAIR IN RANGE 124j.Lsee TO

System PAis are expressed in JlS aod identified by code letters or numbers. When numbers ar. used, a small plate on the OMU indicates the PRI group to which it is set, ~nd on the carrying handle of TIR units iI two·figure ident indicate"s the MSOs of the individuat PAl set.

994j.Lse<;

994j.Lsee

284j.Lsee

DMNIANTENNA

GAIN

7db NDMINAL

7db NOMINAL

7db NOMINAL

TYPE

HORIZONTAL BEAMWIDTH

360'

360°

360'

21249

VERTICAL BEAMWIDTH

30'

30'

30°

DIRECTIONAL ANTENNA

GAIN

16db

TYPE

HORIZONTAL BEAMWIDTH VERTICAL BEAMWIDTH GAIN

ANTENNA SYSTEMS

Types shown ar. those normally supplied. s.~cialised

application, ar. i1Vailable

on request.

O.Spsec±O.l.

INTERMEDIATE FREOUENCY

RECEIVER SENSITIVTY

Varianu for more

O.S1J.sec.tO.l

O.Sj.LseetO.l

21248

.

16db

16db

87.5'

87.5'

87.5'

S·

S·

S·

OR

21278

16db

16db

16db

HORIZONTAL BEAMWIDTH

180·

180·

lBO·

VERTICAL BEAMWIDTH

S·

S·

S·

HORIZONTAL

HORIZONTAL

HORIZONTAL

RADARINTERFERENCE SUPPRESSION FITTED

YES

YES

YES

MUL TI USER TIME SHARE OPTION AVAILABLE

YES

YES

YES

POLARIZATION OTHER MAJOR FEATURES

23 32 V d.e.

23-32 V d.e.

23-32 V d.e.

CURRENT

I

MIN

2.4A

2.4A

AVE RAGE

CONSUMPTION

I

MAX

S.OA

S.OA

2.SA

23-32 V d.e.

23-32 V d.e.

11.5-30 V d.e.

VOLTAGE

POWER M081LE SUPPLY REOUIREMENTS

VOLTAGE REMOTES

CURRENT

I

MIN

O.SA

0.8A

AVERAGE

CONSUMPT1ON

I

MAX

3.SA

3.SA

O.SA

For further information please contact: .~

.

·c·.,.....·r-~~:,

.

1

The Decca Survey Group policy is one of continuous product development to take advantage of technological advances that will benefit the customer. The Group therefore reserves the right to alter without prior warning any of the information in th is publication. Front covers produced from a portion of BA chart No. 26 with the sanction of lhe Controller, HM Stationery Office and of the Hydrographer of the Navy. Oesigntld and produced by the Technical Information Department Decca Survey Limited Brixhanr; in conjunct ion with Oasp,int ~imited London SW18

Public:ion Reference : S42 iDe::. '761

Printed i.l E.lgland

Decca Survey Limited Survey House, Kingston Raad, Leatherhead, Surrey, England. Telephone: Leatherhead 76971 Cables. DECSURVEY LEATHERHEAD Telex: 928437

•

Catalogue Sh,:et No. 53a Issue 2

Standard Trisponder

•

A short range microwave aid for the accurate position fixing of all types of craft engaged in navigational, survey and exploration projects. Line of sight distance measurements are made to small Remote stations and are automatically presented for display on board the Mobile vehicle as a precise and continuous track of it's position. Equipment is of rugged modular construction and portable for simple and effective operation in the field. Modern electronic design techniques have been used throughout for overall efficiency and reliability.

The MS05 System The MSOG System

Multi Channel Trisponder An extention of the Standard Trisponder that allows greater flexibility and uninterrupted positioning contral in areas of varying topography. Ranges from up to eight Remote stations can be obtained at any one time and continuity of operation is assured without loss of accuracy. Used in a dynamic situation the data can be output to a suitable computer for further processing or interpretation. Logistical aspects are greatly improved and thus project program time reduced.

!.

Short Range Trisponder

. i i

J

i 4

A compact and highly portable positioning system of high order accuracy which may be used'in any application where precise control is required. Performance is greatly enhanced by employing low power, all solid state transmitter/receiver units with instantaneous activate time for rapid and sure indication of range measurement. Remote stations are completely self-contained and integral rechargeable battery packs allow operation for up to ten hours. Automatic Gain Control and Radar Interference Supression are standard and provide operational stability.

l

1

i

.- .',"

The MSOS System The MSOS System

.

. .~

i

The MS10 System

-"

Distancc Mcasuring Unit 202·R03

Mobile Station Transmitter/ Receiver with Omni Antenna

I

TH E MS05 Af'J[) NiSO€ SYSl EM

~

The Standard Trispor.der consists of a Oistanoo! Measuring Unit. a Transmitter/Receiver Unit and an Omni Antenna fitted to the Mobiie vehicle, and two Remote stations èach with a Transmitter/Receiver Unit and Oirectional Antenna. situated at known reference points. The position of the Mobile with respect to the two Remotes is presented on two large easy to read numerical displays automatically once a second or manually on demand. and the same range data are available as a parallel BCO output to peripheral equipment. Pulse coded transmissions in the X band and digital measuring techniques enable ranges to 80 km to be obtained with an accuracy of ± 3 metres and. in normal operation by averaging 100 consecutive val id time difference measurementsfor each reading a display resolution of 1 metre is achieved. Transmitter/Receiver Units are small,lightweight and ruggedly constructed to meet severe environmental conditions and can be easily instalied on a tripod or bracket. They wil I operate unattended from a 24 volt battery and a special shut down facility conserves • power when the Remotes are not being interrogated or when the supply voltage is too low. Units may be fitted with an Automatic Gain Control option which maintains con· stant input signal levels. reduces null pattern effects caused by phase cancellation of multi·path signals and minimises the need tor field calibration. Another option allows for range measurements to be made and displayed in metres or feet. Basic System Equipment Mobile Station Distance Measuring Unit* Transmitter/Receiver Unit* Antenna Om ni 21249 Antenna Directional 21248 Power Cable 200·C002 Power Cable 212211 Power/Signal Cable 212212 24 Volt Battery (or alternative power sou ree)

X X X

Remote .Station

Remote Station

X

X

X

X

X

X

X

X

X X X

* Unit type for each system variant is listed below A Smal! Launch rigged as a Mobile Station tor a Training Exercise SystelTh Variants

•

The principles of operation are identical in both variants of the Standard Trisponder but equipment types and main operating parameters differ for each system.

Equipment Types

Distance Measuring Unit Transmitter/Receiver Unit Transmit Frequency

Equipment Parameters

Mobile

Remote Station Coding Pulse Repetition Interval Radar Interference Suppressio n

MS05 System

MS06 System

202 - Ral 20201

202 - R03 21701

9350 MHz

9480 MHz

9450 MHz Letters A - 0 1222 . 1702 J.l.secs No

9325 MHz Numbers 62·99 624 - 994 J.l.secs Yes

•

A lYpical Remote Station

Power Supply Requirements (also applicable to the MS08 and MSD9 Systems) 23 - 32V d.c.

Voltage Mobile

Current Consumption

Min

2.4A

Max

5.DA 23 - 32V d.e.

Voltage Remotes

Current Consumption

Min

O.BA

Max

3.5A

'"" Distance Measuring Unit 202-R02

•

Remote Station Transmitter/ Receiver with Directional Antenna

THE MSOS AND MS09 SYSTEM Trisponder is a line of sight system. Consequently, when used in confined waterways such as fjords or deltaic regions, intensive logistic support relocating Remote stations is often necessary to maintain continuity of operation. Also with Standard Trisponder the position fix is obtained fram only two range measurements and if one of these is lost the position fix is Jost. Similarly. by ranging to more than two Remotes a cross reference of position can be estabJished and an improvement in accuracy attained. Certain specialised applications, notably dynamic positioning, demand a redundancy of positional.informatior. These contingencies are met by Multi Channel Trisponder which is a modified form of Standard Trisponder that allows for up to eight Remote Stations. Operator contrals allow any number of Remotes, up to eight, to be interrogated at any one time and further selection allows ranges from two of these stations to be presented for display. Loss of either range is indicated by flashing decimals on the display and by illumination of an alanT lamp associated with the selected channel. Another available range may then be selected immediately to re-establish position. Automatic control of update time and station selection can be carried out exterally and all valid range measurements are made available at an output connector in BCD form, sa that with suitabJe computer based processing equipment the optimum position fix may be obtained at all times.

System Equipment

Remote Station

Mobile Station

x x

Distance Measuring Unit* Transmitter/Receiver Unit* Antenna Omni 21249 Antenna Directional 21248 Power Cable 200-C002 Power Cable 212211 .. " Power/Si naiCable212212 24 Volt Battery (or alternative power sou ree)

al

x

x

x

x

x

x x

x

* Unit type for each system variant islisted below

$

Transmitter/Receiver Unit Carrying Handle showing PRI coding

Maximum No. of 8 Units

•

System Variants Two variants of the Multi Channel Trisponder are available and like the Standard Trisponder equipment types and main operating parameters differ for each system; operating principles are, however, identical.

Equipment Types

Distance Measuring Unit Transmitter/Receiver Unit Transmit Frequency

Mobile Remote

Equipment Parameters

Station Coding Pulse Repetition Interval Radar Interference Suppression

MS08 System

MS09 System

202 - R02 21701

202 - R05 21301

9480 MHz

9350 MHz

9325 MHz'

9450 MHz

Numbers 62 - 99 624 - 994 f.lsecs Yes

Letters E-M 724 - 884 f.lsecs No

'GA complete Basic System

Mechanical Characteristics (also applicable to the MS05 and MS06 Systerns) HEJGHT (mm)

WIDTH (mm)

DEPTH (mm)

WEIGHT (kg)

Distance Measuring Unit

343

356 368

406 267

280 153

11.2

Transrnitter/Receiver Unit· Antenna Ornni

-

-

Antenna Directional

-

368

-

6.8

0.11 0.14

-

Distance Measuring Unit 2D2·RD4

Remote Station Transmitter/Receiver Units with Directional Antenna, showing detachable battery pack

THE MS10 SYSTEM Short Range Trisponder is a further derivative of Standard Trisponder and the principal design difference is that Transmitter/Receiver Units are entirely sol id state with a Gunn Diode being employed to generate the X band transmitted frequency in place of the former magnetron. Though a low power device, the Gunn Diode gives a peak pulse power output of only 10 watts and a consequent maximum range of 5km, their use has significant operational advantages. A considerable improvement of position fixing accuracy is achieved as much higher PR Fs are employed which in normal operation allow 1000 consecutive val id time difference measurements to be made and averaged, rather than 100 with the standard system, and still preserve the nominal one second update. Consequently display resolution has been improved to 10 cm with an overall ranging accuracy of ± 1.5 metres obtainable. Remote stations have an al most instantaneous activate time on interrogation which gives a virtually continuous presentation of positional data when switching between stations. Logistic and support aspects of an operation are improved , as Remotes are provided with integral rechargeable battery packs and as power con• sumption is low they will operate unattended for up to ten hours before arecharge is necessarv. The system includes a small portable battery charger which can charge two battery packs simultaneously. Alternatively Remotes can be supplied from any 12 or 24 volt d.c. sou ree by using the external power cabie. Receivers are protected against spurious radiation from high power radar sourees and additional stability is afforded bV incorporating an Automatic Gain Control to maintain constant input signal levels under adverse conditions. A BCD data output, identical in format to Standard Trisponder, gives compatability with the existing range of peripherals. Standard System Equipment

Mobile Station

Remote Station

X

X

X X X

X

X X

Distance Measuring Unit 2ü2-R04 Transmitter/Receiver Unit 26101M (Master) Transmitter/Receiver Unit 26101 R (Remote) Antenna Om ni 21249 Antenna Directional 21248 Batterv Pack 261315 Batterv Charger 26143 Power/Signal Cable 261212 Power Cable 200-C002 Power Cable 261330 (External Sunnlv) 12/24 Volt Battery (or alternative souree)

X

.

Battery Pack

Remote Station

X

X X X X

24 Vonly

X X

The Standard arid Short Range Trisponder Svstems can be extended to increase the area of high accuracv coverage bV deployment of additional Remote Stations and each system allows up to four Remotes to be accommodated. A more comprehensive range of options, peripherals and system back-up facilities are available for all the Trisponder Systems and an overall improvement in operational flexibility can be gained for any specialised project requirement. Power Supply Requirements

Mobile

Voltage

23 - 32V d.c.

Current Consumption

Average 2.5A

Voltage

11.5 - 30V d.c.

Current Consumption

Average 0.5A

Battery Charger Remotes

'"

Mechanical Characteristics

. . . ." . . Cttltu·

.

1.

•

I)pcc::tS;Jrl,Iay limited,

WEIGHT (kg)

WIDTH (mm)

Distance Measuring Unit

343

406

Transmitter/Receiver Unit Battery Pack (for Remotesl

236 114

213 213

,112, 112

3.2

Battery Charger

168

239

239

4.6

Antenna Omni Antenna Directional

368 368

-

-

-

Kin~stcn Rond,

..T.:!e..l'lc;;'e: Lea:h>.:rheöd 16971

DEPTH

HEIGHT (mm)

Léatherhead, Surrey

Caules; DECSURVEY. LEATHERHEAD

Telex: 928437

(mm)

'

.'~280

11.2 3.9

0.11 0.14

@Registered trade mark. Det Norte Teehnology Ine Evl~ss. T ilxas. tJ.S.A, -

Catalogue Shl!et No. 53b

'Issue 3

Equipment Options

•

A number of equipment options extend the operational capabilities of a basic system. These include additional facilities whereby one position fixing system can be shared by a number of users; the area of high accuracy coverage can be increased and BCD range data outputs extended to individual user requirements.

Modified Distance Measuring Units Additional Transmitter/Receiver Units Power/Signal Cable Coupier 200-C024 Connector Buffer Unit 10293 Buffer Unit 10297 Special Antennas Power Junction Box 90119

Peripheral Equipnlent BCD range data from the Distance Measuring Unit in standard parallel form may be interfaced with a number of peripherals to provide a continuously updated record of position.

Data Printer 10284 X-V Plotter Drive Unit 10295 Data Logger 9816/9817 Series Mini Computer System Autocarta System

Special To Type Test Equipment· This enables rapid and effective checks of system units to be carried out either in the field or in a workshop.

RF Link Simulator 200-LS01 RF Detector 200-RFD-02

Technical Training Courses of instruction, conducted at established training centres, provide customer personnel and our own engineers with an in depth knowledge of Trisponder systems theory, operation and servicing methods.

User/Operator Courses Technical Maintenance Courses

Second Line Spares Kits These contain all essential items for the satisfactory field maintenance of system units to second Iine level.

System Spares Distance Measuring Unit Spares Transmitter/Receiver Unit Spares

Servicing & Support Facilities Servicing and support facilities can be provided on a negotiable basis to ensure that customers' equipment is maintained to high standards of operational reliability and efficiency in any part of the world.

o

..

~

,.,

-....

.. -.. ~

J~...

..~.'."

~

,.'

Group Workshops Field Engineers

Multi user C
G?

-----,

Extension of high accuracy coverage with additional Remote Stations

m

S ••lc $yatem Cov.r.g_

"'-::·!-;~tJ Cover. ge utension

o

with additional A.mot. Statione

EQUIPiViENT CPTIONS Modified Distance Measuring Units The basic Trisponder system provides accurate position fixing control for only one user in an operations area, but for many project applications a number of users may be requjred to work within the same area and fix position with equal precision using a common reference. This ostensibly applies to projects where one operation is dependent on another and where repeatability as weil as accuracy is the criterion. An extension of Trisponder allows one or two additional Mobile stations to be deployed, each able to interrogate two fixed Remote stations within the one second update period and if more Remotes are employed can independently select the optimum pair. Standard Mobile station equipment is utilised with the exception of the Distance Measuring Unit which is suitably modified for multi user operation. Each additional Mobile is synchronised to the primary user and is slaved in order of priority to allow interrogation • of the Remotes to occur only in a specific time slot predetermined by adjustment of internal wiring links. Front panel controls allow for Normal or Rapid modes of operation in either shared or normal operation and an alarm is provided to indicate user priority. Distance Measuring Units fitted with this Time Share Adapter have the suffix TSA.

Additional Transmitter/Receiver Units The high accuracy coverage provided by the basic Trisponder system can be considerably extended by using additional Remote stations. Stations are interrogated by coded pulse repetition interval (PRil transmissions from the Mobile. Transmitter/Receiver Units used at the Remotes are separately identified by a letter or number code, which corresponds to the specific PR I preset within the unit. The unit wil I then only respond when interrogating signals at the same PR I are received. For the Standard and Short Range systems any two of four Remotes may be interrogated and their ranges presented on the Distance Measuring Unit. For the Multi Channel system up to eight ranges may be obtained at any one time and any two may be presented for display. Equipment requirements of additional Remote stations are basically standard for each system except for a Transmitter/Receiver Unit adjustment which selects the individual PR I . ·

Power/Signal Cable Coupier 200-C024 Connector Buffer Unit

On most vessels the Transmitter/Receiver Unit with Antenna is fitted at the required point of measurement to achieve maximum position fixing accuracy. This may be some distance from the main conning position where the Dista'nce Measuring Unit is situated. If this distanc.e exceeds the normal length of Power/Signal Cable connecting the two units (50ft) the Power/Signal Cable Coupier may be used to join two standard cables.

Connector Buffer Unit i 10293 This unit is a low cost non repairable item built in a connector extension housing that plugs directly into the Distance Measuring Unit BCO output soeket. lts use is recommended for any system where the cable between output socket and peripheral is more than 3ft (1 met re) in length.

Buffer Unit 10297 This allows range data output from the Distance Measuring Unit to be fed simultaneously to two peripherals. It operates from a 24 volt d.c supply;and acts as a buffer between individual units and also allows cables in excess of 3ft (1 metre) to be used.

Buffer Unit

Special Antennas 0

•

OIRECTIONAL ANTENNA 21278 - has a beamwidth of 180 x 5° and a nominal gain of 16 db. It may be used at Remote stat ions to increase the area of RF coverage provided or at the Mobile for certain project applications to increase signal strength at extreme ranges.

OIRECTIONAL ANTENNA 7°_ is a parabolic antenna having a beamwidth of 7°x 5° and a nominal gain of 26 db. Using a modified Distance Measuring Unit ranges of up to 280 km can be achieved. At these ranges with suitably sited Remote stations the area of RF coverage provided is approximately a 14 km square. NU LL ELIMINATION - A special kit comprising dual antennas with control switching may may be fitted at the Mobile station. Null effects caused by the phase cancellation of multi path signals may then be overcome by switching antennas.

I

\-=

Data Printer

PERIPHERAL EQUIPMENT Data Printer 10284 (see catalogue sheet 35) This is a small compact unit comprising digital clock, logger and printer elements; which simply and economically provides a carrelated position-time readout. It plugs directly into the Distance Measuring Unit and is compatable in styling and environmental specification. Sequence intervals are variabie and may be selected as required.

x-v Plotter Drive Unit 10295

• x-v Plotter System

This unit is used in conjunction with the Track Plotter Type 350TS (see catalogue sheet 28). It provides a continuous and undistorted pictoral display of a vessel's track. :t can be connected directly into the Distance Measuring Unit and range data acquired is processed and converted to drive the plotter. Station co-ordinates and height of up to four Remotes can be preselected, with measurements expressed in metres or feet. This allows standard charts to be used as a reference from which plotter charts can be drawn. The plotting grid can be skewed to maintain a Head-Up or North·Up presentation within the limits of the Track Plotter and scales may be selected to make best usage of plot area. Data Loggers 9816/9817 Series (see catalogue sheet 27) These loggers accept a wide variety of input parameters, ane being a direct connection from the Trisponder Distance Measuring Unit. Outputs can be interfaced ta a number of Printer, Tape Punch or Magnetic Tape Recorder peripherals, a choice of computer compatible codes also being available for the latter two. Flexible sequence formats are selectable and the units may readily be integrated with other elements of a multi sensor data aquisition system. .~

.

Mini Computer System (see catalogue sheets 29a through f)

RF Link Simulator

The principal facility provided by the Mini Computer System is an undistorted pictoral display of position and track to any desired scale. To achieve this, range data from the Distance Measuring Unit are interfaced via a Trisponder module 90110/1/2/12 within one of two Interface Units (type 90110 or 90120) and a special cable 90110/1/3/405. The Trisponder and Calculator operate asynchronously and the module provides all the • necessary circuitry to ensure valid data transfer. Autocarta System Autocarta is a computer based, data aquisition and processing system suitabJe for all on line or aft line platting and charting purposes. The computer is programmed with all essentiaJ survey data and accepts Trisponder range outputs from the Distance Measuring Unit and other sensor inputs. After processing the information, an accurate and correlated display of position and other parameters are presented; both as hard copy on a printer and on a plotter as a record of position and track .

.

~

.

RF Detector

SPECIAL TO TYPE TEST EOUIPMENT RF Link Simulator 200-LS01 The function of the RF Link Simulator is to provide a simple means for checkout of the Trisponder Distance Measuring Unit, and related cards within the Transmitter/Receiver Units. The Simulator precludes the necessity for an operational RF link path when servicing, by providing all the pulses and responses that such a link would provide, plus the ability to easily vary the simulated distance. RF Detector 200-RFD-Q2 ~-

The RF Detector is a pocket size unit which quickly and easily enables satisfactory transmissions from the Mobile and Remote stations to be detected.

TECHNICAL TRAINING User!Operator Courses These are designed to give practical working information on the use of Trisponder sa that the maximum operational benefit may be derived.

Technical Maintenance Courses These courses are designed to provide customer personnel and our own engineers with a comprehensive technical understanding of the Trisponder system. They ensure a high standard of servicing to second line level commensurate with the test equipment and spares holding available.

System Spares Kit

SECOND L1NE SPARES KITS Trisponder equipment is of modern design and comprises principally. modular solid state printed circuit boards. It is recommended that field servicing is attempted to second line level only (i.e. printed circuit board replacement). as further circuit diagnosis and repair requires special test equipment and specifications. A comprehensive spares kit for the Trisponder System is available which contains all the necessary items for effective repair to this level. Additional kits are also available for the Transmitter/Receiver Unit and Distance Measuring Unit. Defective printed circuit boards may be sent to a Decca Survey Group workshop for repair.

System Type

MS05

MS06

MSOS

MS09

MS10

Complete System Spares

20210

20211

20212

20213

20214

Distance Measuring Unit Spares

202101

202111

202121

202131

202141

Transm itter/Receiver Unit Spares

212121

217121

217121

213121

261121

SERVICING AND SUPPORT FACILITIES Group Workshops To maintain Trisponder and associated systems, base workshops with experienced technical staff are established in many parts of the world. A printed circuit board replacement and repair service is operated from these centres and more detailed equip. ment repairs can also be undertaken. Systems, equipment units and boards are all tested to stringent specifications with special attent ion paid to the operational environment. so that modification improvements may be incorporated if necessary.

Field Engineers Checking Remote Station Operation

'Qualified personnel are available to provide necessary technical support and advice on Trisponder and associated systems.

Decr..rSurv'3Y tin.itctt Kingston Rcad, leatherhead. Su~rey Telp.phone: LC'itr.ert.f'ar! 76S7'j

Cables : DECSURVEY lEATHERHEAL>

Tei:x: 9211437

® Registeied trade mark. Del Norte ïechnology Inc. Evkss. Texos. U.S.A.

,) INTERNATIONAL

HYDROGRAPHIC

---._---ORGANIZATION

f 1.

(.

-

Special

Publication N° 39 (Series 1977)

PRECISE

[.;

POSITIONING

FOR HYDROGRAPHIC

SYSTEMS

SURVEYING

MINI- HANGER (MRS 111) N° 39-2-3

Publ i shed by the INTERNATIONAL HYDROGRAPHIC BUREAU

L .,

MONACO

3SQ-\'II:-1S?8

.,

- .::.:;"';':";""'~,

"~'

•

-

•

MR.3 III

IHO SP 39

r'lI NI-RANGER POS ITION ING EQU IPMENT

Pt.A

(1977)

MINI-RANGER (MRS 111) and Mini-Ranger Data Processor (MRDP) This section was kindly prepared by Motorola Military and Aerospace Electronics Inc .

•

PART A-l

A

Brief description : The Mini-Ranger III system (MRS lIl) provides accurate determination of the position of any mobile unit such as a hydrographic vessel, dredger, aircraft, or .land vehicle. Using the principle of pulse radar, the MRS III measures the range or distance to a minimum of two fixed remote stations.

A-2

Range: Line-of-sight, to a maximum of 37 km (20 nautical miles) using standard equipment, further with optional extras .

•

A-3

Accuracy range.

+ 3 metres probable range error over the system's dynamic

A-q

Frequencies

A-S

Linitin(] factors : The system is free of limitations other than tho-

5400 - 5600 MHz.

se imposed by line-of-sight operations.

A- 6

Other uses or modes

Many different configurations of the system can be used to meet the surveyor's various needs, including :

a) Use of up to 16 different remote stations

i

b) Use of more than one mobile vessel from a given pair of remote stations ';

·.:

HRS UI Pt.A

.... ;.... ..... ,:

IHO SP 39

c) Use of one or more remote stations as mobile units, with the R/T and Range Console remaining fixed onshore (useful in combination with an azirnuth instrument) .

A-7

Major components Onboard : Range console, 43 x 46 x 14 cm, 14.5 kg (AC power), 12.7 kg (DC pover). Receiver/Transmitter (R/T) 16 x 24 x 17 cm, 2.3 kg (small antenna attached). Ashore

A-a

Remote stations (two or more) 14 x 26 x 17 cm, 2.3 kg (small antenna attached).

Essential installation requirements : Onboard

A-9

(

R/T antenna must have clear line-of-sight to remote stations. Mounting bands are supplied for securing R/T to a mast. All cabling is supplied (normal maximum cable length feasible from R/T to range Console : 150 metres) .

Pers onnel Onboard

One operator to record ranges. Automated ancillary equipment can be supplied to perform this function (see A-12 below) .

Ashore

Remote stations run unattended, but regular periodic battery maintenance may be required.

A-IO Packaging :

All components are designed and built to withstand a marine environment, but cannot resist ingress of water under pressure. Remote stations and R/T units are constructed to operate in rain, snow and dust. All units are highly portable, and transported in their own cases without additional crating.

-

A-II Power supplies Onboard: Range console 115/230 V AC, 50-400 Hz, 77 W (24-30 V DCor 12 V DC optional) RIT Supplied from Range Console. Ashore

Remote stations 24-30 V DC

2

13 W.

•

IHO SP 39

MRS I I 1 P t. !I

.\-12 ;\nci llary equipment : In addition to the basic MRS

111 and its many large selection of component units that ~dn be combined to make up a complete electronic hydrographic survey system. The most important of these is the Mini-Ranger Data ProcRssor (MRDP) , the basic function of which is to accept ranges from the MRS 111 and convert them into a position fix in the desired grid coordinate system. The MRDP can also be used to log other data, such as time and depth, and correlate this information with the position data. The combined data may then be transferred to an optional storage medium, such as magnetic tape, a printer, or a plotter. The MRDP can also compare the present position of the vessel with the preplanned position of course -- and deliver guidance data output that can be used to reposition the vessel. The addition of a track plotter provides a continuous record of position.

.);:t ions there are offered a

A-13 Maintenance : All equipment is solid state and requires a minimum of (

routine maintenance. Repair is simplified by the use of plug-in pr in ted circuit boards.

A-14 Special requirernents

A-IS Manufacturer

Telephone

(

Telex

A-16 Order of cost :

Nil.

Motorola Position Deterrnining Systems, P.O.Box 1417 (MD2008) SCOTTSDALE AZ 85252 United States (602) 949-3181 United States (602) 949-4176 International 667490

(June 1978)

Basic MRS III

U.S.$35 000

Basic MRDP

U.S.$15 000

$60 000, depending on options and spares. $25 000, depending on options and spares.

3

•

MRS Hl

Pt. B

IHO SP 39

i

I,

.J

4

IBO SP 39

MRS III

Pt. B

.-'0 ~

(

III

0

.Q

'4

.,-l

..c: ti) Q)

..-t

0

til

c: 0 u Q)

tl\

c:

~ H H H

ti)

~ 0::

r>l

(j

(

~ I

H

Z

H ~

5

•

MRS IrI

Pt.B

IHO SP 39

PART B-l

B

General description The MRS 111 is a range/range system operating on the basic principle of pulse radar. It uses a transmitter (located on the mobile unit) to interrogate the remote stations. The elapsed time between the transmitted interrogation produced by the transmitter and the reply received from each remote station is used as the basis for determining the range to each remote station. The standard MRS III operates at line-of-sight ranges up to approximately 37 kilometres (20 nautical miles) and, with appropriate calibration, the probable range measurement accuracy is better than 3 metres. A coding system is employed in the MRS III to minimize false range readings caused by radar interference and to provide selective remote station interrogation. The operating frequencies of the MRS 111 can be set (at the factory) above or below the operating frequencies of on-board radar systems to eliminate possible interference with normal operation.

(

The standard MRS III consists of a Range Console and a Receiver-Transmitter (R/T) assembly with antenna aboard the vessel, and two remote stations each with its own antenna ashore. Onboard system : The Range Console, ~he interface unit with the operator or automated datalogger,consists of a coder, a decoder, a range counter control, a two-channel numeri cal LED readout (range display) ,and a power supply which provides the necessary internal DC operating voltages and 28 V DC for the R/T. A time interval count, representing the two-way travel time of the signal, is displayed on the Range Console's front panel as the range to each remote station. These ranges, withtheir charmel and code :information,· are also available in parallel BCD format at a rear panel connector for use by peripheral equipment. The R/T, essentially a radar transmitter and receiver, operates off power from the Range Console and is initially keyed by that unit. On command, the transmitter simultaneously generates the interrogation pulse to the designated remote station and the range counter start pulse back to the Range Console. Received remote station signals are fed to the Range Console as range counter stop pulses,

Shore station : The remote stations are instalied at known 10cations and serve as fixed points for the MRS 111. The two remote stations receive separate pulse-coded interrogations from the Receiver-Transmitter. The interrogations are decoded by the applicable remote station (depending on the pulse spacings of the interrogation), resulting in a remote station reply. The receiving I transmitt,ing·, and decoding functions are contained within a remote station subassembly called a transponder. The station operates unattended.

6

(

IHO SP 39

REMOTE STAfiON A

MRS III

REMOTE STATION B

1--

RECEIVER~

TRANSMITTER ASSEMBLY

I I

L_

Pt.B

I I

MODULATION SIGNAL

---

I

VIDEO

-.J

TW~

CHANNEL LED DISPLAY

I

I

__J

( Figure B-1-1

TWO CHANNEL BCD RANGE OUTPUT

MRS III Overall Bloek Diagram

Options : Numerous options to the standard MRS 111 are available. Those whieh ean be instalied or added by the user are listed and their main funetion deseribed in Seetion ~-8 below.

B-2

Planning

General conditions common to aU range/range systems are provided 1.-n Chapter I of SP 39~ and that Chapter should he carefully studied. ANTENNA

(

REMOTE STATION AND ANTENNA Figure B-2-1

Typieal MRS 111 Netwerk 7

MRS UI

Pt. B

IHü SP 39

The first step in planning a survey or positioning operation is to examine the work area and select appropriate points to be used as remote station sites so that the ranges will give a satisfactory angle of intersection over the whole area (see figure B-2-1). In selecting the site itself the following considerations must be taken into account. (1) Line-of-sight to the work area. A line-of-sight must be maintained between the remote stations and the Receiver/ Transmitter units. Light foliage may generally be tolerated. However, significant obstructions such as land masses or buildings will interfere with the operation of the system. (2) Accessibility. A crewmember must be able to get the site in order to set up the station, and later visit it to service the power supply. (3) Power availability. The MRS 111 remote stations are designed to operate from 24 to 30 V De. They may be powered by a 24 V battery, a 24 V De power supply, or a pair of 12 V batteries connected in series. The most common power source is a pair of 12 V automobile or motorcycle batteries connected in series. An ordinary pair of automobile batteries will provide continuous power for up to seven days of operation, depending upon battery capacity and remote station duty cycle.

c:

(4) No ground plane (ground mat) is required for the antenna, and therefore operation of the remote station is independent of soil electrical conductivity conditions.

•

(5) Remote stations operate totally independently of each other, and therefore no special considerations exist for the path between them. (6) Structures more than a few centimetres behind or below the remote station antenna (i;e. not affecting line-ofsight) should not interfere with station operation. For example, the remote station could be located on the balcony or roof of a hotel or other building so long as the geodetic position of the site is known, and the line-ofsight to the mobile unit is clear. (7) Because of its limited propagaticn range, low power, and use of the C or X frequency bands, no problems should be encountered in obtaining frequency clearance. Frequencies can be adjusted at the factory to eliminate interference with local radars. Station placement, then, can be seen to be"a function Of' the expected maximum range to the mobile unit and the requirementfor strong fix geometry, so long as the selected sites are accessible and will accommodate to the very modest space requirements of the equipment.

8

.~.

<'

MRS IrI

IHO SP 39

d-3

Pt. B

Lc-gistics T:..tles bclow give the necessary log istics data. for the stan· dard l"lRS III equipment.

Physical Characteristics

Table B-3-1

Equipment Height Remote station (with mounting bracket) Remote Station Antenna Receiver-Transmitter (with mounting bracket)

(

Antenna, omnidirectional of RIT Range Console Cabinet

Dimensions (cm) Width

Depth

Weight (kg)

17.2

14.5

26.7

2.2

3.8

3.8

24.1

0.13

17.2

16.0

25.2

2.2

1.9

3.8

22.9

0.13

15.2

46.0

44.5

13.6

Located ashore. Conneets 28 V to remote station (3 m long)

Remote station power cable N8 (2 supplied) Interconnecting cables 1'11

Located onboa~d. Conneets 115 AC power to Range Console (2.4 m long)

W2

Located onboard. Conneets DC power, received video and transmit trigger signals between Receiver-Transmi tter and Range Console (7.6 mlong)

Table B-3-2

(

Power Requirements

Remote Station : Input voltage Power consumption

24 to 30 V DC (reverse polarity protected) 13 W nominal

Receiver-Transmitter Input voltage Power consumption

24 to 30 V DC, supplied by Range Console 17 W nominal

Range Console Input voltage

Power consumption

105 to 125 (or 210 to 250) V AC 50 to 400 Hz (24 to 30 V DC optional reverse polarity protected) AC-60, DC-40 W nominal (excluding Receiver·-Transmitter power consumption)

9

-

nRS III

u-~

pt. B

IHO SP 39

InStallation Ashore : To obtain the maximum usabie range, install the remote stations at the highest possible elevation. When locating each remote station at the selected site, maintain a minimum separation of 2 metres between the remote station and any magnetic sensing devices such as compasses, and make sure that the remote station is positioned at least 5 cm from any iron, steel, or other magnetic material. Ensure adequate ventilation because the case temperature of the unit in operation must not exceed 71°c. Install the remote station and its associated antenna vertically, as shown as inset in Figure B-2-1, leaving room for the power cable to be attached to the base of the unit. Onboard : Mount the Receiver-Transmitter and the omnidirectional antenna, preferably as a unit. Refer to figure B-3-1 for outline dimensions and data on the interconnecting cables. Observe the same mounting considerations for the Receiver-Transmitter as listed above for the remote station installation. For the best operation, the ReceiverTransmitter should be mounted at the highest point of the ship where its antenna has no possibility of being shielded by any part of the superstructure. Space must be left for the interconnecting cable to be attached to the base of the unit.

(

Although the àmnidirectional antenna is normally mounted directly to the Receiver-Transmitter, if the antenna has to be mounted separately, keep the cable between the antenna and the ReceiverTransmitter as short as possible. The cable used should be of the semi-rigid coaxial type (Consult Motorola for fabrication details) . Also consider the wind velocity, vibration, and the mounting surface when installing the antenna. The Range Console must be located so that the range readout displayed on the front panel can be read. At least 8 cm clearance must exist at the rear of the unit to accommodate cátle connections. Primary power must be available, either AC with a one ampere capability or 24 to 30 V DC with a three ampere capability.

B-5

Operation Procedure System operating procedure is very simpie. Af ter the operating controls have been properly set, the MRS 111 automaticallyprovides a range readout. Then proceed as follows. (1) On Range Console, set following controls as indicated.

10

'(

rms 111

lBO SP 39

Pt. B

Early model DISPLAY RATE XPNDR SELECT XPNDR SELECT pm';ER switch HOLD BISPLAY

. As desired . Channel A code . Channel B code ON Pulled out

control A switch B switch switch Late model

DISPLAY RATE control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . REF STATION SELECT A switch REF STATION SELECT B switch INTL/EXT switch A EXT/INTL switch B POI'lER switch HOLD DISPLAY switch

(

As desired Channel A code Channel B code INTL position INTL position ON Pulled out

(2) Ob serve RANGE displays on Range Console. Af ter 30 seconds, range readouts for channels A and B should appear simultaneously. (3) If range readout is known to be incorrect, press RESET switch momentarily. (4) If range readout is incorrect or absent and cannot be corrected by pressing RESET switch, refer to Mini~Ränger System Maintenance Manual or consult factory for corrective action. (5) The normal 'fix' (range reading) procedure is to press the HOLD DISPLAY at the moment of the fix, thus freezing the range readings on the display for recording. The Range Console automatically updates the range readout when the HOLD DISPLAY switch is pulled out.

Ca 1 ibra tion

(

To maintain accuracy, it is necessary to calibrate the system periodically. If possible, the system should be calibrated in the environment and at a range approximately equal to the range at which it will be operating. The calibration procedure can be performed in the field, and special equipment or tools are not required. To calibrate the system, proceed as follows.

(1) Make sure transmit frequency of each remote station is compatible with receive frequency of receiver in the Receiver-Transmitter. (2) Install remote stations at precisely known locations that are in line-of-sight to the Receiver-Transmitter, and more than 100 metres distant. Place the mobile unit at a position precisely located by independent means. (3) Set CODE SEL switch on each transponder, and XPNDR SELECT or REF STATION SELECT switches A and B on Range Console to codes desired. (4) Observe RANGE display readout. If range readout is incorrect, use flatblade screwdriver to adjust proper CALIBRATE con trol to obtain rANGE display readout equal to known range between remote

11

MRS 111

Pt.B

IHO SP 39

station and the Receiver/Transmitter. Any code remote station may be calibrated on either channel regardless of the channel that it will be used on. (5) Calibration should be checked every 200 hours of operation, or three months of non-operation and each time circuit boards are replaced.

B-6

Maintenance The MRS 111 system is all solid state, with plug-in printed circuit boards used throughout. Maintenance at the operator's level is best accomplished by replacement of plug-in boards and sub-assemblies from a complement of recornmended spares. In addition to a standard spares kit which is available, it is also recommended that a spare remote station and a spare RiT unit be purchased to reduce down-time to a minimum.

(

The system requires no routine maintenance other than normal cleaning inspection and confidence checks. In particular, periodically inspect all electrical connectors and antennas to ascertain if they are tight, free of moisture, and clean. If these conditions do not exist, correct immediately. In severe ënvironments it may be necessary to seal the RF connections with a suitable conformal coating to maintain integrity for satisfactory system operation. It is also recornmended that the BITE option (No. 11 in table B-8-1) be purchased to facilitate checking of the equipment.

B-7

Technical description TabZe B-7-1 beZow sets forth the technicaZ data on the major components. Table B-7-1

Capabilities and Limitations (Standard MRS)

Characteristics

Description

Radar Transponders Receiver Frequency

5570 MHz C-Band. 9410 MHz X-Band (Optional)

Bandwidth

18 MHz maximum

Sensitivity

-70 dBm

Maximum Signal Input +20 dBm . Transmitter Frequency


Peak Power Output

400 watts

Reply Pulse

coded

Reply Pulsewidth

0.5 microsecond maximum

12

c

IHO SP 39

"

Tûble 3-7-1

MRS III

Capabilities and Limitations (Standard MRS III) (con tinued)

Characteristics

Description

Antcnna Frequency Range

5400 to 5600 MHz C-Band. 9200 to 9500 MHz X-Band (Optional)

Polarization

Horizontal

Gain

13 dB nominal

3-dB Beamwidth Azimuth

80 degrees

Elevation

15 degrees

Operating Temperature

(

-54°C to +71°C

Receiver-Transmitter Receiver Frequency


Sensitivity

-70 dBm

Maximum Signal Input +20 dBm Transmitter Frequency


Power

400 watts peak

Pulsewidth

0.5 microsecond maximum

PRF

875 pulse groups per second

Antennas Omnidirectional

(

Frequency range

5400 to 5600 MHz C-Band. 9200 to 9500 MHz X-Band (Optional)

Gain

6 dB nominal

3-dB

Beamwidth

Azimuth

Ornnidirectional

Elevation

25 degrees


-40°C to +60°c

Range Console Range limits

100 meters minimum (approximately 37 kilometers 20 nautical miles maximum)

Range Channels

2

code Selection

Pulse coded (4 codes available)


ODe to +50°c

13

Pt. B

~·lRS

II I

IHO SP 39

Pt . B

:~E'ce iver-Transmi tter

Assembly operation

The Receiver-Transmitter consists of a radar transmitter, a radar receiver, and a video processor assembly. The encoded modulation signal from the Range Console passes through the video processor to the transmitter. The resulting coded RF transmitted sign01 passes through the circulator to the antenna. At the same time, the transmitter control signal passes through the video processor to the Range Console where it is used as a start signal for the range counters. Meanwhile, the interrogation signal is received, processed,and a reply generated by the selected remote station. This reply signal is received by the receiver-transmitter antenna and then passed through the circulator to the receiver. The resulting video passes through the signal processor to the Range Console. Here, it is decoded and becomes the stop signal for the range counters. The Receiver-Transmitter operates from a 28 V DC supply provided by the Range Console.

( Range Console operation The Range Console consists of a coder, a decoder, a range counter control a numerical readout (range counter display), and a power supply. The power supply provides operating voltages for bath the Range Console and the Receiver-Transmitter. The coder generates the transmitter modulation signal. When a start signal (sampled and processed interrogation) is received from the Receiver-Transmitter, the range counter starts to count. The transponder reply video is decoded by the decoder assembly and becomes the stop signal for the range counter. Af ter five consecutive interrogations and the receipt of five consecutive remote station replies, the range counter control commands the front panel range counter display to refresh the range readout. The range information, in parallel BCD format, is also available at a rear-panel connector for use by peripheral equipment such as printers or computers.

Receiver-Transmitter Assembly Functional Description The Receiver-Transmitter consists of an RF unit and a video processor. The RF unit contains the receiver, transmitter, power supplies, and associated circuitry. The video processor contains circuitry for transmitting and receiving video signals between the RF unit and the Range Console.

a. The RF receiver unit serves to attenuate all signals outsicie the band to which the receiver is tuned, and to mix the received signal with an oscillator to produce a 62 MHz (nominal) output frequencyto the RF amplifier which is then amplified to the approximate 50 ctB gain level. The amplified pulse is then shaped and its leading edge standardized to compensate for variations in signal level in a delay stabilizerassembly.

14

lBO SP 39

tms III

Pt. B

b. The RF transmitter consists of a modulator assembly which develops a precisely shaped high voltage modulation pulse from the input signal received from the Range Console. The pulse appears across the secondary of the modulation transfarmer which is used to drive the magnetron which serves as the transmitter, outputing to the antenna via the circulator.

(

c. The 28 V DC primary power input to the receiver unit is connected through an RF filter network to a series regulator. The function of the series regulator is to provide a nominal 21 V DC input to the DC-to-DC converter. The action of the regulator maintains a constant output voltage over a wide range of input voltage levels and wide variation of laad requirements. The DC-to-DC converter consists of a starter'circuit, oscillator circuit, and rectifiers. The starter circuit starts the oscillator. The switching action of the oscillator induces alternating directions of current flow in the primary winding of the power transfarmer. The secondary output voltages from the power transfarmer are rectified and filtered to provide the various voltages required for operation of the other assemblies in the RF unit.

d. The function of the video processor is to transmit the modulation trigger from the Range Console to the transmitter and the stabie video from the receiver to the Range ConsoLe.

Range Console functional description All MRS III system control and digital signal processing is done in the Range Console assembly. The Range Console consists of three sub-assemblies : power supply, data processor and LED range counter display. The data processor sub-assembly consists of a master board into which are plugged various circuit board assemblies. Modules supplies for a standard MRS III system include a coder board, a decoder board, a range counter control board, and a range averaging substitute board.

( a. The power supply assembly may be supplied in either of two types, depending upon the prime input power requirement desired. Either the standard 115/230 VAC or the optional 28 V DC supply produces the same output voltages, which are used to operate the Range Console and the Receiver-Transmitter. The Range Console requires +5 and-~5V. The Receiver-Transmitter requires +28 V and -12 V.

b. The digital processing circuitry on the master board assembly is the control center for the entire MRS III system, and therefore its components will be covered in more detail. (1) The coder assembly produces the modulation triggers required by the receiver/transmitter assemblies in the RF unit. Alsa all system timing signals are generated by this assembly. The MRS III us es a pulse position radar coding scheme to selectively interrQqate addressibie remote stations. A three puise interrogation sequence is deiivered each PRF cycie. The spacing between the first and second puises determines thc code. The second to third puise spacing is one of two vaiues regard15

!'ÏRS III

Pt. B

IHO SP 39

less of code setting. The MRS 111 Range Console front panel station select switches control the system when the front panel INTERNAL/EXTERNAL select switch is in the INTERNAL position. In the EXTERNAL position, code control is experienced via the back panel code select lines in the EXTERNAL CONTROL connector J2. The MRS 111 operates on one channel at a time as directed by ~he channel select flip-floP·The code to be transmitted is determined by a combination of the MRS 111 front panel remote station select switches and the channel select flip-flop information. The pulse spacing between modulation triggers is determined by counting a precision clock each PRF cycle. A 1 MHz precision clock (period = 1.0~s) line is routed to this card from the decoder board where this clock is physically located. At its operating frequency of 875 Hz, a PRF pulse is generated each 1.14ms. This pulse is synchronized to the 1 MHz clock. This synchronized pulse then becomes the first of the three modulation triggers fed to the Receiver-Transmitter and sent to the remote station.

(

Af ter counting the proper number of microseconds required by the selected code, a second pulse will be issued by the applicable second pulse decoder. The second pulse is placed onto the modulation trigger line for transmission to the Receiver-Transmitter. The second to third pulse spacing is determined by the output state of a dual position flip-flop. The dual position character of this pulse prevents simultaneous transmission and reception from a rernote station operating at 7492 or 8092 metres. (ii) In the decoder assembly, when a three pulse interrogation code is received by a remote station, the second and third

p~lttSeS aTrhe tdransmdittted badck ads a rhe~IY tolthbe Rece~ver-Trlanshm~ er. e eco er h en eco es t ~s rep y y gat~ng on y t e second pulse to the Range Console. Other housekeeping functions performed by the decoder include counting replies and no replies for coder control use and providing timing signals for the range counter control. The system's l-MHz clock is supplied by the sub-assembly. It is derived by dividing down, by ten, a 10 MHz crystal clock signal. The stabie video from the Receiver-Transmitter is converted to standard logic levels. Video, as a result of transmission as weIl as reception of a signal, is put on a common line. An AND gate separates the third transmitted video pulse from the received video pulses. This third transmit trigger is thén routed to the Range Counter control board for further processing. This pulse also sets the reply indicator flip-flop, thereby indicating transmission has taken place duringthat PRF periode As stated earlier, the function of the decoder is to gate only the second pulse of a two pulse reply to the Range Counter Control assembly. This selected pulse is called decoded video, and is routed to the Range Counter control board for further 16

(

;.

IRO SP 39

,0·'.

MRS 111

P~.B

:yocessinc.

The decoded video pulse also resets the reply indicator flip-flop. This action clocks the reply counter. Af ter five sequential replies have been received, a range acquired signal is issued. This signal is used by the range counter control assembly to cycle a range update.

(

At the end of the range gate during a PRF, the cycle flipflop is set. Between this time and the initiation of the next PRF cycle, the system recycles depending upon its status. If the reply counter is ful~ indicating a range reading is ready for readout, a range ready signal is issued. If no reply has been received by this time, the event is counted by the no reply counter. The aforementioned condition also resets the reply counter. When a no reply condition exists from a prior PRF cycle, a change jitter (second to third pulse spacing) posi~ tion command is gated through this assembly to the coder. This will then alter the second to third pulse spacing during the next transmission. If two sequential no reply PRF cycles have been experienced, this status will be stored by a flip-flop. When this condition exists, a change channel command will be passed by this assembly to the coder. This will then change the channel of operation for the next PRF cycle. (iii) The range counter control assembly controls the front panel mounted range counter/displays and the Range. Console operat ion during a sample period. The major functions of this assembly are: (1) sample (display) rate control/transmit control, (2) range clock enable/disable and units digit counter, (3) counter (dis~lay) read signal, (4) recycle/reset control, and (5) housekeeping functions.

(

The sample rate trigger starts the sample process. The frequency of this sample rate is controlled by the front panel DISPLAY RATE control. It will vary from approximately one every second to one every ten seconds. This signal is then routed through the external sync switch located on the DISPLAY RATE control. The sample trigger then is routed to the transmit flip-flop. The set state of this transmit flip-flop becomes a transmit request commando In the standard system this transmit request, in the absence of an inhibiting signal such as activation ofthe HOLD DISPLAY switch, is the transmit command to this assembly and the coder assembly. The presence of this command allows the coder to route modulation triggers to the RF unit of the R/T. Transmission is allowed to cease only after reception of both a channel A and a channel B range during a sample period. Range clock enable and disable is accomplished in the following way. During a PRF cycle the transmit trigger (third transmitted pulse) is routed to this assembly from the decoder. The end use for this pulse is to start the range counters. The range counters must be started late in time to compensate for the delay time through a transponder experienced by a signal as weIl as other fixed system delays. This calibrated delay is provided by the front panel calibration adjustment for each operating code. At the end of the calibrated delay, a clock gate is set Wllich enables the range clock to pass a pulse to 17

1'lRS III

?~.

B

lHO SP 39

units digit range counter. The clock gate flip-flop is reset by a decoded video pulse or many other recycle signais. Therefore a count period during a PRF cycle is from the calibrated start pulse (resultant of transmission) to the receipt of a decoded video pulse. The range clock frequency is set so that af ter five sequential count periods, the count stored within the range counters will be equivalent to the one way range to the transponder of interest. At this time, the stored count is displayed and presented at the back panel BCD connector. ~he

Counter read signal flow starts with the RANGE ACQUIRED signal from the decoder board af ter 5 successive good replies are received. (iv) The range averaging substitute assembly or the range averaging module (optional at extra cost) must be instalied for the Range Console to work. The substitute assembly couples the required signals between the range counter control assembly and the front panel range counter assembly. Also, the circuitry included on this module may be used to implement compatibility of the HRS 111 with various peripheral devices.

c:

Remote station functional description The remote station receives a coded 3-pulse signal from the Receiver-Transmitter. If the spacing between the first and second pulses is correct, the remote station will transmit the second and third pulses back to the Receiver-Transmitter. The receiving, decoding, and transmitting functions are contained within a remote station sub-assembly known as a Radar Transponder. The functional description of the Radar Transponder is similar to the functional description of the RIF unit contained in the Receiver-Transmitter except that the Radar Transponder : (1) does not contain a delay stabilizer, (2) does contain a three pulse decoder module.

B-8

Ancillary equipment and options available The standard MRS 111 utilizes two remote stations in its selfcontained mode. However, a single range may be utilized, and combined with a theodolite sight, or additional MRS 111 systems may be placed on a mobile platform to allow the simultaneous use of additional pairs of remote stations. The ancillary equipments available in the options list which follows (tabie B-8-1) serve to enhance signal strength or range ; facilitate installation, maintenance and repair ; change frequency band ; increase mobile unit users ; facilitate data logging or general operations, and so on. However, with the exception perhaps of an option which inverts the tracking system to allow the tracking of a mobile remote station, nonechan~ ges the essential character of the basic network. The value ofthe options is to give the system flexibility to meet a variety of sur~ vey conditions and user constraints, and improve data handling.

18

(

IHO SP 39

Table B-8-1 Option NU;llber

III

Title

Description

Increased Range

Provides increased range capability -with optimal antennas.

2

Signal Strength Readout

Confirms ~~ link integrity. Allows post-survey manual range data correction,to produce increased accuracy (requires option 17)

3

Four Code Commutation

Makes range console interrogate four remote stations, in groups of two, during alternate sample periods. (cannot be used with rotating antenna) .

4

Range Averaging

Provides capability to average a selectable number of replies (10, 20, 40 or 75) to produce more repeatable range readings.

5

Multi-user

Permits time-sharing of common remote stations by more than one mobile unit (Range Console and Receiyer-Transmitter combination) .

6

Power Source

DC power to 28 V DC prime power.

7

X-Band Operation

Provides for operation at X-Band.

8

Rack Adapters

Converts Range Console for standard 19-inch rack mounting.

9

Pt. B

Options to Standard MRS 111

(

(

:~TIS

Splash Proof Transit Case

Range Console must have option 8. Ruggedized, sealed case.

10

Yards Readout

Range readout in yards instead of meters

11

Built-in Test Equipment (BITE)

Circuit to confidence check all circuitry within the Range Console.

13

Special Interconnect Cable W2

Receiver-Transmitter to Range Console. Any length up to 500 feet may be supplied. (Consult factory for longer lengths.)

14

Ornni-directional Remote Station Antenna

Omni-Antenna with mounting bracket and cabie.

15

Remote Station Standby Circuit

Switches magnetron filament current off, to reduce current drain in standby mode (standby power is 8.5 W). Filament current automatically switched on upon receipt of properly coded interrogation signal.

16

Special Remote Station Power Cable

Special cable length.

17

Full Video Processor

Required when option 2, 22 and/or 25 are used. 19

•

MRS III

PLB

IHO SP 39

Table B-8-1 Option Number

Options to Standard MRS 111 (continued)

Title

Description

21

Special Range Gate

Used with option 1 foy longer range.

22

Main Beam Detector

Required with rotating antenna option 49. Requires option 17. Used with option 1.

23

Special Minimum Range

Por operation at less than 100 metres.

24

Special BCD Cable

Used with option 26.

25

Space Diversity

Eliminates effects of radar signal phase cancellation. Requires option 17.

26

Printer Interface

Used with option 39.

27

Reference Remote Station Antenna, 19 dB, C-Band

Used with option 1 and 21 for longer range.

31

Feet Readout

Range readout in feet instead of meters.

34

High Speed Update

Increases range update rate.

35

Range Increment Plag

Outputs aflag for a selectable increment of range.

37

Remote Range Indicator

Permits monitoring of digital range display from location away from range console.

38

Back Pack Reference (Remote) Station

Portable back pack remote station with NICAD batteries and hemi..:;-· spherical antenna.

39

Printer (Anadex model DP 650 or Hewlett Packard HP5050B)

provides hardcopy printout of range data and time of day.

40

Inverter

Drives AC system from DC source, (12 V or 24 V DC) .

42

C-Band Hemispherical Antenna

o

43

C-Band 10 dB Horn Antenna (SOOx500)

Limits normal maximum range. Provides increased vertical coverage.

46

16-Code Encode

Expands range console capability from 4 to 16.

47

16-Code Decode

Expands remote station capability '. from 4 to 16.

49

C-Band RotatingAntenna

Requires main beam detector (option 22) and full video processor (option 17).

50

Arc Steering Indicator

Provides visual data output to aid an operator to steer a selected, constant radius course from a renote station.

(

(

20

dB antenna limits range, hemisphcrical coverage.

IHO SP 39

':'able B-8-1 Option Number

(

MRS III

PLB

Options to Standard MRS 111 (continued)

Title

Description

52

MRS 111 Tracking System

Inverts system operation. Allows tracking of a mobile remote station.

54

Rotating Antenna Incremèntal Shaft Encoder

Provides Antenna position/speed information.

57

Splash Proof Arc Steering Indicator

Sealed housing for arc steering indicator.

60

Shipping Case

Compartmental shipping containers.

61

13 dB Sector Antenna Equipped R/T Box

Complete with adaptor plate and TNC adaptor.

63

Lew Signal Strength Alarm lndica tor

Provides individual channel adjustable threshold level for visual indication of a marginal signal strength.

Mini-Ranger Data Processor (MRDP) From a data handling standpoint the most significant ancillary equipment is the MRDP, a computing and control unit based on a microprocessor, which when combined with other systems such as the MRS 111 or depth sounders, and optional extras such as plotters, printers and data terminalsforms a total system capable of performing ctwide range of tasks. The more important of these tasks include :

(

(a) The conversion of MRS 111 ranges into positions in any grid coordinate system. (b) The gathering of data, its correlation with time and position, and its output to magnetic tape, printers and plotters. (c) The output of guidance information by comparison of actual and planned positions. The most basic MRDP positioning system consists of a range input device (MRS 111), the Data Processor, and an operator's terminal. All operator communication with the system is accomplished through a standard data terminal connected to the processor through a USASCII serial data line. This interface is compatible with the EIA RS-232c interface and also with a 20 MA current loop interface. Thus, a wide range of data terminaLoevic,esmay be used with the system. The system is programmed with a series of messages designed to aid the operator in the correct preparation and operation of the system. The system will reject invalid responses and entries and explanatory information can be requested by the operator. The operator can enter into the system the code and coordinate information for up to 16 remote sites and the coordinate information for up to 10 planned tracks. This is called the Data Entry mode. The op,=rator may liext select the opera ting parameters, including the si21

t.1RS I Ir

?t .B

IHO SP 39

22

IHO SP 39

MRS rIl

Pt.B

tes to be used and the line to be run and any ot her operating derai ls such as plotter scale or update rate. This is called the Operate Set.Up ~ooe. He may then initiate action by entering the Run mode. In the Run mode, the system computes positions, gathers data, provides navigation information, and outputs data to such peripheral devices as may be included in the system. Installation : The MRDP system may be installed in any adequately sized location i optional rack mount adaptors are available. Two precautions should be observed. The system should be protected fro~ direct exposure to rain or spray, and the cooling fan at the rear of the MRDP chassis should not be blocked. Some attention should be paid to positioning the various peripheral elements to insure adequate cable lengths.

(

Power supply voltage selection : The MRDP may be operated from nominal primary supply voltages of either 120 V AC, 50·-400 Hz, or 240 V AC, 50-400 Hz. The operating voltage is selected by positioning a card in the combination AC connector and fuse holder assembly. Periodic maintenance : The MRDP itself requires very periodic maintenance. It is most important for long system the units be kept clean. If used in dusty environments, it ted that the chassis cover be removed occasionallyand the carefully vacuum cleaned. An artist's soft 'paint brush may ble in helping remave dust from the chassis.

(

little life that is suggeschassis be valua-

System problems can be caused by conditions which are not equipment failures, and can of ten be eliminated without.the requirement for maintenance personnel. Faced with an apparent malfunction, and having first verified that all the cable connections are correct and secure, fuses are intact, all controls are in their' correct positions, and the single internal control switch in the MRDP chassis is in the appropriate position, an operator has at his disposal the computer confidence check routine. By repeatedly exercising this routine, problems with peripheral elements and their associated interfaces may be located. In addition, each time the confidence check is run, the system memories are checked and errors pinpointed. Table B-8-2

Mini-Ranger Data Processor Physical Characteristics

Operating Speed

1.0 ~ sec basic cycle time

Momory Capaci ty

Up to 64 kilobytes 12 or 16 kilobytes standard programmable read-only-memory.

Computational Accuracy 40 bits binary precision plus 8 bits exponent and sign. Position Fix Interval

0.5 sec

Operator Interface

Serial ASCII, 10 or 30 characters per seconde RS-232c and/or 20 ma current loop compatible.

Input/Output

9 I/O connectors available. TTL cumpatible, parallel BCD interface, standard. Internal, 24-hour, crystal controlled. Settable through operator's console.

Time-of-Day Clock

23

~1RS

III

IHC SP 39

Pt. B

Table B-8-2

Mini-Ranger Data Processor Physical Characteristics (continued)

Operating Voltage

115/230 V AC, 50-400 Hz.

Power Input

100 W, maximum.

Physical Dirnensions

44.5 x 46

\'1eight

16 kg

Operating Ternperature Range

0 to +50 0 C

x

15.2 cm

----------------~-----8.0 minimum for connectors

(

. 44.5

....f-

J)

(

I.

.1

42.9 46.0

,

1

13.3

15.1

ill Figure B-8-3

MRDP Dirnensions (in cm)

24

IRO

SP 39

PART C Bib li ography

(

(

25

MRS I I T Pt, C

'"

\ i

MOTOROLA POSITION DETERMINING SYSTEMS

I'.,..J' ~ I

:

,

! .l:~ Z·'

Introducing the

MINI--

.. ,' ..... ',- -', ... '

-~

..:.

..\

,..

Mini-Ranger IV Introducing the newest member of the Mini·Ranger family Mini-Ranger IV - representing another technological advance in our complement of position determining systems. Mini-Ranger IV provides X·Y position data for driving track plotters, track indi· cators, and for recording on magnetic tape. Such features as 16-eode, multi-user, SITE, and time-of-day cloek are standard. Signal strengths are monitored for quality contro!. Event mark . and space diversity capabilities are also present. Post-survey chart plotting is performed by the MiniRanger IV in conjunction with an ineremental plotter peripheral.

.-I1~~'t/1

\

The new Mini·Ranger CDU operator terminal interfaces directly with the Mini-Ranger IV or, in faet, with any equipment with an RS-232C port and ASCII protocol. The 5-inch CRT display uses easy-to-read red phosphor charaeters for display of Mini-Ranger IV data, as weil as set-up prompting messages to lead the operator through the Mini-Ranger IV operation.

•

Mini-Ranger IV Specifications Range Processor Output

R·R or XV position twice per second via RS-232C compati· bie port

Coding

16 seleetable codes (up to 64, optional)

Range

37 km, line-of·sight (optional to 200 km)

Accuracy

±2 meters probable range error, 1 meter to 1 foot range resclution

O:;Jerating Voltage ... 1O:J-125 VAC switchable to . 210-250 VAC (50-400 Hz) or tllJtcmètic.switching to 12-32

VDC

Power

150 watts, including power for

RIT and the Mini·Ranger IV Weight

CDU 17 kg

Dimensions

14h x 46w x Md cm

ControljDisplay Unit Display Dimensions Weight. Power

13 cm red phosphor 16h x 28w x 28d cm

.45 kg supplied by Mini·Ranger IV range processor

-, \

WORLDWIDE REPRESENTATIVES ARGENTINA. Buenos Aires SICDM Sistemas de Comunicaciones SA Telephone: (1) 266011 AUSTRALIA. Crows Nest. N.SW. Marine & Aerospace Engineering Telephone: (61) 929-5377 BANGLADESH, Dacca United Traders Telephone: 244757 BRAZIL. Rio de Janeiro Demaga Telephone: (21) 263-6332 BRUNEI. Bandar Seri Begawan Wilco Electronics Ltd. Telephone: 23785 CANADA. Willowdale, Dntario Motorola MAE Telephone: (416) 499-1441 CHILE. Santiago Interexport Telephone: (2) 724121 DENMARK. Copenhagen International Skibs Radio AIS Telephone: (1) 464500 FINLAND. Helsinki Havulinna Dy Telephone: (0) 7554144 FRANCE. Paris Motorola SA Telephone: (1) 551-94-12

GERMANY, Rolandseck (bei Bonn) Motorola GmbH Telephone: (2228) 7026 GREECE. Athens Kostas Karayannis Telephone: (21) 323.0303 ICELAND, Reykjavik Kristinn Gunnarsson & Co. Telephone: 21811 INDIA. New Delhi Rotax Aviation Corp. Telephone: 34-4715 INDONESIA. Jakarta P.T. Daya Mitra Silpa Telephone: (21) 626073 ITALY. Rome Motorola S.p.A. Telephone: (6) 877007 JAPAN. Tokyo Motorola MAE Telephone: (3) 440-2021 ext. 54 Marubun Corp. Telephone: (3) 662-8151 MALAYSIA, Selangor Motorola MAE Telephone: (3) 761166 MARS Electronic & Engineering Telephone: (3) 362516 MEXICO. Mexico City Comunicaciones y Electronica SA Telephone: 574-7046

NETHERLANDS, Utrecht Motorola B.V. Telephone: (30) 516.358 Radio-Holland B.V. Amsterdam-Dsdorp Telephone: (20) 101972 NEW ZEALAND. Wellington Marine Safety ltd. Telephone: (4) 720-113 NORWAY. Oslo Datamatik AS Telephone: (2) 266330 OMAN. Mutrah-Muscat W.J. Towell & Co. Telephone: 772131 PAKISTAN. Karachi Modern Trading Co. Telephone: 510805 PANAMA. Panama City Metals & Chemicals Inc. Telephone: 696050 PERU, Lima INUNSA Ingenieros Unidos SA Telephone: (14) 718990 PHILIPPINES. Quezon City Electro-Phil Marketing Telephone: (2) 79 08 94 PORTUGAL. Lisboa Comartec. LDA Telephone: (19) 55-65-46

SOUTH AFRICA. Wynberg Motorola South Africa Ltd. Telephone: (11) 786-1184 SPAIN. Madrid Iber Electronics SA Telephone: (1) 445-59-50 SURINAM. Paramaribo C. Kersten & Co. N.V. Telephone: 71133 SWEDEN. Vallingby M. Stenhardt AB Telephone: (8) 7390050

MARYLAND Highland - Gans & Pugh Telephone: (301) 988-9071 MASSACHUSETTS Boston· McCarthy Telephone: (617) 383-0720 MICHIGAN Detroit - WKM Associates Telephone: (313) 588-2300 MINNESOTA St. Pa!!1 - DyteclNorth Telephone: (612) 645-5816 MISSOURI St. Louis - Dytec/South Telephone: (314) 731-5400 NEW VORK Centerport (L.I.) - Lindgren Telephone: (516) 423-7734 OHID Cleveland - WKM Associates Telephone: (216) 267-0445 Dayton - WKM Associates Telephone: (513) 434-7500

OKLAHOMA Tulsa - Kemp Engineering Telephone: (918) 299-2636 PENNSYLVANIA Pittsburgh - WKM Associates Telephone: (412) 892-2953 TEXAS Dali as - Kemp Engineering Telephone: (214) 661-0400 Houston - Kemp Engineering Telephone: (713) 688-1431 VIRGINIA ArIington - Gans & Pugh Telephone: (703) 527-3262 WASHINGTON Seattle - Jon B. Jolly Telephone: (206) 938-4166

TAIWAN. Taipei TAl I Trading Co. Telephone: (2) 3936111 THAILAND. Bangkok Sunshine Co. ltd. Telephone: (2) 2214186 TURKEY. Ankara Ubem Ltd. Telephone: (41) 175496 UNITED KINGDOM. Motorola Electronics Ltd. Stotfold. Hitchin, Herts. Telephone: (462) 730661 URUGUAY. Montevideo Sistemas de Comunicaciones SA Telephone: 910958 YUGDSLAVIA. Ljubljana Elektrotehna Telephone: (61) 320-241

UNITED STATES REPRESENTATIVES ALABAMA Huntsville - Kemp Instruments Telephone: (205) 837-4304 ALASKA Anchorage - Jon B. Jolly Telephone: (907) 243-1949 CALIFORNIA Los Angeles - Whitney Telephone: (714) 543-8339 San Diego - Whitney Telephone: (714) 453-1181 San Francisco - Whitney Telephone: (415) 676-8977 flORIDA Ft. Lauderdale - Datarep Telephone: (305) 752-2110 Melbourne - Datarep Telephone: (305) 259-8924 Orlando - Data rep Telephone: (305) 843-5224 Tampa - Datarep Telephone: (813) 393-1741

@

GEORGIA Atlanta • Kemp Instruments Telephone: (404) 938-5973 HAWAII Honolulu - Intelect Telephone: (808) 845-9016 ILLINOIS Chicago· Dytec/Central Telephone: (312) 394-3380 INDIANA Indianapolis - Dytec/Central Telephone: (317) 247-1316 IDWA . lowa City - Dytecllowa . Telephone: (319) 683-2282 KANSAS Kansas City - Dytec/South Telephone: (913) 888-0215 LOUISIANA Lafayette - Kemp Engineering Telephone: (318) 984-3516

MOTOROLA INC.

Motorola Position Determining Systems 7402 South Price Road p.o. Box 22050 Tempe. Arizona 85282

Oeslgned and prodl,çed by GEO Information Services. Motorola,":, and M,n,-Ranger are reglstered trademarks of Motorola Inc. ·s Copy,,~htad 1980 by Motorola

Telephone: (602) 831-4115 1WX: 910·950·0146 MOTRLA TMPE Telex: 667490 MOTGEDSCOT

2436

4/80

'·1

VAN DE EEMSHAVEN LNG-TANKERS

Recommend Documents