自動レーダープロット補助

自動レーダープロット支援（ARPA ）機能を備えた海洋レーダーは、レーダーコンタクトを使用して航跡を作成することができます。 ^{[1] [2]このシステムは、追跡対象物の進路、速度、最接近点[3]} （CPA）を計算し、他の船舶や陸地との衝突の危険があるかどうかを知ることができます。

ARPAの開発は、1956年にイタリアの定期船アンドレア・ドーリア号が濃霧の中でストックホルム号と衝突し、米国東海岸沖で沈没した後に始まりました。ARPAレーダーは、マイクロエレクトロニクスの発達とともに1960年代に登場し始めました。最初の市販ARPAは1969年に貨物船タイミール号に納入され^{[4] 、現在はコングスベルグ・} グルッペンの一部であるノルコントロール社によって製造されました。ARPA対応レーダーは現在、小型ヨットでも利用可能です。

1970 年代から 1980 年代にかけて、低コストのマイクロプロセッサが利用可能になり、高度なコンピュータ技術が開発されたことで、コンピュータ技術を応用して商用の海洋レーダーシステムを改善することが可能になりました。レーダー製造業者は、この技術を使用して自動レーダー プロッティング支援装置を開発しました。ARPA は、予測ベクトルやその他の船舶移動情報を生成する、コンピュータ支援レーダー データ処理システムです。

国際海事機関(IMO)は、適切な自動レーダープロット補助装置の搭載に関する海上人命安全条約の要件を改正する特定の基準を定めています。ARPA の主な機能は、IMO パフォーマンス基準の下にある声明にまとめられています。この声明では、ARPA の要件として、「海上での衝突回避基準の向上: 観測員が情報を自動的に取得できるようにすることで、観測員の作業負荷を軽減し、複数のターゲットを手動でプロットする場合と同様に、観測員が作業できるようにする」ことが規定されています。この声明からわかるように、ARPA の主な利点は、ブリッジ要員の作業負荷を軽減し、選択したターゲットに関するより完全で迅速な情報が得られることです。

典型的な ARPA 機能は、現在の状況を提示し、コンピュータ技術を使用して将来の状況を予測します。ARPA は衝突のリスクを評価し、オペレーターが自船による提案された操縦を確認できるようにします。

市場にはさまざまな ARPA モデルが存在しますが、通常は次の機能が提供されます。

1. 真または相対運動レーダー表示。
2. ターゲットの自動取得と手動取得。
3. 取得したターゲットのデジタル読み取りにより、コース、速度、距離、方位、最接近点 (CPA)、CPA までの時間 (TCPA) が提供されます。
4. ベクトル (真または相対) またはグラフィカルな予測危険領域 (PAD) 表示を使用して、衝突評価情報をプラン位置インジケータ(PPI)に直接表示する機能。
5. コース変更、速度変更、コース/速度の組み合わせ変更などの試行操作を実行する機能。
6. ナビゲーション目的の自動地上安定化。ARPA は従来のレーダーよりもはるかに高速にレーダー情報を処理しますが、それでも同じ制限があります。ARPA データの精度は、ジャイロや速度ログなどの入力から得られるデータと同程度です。

ARPA の初期の開発と設計は、スタンドアロン ユニットでした。これは、従来のレーダー ユニットに追加されるように設計されたためです。ARPA のすべての機能は、独立したユニットとして船上にインストールされましたが、基本的なレーダー データを取得するには、既存の機器とインターフェイスする必要がありました。主な利点は、すでにレーダーを装備している船舶のコストと時間の節約でした。もちろん、これは理想的な状況ではなく、最終的にはスタンドアロン ユニットに代わる統合 ARPA になりました。

21 世紀に製造された ARPA の大部分は、ARPA 機能をレーダー ディスプレイに統合しています。最新の統合 ARPA は、従来のレーダー データとコンピューター データ処理システムを 1 つのユニットに統合しています。主な運用上の利点は、レーダー データと ARPA データの両方を簡単に比較できることです。

レーダーが初めて導入されて以来、今日に至るまで、レーダー画像はブラウン管(CRT) の画面に表示されてきました。CRT は長年にわたってその機能を維持してきましたが、画像の表示方法は大きく変化しました。1980 年代中ごろから、最初のラスター スキャンディスプレイが登場しました。ラジアル スキャンプラン位置インジケータ(PPI) は、テレビ タイプのディスプレイで生成されるラスター スキャン PPI に置き換えられました。ラスター スキャン ディスプレイを備えた一体型 ARPA および従来のレーダー ユニットは、ラジアル スキャン レーダー セットを徐々に置き換えることになります。

商用海洋レーダーの開発は、IMO 性能基準に準拠したラスター スキャン ディスプレイが導入された 1980 年代に新たな段階に入りました。

ラスタースキャン合成ディスプレイのレーダー画像はテレビ画面上に生成され、ラスターと呼ばれるパターンを形成する多数の水平線で構成されています。このタイプのディスプレイはラジアルスキャン合成ディスプレイよりもはるかに複雑で、大量のメモリを必要とします。ラスタースキャンディスプレイのオペレータにとっての利点は数多くありますが、同時に欠点もいくつかあります。ラスタースキャンディスプレイの最も明白な利点は、画像の明るさです。これにより、観察者はほぼすべての周囲光の条件で画面を見ることができます。ラスタースキャンレーダーが提供するすべての利点の中で、この機能が成功を保証しています。ラジアルスキャンディスプレイとラスタースキャンディスプレイのもう1つの違いは、後者の画面が長方形であることです。画面サイズは、対角線の長さと画面の幅と高さによって指定され、およそ4:3の比率です。ラスタースキャンテレビ管は、従来のレーダーCRTよりもはるかに長寿命です。真空管は他の真空管よりも安価ですが、信号処理が複雑なため、全体的には高価になります。

IMO レーダー性能基準では、船舶の総トン数に応じて、有効表示直径が 180 mm、250 mm、または 340 mm の平面表示を提供する必要があります。直径パラメータがすでに選択されているので、製造業者はデジタル数値データと制御ステータス インジケーターの配置方法を決定する必要があります。ラスター スキャン表示により、設計エンジニアは補助データを書き込む方法を簡単に把握できます。ラスターは方位情報をデジタル化します。

通常、ARPA はすべてを自動的に行いますが、ここでは実際に船舶をプロットする方法についてさらに詳しく説明します。(最初のプロットの評価後に) 船舶の操縦が必要であると判断された場合、その操縦を実行する前にその操縦の効果を判断し、安全な通過距離が得られることを確認することが重要です。操縦が完了した後も、操縦が目的の効果をもたらしていることを確認するためにプロットを継続する必要があります。

速度の変化が見かけの運動線に影響を及ぼすまでに時間がかかることから、船員は十分な通過距離を達成できる場合には進路変更を選択することが多い。

これにはいくつかの明確な利点があります:

1. 効果はすぐに現れます。
2. 船舶は操舵方向を維持します。
3. 遭遇がより早く解決されるかもしれません。
4. 他の船舶が計画している場合は検出される可能性が高くなります。

例: 自船を 000° に操舵し、速度を 12 ノットにすると、次のようにエコーが観測されます。

1. 0923 エコーベアーズ 037° (T) 9.5 北マイル
2. 0929 エコーベアーズ 036° (T) 8.0 n マイル
3. 0935 エコーベアーズ 034° (T) 6.5 北マイル

0935に右舷に60°進路を変更する予定です（これは瞬間的なものと想定しています）。

1. 新しいCPAとTCPAを予測する
2. 操縦が 0941 まで延期された場合の新しい CPA と TCPA を予測します。
3. 0941 に（瞬間的な）操縦が行われた場合、0935 のエコーの距離と方位を予測します。

• 自動識別システム(AIS) – 航跡と最接近情報を生成する別のナビゲーション ツール。
• ミニ自動レーダープロッティング補助装置(MARPA) または自動追跡補助装置 (ATA)
• レーダートラッカー

• 米国国家地理空間情報局出版物 1310、レーダー航法および操縦委員会マニュアル、第 5 章。オンラインで入手可能。
• 21世紀のレーダー
• ロシア全港のARPAレーダー用電子地図