В соответствии с требованиями новой главы V "Навигационная безопасность" Конвенции но охране человеческой жизни на море 1974 года (Конвенция СОЛАС-74) установка автоматической идентификационной системы (АИС) на судах должна проходить поэтапно, начиная с 1 июля 2002 года.
Требования Конвенции СОЛАС-74 с поправками по оснащению судов аппаратурой АИС сведены в табл 29 1.
Сроки оборудования судов аппаратурой АИС
| Все новые суда | >500 | с 01.07.2002 года |
| Существующие суда | >500 | до 01.07.2008 года |
Таблица 29.1
Таким образом, оборудование аппаратурой АИС всех судов, совершающих международные рейсы, должно быть завершено до 1 января 2005 года. Суда валовой вместимостью более 500 б.р.т, не совершающие международных рейсов, должны быть оснащены АИС до 1 июля 2008 года.
Назначение АИС
Назначение АИС
АИС прежде всего предназначена для использования на судах при решении задач предупреждения столкновений, а также для автоматического обмена с другими судами и компетентными береговыми службами навигационной, рейсовой и другой информацией, связанной с безопасностью.
В соответствии с правилом 19 СОЛАС-74 АИС должна:
Автоматически предоставлять соответствующим образом оборудованным береговым станциям, другим морским и воздушным судам информацию, включая идентификацию судна, тип, координаты, курс, скорость, эксплуатационное состояние судна и другую связанную с безопасностью информацию;
Автоматически принимать такую информацию от подобным образом оборудованных судов;
Вести сопровождение наблюдаемых судов и
Обмениваться данными с береговыми средствами.
АИС должна способствовать повышению безопасности (safety) мореплавания, эффективности судовождения и эксплуатации систем регулирования движением судов (СРДС), а также защите окружающей среды.
Указанные общие задачи решаются путем использования АИС в качестве:
Средства предупреждения столкновений в режиме судно-судно;
Средства получения компетентными береговыми службами информации о судне и грузе;
Инструмента СРДС в режиме судно-берег для управления движением судов;
Средства мониторинга и слежения за судами, а также в операциях по поиску и спасанию (SAR).
АИС выполняет следующие функции:
Автоматическую идентификацию судов (номер судна IMO, MMSI, позывной и название), прием и передачу но радиоканалам АИС навигационной информации (координаты, курс, скорость, скорость поворота и т.д.), рейсовой информации (пункт назначения, ожидаемое время прибытия, тип груза) и статической информации (название и позывной судна, габариты и осадка судна, положение антенны); выдачу этих видов информации для отображения на минимальном дисплее АИС и дисплее электронных карт;
получение координат судна и параметров его движения от внешнего источника (ГНСС, лага, компаса или интегрирующего устройства, например, электронной картографической системы);
Определение координат судна при помощи внутреннего ГНСС приемника, в том числе с использованием дифференциального режима;
Прием и выдачу статических, рейсовых данных, текстовых и двоичных сообщений на электронные карты;
Передачу по каналам АИС дифференциальных поправок ГНСС (функция базовой станции); - прием дифференциальных поправок ГНСС по каналу АИС и выдача их приемнику ГНСС внешнему и встроенному (функция мобильной станции);
Выдачу информации о состоянии АИС на пульт управления и отображения и внешнее оборудование;
Выдачу рассчитанных по координатам судов и собственным координатам пеленгов и дистанций до этих судов;
Задание (береговыми АИС) соответствующих режимов работы судовым и береговым станциям, в том числе задание районов, частот, мощности излучения, слотов, периодов докладов, количество повторений докладов, а так- же режимов работы ретрансляторов. Включение/выключение резервных береговых станций (репитеров) АИС.
Следует отметить, что АИС как средство радиосвязи является также объектом в общей системе обеспечения безопасности (security) в соответствии с Международным кодексом по охране судов и портовых средств.
Информация, передаваемая по каналам АИС, может использоваться пиратскими судами и террористами, так как она передается в широковещательном режиме без каких-либо средств защиты информации от несанкционированного доступа.
Преимущества и ограничения АИС
Преимущества и ограничения АИС
Совместное использование АИС на судах и в береговой инфраструктуре позволяет реализовать следующие преимущества в сравнении с существующими средствами навигации:
Получить надежную и достоверную идентификацию судов, исключив при этом необходимость радиотелефонного обмена;
Увеличить дальность обнаружения, особенно небольших целей; - автоматически получать от судна необходимые данные (координаты, скорость, направление движения и др.), причем с большей точностью, чем у радиолокационных станций, что позволяет уменьшить задержку в распознавании маневра судна;
Практически свести к нулю влияние помех от морской поверхности и атмосферных явлений, а также избежать влияния рефракции, имеющего место в радиолокации;
Снять ограничения в обнаружении цели за препятствиями и устранить возможность переключения сопровождения судов при их сближении.
Применение АИС в системах регулирования движением судов позволяет дополнительно получить такие преимущества:
Автоматизировать получение от судов информации, необходимой для работы СРДС (тип судна и перевозимого груза, длина, ширина, осадка, порт назначения и др.), а также другую информацию в интерес других служб;
Автоматизировать передачу судам в зоне действия СРДС навигационной и гидрометеорологической информации, предупреждений об опасных явлениях;
Реализовать возможность передачи по каналам АИС информации о судах, которые не оборудованы транспондерами, но сопровождаются радиолокационными станциями СРДС;
Повысить точность определения судовых координат путем передачи дифференциальных поправок по кана- лам АИС;
Значительно расширить зону мониторинга при использовании режима дальней связи АИС, например, по спутниковым каналам ИНМАРСАТ.
Аппаратура АИС не заменяет другое судовое навигационное оборудование. АИС следует применять только как средство, дополняющее радиолокационную станцию и другие средства наблюдения за навигационной обстановкой, а также как средство обмена информацией с береговыми службами.
Ограничения, которые необходимо учитывать при использовании АИС, связаны со следующими факторами:
Значительная часть судов может быть не оборудована АИС даже по окончанию периода внедрения (рыбопромысловые, местного плавания, маломерные, прогулочные и другие);
Судовое оборудование АИС может быть выключено по распоряжению капитана судна, если использование АИС может отрицательно повлиять на безопасность судна (например, в районах, где возможна пиратская деятельность);
В районах с очень высокой интенсивностью судоходства возможно уменьшение реальной дальности действия АИС до 10 - 12 миль;
Сильные радиопомехи, например, во время грозы, могут вызвать кратковременные нарушения в работе АИС;
Достоверность и качество принятой информации частично может зависеть от датчиков, формирующих сообщения АИС, и от правильности ввода информации на судах-целях (например, курс судна по гирокомпасу и навигационный статус).
Таким образом, установка на судне АИС не подменяет и не снимает требований к радиолокационной станции и другим навигационным средствам, а также не изменяет требований в отношении несения вахты на ходовом мостике.
Принцип действия АИС поясняется рис. 29.1. Суда, оборудованные аппаратурой АИС, находясь в открытом море или в прибрежных районах, автоматически и регулярно передают в диапазоне УКВ морской подвижной радиослужбы стандартные сообщения, содержащие информацию о судне, его координатах, курсе, опасном грузе на борту, порте назначения, времени прибытия и другие данные.
Рис. 29.1. Принцип функционирования АИС
Одновременно каждым судном, оборудованным АИС, принимается аналогичная информация от других судов, находящихся в радиусе действия, ограниченном распространением радиоволн УКВ диапазона (20 - 30 морских миль).
Принятая информация автоматически обрабатывается и отображается на судовом навигационном дисплее. Синхронизация работы всех станций АИС, как судовых, так и береговых обеспечивается глобальной навигационной спутниковой системой. По сигналам ГНСС в судовых навигационных приемниках рассчитываются текущие координаты судна и вектор скорости.
В прибрежных районах, где установлены базовые станции АИС, информация, передаваемая судами, принимается базовыми станциями и поступает в распоряжение береговых служб (СРДС, системы судовых сообщений, службы поиска и спасания, службы экологического контроля и ликвидации последствий загрязнения, пограничные и таможенные власти, различные портовые службы). Обычно, для получения целостной картины судоходства в контролируемом районе, базовые станции АИС обьединяются в сети, позволяющие интегрировать информацию от отдельных базовых станций.
Для расширения зоны действия базовой станции АИС могут устанавливаться так называемые репитерные станции АИС для расширения зоны действия береговой станции, например, при затеняющем береговом рельефе.
В прибрежных районах точность определения координат судов может быть повышена посредством передачи дифференциальных поправок в СВ диапазоне береговыми опорными станциями и радиомаяками. Дифференциальные поправки могут также передаваться береговой станцией АИС по УКВ каналам АИС в специальном сообщении.
Для существенного расширения зоны действия базовой станции АИС может использоваться режим дальней связи, когда судовые данные передаются по каналам ИНМАРСАТ-С.
В этом режиме обеспечивается автоматическая передача информации от судов в адрес береговых служб в целях мониторинга судоходства в территориальных водах, исключительных экономических зонах и районах ответственности морских спасательно-координационных центров (МСКЦ).
Аппаратура АИС может также устанавливаться на летательных аппаратах, участвующих в поисково-спасательных операциях на море, и на средствах навигационного оборудования (СНО) морских путей (плавучих и стационарных). Лоцманские службы могут использовать портативную аппаратуру АИС, доставляемую на борт судна и работающую автономно или с подключением к судовому оборудованию АИС.
Передаваемая и принимаемая информация АИС
Передаваемая и принимаемая информация АИС
АИС передает и принимает статическую, динамическую и рейсовую (или маршрутную) информацию, а также сообщения, касающиеся безопасности плавания.
Статические данные:
Идентификационный номер судна IMO (если он имеется);
Идентификационный номер морской подвижной службы MMSI;
Позывной сигнал и название судна;
Длина и ширина судна;
Тип судна;
Расположение антенн GNSS (внешнего и встроенного приемника) на судне.
Вес статические данные вводятся при установке оборудования.
Динамические данные:
Координаты судна с признаком точности и состоянием целостности (автоматически обновляются, признак точности - менее или более 10 метров);
Время в UTC, час., мин., с. (автоматически обновляются);
Курс относительно грунта (COG) (автоматически обновляется);
Скорость относительно грунта (SOG) (автоматически обновляется);
Курс судна по гирокомпасу (автоматически обновляется);
Навигационное состояние судна (на якоре, неуправляемое и другие) - выбираются вручную;
Скорость поворота (ROT) (автоматически обновляется, может быть недоступна);
Углы качки и дифферента (если они доступны).
Рейсовые данные:
Осадка судна (вводится в начале рейса, исправляется по мере необходимости);
Наличие (тип) опасного груза (вводится в начале рейса);
Порт назначения и время прибытия (вводится в начале рейса, исправляется по мере необходимости).
Сообщения по безопасности и двоичные сообщения
Сообщения по безопасности представляют собой короткие текстовые сообщения в свободном формате с использованием кодировки ASCN, подобно SMS в персональных мобильных радиотелефонах. Они могут быть адресованы как конкретному судну (или береговой станции), так и всем станциям.
Передача этих сообщений осуществляется оператором путем набора текста на пульте управления и отображения информации.
Кроме сообщений безопасности в АИС предусмотрена передача так называемых двоичных (или бинарных) сообщений. Двоичные сообщения могут использоваться для специальных приложений, одобренных ИМО.
Например, в циркуляре 236 Комитета по безопасности мореплавания даны форматы ряда двоичных сообщений, которые содержат следующую информацию:
Метеорологические и гидрологические данные по какой-либо географической точке;
Подробные сведения об опасных грузах;
Сведения о прохождении фарватера;
Сведения о приливах;
Расширенная статическая и рейсовая информация и количество человек на борту;
Данные по псевдо-АИС целям.
Планируется испытательная передача двоичных сообщений в течение 4-хгодичного периода времени. После испытательного периода будет принято решение о их дальнейшем использовании.
Следует подчеркнуть, что использование АИС в режимах передач сообщений по безопасности и двоичных сообщений ни в коей мере не подменяет функции ГМССБ по безопасности мореплавания и поиску и спасанию.
Система АИС в настоящее время продолжает развиваться и является открытой для внедрения новых информационных приложений в границах пропускной способности каналов передачи данных УКВ АИС.
Интенсивность передач
В зависимости от вида передаваемой информации и режима плавания АИС обеспечивает интервалы передач в соответствии с табл. 29.2 и 29.3.
Интервалы передач АИС
Таблица 29.2
Статическая и рейсовая информация передается в так называемом сообщении №5 "Статические данные о судне и информация о рейсе". Все тины сообщений АИС приведены в приложении. Динамическая информация передается в зависимости от скорости судна и изменения курса судна. Интервал передач задастся в соответствии с табл. 29.3. Динамическая информация передается в сообщении №1 "Сообщение о местоположении".
Если судно находится на якоре или движется с малой скоростью (менее 3-х узлов), то интервал между сообщениями динамической информации составляет 3 минуты. При повышении скорости судна интенсивность передач увеличивается. При скорости судна 23 узла и более интервал времени между соседними передачами динамической информации составляет всего 2 секунды.
Такая адаптация интервала передач к динамике судна позволяет в максимальной степени отследить перемещение и все маневры судна и в то же время не перегружать эфир излишними передачами при медленном перемещении судна.
Интервал передач динамической информации
УКВ каналы АИС
Станции АИС обмениваются данными между собой по умолчанию на двух УКВ каналах с временным разделением сигналов (ТОМА): 87В (161,975 МГц) и 88В (162,025 МГц). Станции АИС используют TDMA каналы на одинаковых частотах с разделением передач но времени. В качестве источника единого времени станции АИС используют внешний и внутренний GPS или ГЛОНАСС/GPS приемники.
Сущность временного разделения каналов заключается в том, что каждая станция АИС передает в строго определенном ей временном интервале - слоте. Длительность одного слота составляет 27,6 мс. Так как один слот занимает по времени 26,7 мс, то при скорости передачи данных 9600 бит/сек в одном слоте может быть размещено 256 бит информации.
9600 бит/сек х 26,7 мкс = 256 бит
Для точного задания начала слота используются сигналы времени ГНСС, которая обеспечивает точность синхронизации по времени не хуже 10 мкс. Таким образом, каждая станция как бы вклинивается для передачи в определенный слот.
Естественно возникает вопрос о назначении слотов для передач каждой станции. Для предотвращения конфликтов, когда в пределах УКВ радиосвязи (т. е. примерно 30 мор. миль) два судна будут использовать для своих передач один и тот же слот, используется специальный алгоритм самоорганизации выбора занимаемых слотов.
Этот алгоритм предусматривает передачу каждым судном своего расписания передач на ближайший период времени. Кроме параметров по судну в типовое сообщение включаются номера забронированных слотов, которые судно планирует использовать для последующих передач. Все другие суда анализируют панораму занятых слотов и соответственно планируют свои передачи только в свободных слотах.
Такой алгоритм называется SOTDMA - Self Organizing TDMA. Алгоритм SOTDMA используется судами в открытом море, когда все станции АИС являются равноправными.
В зоне действия базовой (береговой) станции назначения слотов для передач каждого судна осуществляем сама базовая станция. Такой алгоритм называется FATDMA - fixed access TDMA, множественный фиксированный доступ с временным разделением каналов.
Рис. 29.2. Организация радиосвязи с временным разделением каналов
В регионах, где осуществляется мониторинг береговыми станциями, могут использоваться другие частотные каналы АИС, если каналы 87В и 88В заняты иными службами.
Кроме двух TDMA каналов станция АИС одновременно работает на канале DSC (канал 70). По этому каналу производится назначение рабочих каналов АИС со стороны береговой станции.
Минутный интервал представляет собой кадр (или фрейм), включающий 2250 слотов.
26,7 мкс х 2250 = 60 сек
Для повышения надежности системы и повышения пропускной способности используются два канала АИС, обеспечивая передачу/прием по 2250 слот/мин па каждом канале.
Таким образом, пропускная способность АИС на двух УКВ каналах составляет 4500 слот/мин.
2250 слот/мин х 2 = 4500 слот/мин.
Принцип временного разделения передач отдельных судов поясняется рис.29.2.
Функционирование АИС основываются на модели взаимодействия открытых информационных систем (Open System Interconnection, OSI), разработанной международной организацией но стандартизации (International Standard Organisation, ISO). Данному стандарту отвечают большинство компьютерных и информационных систем.
В модели ISO/OSI предусмотрено семь уровней и определен порядок информационного обмена на каждом уровне. В АИС определены требования к четырем уровням: физическом)", канальному, сетевому и транспортному.
Работа АИС на различных уровнях (для РЭ)
Работа АИС на различных уровнях (для РЭ)
Физический уровень
На физическом уровне определяются требования к характеристикам приемопередатчика: виду модуляции сигнала, частотам, излучаемой мощности и т.п. Это чисто аппаратный уровень. Требования к АИС на физическом уровне сведены в табл. 29.4.
Передача данных осуществляется в УКВ диапазоне морской подвижной службы. Передача данных по умолчанию должна осуществляться на каналах AIS 1 и AIS 2, если иначе не определено компетентными властями. В территориальных водах рабочие каналы могут назначаться базовой станцией АИС.
Транспондер для повышения пропускной способности и повышения надежности работает на двух параллельных каналах. Два отдельных TDMA приемника используются одновременно для параллельного приема информации по двум независимым частотным каналам. Для передачи используется один TDMA передатчик попеременно на двух независимых частотных каналах.
АИС должна иметь возможность работы на каналах 25 кГц или 12,5 кГц. Канал с полосой 25 кГц используется в открытом море, в то время как каналы с полосами 25 кГц или 12,5 кГц используются в территориальных водах.
В передатчике осуществляется частотная манипуляция с предварительной низкочастотной фильтрацией модулирующего сигнала (Gaussian minimum shift keying, GMSK/FM). Формирование GMSK/FM сигнала поясняется на рис. 29.3.
Требования к АИС на физическом уровне
| Название параметра | Значение |
| Диапазон частот, МГц | 156,025 - 162,025 |
| Разнос между каналами, кГц | 12,5/25 |
| AIS 1 (канал 1 по умолчанию, ch 87B, 2087), МГц | 161,975 |
| AIS 2 (канал 2 по умолчанию, ch 88B, 2088), МГц | 162,025 |
| Ширина полосы частотного канала | Узкая (12,5 кГц)/ Широкая (25 кГц) |
| Скорость передачи данных, бит/сек | 9600 |
| Обучающая последовательность, бит | 24 |
| Время установки передатчика (мощность передачи в пределах 20% от конечного значения, стабильность частоты в пределах 1,0 кГц от конечного значения), мс |
≤ 1,0 |
| Выходная мощность передатчика, Вт | 2/12,5 |
| Кодирование данных | NRZI |
| Модуляция | Адаптированная к полосе GMSK/FM |
| Индекс частотной модуляции: при узкой полосе (12,5 кГц) при широкой полосе (25 кГц) |
|
| Стабильность частоты передатчика | ±3ppm(±3 x 10‾ 6) |
Таблица 29.4
На рис. 29.3 представлены схема GMSK/FM модулятора и временные диаграммы сигналов. Данные представляются так называемым "инверсным кодом без возвращения к нулю" (Non return to zero, inverse NRZI). Код NRZI меняет уровень сигнала на противоположный при передаче "единицы" данных.
При передаче "нуля" уровень сигнала не изменяется. Далее сигнал NRZI проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ) с амплитудночастотной характеристикой, близкой по форме к гауссовой кривой. Этим и определяется название сигнала.
Сглаживание сигнала необходимо для уменьшения ширины полосы частот, занимаемой радиосигналом. Такой фильтр также минимизирует межсимвольные искажения сигнала.
Pиc. 29.3. Формирование GMSK/FM rusnana: а) структурная схема б) временные диаграммы
После ФНЧ модулирующий сигнал поступает па генератор, управляемый напряжением (ГУН) для формирования частотно-манипулированпого радиосигнала. Частота радиосигнала на выходе ГУН отклоняется в ту или иную сторону от средней частоты f0 .
Девиация частоты, т.е. максимальное отклонение от среднего значения частоты составляет Δf=2,4 кГц при широкой полосе (25 кГц) и Δf = 1,2 кГц при узкой полосе (12,5 кГц) Такая девиация частоты обеспечивается при индексе модуляции 0,5 при работе на 25 кГц канале и 0,25 при работе на 12,5 кГц канале. На выходе ГУН, таким образом, формируется сигнал GMSK/FM, излучаемый в эфир после требуемого усиления.
Скорость передачи данных составляет 9600 бит/сек ± 50 ррт.
Помехоустойчивое кодирование для прямого исправления ошибок не используется.
Время нарастания и спада сигнала радиопередатчика не должно превышать 1 мс после включения сигнала на передачу.
Время переключения каналов должно быть меньше 25 мс.
Время, отводимое для переключения с передачи на прием и наоборот не должно превышать времени нарастания или времени спада. Должна иметься возможное!ь приема сообщения от слота следующего непосредственно или предшествующего собственной передаче.
Передатчик АИС имеет возможность для установки двух уровней номинальной мощности (высокая мощность, низкая мощность) как требуют некоторые приложения. Операции транспопдера но умолчанию должны использовать высокий уровень мощности Изменения уровня мощности должны осуществляться только средствами, принятыми для управления каналами.
Номинальные уровни для двух значений мощности составляют 2 Вт и 12,5 Вт. Отклонения должны быть в пределах +20%.
Оборудование АИС не должно выходить из строя в результате отсоединения или закорачивания антенного разъема. При этом отсоединение антенного разъема сопровождается звуковым сигналом.
Канальный уровень
На канальном уровне определяется порядок преобразования данных в пакеты передачи и сама процедура передачи пакетов данных в УКВ АИС канале связи.
Доступ к каналу УКВ передачи информации обеспечивается с использованием технологии МДВР (TDMA) - множественного доступа с временным разделением с использованием общей шкалы времени.
Для передач станции АИС отводится временной интервал - слот длительностью 26,7 мс. 2250 слотов составляют фрейм или кадр продолжительностью 60 секунд. Состав фрейма и слота представлен на рис. 29.4.
Временная синхронизация для всех станций осуществляется от единого источника UTC с помощью приемника GPS/GLONASS. Точность синхронизации составляет 10 мкс.
Формат слота представлен в табл. 29.5.
Выход передатчика на требуемую мощность и (стабильность частоты осуществляется в течение периода нарастания, который но длительности соответствует 8-ми битовым интервалам.
Передача данных всегда начинается с 24-битовой обучающей последовательности (преамбулы) для синхронизации работы демодулятора. Преамбула состоит из чередующихся "единиц" и "нулей" (0 1 0 1 0 1....).
Формат слота
Таблица 29.5
Флаг начала отмечает начало передачи собственно информационных данных. Длина пакета данных составляет 168 бит. Для проверки правильности приема данных используется проверочный код CRC длиной 16 бит. Данный код образуется в процессе обработки принятых данных.
Если сформированное значение CRC совпадает с принимаемым кодом CRC, то данные приняты без ошибок. В противном случае считается, что данные приняты с ошибкой.
Рис. 29.4. Состав фрейма (кадра) и слота
Флаг конца означает конец передачи. До начала следующего слота резервируется еще некоторый буферный интервал, который необходим для предотвращения перекрытия слотов от разных станций.
Буферный интервал распределяется следующим образом:
Избыточные биты (свыше 168) в сообщениях переменной длины: 4 бита;
Задержка сигнала по дальности: 12 бит;
Задержка репитерных станций: 2 бита;
Ошибка синхронизации: 6 бит.
Итого в наихудшем случае возможно смещение конца передачи на 24 битовых интервала, который и принят в качестве длительности буфера.
Станции АИС, как правило, синхронизируются непосредственно по временной шкале UTC. Станции, которые не могут получить прямой доступ к UTC, но могут принимать другие станции с индикацией прямого UTC, должны синхронизироваться по этим станциям. Это так называемый режим семафора. При этом станция меняет свое состояние синхронизации на косвенное UTC
Для одной непрерывной передачи станцией может использоваться как максимум пять последовательных слотов. При этом требуется только однократное дополнение (нарастание, обучающая последовательность флажки, CRC, буфер) для передачи длинного пакета.
Подвижные станции, которые не могут получить прямую или косвенную UTC синхронизацию, но могут принимать передачи от базовых станций, должны синхронизироваться по базовой станции.
Временное разделение каналов
Информационный взаимообмен станций АИС осуществляется на основе множественного доступа с временным разделением (Time division multiple access, TDMA). Каждая станция может передавать в строго фиксированпом временном интервале - слоте.
Для того, чтобы избежать передач двух и более станций в одном слоте применяются специальные алгоритмы планирования слотов для передачи каждой станцией.
Выбор слота на временной шкале осуществляется в соответствии со следующими четырьмя алгоритмами:
SOTDMA -self organising TDMA, самоорганизующийся множественный доступ с временным разделением каналов;
ITDMA - incremental TDMA, множественный доступ с приращением и временным разделением каналов;
RATDMA - random access TDMA, случайный множественный доступ с временным разделением каналов;
FATDMA - fixed access TDMA, множественный фиксированный доступ с временным разделением каналов;
SOTDMA является основным алгоритмом, используемым судовыми станциями в открытом море. Находясь в открытом море, все судовые станции АИС являются равноправными, и каждая станция сама резервирует номера следующих слотов для своей передачи на основании наблюдения передач от всех других станций. Пропускная способность канала обмена данными на двух каналах АИС достаточна для обмена в наиболее интенсивных районах судоходства - Дуврском и Сингапурском проливах.
Причем работоспособность всей системы АИС не нарушается даже при дефиците свободных слотов в пределах УКВ связи. В этом случае при необходимости учащения передачи судовая станция АИС считает свободными слоты, занимаемые наиболее удаленными станциями.
Алгоритмы ITDMA и RATDMA используются в переходном режиме, когда судно изменяет динамические или рейсовые характеристики и возникает необходимость ускорения темпа передач.
Алгоритм FATDMA используется только базовыми береговыми станциями для своих фиксированных передач.
Принцип выбора слота для передачи
Станции АИС после включения в работу до начала передачи в течение минутного кадра принимают и анализируют сообщения в канале АИС для определения свободных слотов и выбора потенциальных слотов для своей передачи в следующем минутном кадре. Первый слот в начале передачи выбирается с использованием протокола RATDMA. Последующие слоты в данном минутном кадре выбираются посредством протокола ITDMA. О выбранных слотах объявляется в первом переданном станцией сообщении.
Если судно не меняет свой режим движения и продолжает передавать регулярные сообщения с неизменным периодом повторения, то далее используется протокол SOTDMA, обеспечивающий резервирование слогов в предстоящих 3-7 кадрах. Если же период повторения сообщений должен измениться, например, когда судно меняет курс, то станция кратковременно переходит на протокол ITDMA, а затем возвращается к SOTDMA с новым периодом повторения.
Если судну необходимо передать нерегулярное сообщение, то станция использует протокола RATDMA для выбора первого слота под это сообщение. Последующие слоты для передачи этого сообщения выбираются посредством протокола ITDMA. Выбранный ранее порядок передачи регулярных сообщений, например, позици- онных, при этом не нарушается.
Принцип выбора слотов для передачи сообщений АИС с использованием протоколов TDMA поясняется рис. 29.5.
Рис.29.5. Выбор слотов для передачи
Например, судно должно регулярно передавать позиционное сообщение, содержащее динамическую информацию, с периодом повторения 6 секунд. Частота передачи сообщения RR для данного примера равна 10, т. е. сообщение должно повторяться 10 раз в течение минутного кадра, состоящего из 2250 слотов. Номинальное приращение N1, равное 225, означает, что данное сообщение должно повторяться, в среднем, каждые 225 слотов. Слот для передачи сообщения должен случайным образом выбираться из 45 слотов, лежащих в интервале выбора SI, но не занятых другими станциями.
Таким образом, фактический интервал передачи сообщений каждой судовой станции АИС изменяется случайным образом вокруг среднего значения, определяемого параметрами движения судов и установленного стандартами.
Принятые алгоритмы TDMA обеспечивают устойчивость канала АИС к перегрузкам, когда почти все слоты в минутном кадре заняты. Алгоритм выбора слотов в подобной ситуации будет следующим.
Если какое-либо судно А не находит свободного слота для передачи своего сообщения в интервале выбора, то оно выбирает для передачи слот, в котором уже ведет передачу наиболее удаленное от него судно В. Тем самым для других судов, находящихся поблизости, передача наиболее удаленного судна В будет подавлена в данном слоте. Однако, станция А может подавить сигнал судна В только один раз за минутный кадр.
Для передачи следующего сообщения в данном кадре судно А должно выбрать слот, где ведет передачу другое удаленное судно С. Аналогично ведут себя и другие суда вблизи судна А.
В результате, при перегрузке канала связи АИС на 400-500% (когда для нормальной работы всех станций потребовалось бы в 4-5 раз увеличить число слотов в кадре) реальная дальность приема каждой судовой станцией сообщений от других станций уменьшается до 8-10 миль, то есть до дальности уверенного радиолокационного сопровождения судов-целей средних размеров.
Следовательно, в районах с высокой интенсивностью судоходства реальная дальность действия АИС может быть меньше, чем дальность обычной радиосвязи па УКВ, определяемая высотами установки антенн.
Специфические особенности канала связи АИС накладывают существенные ограничения на технические характеристики передающих и приемных устройств. Мощность передатчика АИС стандартизована на уровне 12,5 Вт в режиме полной мощности и 2 Вт в режиме пониженной мощности. Предусмотрено ступенчатое переключение мощности передатчика (пониженная/полная) по сигналу базовой станции. Пониженная мощность может использоваться, например, на акватории порта, чтобы уменьшить перегрузку канала связи на подходных фарватерах.
Режимы работы АИС
АИС может работать в следующих режимах:
В автономном непрерывном режиме для работы во всех регионах;
В назначенном режиме для работы в районе, находящемся в зоне мониторинга и ответственности береговой СРДС, когда администрация может устанавливать интервал передачи данных, предписывать частоты, мощность передатчика, номера слотов, синхронизирующие последовательности для использования в назначенных регионах;
В режиме запроса, когда данные передаются в ответ по запросу от судна или береговой СРДС.
Станция, работающая автономно, определяет свое расписание передач координат и автоматически разрешает конфликты расписания с другими станциями. Этот режим является режимом по умолчанию и используется, как правило, в открытом море.
В автономном режиме судовая станция передает рапорта о координатах судна и другие параметры в формате сообщения 1. Перечень всех сообщений приведен в приложении.
Станция, работающая в назначенном режиме, должна использовать расписание передач, которое задано базовой станцией компетентных властей или станцией-ретранслятором. В назначенном режиме судовая станция не меняет темп передачи сообщений при изменении курса и скорости судна. В назначенном режиме судно пере- дает сообщение 2.
В опросном режиме станция автоматически отвечает на сообщения прерываний (Сообщение 15) от судна или компетентных властей.
Переключения с одного режима на другой делаются автоматически и не требуют какого-либо вмешательства оператора.
Сетевой уровень
На сетевом уровне решается задача установления маршрута следования пакетов данных. Под пакетом понимается последовательность данных, передаваемых в одном слоте. Применительно к АИС на этом уровне определяется на каком частотном канале передаются пакеты данных.
Для повышения надежности в АИС используются дна частотных канала: АИС1 и АИС2. По умолчанию используются каналы УКВ диапазона морской подвижной службы 87 (161,975 МГц) и 88 (162,025 МГц).
Передачи на этих каналах производятся поочередно. Например, если при скорости более 23 узлов судно должно автоматически передавать рапорта с периодичностью 2 секунды, то тогда периодичность передач на каждом из каналов составит 4 секунды. В открытом море использованию частотных каналов 87 и 88 ничто не препятствует. Однако в прибрежной акватории эти каналы могут быть заняты другими службами.
Если данные каналы не могут использоваться АИС, то береговые компетентные администрации могут назначать другие частотные каналы и соответствующие им параметры для работы АИС. Эти назначения действуют в определенном регионе, ограниченном прямоугольником (см. рис. 29.6).
Назначения каналов могут осуществляться:
С помощью АИС в сообщении 22;
С помощью ЦИВ на 70-канале;
Вручную оператором;
От судовой ЭКНИС.
В назначении передаются следующие параметры:
Частота каналов АИС1 и АИС2 и номинальная ширина полосы частот,
Режим приема/передачи. При этом передача может вестись на обоих каналах (ТхА/ТхВ) или только на каком-то одном канале (ТхА или ТхВ). Прием всегда ведется по обоим каналам одновременно;
Выходная мощность 2/12,5 Вт;
Координаты NE-угла и SW-угла;
Ширина переходной зоны (1 ... 8 морских миль с шагом 1 миля, по умолчанию 5 миль).
Управление каналами является функцией компетентных властей. Все назначения работы в районах автоматически сохраняются в памяти АИС. Назначения имеют привязку по дате и времени их записи, а также по способу их получения.
Альтернативно назначение может быть произведено по каналу ЦИВ, ручным вводом с помощью минимального дисплея с клавиатурой (для опытных пользователей; без необходимости этого делать не следует) или через интерфейс представления данных от судовой ЭКНИС.
При заходе в регион с другими назначениями судовая АИС автоматически перестраивается на работу с принятыми в лом регионе параметрами. При планировании регионов береговые власти должны придерживаться правил относительно взаимного расположения регионов.
Варианты приемлемого и неприемлемого взаимного расположения регионов показаны на рис. 29.7. Протяженность региона следует выбирать в диапазоне 20 ... 200 морских миль.
В районах действия береговых станций судовая станция АИС работает в назначенном режиме. При этом береговая станция назначает частотные каналы и мощность передатчика, а также передает границы географического района в виде прямоугольника, где действуют эти назначения. Для такого назначения используется сообщение 22.
АИС постоянно контролирует наличие в памяти любой ближайшей границы регионального района на дистанции до 500 миль от текущего местоположения, а также любые назначения, записанные в течение последних 5-ти недель.
АИС должна игнорировать новые назначения (введенные через интерфейс представления данных), если границы регионального района нового назначения частично или полностью перекрывают или совпадают с границами района любого хранимого в памяти назначения, принятого в сообщении № 20 от базовой станции или командой ЦИВ в течение последних 2-х часов.
Рис.29.7. Взаимное расположение регионов с назначениями со стороны береговых станций
АИС должна принимать сообщение 22 или команду ЦИВ только в том случае, если она находится в районе, определенном одним из хранимых в памяти назначений. В этом случае установка назначения может бьпь составлена путем комбинации принятых параметров с параметрами, которые используются в текущий момент.
Новые назначения должны записываться на одно из восьми свободных мест в памяти. При отсутствии свободного места, новое назначение должно записываться на место самого раннего (по времени записи) назначения.
Транспортный уровень
На транспортном уровне определяется каким образом должны преобразовываться данные в пакеты передачи. Некоторые данные требуют для передачи более одного слота. В таком случае они разбиваются на отдельные пакеты и каждый пакет передается в отдельном слоте. Если длина данных требует передачу, которая занимает более чем пять слотов, то АИС не должна передавать данные, и это должно отображаться негативным подтверждением в интерфейсе передачи данных.
Взаимообмен информацией с АИС и "внешним миром", т.е. с другой аппаратурой и человеком осуществляется через презентационный интерфейс. Каналы презентационного интерфейса показаны на рис. 29.8. Связь АИС с более высокими уровнями модели ISO/OSI осуществляется именно через презентационный интерфейс. Информационный взаимообмен на более высоких уровнях не затрагивает особенностей АИС.
Презентационный интерфейс
Презентационный интерфейс состоит из следующих каналов:
Канал 1 (СН1) - для подключения к внешнему судовому навигационному приемнику ГНСС;
Канал 2 (СН2) - для подключения к гирокомпасу;
Канал 3 (СНЗ) - для подключения к датчику угловой скорости.
Подключения АИС к внешнему приемнику ГНСС и гирокомпасу обязательны. Подключение к внешнему датчику скорости угла поворота судна - необязательно.
Для обмена информацией с внешними устройствами предусмотрены двунаправленные каналы:
Канал 4 (СН4) - для подключения к электронной картографической навигационной системе (ЭКНИС);
Канал 5 (СН5) - для подключения к лоцманскому персональному компьютеру;
Канал б (СН6) - для подключения к дополнительному навигационному дисплею (не обязательный);
Канал 8 (СН8) - для подключения к аппаратуре дальней связи;
Канал 9 (СН9) - для ввода дифференциальных поправок от внешнего приемника дифпонравок и для выдачи дифпоправок, принятых по каналу АИС (не обязательный);
Канал Ю(СНЮ) - для вывода сигнала неисправности на внешние устройства сигнализации.
Рис.29-8. Презентационный интерфейс АИС
Работа АИС с аппаратурой дальней связи
Работа АИС с аппаратурой дальней связи
Непосредственный обмен данными по УКВ каналам АИС возможен в пределах УКВ радиосвязи, т.е. приблизительно 30 морских миль. Береговые станции системы управления движением судов по УКВ каналам имеют возможность осуществлять мониторинг соответственно в пределах такой же дальности.
Имеющие иногда место аномальные распространения УКВ радиоволн путем отражений от ионосферных слоев, когда дальность связи может доходить до нескольких сотен морских миль, не могут приниматься во внимание из-за своего непостоянного характера.
Для увеличения дальности мониторинга, например, для контроля судов в исключительной экономической зо- не или исключительной танкерной зоне, аппаратура АИС может подключаться к радиосистемам дальней связи.
К радиосистемам дальней связи относятся следующие системы:
Коротковолновая система связи,
Спутниковые системы связи.
Наиболее удобной системой для реализации режима дальней связи является ИНМАРСАТ-С. Судовые станции ИНМАРСАТ-С являются одним элементов оборудования ГМССБ, причем эти станции наиболее распространены в качестве станций спутниковой связи.
Они обеспечивают передачу телексных сообщений в режиме накопления с последующей передачей (так называемый режим store and forward). Без ограничений функциональных возможностей по работе в системе ГМССБ они могу г использоваться также для передач данных но судну по запросу береговых служб, участвуя таким образом в системе дальней связи АИС.
Рис. 29.9. Работа АИС в режиме дальней связи
Принцип работы АИС в режиме дальней связи поясняется рис. 29.9. Аппаратура АИС подключается к судовой спутниковой станции ИНМАРСАТ-С. Для такого подключения используется двунаправленный интерфейс в соответствии с требованиями стандарта МЭК-61162.
Судовая станция ИНМАРСАТ-С передает сообщение через геоста- ционарный спутник, который выполняет роль активного ретранслятора. Сообщение принимается береговой земной станцией и далее по береговым линиям связи доставляется на нужную станцию регулирования движением судов.
Работа в режиме дальней связи осуществляется параллельно с функционированием АИС на УКВ каналах обмена данными. Режим дальней связи не предполагает непрерывного слежения за судном в реальном режиме времени, а предусматривает передачу данных по судну с интервалами от 2-4 раз в час до 2-х раз за сутки.
Таким образом, работа в режиме дальней связи не создает какой-либо заметной нагрузки и не мешает обмену данными на каналах АИС.
При работе с аппаратурой дальней связи судовая АИС должна передавать ответные сообщения только на запросы базовой станции.
В оборудовании АИС должны быть предусмотрены средства установки пользователем режимов автоматического или ручного формирования ответных сообщений на запросы дальней связи.
В обоих случаях на экране дисплея должна появляться индикация запроса. Она должна высвечиваться до момента отправки ответного сообщения (в автоматическом режиме или вручную) или до момента сброса индикации оператором.
Для запроса АИС через аппаратуру дальней связи в качестве адреса должны использоваться либо идентификатор MMSI, либо указание географического района "всем судам", обозначаемого границами северо-восточного и юго-западного углов прямоугольника в проекции Меркатора.
Первоначально запрос должен выполняться в географическом районе "всем судам".
Во избежание повторной передачи ответных сообщений в географическом районе на запросы других береговых станций, судовая АИС должна сохранять в памяти идентификаторы MMSI береговых станций, запросы от которых принимались в течение последних 24 часов.
В настоящее время режим дальней связи не является обязательным для всех судов. Однако он является одним из наиболее перспективных технических решений задачи мониторинга судов в глобальном масштабе.
Судовая аппаратура АИС
Судовая аппаратура АИС
Типы станций АИС
Станции АИС устанавливаются на подвижных и стационарных объектах.
К подвижным (или мобильным) станциям относятся:
Судовые станции класса А;
Судовые станции класса В;
Воздушные станции на поисково-спасательных судах;
Станции, устанавливаемые на навигационных объектах;
Портативные носимые станции, используемые лоцманами на борту судна.
К стационарным станциям относятся:
Базовые станции;
Репитерные станции.
Станции класса А полностью отвечают всем международным требованиям и должны устанавливаться на конвенционных судах в соответствии с требованиями Главы 5 СОЛАС. Станции класса В не имеют минимального дисплея для отображения информации, не требуют ввода рейсовой информации. Такие станции предназначены для установки на не конвенционных судах (прогулочные, яхты, рыболовецкие суда).
Станции АИС могут устанавливаться на воздушных судах для поисково-спасательных операций.
Станции, устанавливаемые на навигационных объектах (СНО) выполняют роль радиомаяка и передают специальное сообщение 21, содержащее собственный идентификатор, тип СНО, признак точности, местоположение, вид навигационного датчика.
К базовым станциям относят АИС, устанавливаемые на береговых станциях, участвующих в системе регулирования движением судов (СРДС). Базовые станции обеспечивают мониторинг, т.е. наблюдение судов в определенной прибрежной зоне, могут передавать специальные бинарные сообщения, содержащие информацию о судах, которые не оборудованы АИС, но сопровождаются береговыми РЛС, а также выполняют многие другие функции.
Для расширения зоны действия береговой базовой станции, например для мониторинга акватории, скрытой береговым рельефом, используют ретрансляторы - репитерные станции.
Состав судовой аппаратуры АИС
Состав судовой аппаратуры АИС
Станция АИС (или транспондер) состоит из двух функциональных узлов: основного блока и пули а управления и отображения (ПУО).
Основной блок обеспечивает все функции АИС и может работать автономно без ПУО. ПУО предназначен для взаимодействия с оператором. ПУО получает от основного блока команды управления и передает основному блоку команды ручного ввода. Обмен между основным блоком и ПУО осуществляется через последовательный интерфейс RS-422 со скоростью 9600 бит/сек.
Структурная схема судовой АИС класса А приведена на рис. 29.10.
В состав основного блока судовой станции АИС класса А входят:
Два приемника каналов AIS-1 и AIS-2 с декодерами TDMA с возможностью переключения на региональные каналы;
Передатчик, переключаемый на каналы AIS-1 и AtS-2 и на региональные каналы;
Приемник и декодер ЦИВ (канал 70);
Антенный переключатель прием/передача;
Встроенный приемник ГНСС;
Кодеры сигналов ЦИВ и TDMA;
Микропроцессорный контроллер, управляющий работой аппаратуры;
Встроенное устройство интегрального контроля работоспособности (BUT - Built-in Integrity Test).
Рис. 29.10. Структурная схема судовой АИС класса А
Минимальный (текстовый) дисплей и клавиатура обеспечивают возможность ввода в аппаратуру АИС статической и рейсовой информации, а также ввода и отображения текстовых сообщений, связанных с безопасностью мореплавания. Конструктивно минимальный дисплей и клавиатура выполняются в виде отдельного малогабаритного прибора либо объединяются с основным прибором АИС.
Минимальный дисплей должен отображать данные не менее чем по трем судам, включая пеленг, дальность и название судна-цели. Другие данные о судне могут быть отображены с помощью горизонтальной "прокрутки" текста.
При этом данные о пеленге и дальности сохраняются на экране. Путем вертикальной "прокрутки" можно отобразить данные о других судах-целях. При сопряжении аппаратуры АИС с судовым навигационным дисплеем все функции ввода и отображения информации реализуются на сопрягаемом дисплее.
Встроенный приемник ГНСС обеспечивает временную синхронизацию аппаратуры АИС и является резервным источником информации о местоположении судна. Основным источником информации о местоположении судна в АИС является внешний судовой приемник ГНСС, используемый в навигационных целях и сопрягаемый с АИС.
Дифференциальные поправки, передаваемые береговыми опорными станциями ДГНСС в радиомаячном диапазоне, могут передаваться от внешнего приемника дифференциальных поправок во внутренний приемник ГНСС. Дифференциальные поправки могут также передаваться береговой станцией по каналу связи АИС и передаваться во внутренний приемник ГНСС.
АИС использует информацию о координатах от внешнего и встроенного приемников ГНСС. АИС постоянно передает информацию о текущих координатах и времени. При передаче информации о местоположении судовая станция АИС автоматически выбирает доступный источник информации с высшим приоритетом в соответствии с табл. 29.6.
Оборудование АИС должно автоматически выбирать источник определения местоположения с высшим приоритетом. Если источник изменяется, АИС должна автоматически переключаться на источник, имеющий более высокий приоритет (после 5 с при уменьшении приоритета, и после 30 с при увеличении приоритета).
В течение этого периода времени должно использоваться последнее достоверное значение местоположения.
При смене источника определения местоположения, должно быть немедленно передано сообщение № 5 (см. приложение) и соответствующее предложение "ALR" выдано на интерфейс представления данных.
Из табл. 29.6 следует, что станция АИС отдает предпочтение приемникам ГНСС, работающим в дифференциальном режиме. При передаче координат с учетом дифференциальных поправок станция АИС включает в сообщение о местоположении признак высокой точности.
При использовании внутреннего приемника ГНСС, работающего в дифференциальном режиме, предпочтение отдается использованию поправок, полученных от базовой станции АИС. Если и внутренний и внешний приемники ГНСС работают в обычном режиме, предпочтение отдается внешнему приемнику.
Приоритет в выборе источника определения местоположения
| Приоритет | Источник определения местоположения | Признак точности | Время | Флаг RAIM | Координаты широта/долг. |
| 1 | Внешний приемник ДГНСС 1) (приемник ГНСС в диффрежиме работы) | 1 | UTC,c | 1/0 4) | Внешние данные |
| 2 | Внутренний приемник ДГНСС(внутренний приемник ГНСС в диффрежиме работы с использованием поправок, предаваемых в сообщении №17) 2) | 1 | UTC,c | 1/0 4) | Внутренние данные |
| 3 | Внутренний приемник ДГНСС(внутренний приемник ГНСС в диффрежиме работы с использованием поправок, передаваемых радиомаяком) 3) | 1 | UTC,c | 1/0 4) | Внутренние данные |
| 4 | Внешняя электронная система местоопределения 1) | 0 | UTC,c | 1/0 4) | Внешние данные |
| 5 | Внутренний приемник ГНСС (в стандартном режиме работы) 2) | 0 | UTC,c | 1/0 4) | Внутренние данные |
| 6 | Не используются средства местоопределения: а. ручной ввод Ь. счисление с. нет информации о местоположении |
0 | 61 62 63 |
0 | Ручной ввод Счисление Не доступно 181/91 |
Таблица 29.6
Примечания к табл. 29.6:
1) для любой конфигурации АИС.
2) если вутренний приемник ГПСС используется как резервный для определения местоположения.
3) если вутренний приемник ГНСС работает в дифференциальном режиме с использонапием поправок, передаваемых радиомаяком.
4) если средства RAIM доступны - 1, если не доступны - 0.
Если работоспособность источника информации о местоположении изменяется, то АИС автоматически переключается на другой доступный источник с максимально высоким приоритетом.
При смене источника навигационной информации должно быть немедленно передано сообщение, содержащее статическую и рейсовую информацию, и выдана соответствующая информация на судовой дисплей АИС. Данные о путевом угле и скорости (относительно грунта) должны получаться от используемого источника информации о местоположении.
Параметр (флаг) RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring, Автономный контроль целостности приема) автоматически рассчитывается в соответствии со специальным алгоритмом определения достоверности координат.
При хорошем разведении спутников навигационные данные считаются достоверными и отвечают требуемой точности. В этом случае параметр RAIM устанавливается в состояние "present" (или RAIM = 1). Если же RAIM = not present (или RAIM = 0), то навигационные данные имеют ограниченную точность.
Среди судовых станций класса А выделяется аппаратура ограниченного класса А, устанавливаемая но решению национальных или местных морских Администраций на судах, где установка АИС прямо не предусмотрена в требованиях Главы 5 SOLAS. Это могут быть малые рыболовные суда, оперирующие во внутренних морских подах, лоцманские, буксирные и другие тины судов.
Для станций АИС ограниченного класса А допускаются некоторые отступления от международных требований и стандартов в отношении сопрягаемых судовых приборов, использования режимов ЦИВ, управления частотными каналами и дальней связи.
Для неконвенционных судов используются судовые станции АИС класса В. Судовые станции класса В представляют собой упрощенную аппаратуру, устанавливаемая на прогулочных, спортивных и других судах, не попадающих под требования Конвенции SOLAS, например, на речных судах, выходящих в прибрежные морские воды.
Использование мобильных станций класса В на соответствующих судах позволяет уменьшить загруженность канала связи АИС, а также затраты судовладельцев на оборудование судов.
Основными отличиями судовых станций класса В являются:
Меньшая частота передачи динамической информации (период от 30 до 5 секунд);
Использование стандартных сообщений, отличающихся по формату от сообщений станций класса А;
Использование внутреннего приемника ГНСС, как в целях АИС, так и в навигационных целях;
Возможное отсутствие части режимов работы и функций (режим дальней связи через Ипмарсат-С, режим управления частотными каналами, назначенный режим работы и другие).
Особым видом судовых станций АИС является портативная (носимая) аппаратура, доставляемая на борт судна и используемая лоцманами. Лоцманская аппаратура АИС выполняется в двух вариантах.
Если па судне установлен полный комплект оборудования АИС, лоцманская аппаратура выполняется в виде портативного компьютера (ноутбука) с электронной картой района лоцманского обслуживания, который подключается к судовой станции АИС.
Второй тип лоцманской аппаратуры предназначен для использования на судах, не оснащенных АИС, и включает все необходимые элементы судовой станции. Приемопередающая часть аппаратуры оформлена в виде прибора защищенного исполнения, снабжена встроенными в крышку антеннами ГНСС и УКВ и устанавливается на крыле мостика или на верхнем мостике.
Индикаторная часть аппаратуры в виде портативного компьютера (ноутбука) размещается на ходовом мостике и взаимодействует с приемопередающей частью посредством беспроводного канала связи.
В качестве источника информации о местоположении используется встроенный приемник ГНСС в дифференциальном режиме. Связь с гирокомпасом и датчиком угловой скорости в большинстве случаев отсутствует.
Ввод данных по судну
Кроме данных автоматически поступающих от датчиков информации (координаты, курс и другие динамические данные) АИС передает также статические и рейсовые параметры судна. Статические данные (MMSI, название и позывной сигнал судна) вводятся при установке аппаратуры АИС на судне и в дальнейшем оператором без особых требований изменяться не должны.
Эти параметры следует только контролировать, обращая внимание на полное соответствие MMSI, позывного сигнала, названия судна, указанным в лицензии на радиооборудование. Не следует перед названием судна приписывать символы типа M/V, F/V, RMS, FPV или какие- либо другие приставки.
Использование таких приставок в автоматических базах данных береговых служб может привести к недоразумениям.
Особое внимание следует обратить на корректность указания точки расположения антенны ГНСС, т.е. параметров А, В, С, D (рис. 29.11). Расстояния А, В, С, D задаются в метрах и соответствуют положению антенны относительно носа, кормы, левого и правого борта судна как это показано на рис. 29.11.
Необходимо помнить, что в АИС для получения информации о текущих координатах используются два приемника ГНСС - внешний и встроенный приемник.
Каждый из этих приемников имеет свою собственную антенну. Приоритет использования координат от того или иного приемника указан в табл. 29.6. В первую очередь используются координаты от внешнего приемника ГНСС, а при невозможности получения данных от внешнего приемника координаты поступают от встроенного приемника.
Рис. 29.11. Параметры точки привязки антенны ГНСС
В АИС должны быть правильно введены две разные точки привязки антенн внешнего и встроенного приемника ГНСС.
Ввод параметров А, В, С, D осуществляется в разных меню операторского пульта управления. Не следует их изменять без подробного ознакомления с инструкцией пользователя АИС и достоверной информации о расположении антенн внешнего и встроенного приемников ГНСС. Точки привязки антенн приемников ГНСС должны быть указаны в техническом проекте на установку оборудования АИС.
Некоторые данные АИС защищены паролем, задаваемым оператором. Пароль следует хранить в надежном месте.
Рейсовые параметры (тип судна и перевозимого груза и осадка судна) вводятся в начале каждого рейса и корректируются по мере необходимости. Тип судна и характер перевозимого груза задаются двузначным чис- лом по таблицам 29.7 - 29.9
Типы судов и перевозимых грузов
| Первая цифра | Вторая цифра |
| 0 - не используется | 0 - Все суда данного типа |
| 1 - Резерв для будущего использования | 1 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «А» |
| 2 - Суда - экранопланы (WIG) | 2 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «В» |
| 3 - См табл. 29.8 | 3 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «С» |
| 4 - Высокоскоростные суда | 4 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «D» |
| 5 - См. табл. 29.9 | 5 - Резерв для будущего и спользования |
| 6 - Пассажирское судно | 6 - Резерв для будущего и спользования |
| 7 - Грузовое судно | 7 - Резерв для будущего и спользования |
| 8 - Танкер | 8 - Резерв для будущего и спользования |
| 9 - Другие типы судов | 9 - Нет дополнительной информации |
Таблица 29.7
Другие типы судов
| Первая цифра | Вторая цифра | Тип судна |
| 3 | 0 | Рыболовецкое |
| 3 | 1 | Буксирующее |
| 3 | 2 | Буксирующее, длина буксира превышает 200 м или ширина превышает 25 м. |
| 3 | 3 | Занятое дноуглубительными или подводными операциями. |
| 3 | 4 | Занятое водолазными работами. |
| 3 | 5 | Занятое военными операциями. |
| 3 | 6 | Парусное судно |
| 3 | 7 | Прогулочное судно |
| 3 | 8 | Резерв для будущего использования |
| 3 | 9 | Резерв для будущего использования. |
Таблица 29 8
Специальные суда
| Первая цифра | Вторая цифра | Тип судна |
| 5 | 0 | Лоцманские катера |
| 5 | 1 | Поисково-спасательные суда |
| 5 | 2 | Буксиры |
| 5 | 3 | Суда портовой службы |
| 5 | 4 | Суда с оборудованием для очистных операций и не фтесборщики |
| 5 | 5 | Суда служб надзора |
| 5 | 6 | |
| 5 | 7 | Резерв - для обозначения местных судов |
| 5 | 8 | Медицинский транспорт (определен Женевской конвенцией 1 949г.) |
| 5 | 9 | Суда в соответствии с Резолюцией N 18 (Mob -83) |
Таблица 29.9
Например, для грузового судна, не перевозящего опасных грузов, следует установить код 70.
Диагностика неисправностей
В аппаратуре АИС предусмотрены средства встроенного контроля работоспособности (BIIT). Эти средства обеспечивают постоянный контроль правильности функционирования АИС одновременно с выполнением стандартных функций.
В случае обнаружения серьезного функционального сбоя или неисправности в работе оборудования АИС должна срабатывать тревожная сигнализация и информация о неисправности с индикацией кода неисправности должна отображаться на минимальном дисплее Коды неисправностей приведены в табл. 29.10.
Коды неисправностей АИС
| Текст сообщения | № сообщ. | Реакция системы на сообщение |
| AIS: Tx malfunction (He работает передатчик) | 001 | Прекратить передачу |
| AIS: Antenna SWR exceeds limit (Значение коэффициента стоячей волны (КСВН) превышает допустимое) | 002 | Продолжить работу |
| AIS: Rx channel 1 malfunction(Неисправность канала 1 приемника) | 003 | |
| AIS: Rx channel 2 malfunction(Неисправность канала 2 приемника) | 004 | Прекратить передачу в неисправном канале |
| AIS: Rx channel 70 malfunction(Неисправность канала 70 приемника) | 005 | Прекратить передачу в неисправном канале |
| AIS: General failure (Общий сбой) | 006 | Прекратить передачу |
| AIS: MKD connection lost(Нет связи с МКД) | 008 | Продолжать работу и установить состояние DTE в «1» |
| AIS: External EPFS lost(Нет данных от внешнего приемника ГНСС) | 025 | Продолжить работу |
| AIS: No sensor position in use (He используются средства определения координат) | 026 | Продолжить работу |
| AIS: No valid SOG information(Недостоверная информация о путевой скорости) | 029 | |
| AIS: No valid COG information(Недостоверная информация о путевом угле) | 030 | Продолжить работу, используя данные по умолчанию |
| AIS: Heading lost/invalid(Потеря/недостоверная информация о курсе) | 032 | Продолжить работу, используя данные по умолчанию |
| AIS: No valid ROT information(Потеря/недостоверная информация о скорости поворота) | 035 | Продолжить работу, используя данные по умолчанию |
Таблица 29.10
Для обеспечения независимого и простого способа включения внешней тревожной сигнализации, оборудование АИС имеет сигнальное реле с нормально замкнутыми свободными от "земли" контактами.
При выключении питания сигнальное реле также должно активироваться.
После подтверждения оператором тревожной сигнализации средствами минимального дисплея (внутреннее подтверждение), или после получения соответствующего АСК предложения (внешнее подтверждение) сигнальное реле должно переходить в исходное состояние.
В случае, если в работе оборудования АИС происходят менее существенные изменения, которые не оказывают влияние на общую работоспособность, то на минимальном дисплее отображается соответствующая индикация без включения сигнализации и требования подтверждения.
Коды таких изменений представлены в табл. 29.11. Примером таких сообщений могут быть сообщения, связанные с переключением источника получения координат судна от внешнего приемника ГНСС на внутренний или наоборот.
Коды изменений функционирования АИС
| Текст сообщения | № сообщ. | Реакция оборудования |
| Потеря времендай шкалы UTC | 007 | Продолжить работу с использованием непрямого доступа к UTC или синхронизацией по станции-семафору |
| Используется внешний приемник ДГНСС (приемник ГНСС в дифференциальном режиме работы) |
021 | Продолжать работу |
| Используется внешний приемник ГНСС |
022 | Продолжать работу |
| Используется внутренний приемник ДГНСС (приемник ГНСС в дифференциальном режиме работы с использованием поправок, передаваемых радиомаяком) |
023 | Продолжать работу |
| Используются внутренний приемник ДГНСС (приемник ГНСС в дифференциальном режиме работы с использованием поправок, передаваемых в сообщении 17) |
024 | Продолжать работу |
| Используется внутренний приемник ГНСС (в стандартном режиме работы) |
025 | Продолжать работу |
| Используется внешний источник SOG/COG | 027 | Продолжать работу |
| Используется внутренний источник SOG/COG | 028 | Продолжать работу |
| Фактическое значение курса | 031 | Продолжать работу |
| Используется индикатор угловой скорости поворота | 033 | Продолжать работу |
| Используется другой датчик угловой скорости поворота | 034 | Продолжать работу |
| Изменены параметры сообщения управления каналом | 036 | Продолжать работу |
Таблица 29.11
Совместное использование АИС с системой электронных карт
Совместное использование АИС с системой электронных карт
Отображение информации АИС является одной из ключевых проблем, определяющих эффективность ее практического использования как на судах, так и в береговых службах. Проблема отображения информации АИС окончательно не разрешена и не нашла соответствующего отражения в нормативных документах и стандартах по АИС, за исключением требований общего характера.
Так, в Стандарте МЭК-61993-2 установлены требования только к минимальному дисплею для судовых мобильных станций класса А. Наглядное графическое отображение информации, которое необходимо для эффективного использования АИС, в действующих нормативно-технических документах не регламентируется. Поэтому сегодня разработчики программных продуктов используют различные графические символы для индикации данных АИС.
Информация АИС в графическом виде может отображаться па следующих типах дисплейных устройств:
На индикаторе судовой РЛС или дисплеях с функциями радиолокационной прокладки (САРП);
На дисплее электронной картографической навигационной информационной системы (ЭКНИС);
На дисплеях интегрированных навигационных систем (INS - Integrated Navigation System) или интегриро- ванных систем мостика (IBS - Integrated Bridge System);
На специализированных дисплеях операторов СУДС, систем судовых сообщений и других береговых служб.
Поскольку основным назначением АИС при использовании на борту судна является предупреждение столкновений, то отображение информации АИС на судах целесообразно, в первую очередь, на дисплеях, традиционно применяемых в целях предупреждения столкновений - РЛС и САРП. Однако, по ряду причин техни- ческого характера, отображение информации АИС возможно только на современных индикаторах РЛС/САРП, полностью отвечающих требованиям Резолюций IMO MSC 64(67) и А.823(19), а также Стандартов IEC 60872, 60936 и 61162. Кроме того, пользовательский интерфейс таких индикаторов должен включать специфические функции, относящиеся к управлению информацией АИС и/или к интегрированному (комбинированному) отображению информации АИС и радиолокационной информации. Подобные устройства стали появляться на рынке морской радиоэлектроники с 2002 г. и пока не получили широкого распространения на морских судах.
Поэтому, одним из доступных средств для отображения информации АИС на борту судна па сегодняшний день может быть электронная картографическая навигационная информационная система.
Эксплуатационные требования к электронным картографическим навигационным информационным системам (ЭКНИС) определены в Резолюциях IMO А.817(19) и MSC.86(70). Главной функцией ЭКНИС является помощь в обеспечении навигационной безопасности мореплавания.
ЭКНИС представляет собой навигационную информационную систему, которая с соответствующими дублирующими устройствами может рассматриваться в качестве средства, отвечающего требованию в от ношении откорректированной карты по правилу V/20 Конвенции СОЛАС-74.
Указанная цель достигается путем объединения информации, поступающей от системной электронной навигационной карты (СЭНК) с данными о местоположении судна. В случае необходимости на дисплее может отображаться и дополнительная навигационная информация, в качестве которой прежде всего следует выделить радиолокационную информацию и данные АИС.
Информация ЭКНИС и дополнительная информация должны отображаться в общей координатной системе, не должны искажать информацию СЭНК и быть четко от неё отличимы.
На современных судах информация АИС совместно с радиолокационной информацией можег отображался на дисплеях интегрированных навигационных систем (INS) или интегрированных систем мое гика (IBS), которые получают все более широкое распространение. При совместном отображении информации АИС и информации от РЛС/САРП рекомендуется соблюдать следующие основные принципы, приведенные в руководствах IMO и IALA (International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities).
Символы АИС не должны ухудшать наблюдение эхо-сигналов и символов радиолокационного сопровожде- ния. Символы АИС и радиолокационного сопровождения должны четко различаться друг от друга (insei ом, формой или размерами);
Данные по цели, получаемые от АИС и в результате радиолокационного сопровождения, должны четко различаться между собой. Источник данных (АИС или САРП) должен быть индицирован; свойства векторов целей (время экстраполяции, векторы относительного или истинного движения), отображаемых по данным АИС и РЛС/САРП, должны быть идентичны;
Установленный режим индикации (ориентация изображения по курсу или по меридиану, неподвижный или движущийся символ собственного судна) должен распространяться как на цели, сопровождаемые РЛС/САРП, так на цели АИС;
Если установлены зоны ограничения автоматического захвата для РЛС/САРП, то эти зоны должны действовать для активации целей АИС. При вхождении в зону автоматического захвата "спящая" цель АИС должна становиться "активной",
Установленные оператором предельные значения СРА/ТСРА (Closest Point of Approach/Time to Closest Point of Approach) должны распространяться как на цели, сопровождаемые РЛС/САРП, так на цели АИС Сигнализация об опасной цели должна действовать по каждому источнику информации независимо от того, выполняются ли условия опасного сближения по другому источнику информации;
Для целей, сопровождаемых РЛС/САРП и но которым обеспечивается информация АИС, может быть предусмотрен автоматический выбор вида информации, чтобы избежать отображения двух символов одной и той же цели. Оператор должен иметь возможность изменения предустановленных критериев автоматического выбора,
Если выполняются критерии автоматического выбора вида информации по целям, должны индицироваться символы и данные АИС. При этом наличие радиолокационного сопровождения и соответствующих данных должно быть индицировано и данные должны быть доступны.
Признанным лидером в разработке ЭКНИС является компания Transas Marine Ltd Одним из последних продуктов компании является электронная картографическая система Navi-Sailor 3000 (NS).
Являясь интегрированной средой, NS позволяет вести обработку множества данных, поступающих от различных внешних датчиков. Одним из таких датчиков может быть комплект АИС. При сопряжении его с NS имеются следующие возможности:
Принимать и отображать данные о судах, использующих АИС (координаты, название, MMSI, IMO №, навигационный статус судна, тип судна и характер груза, курс, скорость и т.д.); принимать и отображать дополнительную иформацию, передаваемую судовыми и береговыми АИС;
Передавать данные о собственном судне (координаты, название, MMSI, IMO №, навигационный статус судна, тип судна и характер груза, курс, скорость и т.д.);
Передавать сообщения с различным статусом другим объектам АИС;
Передавать информацию об АИС целях, визуализируемых в NS, другим объектам системы АИС.
Рис 29 12. Область карты программного комплекса Fleet Manager IZB
Цели, принятые от АИС, отображаются и обрабатываются в системе NS с уникальными идентификаторами (MMSI, IMO №, название, позывной сигнал). По своей характеристике цели имеют различную форму.
Так, вытянутый треугольник обозначает любую неопасную цель, информация о которой обновлялась менее 40 секунд назад. Равносторонний треугольник обозначает опасную цель (оба значения СРА и ТСРА менее установленных).
Ромб - любая цель, обновление информации от которой отсутствует в течение 40 секунд и т.д. Все цели окрашены в зелёный цвет. На картах крупных масштабов цели отображаются в виде контура судна.
Для оперативного получения более подробной информации об определенной цели используется свободный курсор. С его помощью отображается специальный формуляр с данными по АИС цели.
В NS предусмотрена работа с АИС как средством приема и передачи служебной информации. Прием и отображение служебных сообщений от других станций производится автоматически. Существует возможность отравлять как текстовые сообщения, так и сообщения о целях. Статус сообщения (Normal или Safety) присваивается оператором в зависимости от важности передаваемого сообщения.
Другим продуктом, получившим признание и широкое распространение на рынке ЭКНИС, является программный комплекс Fleet Manager IZB, разработанный компанией INT Co., Ltd. Комплекс состоит из серверной и клиентской части.
В составе сервера функционирует пополняемая база данных судов и позиций и набор специализированных программ (интерфейсных модулей), позволяющих работать с информацией, поступающей по различным каналам (АИС, ЦИВ, ИНМАРСАТ и т.д.). Оператор взаимодействует с системой с помощью клиентского рабочего места.
Главное окно программного комплекса наряду с основной областью карты (рис. 29.12) включает главное меню, панель инструментов, панель дополнительной информации и панель статуса и управления.
В области карты специальными графическими символами отображаются цели АИС. При этом отвечающая цель АИС выводится в виде ромба с вектором скорости и траекторией пройденного пути.
Группа целей отображается в виде треугольников с указанием количества целей в группе. Оперативную информацию о выбранной цели (название, MMSI, позывной сигнал, гип судна, номер IMO, пункт назначения и время прибытия, текущие координаты, характеристики судна и т.д.) можно получить из панели дополнительной информации.
Главное меню с панелью инструментов и панелью статуса и управления позволяют задавать режимы работы программы, корректировать базу данных судов, создавать закладки на определенные районы карты, настраивать фильтры для отображения судов и позиций и т.д.
Несомненным преимуществом рассматриваемого комплекса является возможность совместного использования программных модулей, позволяющих обрабатывать данные АИС, контролировать обьем информации, хранимой в базе данных позиций, создания, отправки и получения сообщений, создания программ симуляции от внешних сенсоров и т.п.
Использование АИС в системах регулирования движением судов
Использование АИС в системах регулирования движением судов
В соответствии с Резолюцией IMO MSC.74(69) основными береговыми службами, использующими АИС в режиме работы "судно-берег", являются системы регулирования движением судов (СРДС), а также системы судовых сообщений, обеспечивающие получение прибрежными государствами информации о судне и его грузе.
Использование АИС в качестве технического средства СРДС позволяет реализовать следующие преимущества:
Возможность автоматической идентификации контролируемых судов, что исключает необходимость в радиопеленгаторах и/или голосовом радиообмене в целях идентификации;
Автоматизацию получения от судов информации, необходимой для работы СРДС (тин судна, длина, ширина, осадка, порт назначения, маршрут движения и т.д.);
Автоматизацию передачи судам информации о навигационной обстановке в районе действия СРДС, гидрометеорологической информации и предупреждений об опасных явлениях;
Возможность автоматизированной передачи по каналам АИС информации о судах, не оборудованных транснондерами, но сопровождаемыми РЛС СРДС;
Значительное снижение погрешностей определения координат и элементов движения контролируемых су- дов по сравнению с радиолокационным сопровождением;
Исключение других специфических ограничений и недостатков, свойственных радиолокационному сопровождению (влияние затенения, ложных эхосигналов и помех, возможность потери и переключения сопро- вождения, увеличение погрешностей при маневре цели и т. д.);
Возможность существенного расширение района действия СРДС при значительном сокращении строитель- ных затрат и эксплуатационных расходов.
Обеспечение автоматической идентификации и автоматизация взаимного обмена информацией между центром СРДС и судами средствами АИС способствует снижению объема радиотелефонного обмена, а в некоторых случаях позволяет полностью его исключить (например, для паромов и других судов местного сообщения). Как следствие, снижается дополнительная нагрузка на судоводителей и операторов СРДС, что способствует повышению уровня безопасности судоходства.
Использование АИС и СРДС как центра, обрабатывающего и распределяющего принятую от судов информацию АИС, позволяет исключить параллельную передачу радиотелефонной информации с судна в адрес дру- гих портовых служб (лоцманская служба, портовые власти, агентские, буксирные, стивидорные, бункеровочныс и другие компании, занятые обслуживанием судов в порту).
Кроме того, внедрение АИС в крупнейших портах мира (Сингапур, Роттердам, Гонконг, Гамбург и других) позволяет разрешить серьезные проблемы с перегрузкой УКВ каналов морской подвижной службы, способствуя тем самым повышению эффективности работы портов.
Важное значение для обеспечения безопасности судоходства в акваториях портов и в прибрежных водах имеет передача центром СРДС через базовые станции АИС двоичных (бинарных) сообщений, например, сообщение №8, содержащих информацию о судах, не оборудованных АИС, но сопровождаемых береговыми РЛС в составе СРДС.
В результате такой операции судно, которое не оборудовано станцией АИС, тем не менее, отображается на индикаторах АИС всех других судов. Вся необходимая информация по такому судну передается в составе бинарного сообщения береговой базовой станцией.
Для реализации этой функции аппаратура обработки радиолокационной информации должна быть связана с общей базой данных АИС и радиолокационного сопровождения, а также с контроллером базовых станций АИС.
Вторым видом бинарных сообщений АИС, связанным с деятельностью СРДС, является информация о плане перехода в районе действия СРДС (маршруте движения судна), который сообщается судном Центру СРДС или предлагается центром СРДС судну.
Применение АИС в СРДС позволяет компенсировать ограничения и недостатки традиционного радиолокационного контроля и сопровождения и тем самым существенно повысить эффективность и качество получаемой информации о движении судов в районе действия СРДС. Достоинства и преимущества АИС в данном аспекте во многом аналогичны применению АИС на судах.
Принцип функционирования АИС совместно с береговыми службами поясняется рис. 29.13.
Рис.29.13. Функционирование АИС совместно с береговыми службами
Дополнительно применение АИС в СРДС позволяет существенно расширить зону эффективного контроля движения судов, оборудованных АИС, без увеличения числа береговых РЛС.
Особенно важно это достоин- ство АИС для изрезанного побережья и архипелагов, где одна базовая станция АИС может перекрыть акваторию, требующую нескольких РЛС для полного обеспечения радиолокационного контроля. Соответственно, значительно снижаются капиталовложения и затраты на эксплуатацию СРДС.
Вместе с тем, применение АИС не исключает установки РЛС для контроля за наиболее сложными участками расширяемого района действия СРДС, особенно при наличии в структуре судоходства судов, не подлежащих оснащению АИС.
На участках района действия СРДС, не контролируемых с помощью РЛС, получение информации о судах, не оборудованных АИС, обеспечивается использованием элементов систем судовых сообщений - регулярные доклады но радиотелефонным каналам в центр СРДС в определенных точках маршрута или на рубежах.
Тем не менее, не все центры СРДС в обязательном порядке имеют в своем составе АИС. Общая позиция IALA в отношении внедрения АИС в СРДС достаточно ясно выражена в "Руководстве по СРДС" (VTS Manual 2002):
"Чтобы избежать ситуации, при которой суда, оборудованные АИС, будут неоправданно предполагать, что центр СРДС способен принимать их сообщения, Администрация СРДС должна рассмотреть вопрос о публикации статуса СРДС в отношении АИС. Там, где это приемлемо, заранее должна быть опубликована дата, когда Администрация планирует внедрить АИС в СРДС".
5.3. Автоматизированные информационные системы
Информационная технология (ИТ) тесно связана с информационными системами, которые являются для нее основной средой функционирования .
Информационная технология является процессом, состоящим из четко регламентированных правил, действий, этапов обработки данных. Основная цель ИТ – в результате переработки первичной информации получить необходимую для пользователя информацию.
Информационная система (ИС ) является средой, составляющими элементами которой являются компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, базы данных, люди и т.д. Основное назначение ИС – организация хранения и передачи информации. ИС – человеко-компьютерная система для организации хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели, использующая компьютерную информационную технологию.
Обычно в термин ИС обязательно вкладывается понятие автоматизируемой системы, при этом предполагается, что в процессе обработки информации главная роль отводится компьютеру. Можно дать более или менее строгое определение автоматизированной информационной системы (АИС) :
АИС (Банк данных )- это совокупность тем или иным образом структурированных данных (базы данных) и комплекса аппаратно-программных средств для хранения данных и манипулирования ими(см. рис.11).
Под структурированием понимают процесс приспособления данных к нуждам автомата, например, ограничение длины и значений данных, т.е. введение соглашений о способах представления данных.
Рис.5.1. Состав Банка данных.
Базой данных (БД) в строгом смысле слова называют файл взаимосвязанных структурированных данных, определенных посредством схемы, не зависящей от программ и расположенных на запоминающих устройствах с прямым доступом. В качестве последних чаще всего выступают магнитные диски.
В последнее время наибольшее распространение получили реляционные БД. В них информация хранится в одной или нескольких таблицах. Связь между таблицами осуществляется посредством значений одного или нескольких совпадающих полей. Каждая строка таблицы в РБД уникальна. Для обеспечения уникальности строк используются ключи, которые включают одно или несколько полей. Ключи хранятся в упорядоченном виде, что обеспечивает прямой доступ к записям таблицы во время поиска.
Для взаимодействия пользователя с БД используются системы управления БД (СУБД). СУБД - это комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования баз данных.
Современные СУБД обеспечивают :
· набор средств для поддержки таблиц и соотношений между связанными таблицами,
· развитый пользовательский интерфейс, который позволяет вам вводить и модифицировать информацию, выполнять поиск и представлять информацию в текстовом или графическом виде,
· средства программирования высокого уровня, с помощью которых можно создавать собственные приложения.
Подходить к рассмотрению многообразия АИС можно по разному (см. рис.5.2). Так, можно исходить из функционального назначения АИС (табл.4). Можно классифицировать АИС по их назначению:
· АИС для сбора и обработки учетно-регистрационной и статистической информации;
· АИС оперативного назначения;
· АИС для использования в следственной практике;
· АИС криминалистического назначения;
· АИС для использования в экспертной практике;
· АИС управленческого назначения и т.д.
Использование АИС в следственной, оперативно-розыскной и экспертной деятельности будет рассматриваться в пятой части.
Таблица 5.1. Функции автоматизированных информационных систем
| Управленческие системы | Финансовые системы | Кадровые системы | Производственные системы |
| Контроль за деятельностью организации | Бухгалтерский учет и расчет зарплаты | Учет персонала организации | Исследование спроса и прогноз продаж |
| Анализ стратегических и тактических ситуаций | Финансовый прогноз и анализ | Контроль сроков, поощрений, взысканий, выслуги | Анализ и прогноз производственных затрат |
| Выявление тактических проблем | Составление финансового плана | Планирование отпусков | |
| Обеспечение выработки решений | Контроль расходов и доходов | Анализ и планирование переподготовки | Учет заказов |
| Корректировка бюджета | Анализ и прогноз потребности в трудовых ресурсах |
Однако при такой классификации не учитываются многие важнейшие характеристики АИС, такие, как характер выдаваемой информации, способ организации поискового массива, тип критерия смыслового соответствия и т.д. Одна из наиболее полных классификаций по признакам, отражающим возможность унификации при создании и использовании АИС, предложена, например, в работе.
Опыт практического применения АИС показал, что наиболее точной, соответствующей самому назначению АИС следует считать классификацию по степени сложности технической, вычислительной, аналитической и логической обработки используемой информации. При таком подходе к классификации можно наиболее тесно связать АИС и соответствующие информационные технологии, основные виды которых были приведены выше (см. раздел 5.2).
Соответственно, на наш взгляд, можно выделить следующие виды АИС, используемые в деятельности органов внутренних дел:
· автоматизированные системы обработки данных (АСОД);
· автоматизированные информационно-поисковые системы (АИПС);
· автоматизированные информационно-справочные системы (АИСС);
· автоматизированные рабочие места (АРМ);
· автоматизированные системы управления (АСУ);
· экспертные системы (ЭС) и системы поддержки принятия решений;
Классификация АИС определяет место каждой системы, ее связь с другими системами и пути возможного построения новых информационных систем. Так, например, сочетание АИСС и АСОД получило название автоматизированной информационно-расчетной системы, а в состав АСУ может входить одновременно несколько АРМ и ЭС.
Рассмотрим каждый из перечисленных в классификации типов АИС подробнее и приведем конкретные примеры использования соответствующих систем.
Автоматизированные системы обработки данных (АСОД ) предназначены для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются входные данные, известны алгоритмы и стандартные процедуры обработки. АСОД применяются в целях автоматизации повторяющихся рутинных операций управленческого труда персонала невысокой квалификации. Как самостоятельные ИС АСОД в настоящее время практически не используются, но вместе с тем они являются обязательными элементами большинства сложных ИС, таких, как АИСС, АРМ, АСУ. В ОВД АСОД используются, в частности, для статистической обработки информации по заданным формам отчетности и более подробно рассмотрены в четвертой части.
АИПС - система, обеспечивающая отбор и вывод информации по заданному в запросе условию. АИПС и рассматриваемые далее АИСС являются основными составляющими элементами информационной технологии управления. Важность АИПС в управлении состоит в том, что необходимость работы с ними и, соответственно, результаты используются на всех уровнях управления – начиная от операционного и кончая стратегическим. Примеры АИПС, которые в практической работе правоохранительных органов реализованы как автоматизированные учеты, были рассмотрены выше (см. раздел 5.1).
АИСС называются системы, работающие в интерактивном режиме и обеспечивающие пользователей сведениями справочного характера. Они производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных.
АИСС "СВОДКА" позволяет работать с базой данных, создаваемой по поступающей в органы внутренних дел оперативной информации о происшествиях и преступлениях, осуществлять поиск в БД по реквизитам, а также вести статистическую обработку данных, составлять отчеты при поступлении запросов и после исполнения документов.
Рис.5.2. Классификация информационных систем.
АИСС "ГАСТРОЛЕРЫ" предназначена для автоматизированной обработки оперативными подразделениями УВДТ и ОВДТ информации о лицах, представляющих оперативный интерес для органов внутренних дел на транспорте и их связях; похищенных на транспорте, неразысканных или добровольно сданных вещах, имеющих индивидуальные номера или характерные особенности.
Система позволяет решить три основных задачи: "ЛИЦО", "НЕРАСКРЫТЫЕ ПРЕСТУПЛЕНИЯ", "ВЕЩИ". Для работы требуется PC совместимый ПК и пакет прикладных программ FLINT 3.03 или 4.0.
АИСС "Грузы-ЖД" разработана для автоматизированного сбора, хранения и выдачи информации о фактах хищения груза и багажа на железнодорожном транспорте, по которым возбуждены уголовные дела, а также о раскрытых хищениях грузов. Система может работать в составе автоматизированного рабочего места (АРМ) и в локальной вычислительной сети (ЛВС). Требования к техническому обеспечению АИСС такие же, как и для АИСС "Гастролеры".
АИСС "НАРКОБИЗНЕС" предназначена для сотрудников отдела по незаконному обороту наркотиков. Использование системы межзадачных связей позволяет выявлять лица, их связи с событиями, друг с другом, оружием и адресами, проходящими по разным видам учетов. АИСС применяется для проведения оперативной и учетно-аналитической работы в горрайорганах и МВД республик.
Широко используемой в ОВД системой является АИСС "Картотека-Регион", предназначенная для работы с пофамильными учетами осужденных, разыскиваемых и задержанных за бродяжничество лиц. Использование АИСС для получения справочной информации из оперативно-справочных картотек позволяет не только снизить затраты ручного труда на 40 процентов и повысить эффективность решения оперативно-служебных задач, но и получать необходимые аналитико-статистические данные и решать производственно-хозяйственные задачи, в частности, по распределению осужденных лиц в соответствии с профессиональными навыками, мерой наказания, режимом содержания и потребностью производства. Входящий в состав АИСС программно-технический комплекс обеспечивает постановку на автоматизированный учет немашинно- ориентированных документов анкетного типа. В качестве СУБД АИСС "Картотека-Регион" взята "Adabas", а программирование прикладных задач может осуществляться на алгоритмическом языке PL/1. Среднее время поиска в БД по установочным данным на массиве 1,7 млн. документов составляет 2-3 секунды.
АИСС "СПЕЦАППАРАТ" разработана для работы со спецаппаратом и позволяет планировать оперативно-розыскные мероприятия на основе быстрого и качественного обеспечения их необходимой информацией. Можно, например, быстро найти круг лиц, проходящих по однотипным фактам из массива спецсообщений, способам совершения преступлений, адресам и т.п.
АРМ называется индивидуальный комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации профессионального труда специалиста. В состав АРМ входят, как правило, ПК, принтер, графопостроитель, сканер и другие устройства, а так же такие прикладные программы, как, например, текстовые редакторы, электронные таблицы, средства деловой графики и т.п., т.е. офисные приложения. АРМ являются основной средой ИТ автоматизации профессиональной деятельности.
Понятие АРМ не является до конца устоявшимся. Так, иногда под АРМ понимается рабочее место, оборудованное всеми аппаратными средствами, необходимыми для выполнения определенных функций. Также можно встретить понятие АРМ как условного названия программного пакета, предназначенного для автоматизации рабочего процесса. По-видимому, АРМ следует рассматривать как системы, структура которых, т.е. совокупность всех подсистем и элементов, определяется функциональным назначением. Поскольку АРМ отличаются от АСОД, АИСС и АИПС развитыми функциональными возможностями, последние могут входить в состав АРМ в качестве подсистем.
Обычно различают три способа построения АРМ в зависимости от структуры исполнения - индивидуального пользования, группового пользования и сетевой. Преимущества и недостатки каждого способа очевидны; следует лишь заметить, что сетевой способ построения кажется наиболее перспективным, поскольку позволяет получать информацию из удаленных банков данных, вплоть до федерального и международного уровня, а также обмениваться интересующей информацией между структурными подразделениями, не прибегая к другим средствам связи.
При работе с АРМ от специалиста не требуется детального знания системного и прикладного программного обеспечения. Гораздо важнее, чтобы он умел ориентироваться в предметной области изучаемого явления.
Примером АРМ оперативного назначения может служить АРМ "ГРОВД", которое создано с целью совершенствования информационного обеспечения оперативно-розыскной и управленческой деятельности городских и районных органов внутренних дел. АРМ спроектировано как совокупность взаимосвязанных подсистем, каждая из которых может функционировать автономно. Система позволяет выполнять статистическую обработку информации и ее функции рассмотрены в четвертой части настоящего пособия.
АСУ представляет собой комплекс программных и технических средств, предназначенных для автоматизации управления различными объектами. Основная функция АСУ - обеспечение руководства информацией. На практике АСУ реализуются в виде совокупности связанных между собой АРМ.
Примером современной АСУ ОВД является АСУ "Дежурная часть" (АСУ ДЧ), которая предназначена для автоматизации управления силами и средствами подразделений и служб ОВД в процессе оперативного реагирования на преступления и правонарушения. АСУ выполняет следующие основные функции:
- автоматизированный сбор и анализ информации об оперативной обстановке в городе, выдача решений и целеуказаний подразделениям ОВД, экипажам патрульных автомобилей, контроль за их исполнением в реальном масштабе времени;
- автоматизированный сбор, обработка, хранение, документирование и отображение на средствах индивидуального и коллективного пользования в ДЧ и подразделениях ОВД информации о расстановке сил и средств, о положении и числе патрульных автомобилей, фактах преступлений и правонарушений на фоне электронных карт;
- автоматизированный сбор по каналам связи из подразделений и служб ОВД информации о лицах, совершивших правонарушения, похищенных вещах, угнанных транспортных средствах, другой оперативно-розыскной и справочной информации, а также выдача информации по запросам подразделений ОВД из региональных и общегородских банков данных;
- автоматическая регистрация деятельности подразделений ОВД, подготовка аналитических и статистических отчетов, ретроспективный анализ процессов и событий.
Сравнительно новым и перспективным направлением использования компьютерных технологий в органах внутренних дел являются экспертные системы.
Экспертная система (ЭС ) – это система искусственного интеллекта, включающая базу знаний с набором правил и механизм вывода, позволяющая на основании правил и предоставляемых пользователем фактов распознать ситуацию, поставить диагноз, сформулировать решение или дать рекомендацию для выбора действия.
Автоматизированные экспертные системы представляют собой комплексы программного обеспечения ЭВМ, основанные на алгоритмах искусственного интеллекта, в особенности на методах решения проблем, и предполагающие использование информации, полученной от специалистов.
Экспертная система основана на знаниях. Знания возникают как результат переработки информации, накопленной в определенной предметной области. Образно говоря,
"знания= факты + убеждения + правила".
Следует различать знания и данные. Основное свойство знаний - их активность, первичность по отношению к процедурам, в отличие от данных, играющих по отношению к процедурам пассивную роль.
На практике экспертные системы обычно представляют собой программы для ЭВМ, моделирующие действия эксперта-человека при решении задач в узкой предметной области на основе накопленных знаний, составляющих базу знаний. Они предназначены для решения строго очерченного класса профессиональных задач, входящих в компетенцию данного эксперта.
Экспертные системы включают в себя три основных элемента: базу знаний, машину вывода и интерфейс пользователя.
База знаний содержит информацию о том, что известно об исследуемом предмете в настоящий момент. Она создается на основе исследований в данной области и опыта практических работников. На практике база знаний представляет из себя набор правил, относящихся к конкретной предметной области.
База знаний содержит известные факты, выраженные в виде объектов, атрибутов и условий. Помимо описательных представлений, она включает выражения неопределенности, т.е. ограничения на достоверность факта. База знаний отличается от базы данных вследствие своего символьного, а не числового или буквенного содержания. Она представляет более высокий уровень абстракции и имеет дело с классами объектов, а не с самими объектами. Сбором знаний и формированием баз знаний занимается специалист, так называемый инженер-когнитолог.
Машина вывода предназначена для построения заключений. Ее действия аналогичны рассуждением эксперта, который оценивает проблему и предлагает решения. В поиске решения на основе известных правил машина вывода обращается к базе знаний, пока не найдет вероятный путь к получению приемлемого результата.
Интерфейс пользователя способствует взаимодействию между системой и пользователем и диалогу между ними. С использованием естественного языка он создает видимость произвольной беседы, применяя повседневные выражения в правильно построенных предложениях.
Когда началась массовая разработка экспертных систем, естественно, возникла идея пустых экспертных систем, в которых зафиксированы средства представления знаний и способ работы решателя, а база знаний пуста. При переходе к конкретной проблемной области база заполняется инженером-когнитологом в процессе работы с экспертом.
Для облегчения процесса создания подобных систем были разработаны так называемые экспертные оболочки – Интерэксперт, Insiqht GURU. Закладывая имеющиеся данные в пустую оболочку экспертной системы, можно создать экспертные системы по различным направлениям деятельности. Основное применение в правоохранительной деятельности ЭС находят в настоящее время в следственной практике и будут подробнее рассмотрены в пятой части.
Экспертные системы используются и в других видах деятельности. ЭС "БЛОК" предназначена для сотрудников подразделений по борьбе с экономической преступностью и помогает установить возможные способы совершения краж при проведении строительных работ.
Система позволяет:
- на этапе ввода исходных данных сформулировать проблему;
- определить возможные способы совершения краж;
- составить список признаков, соответствующих тому или иному способу совершения кражи. который используется для планирования мероприятий по раскрытию преступления.
Для выработки решения о способе совершения преступлений используется следующие группы признаков: экономические, технологические, товароведческие, бухгалтерские, оперативные, а также причастные лица и документы - носители информации.
Система отличается простотой ввода новых данных, что дает возможность быстро адаптировать ее в процессе эксплуатации. В ЭС имеются подсистема помощи и подсистема обучения пользователя.
ЭС "БЛОК" реализована на базе естественной- языковой оболочки ДИЕС для экспертных и информационных систем. Для разработки системы привлекались наиболее опытные сотрудники подразделений по борьбе с экономической преступностью. В развитие ЭС "БЛОК" предусматривается возможность обращения к автоматизированным учетам органов внутренних дел.
С 1964 года в ВНИИСЭ успешно действует ЭС "АВТОЭКС" (последний вариант 1988 года " Мод-ЭксАРМ"). Система в режиме диалога решает восемь вопросов, связанных с наездом на пешехода. ЭС обеспечивает высокий уровень автоматизации экспертного исследования. В ней автоматизировано большинство операций: экспертный анализ исходных данных, выбор хода исследования, выполнение расчетов, составление заключения, формулирование вывода с последующей распечаткой.
С помощью системы можно получить ответы на вопросы, касающиеся определения численных значений различных параметров дорожно-транспортного происшествия: скорость автомобиля, его остановочный путь, удаление автомобиля от места наезда в конкретный момент времени и т.п. Решаются также и расчетно-логические вопросы: например, наличие или отсутствие у водителя транспортного средства технической возможности предотвратить наезд на пешехода. На производство одной экспертизы затрачивается в среднем пять минут: три минуты на ввод данных и две на исследование и печать. Система также позволяет исследовать наезды транспортных средств на препятствие и столкновения транспортных средств.
Новый класс АИС образуют системы поддержки принятия решений , которые представляют собой симбиоз АИС.
Все большее применение в правоохранительной деятельности находят также компьютерные системы обработки изображений , автоматизированные информационно-распознающие системы (АИРС) . Обычно они представляют собой достаточно сложные системы, требующие специального аппаратного обеспечения. Примеры использования указанных систем в практической деятельности будут рассматриваться в пятой части.
Информатика и вычислительная техника в деятельности органов внутренних дел. Часть 5. Аналитическая деятельность и компьютерные технологии: Учебное пособие. / Под ред. Минаева В.А. - М.: ГУК МВД РФ, 1996.
Основы применения вычислительной техники в органах внутренних дел./ под ред. Полежаева А.П., Смирнова А.И.- М.: Академия МВД РФ, 1988. – 307 с.
Информатика и вычислительная техника в деятельности органов внутренних дел. Часть 4. Автоматизация решения практических задач в органах внутренних дел: Учебное пособие. / Под ред. Минаева В.А. - М.: ГУК МВД РФ, 1996.
Баранов А.К., Карпычев В.Ю., Минаев В.А. Компьютерные экспертные технологии в органах внутренних дел: Учебное пособие. - М.: Академия МВД РФ, 1992.
Экспертные системы. Принцип работы и примеры.- М:. Радио и связь, 1987.- С. 3.
Системы
Понятия «информация», «информационный процесс», «информационная система» тесно взаимосвязаны. Невозможно определить, какое из этих понятий «первично» по отношению к остальным. Любая попытка определения каждого из них обычно невозможна без привлечения остальных.
Информация проявляется в информационных процессах, которые протекаеют только в рамках какой-либо системы.
Такие системы естественно назвать информационными (ИС). В последовательности изменения состояния ИС и проявляются информационные процессы.
Можно рассуждать иначе и считать, что информационная система - это система, некоторые элементы которой являются информационными объектами (информацией), а некоторые связи осуществляются благодаря протеканию информационных процессов. То есть, наличие информации и информационных процессов позволяет «появиться», реализоваться и информационной системе.
Попытка дать строгое определение понятия «информационная система» сразу же вызывает необходимость в строгом определении понятия «информация», которое, как вам известно, современная наука еще не выработала.
Информатика изучает закономерности протекания информационных процессов в системах различной природы, но в наибольшей степени предметом ее исследований являются информационные процессы в технических и социотех-нических системах. Причем, эти закономерности важны с точки зрения возможности автоматизации этих процессов. Поэтому при рассмотрении информационных систем ограничимся рамками технических и социотехнических информационных систем, причем преимущественно автоматизированных информационных систем.
Пример. Рассмотрим обычную и автоматическую стиральные машины. Для стирки белья и ту и другую нужно подключить к электрической сета. Но процесс стирки (наполнение машины водой, установка температуры, время вращения барабана и пр.) в первом случае полностью регулируется человеком, а во втором - управляющей программой, записанной на специальной перфокарте или микросхеме. Обычную стиральную машину вряд ли кто-нибудь назовет информационной технической системой, а вот автоматической это название вполне подходит.
Замечание 1.
Отметим различие терминов «автоматическая» и «автоматизированная». Автоматически выполняется тот процесс, который, даже если начался по команде человека, в дальнейшем протекает без его участия вплоть до завершения. Когда же речь идет об автоматизированном процессе, имеется в виду, что человек может по мере необходимости вмешиваться, регулировать и направлять ход процесса.
Замечание 2.
Когда мы говорим, что данная система является информационной, это не значит, что все ее элементы и все связи только информационные. Элементы системы могут быть самой разной природы - вещественные, энергетические, информационные. Чтобы систему можно было отнести к классу информационных, достаточно, чтобы некоторые ее элементы и/или некоторые связи носили информационный характер.
Пример. Телевизор - это относительно сложная техническая система. Но только подключенный к системе телевещания он становится подсистемой информационной системы.
Пример. Велосипед - техническая система. Велосипедист, катающийся на велосипеде, составляет с ним простую социо-техническую информационную систему. Ее информационный характер обусловлен тем, что в процессе езды велосипедист получает и обрабатывает информацию о состоянии внешней среды и самой системы (препятствия на дороге, наличие автомобилей или других велосипедистов, сила ветра, собственная усталость, исправность узлов велосипеда и пр.) и использует ее для регулирования и направления поведения системы.
Пример. Аппаратная часть компьютера - достаточно сложная техническая система, но только в совокупности с программным обеспечением она представляет собой информационную техническую систему. Система, состоящая из компьютера и работающего с ним пользователя, относится уже к классу информационных социотехнических систем.
Пример. Когда мы говорим о сети Интернет, как о большой и сложной социотехнической информационной системе, мы имеем в виду не только технические средства телекоммуникации, но и информационные ресурсы сети, разработчиков, администраторов и пользователей сети.
В информатике термин «информационная система» используется в более узком смысле. Под информационными понимают системы, предназначенные для хранения информации в специальным образом организованной форме, снабженные процедурами ввода, размещения, обработки, поиска и выдачи информации по запросам пользователей.
Далее, если не будет оговорено специально, мы будем рассматривать информационные системы, понимаемые в узком смысле. Сама идея таких ИС и некоторые принципы их организации возникли задолго до появления ЭВМ. Возможно-
сти компьютеров повышают эффективность использования информационных систем, значительно расширяют сферу их применения, позволяют автоматизировать основные процедуры по размещению, обработке и поиску информации в системе.
Информационные системы, созданные на базе использования возможностей компьютера, как правило, являются автоматизированными информационными системами (АИС).
В целом под автоматизированной информационной системой понимается совокупность информационных массивов, технических, программных и языковых средств, предназначенных для сбора, хранения, поиска, обработки и выдачи данных по запросам пользователей.
Автоматизированные информационные системы применяется практически во всех сферах человеческой деятельности: в управлении предприятием, учреждением, производством; при организации научных исследований; в библиотечном деле, в обучении, при выполнении конструкторских и проектных работ.
Автоматизированные информационные системы бывают самого разного вида. Приведем наиболее распространенные из них:
измерительные - используются для автоматического (с помощью специальных датчиков) сбора информации о состоянии и параметрах интересующего объекта. Без измерительных АИС не обходится сейчас работа ни одной атомной электростанции, ни одного вредного для человека химического производства. Используются измерительные АИС в медицине, метеорологии, сейсмологии, при организации космических полетов и так далее;
информационно-справочные (ИСС) - разнообразные электронные словари, электронные энциклопедии, электронные записные книжки и пр.;
информационно-поисковые системы (ИПС) - наиболее известными среди которых являются всемирная паутина (WWW) с соответствующими поисковыми системами (Aport, Rambler, AltaVista, Yahoo! и др.) и юридические ИПС, предназначенные, преимущественно, для хранения документов официального характера, а именно, законов, положений, инструктивных писем, изданных законодательными и исполнительными государственными органами;
ИС, обеспечивающие автоматизацию документооборота и учета. Чаще всего эти системы используются для организации документооборота на предприятиях, но, например, программные средства, обеспечивающие работу с пользователя компьютера с файлами, тоже могут быть отнесены к классу автоматизированных систем учета;
системы автоматизированного проектирования (САПР), содержащие наряду с другими компонентами большие массивы справочной технический информации (государственные стандарты, санитарные нормы и правила, технические условия и пр.), алгоритмы проведения расчетов определенных параметров и другую информацию;
системы автоматизации научных исследований -
снабжены средствами для построения информационных моделей самого разного вида;
экспертные системы (ЭС) и системы поддержки принятия решений (СППР). Их основу составляют базы знаний (БЗ) по конкретной предметной области. Данные системы активно используются при планировании и составлении долгосрочных прогнозов в промышленности, для постановки диагноза в медицине, для выбора наиболее вероятной версии в юриспруденции и так далее;
автоматизированные системы управления (АСУ). Это широкий класс информационных сисстем, к которым относятся и системы управления отдельным технологическим процессом (АСУТП) и системы управления всем предприятием (АСУП) и системы управления целой отраслью общественного производства (АСУО);
геоинформационные системы (ГИС). В них информация об объектах упорядочена в соответствии с пространственным размещением объектов, представленных чаще всего на географических картах;
обучающие АИС - всевозможные электронные учебники, компьютерные тесты, обучающие программы, а также тренажеры, имитирующие работу какого-то устройства (самолета, автомобиля и пр.).
Заметим, что деление автоматизированных информационных систем на виды достаточно условно, и реальная АИС может сочетать в себе возможности систем разного вида.
Пример. Тренажеры, созданные для обучения пилотов, имеют и измерительные датчики, и программы, моделирующие различные полетные условия, и необходимые справочные системы.
Автоматизированная информационная система может использоваться как самостоятельно функционирующее средство, а также как составная часть (подсистема) другой АИС.
Пример. Библиотечные ИПС, системы резервирования авиа- и железнодорожных билетов являются автономными автоматизированными информационными системами. Система автоматизированного учета времени, отработанного сотрудником, является подсистемой автоматизированной системы начисления заработной платы, которая, в свою очередь, является подсистемой АИС бухгалтерского учета.
Автоматизированные информационные системы развиваются в настоящее время быстрыми темпами, повышается объем их хранилищ, совершенствуются механизмы, расширяется перечень услуг, предоставляемых пользователю.
Пример. Если вы работаете с текстовым процессором Word 2000, то испытали на себе его «интеллектуальные» возможности. Например, стоит набрать в начале абзаца «1.» и далее какой-то текст, и после нажатия клавиши ввода система предложит вам начало следующего абзаца - «2.». Иногда это бывает удобно. Если вы не хотели оформлять этот фрагмент текста списком, то вам потребуется предпринять определенные действия, чтобы исправить последствия нежелательной «помощи».
Существует отдельное направление в развитии программного обеспечения - системы искусственного интеллекта.
Термин «искусственный интеллект» вызывает много нареканий со стороны философов, психологов, педагогов. В этом направлении развивается робототехника, системы автоматизированного управления, поисковые системы глобальных компьютерных сетей и так далее. Результаты, полученные при создании и эксплуатации систем искусственного интеллекта, используются сейчас во многих автоматизированных информационных системах.
Важнейшими подсистемами автоматизированных информационных систем являются базы и банки данных (БД и БнД), а относящиеся к классу систем искусственного интеллекта - базы знаний (БЗ).
Информационная система, понимаемая в широком смысле, - это система, некоторые элементы которой являются информационными объектами (тексты, графики, формулы, сайты, программы и пр.), а связи носят информационный характер.
Информационная система, понимаемая в узком смысле, - это система, предназначенная для хранения информации в специальным образом организованной форме, снабженная средствами для выполнения процедур ввода, размещения, обработки, поиска и выдачи информации по запросам пользователей.
Автоматизированная информационная система (ЛИС) - это совокупность информационных массивов, технических, программных и языковых средств, предназначенных для сбора, хранения, поиска, обработки и выдачи данных по запросам пользователей.
Запрос - формализованное сообщение, поступающее на вход системы и содержащее условие поиска данных.
Автоматизированные информационные системы (АИС) - это информационные системы, работа которых направляется и регулируется человеком, а основные процессы выполняются автоматически - по заданному алгоритму, без участия человека.
Большинство современных автоматизированных информационных систем созданы на базе использования возможностей, предоставляемых компьютером и компьютерными сетями.
Важными компонентами автоматизированных информационных систем являются базы и банки данных (БД и БнД).
Важными компонентами автоматизированных информационных систем, относящихся к классу систем искусственного интеллекта, являются базы знаний (БЗ).
Виды автоматизированных информационных систем (АИС):
Измерительные АИС;
Информационно-справочные системы (ИСС);
Информационно-поисковые системы (ИПС);
ИС, обеспечивающие автоматизацию документооборота и учета;
Системы автоматизированного проектирования (САПР);
Системы автоматизации научных исследований;
Экспертные системы (ЭС) и системы поддержки принятия решений (СППР);
Автоматизированные системы управления (АСУ);
Геоинформационные системы (ГИС);
Обучающие АИС.
Задание 1
Приведите примеры технических систем и информационных технических систем. Выделите информационные компоненты последних.
Задание 2
В последнее время в системе образования все шире распространяется такая форма контроля знаний, как тестирование. В перспективе все тестирование планируется проводить при помощи компьютеров. Компьютерный тест - это небольшая автоматизированная информационная система. Подумайте и сформулируйте преимущества и недостатки использования такого рода автоматизированной информационной системы в обучении.
Задание 3
Основываясь на определении информационной системы (в узком смысле), обоснуйте, что следующие системы являются автоматизированными информационными системами:
а) файловая система компьютера;
б) текстовый редактор в совокупности с файлами, с которыми он
может работать;
г) электронная почта;
д) chat (IRC - параллельные беседы в Интернете).
Задание 4
Для управления файловой системой существуют специальные программы (Norton Commander, Dos Navigator, FarManager, Диспетчер файлов, Мой компьютер и др.) К какому виду информационных систем (измерительные, справочные и пр.) вы бы отнесли систему, включающую в себя файлы, каталог файлов, программу управления файлами? Ответ обоснуйте.
Какие запросы могут возникнуть у пользователя к этой системе? Какие средства ему предоставлены для формулирования запроса? Приведите примеры запросов пользователя, формируемых средствами программы управления файлами, установленной на вашем компьютере.
Задание 5
При сканировании текстов для их перевода из графического формата в текстовый используются программы оптического распознавания символов (OCR), например, FineReader. Можно ли это программное средство отнести к классу систем искусственного интеллекта? Ответ обоснуйте.
Технические системы могут быть информационными или неинформационными. А могут ли социальные системы, то есть системы, основные элементы которых - отдельные люди или группы людей, не быть информационными? Иными словами, существуют ли неинформационные социальные системы?
При поиске информации в Интернете часто возникает проблема, как сформулировать поисковый запрос. Ведь в любом языке много синонимов и многозначных слов, и включив в запрос ключевые слова, которые имеют много разных значений, вы можете получить ссылки на документы, в которых речь идет совершенно не о том, что интересует вас.
В настоящее время разрабатываются системы, осуществляющие интеллектуальный поиск и интеллектуальную обработку текстов. Они характеризуются такими свойствами, как чувствительность к контексту и поиск «похожих» текстов и текстов, соответствующих смыслу (а не только форме) запроса - без обязательного наличия в них запрошенных слов. Эти системы и предлагают пользователю дополнительную, не запрошенную явно информацию.
Для реализации этих свойств используются различные механизмы: нейросети, генетические алгоритмы, методы «коллективной фильтрации», системы эвристических правил и др.
Такие системы могут использоваться по разному назначению, в частности, для воспроизведения содержания документов в иных формах. Это, например, автоматическое реферирование, то есть выявление сути документа и краткое ее формулирование, или выделение основных положений документа (тезисов), или отображение содержания документа в виде схемы понятий. С помощью этих систем можно выделить из текста информативные элементы различного вида - количественные показатели, собственные имена, особо информативные фразы. Эти системы помогут пользователю информационной системы отсортировать документы в соответс-вии с решаемой задачей, распределить их по классам, определить, к какой категории относится документ и пр.
Вы знаете, что объекты могут быть естественными или искусственными (конструктивными, созданными человеком или группой людей). Соответственно можно говорить о естественных и конструктивных системах, а также о естественных и конструктивных информационных системах.
Достаточно распространеным в настоящее время является подход, в соответствии с которым естественные информационные системы отождествляются с живыми системами. Иными словами, любая живая система - это система информационная. Рассмотрим аргументы сторонников этого подхода.
Система сохраняет свою целостность, если связи между элементами системы сильнее, чем их связи с внешней средой. Кроме того, любой системе присущи как системообразующие связи, так и системоразрушающие. В том случае, когда мощность системоразрушающих внешних воздействий и системоразрушающих внутренних связей больше мощности системообразующих связей, система оказывается нестабильной и без дополнительных стабилизирующих факторов будет со временем разрушена, например, государство
в период кризиса. Возможным стабилизирующим фактором может быть наличие в системе соответствующих управляющих процесссов (и наличие подсистем, реализующих эти процессы), которые бы фиксировали системоразрушающие связи и результат их воздействия на систему и осуществляли бы соответствующие защитные, компенсирующие действия. Но для того, чтобы управлять некоторым объектом (системой, процессом), нужно знать текущие значения его параметров, оптимальные значения параметров, необходимые для сохранения и развития ситемы, способ (алгоритм) приближения текущих значений параметров к оптимальным. Иными словами, для реализации управляющих функций система должна принимать информацию, уметь ее обрабатывать, то есть система должна быть информационной. То есть только информационные системы способны к самоуправлению, саморегуляции, адаптации к внешним и внутренним воздействиям. Свойство саморегуляции присуще живым системам, а вот естественные системы неживой природы, как считается, им не обладают.
Реферат
ПО ТЕМЕ: Автоматизированная информационная система. Принцип работы на примере конкретной системы.
Выполнил студент группы ЭУ-091-1
Буймов С. В.
Проверил ст. преп. Шмидт Т.С.
Новокузнецк 2012
Введение. 3
1. Автоматизированная информационная система. 4
2. Принцип работы автоматизированной информационной системы на примере 1С:Предприятие. 18
Заключение. 26
Список использованных источников. 27
Введение
Бурное развитие компьютерной техники привело к тому, что все большее распространение стали получать информационные системы, базирующиеся на использовании информационно-вычислительной техники и средств коммуникаций, которые являются основными техническими средствами хранения, обработки и передачи информации. Такие информационные системы называют автоматизированными. Они основаны на использовании специальных средств и методов преобразования информации, т.е. автоматизированных информационных технологий.
Автоматизированная информационная система (АИС) представляет собой совокупность информации, экономико-математических методов и моделей, технических, программных, технологических средств и штата специалистов, предназначенную для обработки информации и принятия управленческих решений . Создание АИС способствует повышению эффективности производства экономического объекта и обеспечивает качество управления. Наибольшая эффективность АИС достигается при оптимизации планов работы предприятий, фирм и отраслей, быстрой выработке оперативных решений, четком маневрировании материальными и финансовыми ресурсами и т.д. Поэтому процесс управления в условиях функционирования автоматизированных информационных систем основывается на экономико-организационных моделях, более или менее адекватно отражающих характерные структурно-динамические свойства объекта.
Безусловно, полного повторения объекта в модели быть не может, однако несущественными для анализа и принятия управленческих решений деталями можно пренебречь. Модели имеют собственную классификацию, подразделяясь на вероятностные и детерминированные, функциональные и структурные. Эти особенности модели порождают разнообразие типов информационных систем.
Автоматизированная информационная система
Автоматизированные информационные системы представляют собой совокупность различных средств, предназначенных для сбора, подготовки, хранения, обработки и предоставления информации, удовлетворяющей информационные потребности пользователей. АИС объединяет следующие составляющие:
1) языковые средства и правила, используемые для отбора, представления и хранения информации, для отображения картины реального мира в модель данных, для представления пользователю необходимой информации;
2) информационный фонд системы;
3) способы и методы организации процессов обработки информации;
4) комплекс программных средств, реализующих алгоритмы преобразования информации;
5) комплекс технических средств, функционирующих в системе;
6) персонал, обслуживающий систему .
Основными целями автоматизации деятельности предприятия являются:
1. Сбор, обработка, хранение и представление данных о деятельности организации и внешней среде в виде, удобном для финансового и любого другого анализа и использования при принятии управленческих решений.
2. Автоматизация выполнения бизнес операций (технологических операций), составляющих целевую деятельность предприятия.
3. Автоматизация процессов, обеспечивающих выполнение основной деятельности.
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
« СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Реферат
Красноярск 2015
Введение 3
Основная часть 5
История создания и развития автоматизированных информационных систем. 5
Классификация автоматизированных информационных систем 8
Введение
Автоматизация и создание информационных систем являются на данный момент одной из самых ресурсоемких областей деятельности техногенного общества. Причиной развития данной области является то, что автоматизация служит основой коренного изменения процессов управления, играющих важную роль в деятельности человека и общества. Возникают системы управления, действие которых направлено на поддержание или улучшение работы объекта с помощью устройства управления (комплексы средств сбора, обработки, передачи информации и формирования управляющих сигналов или команд).
Информационная система (ИС) - это система, обеспечивающая персонал данными или информацией, имеющими отношение к организации. Информационная система управления, в общем случае, состоит из четырех подсистем: системы обработки транзакций, системы управленческих отчетов, офисной информационной системы и системы поддержки принятия решений, включая информационную систему руководителя, экспертную систему и искусственный интеллект.
Автоматизированная информационная система (АИС) - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.
Таким образом, автоматизированная информационная система (АИС) представляет собой совокупность информации, экономико-математических методов и моделей, технических, программных, технологических средств и специалистов, предназначенная для обработки информации и принятия управленческих решений.
Автоматизированная система (согласно ГОСТу) – это система, состоящая из взаимосвязанной совокупности подразделений организации и комплекса средств автоматизации деятельности, реализующая автоматизированные функции по отдельным видам деятельности.
Целью данной работы является рассмотрение истории создания, основных понятий и классификации автоматизированных информационных систем.
Основная часть
История создания и развития автоматизированных информационных систем.
Индустрия создания автоматизированных систем (автоматизированных информационных систем управления, АИСУ) родилась в 1950–1960-е годы в процессе создания автоматических и автоматизированных производственных систем и механизмов. К концу XX века методы их разработки приобрели вполне законченные формы. Несмотря на имеющиеся различия в реализации функциональных модулей АИСУ и АИС, для создания АИС используют аналогичные подходы, что позволяет применить имеющийся опыт при разработке АИС и включить первые этапы развития АИСУ в этапы развития АИС.
Этапы развития АИС:
1 этап. Первые информационные системы появились в 1950-х г. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчёта зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счётных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов. Такие системы называют системами обработки транзакций. К транзакциям относят следующие операции: выписка счетов, накладных, составление платёжных ведомостей и другие операции бухгалтерского учёта.
2 этап. В 1960-е г. средства вычислительной техники получили дальнейшее развитие. Появляются операционные системы, дисковая технология, улучшаются языки программирования. Развитие вычислительной техники обусловило появление новых возможностей в автоматизации различных видов деятельности, например, подготовки отчётной документации.
Изменяется отношение к информационным системам. Полученная с их помощью информация применяется для периодической отчётности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как было ранее.
Появляются системы управленческих отчётов, ориентированные на менеджеров, принимающих решения.
3 этап. В 1970-х – начале 1980-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.
В 1970-е г. информационные системы продолжают активно развиваться. В это время появляются первые микропроцессоры, интерактивные дисплейные устройства, технология баз данных и дружественное по отношению к пользователю программное обеспечение (средства, позволяющие работать с программой, не изучая её описания). Эти достижения создали условия для появления систем поддержки принятия решений (СППР). В отличие от систем управленческих отчётов, которые предоставляют информацию по заранее установленным формам отчётности, СППР предоставляют её по мере возникновения необходимости.
В 1970–80-х гг. в офисах применяют разнообразные компьютерные и телекоммуникационные технологии, расширяющие область применения информационных систем. К таким технологиям относят: текстовую обработку, настольное издательство, электронную почту и др. Интеграцию этих технологий в одном офисе называют офисной информационной системой. АИС начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.
4 этап. 1980-е г. характеризуются тем, что информационные технологии начинают претендовать на новую роль в организации. АИС этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достигать успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.
К концу 1980-х г. концепция использования информационных систем вновь изменяется. АИС становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля.
5 этап. В 1990-е г. весомые преимущества создаются за счёт использования телекоммуникаций, локальных, корпоративных, и глобальных компьютерных сетей. Они, во-первых, позволяют привлекать клиентов сокращением времени обслуживания или предоставления им комфорта, во-вторых, повышают качество и оперативность работы специалистов в процессе принятия решений за счёт скоростного сбора данных от региональных подразделений и оперативного анализа данных. Появляются автоматизированные офисы.
6 этап связывают с началом XXI века. Он характеризуется дальнейшим развитием информационных технологий, которые приводят к появлению методов и средств, обеспечивающих интегрированные решения по автоматизации различных информационных процессов и офисов, позволяющих автоматизировать ручные операции и поиск документов, автоматически передавать и отслеживать перемещение документов и контролировать выполнение поручений, связанных с документами и других. Так же он характеризуется объектно-ориентированным подходом к проектированию АИС, автоматизацией проектирования, использованием функционально-распределенных информационных (как правило, корпоративных) технологий, а также геоинформационных и интеллектуальных информационных технологий.
Классификация автоматизированных информационных систем
Классификация (от лат. «Classis» – группа и «Facere» – делать) – это система распределения объектов по классам в соответствии с определённым признаком (основание классификации).
Основанием классификации называется признак сходства или различия, положенный в основу классификации множества элементов.
Под классификацией понимается условное расчленение множества элементов информации на подмножества на основании сходства или различия по какому-то признаку.
Объекты необходимо классифицировать для:
· выявления общих свойств информационного объекта, который определяется информационными параметрами (реквизиты);
· для разработки правил, алгоритмов обработки информации.
Реквизит – это элементарная информационная совокупность, дальнейшее расчленение (деление) которой приводит к потере смысла данных. Реквизиты представляются числами (год, стоимость), или признаками (фамилия, цвет).
При классификации нужно соблюдать требования полноты охвата, однозначности реквизитов, возможности включения новых объектов.
Существует две системы классификации объектов: иерархическая и фасетная.
При иерархической системе множество объектов разбивается на соподчиненные подмножества. Каждый объект на определённом уровне определяет конкретное значение выбранного признака классификации. Для последующей классификации нужно задавать новые признаки. Количество уровней классификации называется глубиной классификации .
Положительными качествами иерархической системы являются простота построения, использование независимых классификационных признаков в различных ветвях иерархической структуры. Отрицательными являются следующие: жесткая структура – сложно ввести изменения, невозможно группировать объекты по заранее не предусмотренным сочетаниям признаков.
Фасетная система позволяет выбирать признаки классификации (фасеты) независимо друг от друга. Каждый фасет содержит совокупность однородных значений данного классификационного признака.
Положительными качествами фасетной системы являются: использование большого числа признаков классификации; возможность модификации всей системы без изменения структуры группировок. Отрицательным является сложность построения – нужно учитывать все многообразие фасетов.
Классифицировать огромное количество информационных систем можно по:
По степени автоматизации.
По степени автоматизации информационных процессов классифицируются на: ручные, автоматические и автоматизированные.
Ручные ИС характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком.
В автоматических ИС все операции по переработке информации выполняются без участия человека.
Автоматизированные ИС предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причём главная роль в выполнении рутинных операций обработки данных отводится техническим средствам, например, компьютеру. Именно этот класс информационных систем соответствует понятию «автоматизированная информационная система».
Масштаб применения АИС определяется уровнем организации и решаемых ей задач, территориальным расположением организации и её филиалов, спектром информационного обслуживания, объёмом информационных потоков и массивов. В этом случае АИС делятся на системы для:
организации или её подразделения;
локальных (региональных или отраслевых) структур;
глобальных (межотраслевых, межрегиональных) служб.
Последние служат для предоставления удалённым пользователям доступа к информации по телекоммуникационным сетям.
По типу принимаемого решения АИС делятся на:
информационно-справочные системы, которые просто сообщают информацию («экспресс-информация», «09» и др.);
информационно-советующие (справочные) системы, представляющие варианты и оценки по различным критериям этих вариантов;
информационно-управляющие системы, в которых выходной результат не совет, а управляющее воздействие на объект.
По назначению АИС делятся на:
Военные АСУ;
Экономические системы (предприятия, конторы, управляющие властные структуры);
Информационно-поисковые системы и др.
По областям человеческой деятельности АИС делятся на:
Медицинские системы;
Экологические системы;
Системы телефонной связи и др.
В зависимости от характера обработки данных АИС делятся на информационно-поисковые и информационно-решающие.
Информационно-поисковые системы позволяют осуществлять ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных.
Информационно-решающие системы осуществляют, кроме того, операции переработки информации по определённому алгоритму. По характеру использования выходной информации такие системы принято делить на управляющие и советующие.
По характеру обрабатываемой информации АИС делят на: управленческие, информационно-справочные, фактографические, документальные и иные. В свою очередь каждая из них может иметь собственные разновидности. Так, например, информационно-справочные системы могут быть непосредственного или удалённого доступа (информаторы и различные табло на вокзалах и в библиотеках, телефонные и иные автоматические справочные системы, например, в Интернете и др.).
Управленческие АИС предназначены для решения управленческих и технико-экономических задач. Обычно они функционируют как отдельные модули в рамках общей автоматизированной системы организации для решения задач отдельных служб: собственно управления организацией, бухгалтерского учёта, отдела кадров, материально-технического снабжения и т.п.
АИС научных исследований обеспечивают высокое качество и эффективность межотраслевых расчётов и научных опытов. Методической базой таких систем служат экономико-математические методы, технической базой – разнообразная вычислительная техника и технические средства для проведения экспериментальных работ моделирования. Системы научных исследований могут включать в свой контур системы автоматизированного проектирования работ (САПР).
Обучающие АИС также используют при подготовке специалистов в системе образования, а также при переподготовке и повышении квалификации работников разных отраслей.
Информационно-справочные системы предназначены для удовлетворения запросов пользователей. Найденная в соответствии с запросом информация выдаётся пользователю, который и использует её в своих целях вне самой АИС
Фактографические АИС обычно используют табличные реляционные БД с фиксированной структурой данных (записей). Хранимая и обрабатываемая в них информация представляет собой сведения фактического характера (справочные, статистические, социальные данные и т.п.). Часто эта информация требует оперативного обновления.
Документальные системы отличаются неопределённостью или переменной структурой данных (документов). Объектами обработки являются определённые документы (книги, статьи и др. информационные материалы).
В зависимости от сферы применения различают следующие классы АИС.
АИС организационного управления предназначены для автоматизации функций управленческого персонала как промышленных предприятий, так и непромышленных объектов (гостиниц, банков, магазинов и пр.).
Основными функциями подобных систем являются: оперативный контроль и регулирование, оперативный учёт и анализ, перспективное и оперативное планирование, бухгалтерский учёт, управление сбытом, снабжением и другие экономические и организационные задачи.
АИС управления технологическими процессами (ТП) служат для автоматизации функций производственного персонала по контролю и управлению производственными операциями. В таких системах обычно предусматривается наличие развитых средств измерения параметров технологических процессов (температуры, давления, химического состава и т.п.), процедур контроля допустимости значений параметров и регулирования технологических процессов.
АИС автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для автоматизации функций инженеров-проектировщиков, конструкторов, архитекторов, дизайнеров при создании новой техники или технологии. Основными функциями подобных систем являются: инженерные расчёты, создание графической документации (чертежей, схем, планов), создание проектной документации, моделирование проектируемых объектов.
Интегрированные (корпоративные) АИС используются для автоматизации всех функций фирмы и охватывают весь цикл работ от планирования деятельности до сбыта продукции. Они включают в себя ряд модулей (подсистем), работающих в едином информационном пространстве и выполняющих функции поддержки соответствующих направлений деятельности. К ним относят корпоративные АИС, которые, в свою очередь, можно отнести к системам управления корпорациями, или системам планирования ресурсов предприятия ERP (англ. «Enterprise Resources Planning Systems»).
Кроме информационного, немаловажную роль для пользователей играет лингвистическое обеспечение АИС, служащее для выполнения эффективного поиска необходимых пользователям данных.
Под информационным поиском понимают процесс нахождения в определённом множестве информации необходимых данных, соответствующих запросу пользователя. Запросы бывают адресными (наличие определённой информации), тематическими, фактографическими, на уточнение данных, в том числе библиографическими и др. При формировании запросов необходимо учитывать условия поиска (полное совпадение, с усечением справа, поиск по контексту, логические операторы «И», «ИЛИ», «НЕ», отсутствие данных, больше, меньше, больше или равно, меньше или равно, не равно и др.).
Процедура поиска выполняется по правилам, образующим совместно с правилами формирования запросов и условиями поиска системы поиска, базирующихся на использовании лингвистического обеспечения АИС.
Информационное и лингвистическое обеспечение АИС в первую очередь определяют:
внутрисистемные и коммуникативные форматы представления и хранения библиографической информации;
системы классификации и индексирования, используемые для автоматизированной обработки документных потоков;
комплекс словарно-тезаурусной поддержки и лингвистических процессоров.
Информационное обеспечение АИС представляет собой:
файлы системы;
базы данных (взаимосвязанная совокупность физических файлов, поддерживающих информационную модель предметной области).
К лингвистическому обеспечению обычно относят:
типы, форматы, структуру информации (данных, записей, документов);
языковые средства описания (ЯОД, словари данных) и манипулирования данными (ЯМД);
классификаторы, кодификаторы, словари и тезаурусы и т.п.
Важное место в лингвистическом обеспечении АИС занимают информационно-поисковые языки.
Информационно-поисковые языки (ИПЯ) – это искусственные языки, представляющие совокупность средств описания формальной и содержательной структур информации, предназначенные для выражения содержания документов или запросов, описания фактов с целью проведения поиска.
ИПЯ включает в себя:
алфавит (набор определённых знаков и символов, используемый для записи слов и выражений);
лексические единицы (отдельные фразы и выражения, сконструированные из алфавита с помощью синтаксических и морфологических правил, а также индексы).
Перевод с естественного на машинный поисковый язык называют индексированием. Системы индексирования различаются. При свободном индексировании используется способ выписывания слов (словосочетаний), отражающих содержание индексируемого документа (запроса) и упорядочение их в алфавитном порядке.
Такой упорядоченный набор слов представляет собой поисковый образ документа (ПОД). Он формируется на основе поискового образа запроса (ПОЗ). Сравнение поискового образа запроса (ПОЗ) с поисковым образом документа (ПОД) производится в процессе поиска информации в АИС.
В качестве ПОД выступают массивы библиографических описаний, индексов, ключевых слов, тематических рубрик, дескрипторов, тезаурусов и др.
ПОЗ включает типовые или наиболее часто употребляемые запросы пользователей, которые могут продолжительно храниться в памяти ЭВМ и использоваться при необходимости.
Всё более важным становится организация «свободного» поиска по содержанию документов. Наиболее часто он реализуется с помощью контекстных операторов с «маскированием» задаваемых терминов (усечением слов слева, в середине или справа). При автоматизированном поиске наилучшие результаты достигаются, когда он осуществляется по ПОД и (или) по их рефератам.
В другом случае выписанные словосочетания и слова сравниваются с фиксированным словарем. При этом слова, ненайденные в словаре устраняются, а оставшиеся сортируются по алфавиту.
Существует способ, при котором выбор лексических единиц и исходного текста производится на основе статистической обработки текста, слова которого рассматриваются как знаки, не имеющие семантических значений.