多系统船载无线电导航接收机性能标准

国际海事组织（IMO）在2015年6月3日～12日召开的第95次会议上，以 MSC.401(95)决议通过了多系统船载无线电导航接收机的性能标准，要求在2017年12月31日或以后安装的多系统船载无线电导航接收机符合不低于该决议附件所规定的性能标准。

该性能标准共有四个模块，

模块A是接收设备的要求，主要对其组成、能力、天线作出规定；

模块B是运行和功能的要求，主要对相关技术指标作出规定；

模块C是界面和综合的要求，主要是对其界面作出规定；

模块D是文件的要求，主要是对操作手册、安装手册以及培训材料等作出规定。

      多系统船载导航接收机性能标准的引入，可使现有和未来的无线电导航和增强系统结合在一起使用，在海上导航系统中提供定位、速度和时间（PVT）数据。根据MSC.401(95)决议，在航速不超过70kn的船舶上可配备一个多系统船载无线电导航接收机用于导航目的。无论有无增强系统，该接收机能够整合来自多个全球导航卫星系统（GNSS）和可选配的地面无线电导航系统的测量值以形成一个有韧性的PVT解决方案。

 

海安会MSC.401(95)决议（2015年6月8日通过）

多系统船载无线电导航接收机性能标准

 

 

海上安全委员会，

忆及国际海事组织公约第28(b)条关于本委员会的职能，

还忆及大会经A.886(21)决议决定由海上安全委员会代表本组织行使通过无线电和导航设备性能标准及其修正案的职能，

认识到需要制定多系统船载无线电导航接收机性能标准，以确保船舶在其整个航行期间配有适用的弹性定位装置和可用的无线电导航系统，

考虑到MSC.112(73)决议、MSC.113(73)决议、MSC.114(73)决议、MSC.115(73)决议、MSC.233(82)决议和MSC.379(93)决议中规定的现有船载无线电导航接收机性能标准，

审议了航行安全、无线电和搜救分委会在其第2 次例会上提出的建议案，

1.   通过《多系统船载无线电导航接收机性能标准》，其文本载于本决议附件；和

2.   建议各国政府确保在2017年12月31日或以后安装的多系统船载无线电导航接收

机符合不低于本决议附件所规定的性能标准。

 

 附件

多系统船载无线电导航接收机性能标准

 

1   引言

1.1   全球导航卫星系统（GNSS）是基于太空提供全球确定位置、速度和时间（PVT）服务的系统，其中一些系统目前是本组织认可的全球无线电导航系统（WWRNS）的组成部分。每个GNSS太空区域由每星座至多30 颗卫星组成，这些卫星可能在若干个轨道平面和轨道类型中运行。卫星在轨道中的间距通常设置成确保至少四颗卫星面向全球用户。每颗卫星通过传输可由接收设备处理的信号，建立一个位置精度衰减因子（PDOP）≤6或水平精度衰减因子（HDOP）≤4的三维位置，以确保位置信息能可靠地用于航行目的。

1.2   地面无线电导航系统使用基于地面的发射站发射的信号，以确定PVT信息。由至少三个站点发射的信息应由接收设备处理，以建立一个二维位置。

1.3   增强系统使用基于地面或太空的发射器提供增强数据，以针对特定服务区域提高数据的准确性和完整性（诸如在港口入口、进港航道和沿海水域航行）。

1.4   多系统船载导航接收机性能标准的引入可使现有和未来的无线电导航和增强系统结合在一起使用，在海上导航系统中提供位置、速度和时间数据。

1.5   使用两个或以上GNSS的多系统接收机，无论有无增强，都能提供更准确的位置、速度和时间数据。当使用两个或以上独立的或频率迥异的无线电导航系统时，可提高对故意或非故意无线电频率干扰的抵抗能力。这种综合方法还可提供冗余，以缓解单一系统的损失。

1.6   在航速不超过70kn的船舶上可配备一个接收设备用于导航目的。无论有无增强，该接收设备能够整合来自多个GNSS和可选配的地面无线电导航系统的测量值以形成一个弹性PVT方案。除应符合A.694(17)决议中的通用规定外①，该设备还应符合本文中规定的最低性能标准。

1.7   本性能标准旨在规定最低要求而非规定应采用的方法。

1.8   多系统船载无线电导航接收机至少能定位、确定对地航向（COG）、确定对地航速（SOG）和授时，以用于导航目的或作为其他船上功能的输入。应在静态和动态操作时提供这一信息。

1.9   本性能标准允许采用不同的方法和技术来提供PVT数据和相关的完整性信息。如果有关协调提供PNT数据及在用PNT系统完整性监控的指南以及提供的数据产品已被本组织批准，则应予以应用。

 

2   接收设备（模块A）

2.1   本性能标准中使用的术语“多系统船载无线电导航接收设备”（以下简称“设备”）包括系统正确行使拟定功能所必需的所有部件和元件。设备至少应包括下列部件和能力：

.1   能接收支持接收设备功能所需的所有无线电导航信号的天线；

.2   能处理支持接收设备功能所需的无线电导航信号的接收机和处理器；

.3   取用经计算的PVT信息的方式（例如，显示纬度、经度、COG、SOG、时间、来源；和目前支持的航行阶段②）；

.4   提供数据控制/配置接收机的接口；

.5   显示器；

.6   用于提供额外信息的原始数据输出，诸如范围测量值和GNSS导航数据；

.7   显示提供给用户的经计算和发布的PVT数据的质量和可靠性；和

.8   显示目前用于向用户提供PVT数据的无线电导航系统。

2.2   天线的设计应使其能安装在船上的一个合适位置，该位置可提供一个满意环境以接收所有需要的无线电导航信号。应考虑到多路径和电磁兼容性（EMC）效应。

2.3   设备应设计为：

.1   能减轻经授权的波段外来源的干扰；和

.2   能提供一种方式以：

.1   对所使用的每一PVT来源进行完整性监控（例如，RAIM、CAIM）①；和

.2   进行多来源自主完整性监控②。

 

3   运行和功能要求（模块B）

3.1   设备应使用至少两个独立的GNSS民用导航信号运行，这个两个独立的GNSS应经本组织认可为WWRNS一部分。信号由《无线电规则》③第5条中指定的无线电导航卫星服（太空对地面）频率波段提供；

3.2   设备应提供具有必要弹性和完整性水平的PVT数据，无论其是直接用于其他设备的输入还是用于综合航行系统（INS）

3.3   如果提供了地面无线电导航系统信号，并工作在受保护频率波段，设备应能使用该受保护频率波段提供的地面无线电导航系统信号；

3.4   设备应具有按适当方法④处理增强数据的设施；

3.5   设备应为用户提供选择或取消选择无线电导航和增强信号的设施；

3.6   设备应能处理并合并上述信号，提供一个单一PVT方案，包括：

.1   以纬度和经度表示的统一共同基准点⑤的位置信息，参照国际地球参考框架（ITRF）⑥，使用能精确反映位置信息的坐标，以度、分表示，精确到四（4个小数位；

.2   以度表示的统一共同基准点⑤的COG，反映计算的航线信息的准确性，相对正北，精确到一个小数位；

.3   以海里表示的统一共同基准点⑤的SOG，反映计算的航线信息的准确性，精确到两个小数位；和

.4   时间，参照UTC（BIPM⑦），精确到十分之一秒；

3.7   设备应能在下列时间范围内提供具有所要求准确度⑧的PVT方案：

.1   当无有效卫星星历数据（冷起动），5分钟内；

.2   当有有效卫星星历数据（暖起动），1分钟内；和

.3   当遭遇60 s的断电或信号丢失，2分钟内；

3.8   设备应提供UTC时间；

3.9   设备应能满足A.1046(27)决议所述的航行阶段要求；

 

3.10   设备应能至少每0.5s一次为符合上述1.6的速度要求的高速船（HSC）生成新的PVT方案，并至少每秒一次为常规船舶生成新的PVT方案；

3.11   设备应能评估PVT方案的性能（例如：准确性和完整性）是否满足每一航行阶段①的要求。如果无法确定此类评估则应发出报警；

3.12    如果对于HSC在2s后或对于常规船舶在3s后无法针对每一航行阶段评估目前已实现的性能（例如：准确性和完整性），设备应发出警示；

3.13    如果对于HSC在5s后或对于常规船舶在7s后未能计算出新的PVT数据，设备应发出警告。在这种情况下，应输出最后知道的位置和最后有效定位的时间并清楚地指示目前状态，以避免出现任何模糊不清的情况，直到恢复正常操作；

3.14    如果在下次定期更新时无法提供新的位置更新，设备应输出最后可能的位置、SOG、COG、和最后有效定位的时间并清楚地指示目前状态，以避免出现任何模糊不清的情况，直到恢复位置更新；

3.15   设备应提供增强状态的显示，包括：

.1   增强信号的接收；

.2   收到的信号的有效性；

.3   PVT方案中的位置是否应用了增强；和

.4   增强信号的识别；

3.16   设备应按字母顺序为最终PVT方案和每一独立来源（如需要）在本地显示器（或单独的界面显示器）提供下列信息：

.1   位置；

.2   COG和SOG；

.3   时间；

.4   PVT方案来源；

.5   支持性能要求的航行阶段评估；

.6   位置方案所应用的增强信号的识别；和

.7   任何报警信息。

 

4   界面和综合（模块C）

4.1   设备应按照相关国际标准提供下列界面：②

.1   至少一个能按WGS-84坐标系提供系PVT方案的界面案（即：包括位置信息、COG、SOG、时间、PVT来源（可用的和所使用的）、满足性能要求的航行阶段评估、和增强信息）。可采取措施将基于WGS84坐标系的计算位置转化为与所用航海图相兼容的数据；

.2   至少一个能提供所有现有来源数据的界面（例如：为加强对WGS  84坐标系中应有的PVT方案的评估，将这些数据传至综合航行系统（INS））；

.3   一个报警管理界面（即驾驶室报警管理（BAM））；和

.4   接收来自至少一个来源的增强信号输入的设施③；

4.2   设备应按A.694(17)决议的要求，能在正常干扰条件下令人满意地运行④，并考虑到船上和船外的典型电磁和无线电频率波谱环境；

4.3   设备应确保天线或任何其输入或输出接线或任何输入或输出线路的意外短路或接地不会造成永久性损坏。

 

5   文件（模块D）

应提供设备的相关文件，最好是电子格式，其中应包括：

5.1   操作手册，该手册应包含对各项功能的描述，包括：

.1   多系统的概念和使用GNSS和地面无线电导航系统和增强（即作为PVT方案的来源）的益处和局限性；

.2   声明支持何种GNSS和地面无线电导航系统和增强（即作为PVT方案的来源）；

.3   声明支持何种航行阶段和采用何种PVT来源；

.4   为满足航行阶段要求所必需的接收机调整用户指南；

.5   对所采用的指标和阈值所使用的方法的解释；

.6   对融合过程和多系统输入选择的解释；

.7   对可能的故障和其对接收设备的影响的描述；

5.2   安装手册，该手册应包括：

.1   组件的详情和组件之间的互相连接；

.2   数据输入/输出界面和连接的详情，和互相连接的图示；

.3   配置选项和调试须知；

.4   供电和接地布置；和

.5   设备物理布局的建议，包括安装天线要求和安装和维护所必需的空间；

5.3   培训材料，该材料应解释设备所有的配置、功能、局限性、控制装置、显示器、报警、指示状态和对设备的标准操作员检查内容；

5.4   功能层面的故障分析①，该分析应验证设备按安全的设计原则设计并确保设备包括“故障安全”动作。故障分析应考虑所有故障模式的影响（例如，电器、组件、无线电频率干扰造成的故障）；和

5.5   应支持设备维护的信息。