Sistem Navigasi Terpadu Integrated Navigation System (INS)

Materi Pertemuan 21
INS & IBS

A. Sistem Navigasi Terpadu = Integrated Navigation System (INS)

10.1.Pendahuluan

Konsep Dasar :

Konsep dasar Integrated Navigation System (Sistem Navigasi Terpadu ) di anjungan adalah suatu konsep sistem terintegrasi ynang mengambil input /masukan dari berbagai sensor dari perangkat di atas kapal yang menampilkan informasi posisi secara eleltronik dan memberikan sinyal kontrol yang diperlukan untuk mempertahankan haluan kapal yang telah ditetapkan . Navigator menjadi pengolola sistem ini , menerapkan sistem pengaturan , menafsirkan sistem output dan pemantauan respon kapal.

10.2.Sistem Kerja

Sistem kerja navigasi terintegrasi Highlander HLD-INS600 adalah sarana navigasi di mana semua navigasi dan perangkat penggerak kapal bekerja bersama sebagai satu kesatuan. Tampilan kerja maksimal dan navigasi yang aman adalah lebih baik dan lebih aman .

10.3. Stasiun Kerja

Stasion kerja yang terletak di konsol navigasi utama, tabel bagan,pada dasarnya adalah unit kendali layar yang dibangun secara identik pada satu jaringan berkecepatan tinggi. Setiap tugas navigasi dapat dilakukan di salah satu dari workstation ini: penghindaran tabrakan, pemantauan rute, perencanaan rute dan manajemen siaga. Setiap bit data kontrol navigasi terlihat di satu tempat tanpa harus berjalan ke perangkat layar yang tersebar.

10.4. Manajemen Kewaspadaan (selalu siap)

Manajemen kewaspadaan adalah salah satu aspek terpenting dari filosofi INS. Setiap peringatan (peringatan adalah kondisi tidak normal) diklasifikasikan oleh INS, menurut urgensi relatifnya, sebagai alarm, peringatan atau peringatan. 

Masing-masing dari ketiga jenis ini dilaporkan secara berbeda dalam hal sinyal visual dan suara yang dipancarkan dan pesan yang ditampilkan. Dengan sengaja mengendalikan peringatan dengan cara ini tidak menghilangkan kebingungan alarm anjungan yang berbunyi bersamaan, melenyapkan satu sama lain. Kewaspadaan prioritas tinggi diumumkan dengan urgensi lebih besar daripada yang kurang penting.

10.5. Informasi Yang Di Tangani

Informasi yang ditangani oleh INS meliputi: Radar, AIS, ECDIS, . heading, rate-of-turn (ROT), course (COG), kedalaman (di bawah lunas clearance), posisi, kecepatan (STW dan SOG), sudut kemudi, penggerak, propulsi data, arah dan kecepatan angin benar dan relatif, waktu dan jarak ke roda-over (rudder angle ) atau ke titik arah berikutnya, mode kontrol kemudi dan kecepatan dan pesan Navtex.

10.6. Katagori INS oleh IMO ada 3 katagori :

• INS (A) : Yang secara minimal memberikan informasi posisi, kecepatan., heading dan waktu,masing-masing diberi tanda secara jelas kebenaran (keutuhan) petunjuk.
• INS (B) : Yang secara otomatis , terus menerus dan secara grafik menunjukkan posisi, kecepatan kapal dan pos (heading) dan, jika tersedia kedalamam dalam kaitannya dengan rute yang direncanakan serta bahaya terdeteksi.
• INS (C) : Yang menyediakan sarana untuk mengontrol heading , trek atau kecepatan , memantau status (kedudukan) dan kinerja kontrol ini

10.7.Sensor-Sensor Yang Tersedia.

1. Sensor Heading , yaitu dari pulsa-pulsa termasuk kesalahan gyro.
2. Sensor Kecepatan , yaitu memberkan masukan/input pulsa dari log kecepatan duel as , dengan koreksi perbedaan pada kecepatan di atas tanah (SOG) dan kecepatan melalui air
3. Sensor suhu air laut dan kadar garam.
4. .Sensor pitch and roll, yang ditunjukkan oleh inclometer elektronik memberikan perubahan dalam kecepatan.
5. Sensor kedalaman ( misalnya output dari sebuah echo sounder ditampilkan pada VDU)

• Satelit Navigasi Receiver
• Output dari penerima saluran tunggal atau ganda digunakan untuk update posisi DR.
• GPS
• Radar = Data diolah dari kedua-duanya , 3 atau 10 (X band)
• Sebuah radar pencegahan tubrukan (ARPA) sangat penting untuk perjalanan yang aman dari kapal.
• Auto Pilot , dengan indicator pergerakan kemudi.
• Satcom ( Satelit Kominikasion

6. INS menyediakan kontrol navigasi untuk dilakukan secara manual dan otomatis.

a. ECDIS ( Electronic Chart Display and Information System )

 

Ecdis adalah Sistem Informasi Navigasi yang ditampilkan pada peta elektronik, dan dapat ditampilkan secara otomatis posisi kapal, pembaharuan secara otomatis, tampilan radar, dll.

 

Akhir-akhir ini ECDIS menggantikan peta kertas di kapal-kapal. Alat alat navigasi yang berhubungan dengan ecdis adalah (Gbr 10:.8)

                                          

i. GPS

ii. AIS Receiver

iii. Weather Data

iv. Printer.

v. Ship Communication

vi. Electronic Chart.

vii. Echosounder

viii. Gyro Compass

ix. Speed Log

x. Radar.

 

    

 

Gbr 10:.8

 

· Menu utama dari ECDIS

“Fungsi Tombol”

• Tombol View : untuk mengatur jumlah cahaya yang dipancarkan oleh layar dan panel pengendali, dan untuk mengkonfigurasi alat, simbol, dan data yang muncul pada table Menampilkan
• Tombol Targets : untuk bekerja dengan radar dan target AIS
• Tombol Route : untuk membuat, mengelola dan memantau rute.
• Tombo; OwnShip : untuk mengakses menu prihatin dengan posisi kapal itu, judul, kecepatan, pergerakan Umum dan sensor
• Tombol Chart : untuk mengelola peta.
• Tombol Options : untuk melihat opsional komponen diaktifkan pada konsol .
• Tombol Tools : untuk menggunakan berbagai alat yang tersedia untuk membantu Navigator
• Tombol System : untuk sistem akses, pemeliharaan dan konfigurasi menu.

Sistem Anjungan Terintegrasi (IBS)

10.9. Pendahuluan

IBS adalah 'kombinasi sistem yang saling berhubungan untuk memungkinkan akses terpusat ke informasi sensor atau stasiun kerja perintah / kontrol, dengan tujuan meningkatkan manajemen kapal yang aman dan efisien dengan personel yang berkualifikasi sesuai'.

Rekomendasi IBS berlaku untuk sistem yang melakukan dua atau lebih operasi, yaitu: eksekusi bagian; komunikasi; kontrol mesin; pemuatan, pemakaian dan kontrol muatan; dan keselamatan dan keamanan.

10.10 Sistem anjungan terintegrasi

Sisitem anjungan teintegrasi menyatakan bahwa sistem tersebut harus mampu melaksanakan setidaknya fungsi – fungsi berikut:

• navigasi planning.
• bagian pelaksanaan dan manuver/olah gerak.
• tubrakan dan menghindar kekandasan/terdampar.
• Komunikasi.
• pemantauan dan kontrol mesin.
• pemuatan dan pembongkaran  muatan.
• keselamatan dan keamanan.
• manejemen.

Sistem anjungan terpadu yang memenuhi persyaratan ini harus menyediakan: kemungkinan besar dalam hal kegagalan sistem, penggunaan standar peralatan interfacing , sentralisasi semua data nautikal dan alarm, dan penggunaan tampilan yang cocok untuk memungkinkan pemantauan data sensor/pengolahan.

Fakta bahwa tren/gejala saat ini mengakibatkan penurunan tingkat pengawakan menunjukkan bahwa beberapa anggota kru di anjungan harus mampu menafsirkan dan menanggapi banyaknya informasi dan alarm yang disajikan kepada mereka. Hal ini akan melibatkan peningkatan pelatihan dan system dokumentasi untuk kru

10.11 Aturan DNV (Det Norske Veritas) desian kretataria workstasion.

Aturan DNV (Det Norske Veritas) desian kretataria workstasion menentukan desain kriteria untuk workstation tertentu yaitu

• pengawasan lalu lintas / maneuvering
•  navigasi
• perencanaan rute
• kemudi tangan
• keamanan operasi
• Pelaksanaan docking
• Pelaksanaan Jaga ( Conning operation)

 

Dalam setiap kasus ,tugas yang harus dilakukan ditentukan dan kedudukan instrumen yang relevan / peralatan yang terkait untuk tugas-tugas yang ditetapkan. Sebagai contoh, workstation untuk navigasi ditentukan untuk memungkinkan tugas-tugas berikut yang akan dilakukan.

 

• menentukan dan merencanakan posisi kapal, termasuk jalur dan kecepatan.
• efek komunikasi internal dan eksternal yang berhubungan dengan navigasi.
• memonitor waktu, termasuk kecepatan dan trek, putaran baling-baling, pitch indikator dan sudut kemudi

Instrumen dan peralatan berikut harus dipasang dalam jangkauan:

• tayangan navigasi radar dan kontrol.
• Tabel peta-peta
• sistem perbaikan posisi yang relevan (GPS dan Loran-C)
• Unit VHF
• peluit kontrol.
• Instrumen, indikator dan menampilkan informasi yang tersedia dianggap penting untuk kinerja yang aman dan efisien , tugas navigasi harus mudah dibaca di workstation.

Penampilan Instrumen, indikator harus mencakup:

• gyro repeater
• indikator sudut kemudi
• indikator kedalaman
• jam
• RPM Indikator baling-baling
• Pitch Indikator (di mana dipasang)
• kecepatan dan indikator jarak

 

Sarana yang digunakan pada interval keamanan dan kecepatan dalam kaitannya dengan kapal lain dan keselamatan operasi anjungan juga harus mudah diakses dari workstation navigasi.

 

Sarana tersebut meliputi:

• instrumen dan peralatan yang dipasang pada workstation untuk pengawasan lalu lintas / manoeuvering.
• peralatan komunikasi internal.
• Panel pusat navigasi alaram (bila ada)
• wiper dan kontrol untuk mencuci jendela yang diperlukan dalam penglihatan

10.12. Spesifikasi DNV untuk one-man

 

sistem anjungan di daerah pelayaran tak terbatas, yang dikenal sebagai DNV-W1, membutuhkan Navigasi otomatis untuk pelaksanaan track-sistem yang dikenal sebagai ANTS (Automatic Navigation and Track –keeping System.

Spesifikasi membutuhkan integrasi pada data berikut.

 

• Tayangan Peta Elektronik dan Sistem Informasi Elektronik (ECDIS)
• Sistem kemudi otomatis (termasuk perangkat lunak untuk perhitungan /penyesuaian pelaksanaan pemeliharaan rute yang direncanakan)
• diferensial GPS (2​​)
• gyro kompas (2)
• kecepatan di atas tanah (SOG) dan kecepatan diatas air (STW)
• peringatan perubahan haluan dan balasan.
• Memeriksa otomat pengaman garis luar yang mengkhawatirkan selama perjalanan dan pelaksanaannya.
• kapasitas untuk membuat peta elektronik sendiri dari kertas peta untuk daerah yang tidak tercakup oleh ENCs ( Electronic Navigational Charts) diterbitkan atau disahkan oleh pejabat berwenang peta laut.

 

Selain persyaratan fungsional di atas , ANTS  juga menempatkan penekanan besar pada dokumentasi teknis yang sesuai .

Persyaratan untuk ANTS  menempatkan tuntutan tambahan pada aspek-aspek tertentu dari sistem . 

Misalnya, akurasi arah  kapal harus menjadi nilai yang telah dikoreksi atas kesalahan dari  arah sumber  yang masuk  , dan setidaknya salah satu gyrocompasses harus disediakan dengan sistem otomatis untuk mengkoreksi kesalahan yang disebabkan oleh kecepatan dan lintang , sistem kemudi juga harus melacak secara otomatis , menjaga kapal dalam batas-batas yang ditetapkan  di kedua sisi jalur yang direncanakan  dan harus memberikan kemampuan untuk mengarahkan kapal sepanjang rute yang lurus dan melengkung  dengan mengubah perintah  otomatis ke  manual  . 

Kecepatan input harus memiliki akurasi yang cukup untuk menjaga kualitas perbaikan arah  dengan perhitungan tepat. Sistem harus dilengkapi dengan ketelitian posisi  dari unit penerima GPS dan ketika melakukan putaran , sistem harus memberikan posisi dengan waktu nyata  yang paling akurat . Kualitas sistem terpadu perbaikan  posisi  harus dipantau dan peringatan akan muncul jika kualitas berada di bawah  batas dapat diterima. .

Kebutuhan untuk integrasi berarti bahwa disitu telah ada kecendrungan  untuk menjauhkan  dari pengadaan peralatan  dari berbagai produsen dan upaya untuk mengintegrasikan bagian  yang berbeda dari peralatan, untuk sumber paket tunggal dikeluarkan  peralatan hanya dari satu produsen. Banyak produsen, menyadari kebutuhan, sekarang menawarkan sistem lengkap dengan semua persyaratan terkait yang diperlukan  dijamin.

Penggunaan modul standar , tidak hanya untuk navigasi, tetapi juga untuk fungsi anjungan  lainnya, seperti komunikasi, pemantauan dan kontrol mesin, power supply dll, yang kemungkinan akan menghasilkan penghematan biaya dan mengurangi jumlah peralatan yang diperlukan. Faktor-faktor seperti berkurangnya jumlah konsol, mengurangi instalasi dan biaya interfacing, desain yang lebih hemat biaya, instalasi dan persyaratan pengujian harus diperhitungkan.

                                Fitur utama dari ECDIS adalah:

• penyajian versi elektronik dari peta laut, berdasarkan format terbaru ENC menggunakan 21 - (atau 29 -) inchi layar warna tinggi (high colour) sesuai yang ditetapkan.
• beberapa interface untuk GPS / DGPS, gyrocompass, log speed , echo sounder dll
• mampu digunakan dengan baik ENC dan ARCS
• perencanaan rute dan pemantauan rute.
• fasilitas perencanaan rute primer dan sekunder.
• peringatan kandas
• garis keamanan navigasi yang dibuat pengguna dilapisi pada layar radar.
• peta dipilih pengguna berlapisan presentasi.
• alat navigasi seperti VRM, EBL, track - ball.
• menampilkan target ARPA
• rekaman perjalanan memenuhi standar
• buku catatan informasi yang dibuat pengguna.
• menampilkan alarm
• MOB dan fungsi kejadian
•  fungsi tombol khusus untuk skala atas / bawah, tampilan standar, TM-reset dan fungsi lainnya yang merupakan fungsi yang paling sering digunakan.

 

    Gambar 6.5 Blok diagram  perjalanan  navigasi  dan sistem menjaga pelacakan (ANTS)

 

Pilihan yang sesuai komputer ECDIS kedua dan layar, untuk memenuhi back – up yang dibutuhkan pengaturan dalam kasus kegagalan ECDIS, tersedia. Jika dipasang, komputer ECDIS kedua terkait dengan yang pertama melalui jaringan area lokal (LAN).

Perhitungan Posisi dan jalur  pengemudian (track-steering)

Posisi kapal dihitung dari posisi sensor menggunakan informasi dari gyrocompass dan log speed.

Perhitungan posisi ini didasarkan pada teknologi filter Kalman, yang mampu menggunakan berbagai jenis sensor dan konfigurasi ditetapkan operator. Karena kebutuhan untuk memungkinkan operasi waktu-kritis dalam perhitungan posisi dan arah jalur , prosesor terpisah digunakan untuk fungsi-fungsi ini.

 

Fitur utama dari prosesor ini adalah:

• Interface semua perangkat luar
• Posisi perhitungan berdasarkan teknologi filter Kalman
• Perhitungan kualitas posisi dan alarm
• Perhitungan off-track dan alarm
• waypoint pra-peringatan dan alarm waypoint.
• Proses grafis dan tampilan untuk informasi jaga.

 

10.3. Fungsi kemudi otomatis

 

Sistem ini meliputi radius / track lengkap dikendalikan autopilot untuk keamanan kemudi  dan otomatis

Kapal dengan fungsi dan operasi yang memenuhi persyaratan DNV-W1. Autopilot sepenuhnya terintegrasi kedalam sistem yang memungkinkan untuk dengan mudah dikontrol dan dioperasikan. Para fitur  utama sistem kemudi otomatis adalah:

• kecepatan adaptasi
• radius putaran dikendalikan
• ketepatan gyro dan pengukuran log akurat dan dapat diandalkan.
• pengguna memilih mode/cara kemudi
• modus gyro (batas kemudi dikendalikan)
• modus radius (perubahan langsung)
• diprogram mode radius (perubahan diprogram)
• Modus track terprogram (memberi petunjuk perubahan posisi )
• Tanpa diingatkan ketelitian arah-trek dengan waypoints
• Tanpa diingatkan arah trek sesuai dengan waypoints

Sistem autopilot logis memiliki panel sendiri untuk kontrol operasi , mudah digunakan operasi , sementara dua panel kontrol operasi terpisah dapat diinstal untuk aplikasi khusus spesifikasi interface

The voyager memiliki struktur interface   yang luas dan fleksibel yang memungkinkan kedepan yang akan lebih mudah mengatur dan dikonfigurasi untuk digunakan. Kedua analog dan interface serial digital yang tersedia.

Interface yang  tersedia  untuk sistem lain adalah:

• Gyrocompass
• rate-of-turn gyro
• speed log
• pesawat penerima posisi
• echo sounder
• angin sensor
• sudut kemudi
• propeller RPM / pitch
• pendorong

 Persyaratan autopilot interface adalah:

• girokompas
• Speed log
• Perintah kemudi
• Status kemudi      :

 

10.14 Fungsi kemudi otomatis

Sistem ini meliputi radius / track lengkap dikendalikan autopilot untuk keamanan kemudi  dan otomatis

Kapal dengan fungsi dan operasi yang memenuhi persyaratan DNV-W1. Autopilot sepenuhnya terintegrasi kedalam sistem yang memungkinkan untuk dengan mudah dikontrol dan dioperasikan. Para fitur  utama sistem kemudi otomatis adalah:

• · kecepatan adaptasi
• · radius putaran dikendalikan
• · ketepatan gyro dan pengukuran log akurat dan dapat diandalkan.
• · pengguna memilih mode/cara kemudi
• · modus gyro (batas kemudi dikendalikan)
• · modus radius (perubahan langsung)
• · diprogram mode radius (perubahan diprogram)
• · Modus track terprogram (memberi petunjuk perubahan posisi )
• · Tanpa diingatkan ketelitian arah-trek dengan waypoints
• · Tanpa diingatkan arah trek sesuai dengan waypoints

 

10.15 Terminal Perencanaan Rute

·         Sistem transmisi radar.

 Ini terdiri dari lima arah diaktifkan antar  sistem pita X dan S

 

·         Autopilot  dan sistem kemudi.

Sebuah sistem dengan berfungsi penuh ANTS ketika terhubung ke ECDIS. Sistem ini memiliki input untuk kedua gyrocompass dan pos data kompas magnetik .

 

·          Gyrocompass sistem.

 Ini adalah sistem digital microprocessor-terkontrol yang dirancang sebagai satu unit dengan kontrol dan unit tampilan di sampul depan.

 

·         Kompas magnetik.

Sistem ini meliputi paduan aluminium , binnacle , magnet datar, kaca kompas, fluxgate pick- off dengan sinus terintegrasi / interface icosinus , pengaturan baypass, Perangkat azimuth , kompas elektronik , dan pilot kompas magnetic otomatis  ( TMC ) , koreksi Variasi , gyro / TMC changeover dll , yang tergabung dalam gyrocompass monitor / pergantian sistem . Sistem menggunakan repeater gyro untuk indikasi kapan TMC dipilih pada monitor kompas  

 

·          Poros Ganda  Doppler Log .

Log adalah sistem dua sumbu , data yang diperoleh dari log kecepatan longitudinal dan transversal bottom –trek  dan kedalaman, dan longitudinal kecepatan trek-udara  .

 

·         Echo sounder .

Unit ini dapat dioperasikan sebagai unit frekuensi tunggal atau ganda dengan empat transduser , Layar menawarkan lima dasar berkisar antara 0 dan 200 m .

 

·         DGPS .

Penerima otomatis menempatkan transmisi  terkuat  stasiun suar dan dikunci di dalam hitungan detik . Dalam kasus kehilangan sinyal secara otomatis beralih ke stasiun alternatif memastikan sinyal yang kuat setiap saat . Sebuah navtalk (nav telk) Dalam hal kegagalan sistem DGPS utama  akan secara otomatis beralih ke sekunder

.

·         Loran - C .

Sistem ini menggunakan penerima  LC - 90  Furuno Mk - II . Rincian lengkap   dari receiver ini dapat ditemukan di Bab lain

 

·         Sistem Alarm Anjungan,

 Ini adalah pusat alarm  / dead man system  yang memenuhi klasifikasi lembaga ,  spesifikasi alarm anjungan  tertinggi saat ini . Hal ini terhubung secara interface  dengan sistem navigasi yang terintegrasi untuk memungkinkan alarm harus diulang pada ECDIS

 

Stasiun perencanaan biasanya terletak di ruang peta dan memiliki monitor resolusi tinggi dan printer yang dapat memberikan hard copy data pelayaran. Memisahkan stasiun perencanaan dari stasiun navigasi memungkinkan operator untuk mempengaruhi perencanaan pelayaran atau mengedit di stasiun perencanaan tanpa mengganggu conning operations di stasiun navigasi . Tampilan di stasiun navigasi juga tersedia di stasiun perencanaan sehingga posisi kapal dapat dipantau baik di lokasi . Sebuah layar VMS-VT utama khusus ditunjukkan pada Gambar 10.1.

 

                                                     

                                                    GBr 10.1.

A ship’s integrated navigation system