Rijkswaterstaat Dienst Verkeerskunde «#j Bureau Dokumentatie " c Postbus BA Rotterdam. epvaart. rijkswaterstaat

Transcriptie

1 Rijkswaterstaat Dienst Verkeerskunde «#j Bureau Dkumentatie " c Pstbus BA Rtterdam epvaart rijkswaterstaat

2 ENKELE PLAATSBEPALINGSSYSTEMEN T.B.V. EEN SNELHEIDSMETING VAN SCHEPEN S Rijkswaterstaat Samengesteld Dienst Verkeerskunde P.A. de Heus Hfdafdeling Scheepvaart Drdrecht april 1987

3 INHOUD Biz. 1. Inleiding 1 2. Inventarisatie van mgelijke meetmethden 1 3. Eigenschappen van de meetapparatuur 2 4. Literatuur 4 Bijlage 1 Frekwentie spektrum

4 1. INLEIDING N.a.v. de vraag van direktie Utrecht, m.b.t. de kans p het aanvaren van sluisdeuren, wrdt dr de dienst Verkeerskunde een meting uitgeverd vr het bepalen van de snelheid van schepen die een sluisklk invaren. Bij deze meting is de snelheid en de plaats in de klk p het mment waarp de schepen achteruitslaan van belang. In eerste instantie is gekzen vr een pzet waarbij de gemiddelde snelheid tussen de peenvlgende uitgezette raaien m.b.v. een stpwatch wrdt afgeleid en de afstand tt de geslten deur m.b.v. een meetlint wrdt bepaald. Omdat in de nabije tekmst meer srtgelijke snelheidsmetingen (vr zwel invaren als uitvaren) wrden verwacht is nderzek gedaan naar alternatieve methden die v.w.b. de uitvering van de meting en de verwerking van de ingewnnen gegevens minder arbeidsintensief zijn. In dit kader zijn verschillende plaatsbepalingssystemen bekeken, waarbij nauwkeurigheid, bereik en tepasbaarheid centraal staan. 2. INVENTARISATIE VAN MOGELIJKE MEETMETHODEN Er is verschillende apparatuur aanwezig vr afstand- en plaatsbepaling. Deze apparatuur is te nderscheiden naar de meetmethde en manier van waarnemen die wrdt tegepast. t.w: 1. ptisch 2. geluid 3. licht 4. warmte ad 1. De eerste hiervan is de authentieke methde met behulp van een thedliet. M.b.v. een systeem van geslepen lenzen is een scherp en vergrt beeld te krijgen van het bjekt waarp men richt. M.b.v. schalen en afstanddraden is de hek tussen en afstand tt de bjekten te bepalen.

5 - 2 - ad 2. Dit is een methde met geluid- f radiglven. Hierbij wrdt gewerkt met een zender en ntvanger. Het is hierbij mgelijk de zender fwel de ntvanger p de in te meten plaats te zetten. Een van deze twee apparaten wrdt p min. 2 plaatsen pgesteld waarvan de kbrdinaten bekend zijn, zdat de psitie van het andere apparaat kan wrden bepaald. De ntvanger kan de richting van de glven bepalen en aan de Au^u. van de lptijd de afstand bepalen. Dit wrdt vanuit een aantal pstellingen gedaan waardr de plaats is bepaald. Vrbeelden van dit srt apparatuur zijn: Trident, Decca, Hifix, Lran en Artamis. ad 3. Deze methde werkt met lichtstralen. Hierbij werkt de apparatuur met een sterk gekncentreerde lichtbundel f wel laserstraal. Het testel is daarvr p een bekend punt geplaatst en gericht p een bjekt dat de lichtbundel reflekteert bijvrbeeld d.m.v. een prismaspiegel. Vrbeelden van dit srt apparatuur zijn: AGA, Plarfix. ad 4. Bij deze methde wrdt gebruik gemaakt van warmtebrnnen. De apparatuur ntvangt infrardstralen en lkaliseert daarmee de warmtebrnnen. Vrbeeld van deze apparatuur is de Minilir. In al de vier genemde methden wrdt gebruik gemaakt van de glftherie. In bijlage 1 is een verzicht gegeven van de verschillende typen van glven, met hun glflengte en frekwentie binnen de gehele range van geluidsglven met lage frekwentie en lange glflengte verlpend via radiglven en licht tt gammastralen met hge frekwentie en krte glflengte. Bij de uitvergrting van de radiglven rechts p de bijlage is te zien waar p de schaal zich de verschillende plaatsbepalingssystemen bevinden zals Decca en Lran. 3. EIGENSCHAPPEN VAN DE APPARATUUR De systemen die hiervr besprken zijn hebben ieder hun eigen nauwkeurigheid en bereik en daardr beperkte tepassingsmgelijkheden. Vr een aantal testellen wrden nu de eigenschappen en tepassingsmgelijk-

6 - 3 - heden beschreven. Hierbij wrdt weer nderscheid gemaakt naar de methde van meten. De testellen die beschreven wrden zijn een selektie uit een grt scala van apparatuur. 1. Het ptische plaatsbepalen is een beprefde methde. Het is tt p grte afstand bruikbaar. Het bereik is afhankelijk van de helderheid en de hrizn. Met een thedliet kan de hrizntale- en vertikale hek en af stand gemeten wrden t..v. een gekzen assenstelsel. Nauwkeurigheden zijn vr een deel afhankelijk van de waarnemer, en het srt testel. Vr richting is een nauwkeurigheid tussen de 0,05 en 0,2 mgelijk. T.a.v. de afstand is de psitie nauwkeurigheid afhankelijk van de afstand van pstelling tt bjekt. Nauwkeurigheid tus-s-en jde 1-5 meter. Nadeel van deze apparatuur is het handmatig nteren van de waarnemingen. Het is ngeschikt vr meting aan bewegende bjekten. 2. Vr het psitie bepalen m.b.v. radiglven kennen we diverse systemen. Daarbij wrdt gebruik gemaakt van zenders en ntvangers, die een radiglf uitzenden resp. ntvangen en waarmee afhankelijk van de vrtplantingssnelheid en bendigde tijd de afstand tussen zender en ntvanger kan wrden bepaald. De psitielijnen van deze zenders zijn hyperblisch f circulair en k de frekwentie kan verschillen. Vr een ptimale nauwkeurigheid dient de snijding tussen de psitielijnen z scherp mgelijk te zijn. Vanuit 2 psities 90 en van uit 3 psities 60. Dr een hgere frekwentie wrdt de nauwkeurigheid grter maar het bereik kleiner.

7 - 4 - De psitienauwkeurigheid is 3 a 4 meter bij systemen met hge frekwentie en vr systemen met lage frekwentie 20 a 30 meter (bv. Decca, Lran). Vr de Artamis is de nauwkeurigheid 0,02 graad en 1 meter en het bereik 30 km. (Hierbij wrdt de afwijking direkt gekrrigeerd.) 3. Vr plaatsbepalingssystemen met laserstraal wrdt de afstand bepaald dr de tijd die het licht ndig heeft m te zenden, te reflekteren p de spiegel en weer te ntvangen. Een apparaat dat met laserstralen werkt is de AGA gedimeter. Dit is een testel waarbij de waarnemer met de lens p een reflekterende spiegel richt. Handmatig met men met het testel p de spiegel blijven richten. Dit kan via een kijker f via een camera met jystickbediening. De nauwkeurigheid van hek en afstand zijn resp graden en 1 cm bij statische bjekten. Bij bewegende bjekten is de nauwkeurigheid resp. 0,02 graden en 10 cm. Hierbij is een. vlgsnelheid van 0,7 graden/sec. met de hand mgel i j k. Bij dit testel wrden de vertikale- en hrizntale hek afgelezen. De genemde nauwkeurigheden gelden bij een bereik van 2000 m. Er is ng een srtgelijk testel, de Plarfix, dat via het zelfde systeem werkt, alleen is dit zelfrichtend p de prismaspiegel. Dit testel leest echter geen vertikale hek in. De nauwkeurigheden zijn bij afstanden grter dan 100 m minder dan 0,02 graden; de nauwkeurigheid van de afstand is daarbij 0,2-0,8 m. Bij grtere afstanden kan de afstandsnnauwkeurigheid plpen tt 3 m dr de nnauwkeurige hekaflezing. Dit geldt bij een bereik van +_ 5 km. De AGA is geschikt vr nauwkeurige metingen p bewegende bjekten waarbij een verstring van het beeld, zals bstakels p een sluis, geen prbleem is. De Plarfix is vr niet al te nauwkeurige metingen p bewegende bjekten ideaal z lang er niet teveel beeldverstringen ptreden. 4. Plaatsbepaling m.b.v. infrardstralen. Het testel wrdt gericht p de infrardbrn (bv. schip). Een testel dat via dit systeem werkt is de Minilir. Dit is een zeer geavanceerd testel met een bereik van 20 km en een nauwkeurigheid van 0,002 graden. Dit testel meet alleen richting. Vr de afstandmeting kan gebruik gemaakt wrden van een AGA 112 afstandkijker die aan het testel gekppeld kan wrden. Hiervan is de nauwkeurigheid 2 cm.

8 - 5 - De Minilir kan het bjekt zeer snel vlgen met een snelheid van 36 graden/sec. Nadeel van dit testel is dat het een andere infrardbrn kan gaan vlgen wanneer die in de buurt is. De apparatuur is k erg mvangrijk en kstbaar waardr het niet veral inzetbaar is. 5. Bvengenemde apparatuur is geschikt m aan te sluiten p een cmputer die de registraties in een geheugen kan pslaan. Op deze wijze kunnen achteraf van de gegevens, m.b.v. een pltter, diverse grafieken wrden gemaakt en veel tijd vr handmatig verwerken wrden uitgespaard. 4. LITERATUUR auteur Methde van Radiplaatsbepaling - Syllabus Meetkundige Dienst Testrapprt AGA-gedimeter 140 H - Meetkundige Dienst Testrapprt Atlas Plarfix - Meetkundige Dienst

9 BTvTCT ECrTOTE rhtuufclm I It 1 Hz OMEGA RAD IOPLAATSBE PALING km 50 Hz NETSPANNINGSBROM C t m TI KHz DECCA RADIOPLAATSBEPALIN -100 KHz LORAN C RADIOPLAATSBEPALINC c: m 5 Z C/5 Q KHz RADIOBAKENBAND -300 KHz CONSOLBAKENS ,5 KHz MF TELEGRAFIEBAND -- i m 2 -n i KHz 1 MHz KHz MG OMROEPBAND 2MHz TORAN RADIOPLAATSBEPALING r KHz MF TELEFONIEBAND.VISSERUBAND' RADIOPLAATS- BEPALINGSYSTEMEN 6 MHz r ^ > D 8 MHz 12 MHz 16 MHz 22 MHz 25 MHz 27 MHZ CITIZtNBAND HF SCHEEPSTELEGRAFIE EN -TELEFONIEBANDEN 0,01 mm WARMTE-STRALING 0,001 mm ZICHTBAAR LICHT i O I E O r* < < m TI MHz TV BAND I 67,5-100 MHz FM OMROEPBAND 150 MHz DOPPLER SATELLIET ONTVANGST MHz MOBILOFOONBAND MHz MARIFOONBAND MHz TV BAND III 400 MHz DOPPLER SATELLIET ONTVANGST MHz SERCEL SYLEDIS 460 MHz MOBILOFOONBAND MHz TV BAND IV HOOGTEZON WARMTE- STRALING c 1000 MHZ 1 GHz MHz TV BAND V 10 cm ± MHZ SATELLIET COMMUNICATIE -10 cm SCHEEPSRADAR EN CUBIC RADIOPLAATSBEPALING 5,5 GHz MOTOROLA MINI RANGER lll + IV CO 3 cm SCHEEPSRADAR r! 1 RADIO-HOLLAND BV FREQUENTIE-SPECTRUM m f fc GHz