Radar und ARPA

Voraussetzungen

Diese Lektion bringt dich vom Radar-Niveau einer Yacht auf den Standard eines Officer of the Watch (Unlimited) nach STCW Regulation II/1. Bevor du anfängst, solltest du:

• Die Steuer- und Fahrregeln kennen, besonders die Regeln 5, 6, 7, 8 und 19, sowie die Lektion zu Lichtern und Signalen.
• Rechtweisende und missweisende Peilungen verstehen, den Unterschied zwischen Steuerkurs und Kurs über Grund kennen und wissen, wie ein Gezeitenstrom den Track eines Schiffes beeinflusst.
• Ein Radar auf einer Yacht oder im Simulator benutzt haben: Gain, Range, EBL und VRM.
• Auf das STCW Navigation, Radar and ARPA Simulator (NARAS) Operational Course hinarbeiten oder es bereits besitzen, das für das Zertifikat erforderlich ist (siehe MSN 1856) und dem IMO Model Course 1.07 folgt.

Das mündliche Examen der MCA erwartet, dass du von Hand plottest, jede Zahl auf einem ARPA-Display erklärst und genau sagst, wann man ihm nicht trauen darf.

Lernziele

Am Ende dieser Lektion kannst du:

• Erklären, wie ein Schiffsradar Distanz und Peilung misst, und X-Band und S-Band vergleichen.
• Die Bedienelemente beschreiben und sie für die beste Erfassung einstellen.
• Relative Motion und True Motion unterscheiden, Head-up, North-up und Course-up sowie Sea- und Ground-Stabilisierung, und die richtige für die Aufgabe wählen.
• Einen relativen Plot von Hand konstruieren und daraus CPA, TCPA sowie den wahren Kurs, die Geschwindigkeit und den Aspekt des Ziels ermitteln.
• Die Wirkung einer Kurs- oder Geschwindigkeitsänderung des eigenen Schiffes vorhersagen.
• Die Funktionen von ARPA und ATA beschreiben, einschließlich Erfassung, Tracking, Vektoren, vergangene Positionen, Alarme und Trial Manoeuvre.
• Die wichtigsten Fehler und Grenzen von Radar und ARPA erklären.
• Parallel Indexing nutzen, um die Position des Schiffes gegenüber einem geplanten Track zu überwachen.

Wie Radar funktioniert

Ein Radar sendet kurze Impulse von Mikrowellenenergie aus einer rotierenden Antenne und lauscht auf Echos. Da sich die Impulse mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten (etwa 300 m pro Mikrosekunde), ergibt die Zeit bis zur Rückkehr des Echos die Distanz:

Distanz = (Lichtgeschwindigkeit × Zeit) ÷ 2

Ein Echo, das nach 12,35 Mikrosekunden zurückkehrt, stammt von einem Ziel in 1 nm Entfernung. Die Peilung ist die Richtung, in die die Antenne zeigte, als das Echo zurückkam.

Impulslänge und PRF

• Impulslänge ist die Dauer jedes Impulses. Ein kurzer Impuls (etwa 0,05 Mikrosekunden) ergibt eine gute Distanzauflösung, also die Fähigkeit, zwei Ziele auf derselben Peilung in leicht unterschiedlicher Distanz zu trennen. Die Distanzauflösung entspricht etwa der halben Impulslänge, als Strecke ausgedrückt: 0,1 Mikrosekunden ergeben etwa 15 m. Ein langer Impuls (bis etwa 1 Mikrosekunde) bringt mehr Energie auf das Ziel und verbessert die Erfassung auf große Distanz, auf Kosten der Auflösung.
• Pulsfolgefrequenz (PRF) ist die Anzahl der Impulse pro Sekunde. Kurze Impulse gehen mit hoher PRF auf kurzen Bereichen einher, lange Impulse mit niedriger PRF auf großen Bereichen, damit jedes Echo Zeit hat, zurückzukehren, bevor der nächste Impuls gesendet wird.
• Der minimale Abstand wird durch die Impulslänge und durch die Zeit begrenzt, die der Empfänger nach dem Senden zur Erholung braucht.

Strahlbreite und Peilauflösung

Die horizontale Strahlbreite eines X-Band-Scanners an Bord liegt typischerweise bei etwa 1° bis 2°. Zwei Ziele mit gleicher Distanz, die in der Peilung enger beieinander liegen als die Strahlbreite, verschmelzen zu einem einzigen Echo. Eine längere Antenne ergibt einen schmaleren Strahl und eine bessere Peilauflösung. Der vertikale Strahl ist breit (etwa 20° bis 25°), damit Ziele beim Rollen des Schiffes nicht verloren gehen.

Radarhorizont

Radarwellen werden über den Horizont hinaus etwas stärker gebeugt als Licht. Mit Höhen in Metern ergibt sich der Radarhorizont in Seemeilen näherungsweise zu:

Distanz (nm) = 2,2 × (√ Antennenhöhe + √ Zielhöhe)

Bei einem Scanner 36 m über dem Meer und einem Ziel von 9 m Höhe: 2,2 × (6 + 3) = 19,8 nm. Flache Küsten, kleine Fahrzeuge und Eis werden wesentlich näher erfasst. Abnormale Refraktion verändert dies: Superrefraktion (warme trockene Luft über kaltem Meer) verlängert die Erfassungsdistanzen und erzeugt manchmal Echos von Land weit über den normalen Horizont hinaus, während Subrefraktion (kalte Luft über warmem Meer) sie verkürzt.

X-Band und S-Band

SOLAS Kapitel V Regel 19 verlangt, dass Schiffe ab 300 BRZ ein Radar mit 9 GHz (X-Band) an Bord haben, und Schiffe ab 3.000 BRZ ein zweites Radar, ein 3 GHz (S-Band) oder, wo angemessen, ein zweites 9-GHz-Gerät, funktional unabhängig vom ersten. Die vollständige Ausstattungstabelle, einschließlich der nach Tonnage vorgeschriebenen Tracking-Hilfen, findest du in SOLAS V/19.

Bewährte Praxis ist, beide zu betreiben: das S-Band-Gerät auf größerem Bereich zur Frühwarnung vor Schiffen, das X-Band-Gerät auf kleinerem Bereich für Details und Kleinfahrzeuge. Bei starkem Regen oder hohem Seegang sieht das S-Band oft ein Schiff, das das X-Band im Clutter verloren hat.

Bedienelemente

Richte das Radar in dieser Reihenfolge ein, nachdem es sich aufgewärmt hat:

1. Helligkeit: so einstellen, dass das Display ohne Blendung klar zu sehen ist. In der Dunkelheit herunterdrehen; ein zu helles Bild verdeckt schwache Echos.
2. Bereichsskala (Range): einen Bereich wählen, der zur Situation passt; auf offener See ein großer Bereich (12 nm an einem Gerät) zur Frühwarnung und ein kürzerer Bereich (6 nm) am anderen.
3. Impulslänge: wird meist automatisch mit dem Bereich gewählt, kann aber geändert werden. Lange Impulse auf größeren Bereichen oder für schwache Ziele in Distanz verwenden.
4. Abstimmung (Tune): bei älteren Geräten auf maximale Echostärke eines schwachen Ziels oder auf den stärksten Clutter einstellen. Die meisten modernen Geräte stimmen sich automatisch ab; überprüfe es trotzdem.
5. Gain: erhöhen, bis gerade ein leichtes Rauschen des Hintergrunds erscheint. Zu wenig Gain verliert schwache Ziele; zu viel überflutet den Bildschirm.
6. Seeclutter (Anti-Clutter Sea oder STC): verringert die Verstärkung auf kurze Distanz, um Seeechos zu unterdrücken. So wenig verwenden, wie nötig, damit du Ziele innerhalb des Clutters siehst. Zu viel entfernt kleine Boote vollständig. Automatischer Clutter-Filter ist nützlich, muss aber mit den manuellen Einstellungen abgeglichen werden.
7. Regenclutter (Anti-Clutter Rain oder FTC): differenziert das Echo, sodass nur seine vordere Kante erscheint, und zerlegt so große Regengebiete. Es schwächt aber auch echte Ziele, daher sparsam einsetzen und nach dem Durchzug des Regens wieder ausschalten.
8. Darstellung und Stabilisierung: siehe unten.
9. Performance Monitor: täglich prüfen und das Ergebnis festhalten. Ein allmählich nachlassender Monitor deutet auf sinkende Sendeleistung oder Empfindlichkeit des Empfängers hin.

Messwerkzeuge:

• EBL (elektronische Peillinie): für Peilungen von Zielen. Die Kursmarke regelmäßig mit dem Kreisel und der Null-Grad-Linie (Dead-Ahead-Linie) vergleichen; ein Fehler der Kursmarke verdreht jede Peilung.
• VRM (variable Entfernungsmarke): für Distanzen. Genauer als Schätzung anhand fester Entfernungsringe.
• Parallel Index Lines: feste Linien auf dem Display zur Überwachung von Passierabständen (später in dieser Lektion).
• Off-Centring: verschiebt das eigene Schiff aus der Mitte, um weiter voraus zu sehen. Eine große Verschiebung nicht eingeschaltet lassen und dabei die Ziele vergessen, die nun achteraus oder querab liegen und nur kurze Vorwarnzeit haben.

Darstellung und Bewegung

Ausrichtung

• Head-up: der eigene Kurs oben. Nicht stabilisiert. Leicht mit dem Blick aus dem Fenster in Beziehung zu setzen, aber jedes Echo verschmiert, wann immer das Schiff giert, und die Peilungen sind relativ.
• North-up: Norden oben, durch den Kreisel stabilisiert. Leicht mit der Seekarte zu vergleichen; Echos bleiben scharf, wenn das Schiff giert.
• Course-up: der beabsichtigte Kurs oben, durch den Kreisel stabilisiert. Ein Kompromiss für die Küstenfahrt. Wird bei Kursänderung zurückgesetzt.

Relative Motion und True Motion

Bei relativer Bewegung (RM) bleibt das eigene Schiff in der Mitte fest, und jedes Ziel bewegt sich entsprechend seiner Bewegung relativ zu dir. Eine ruhende Tonne wandert mit deiner Fahrt auf dem Gegenkurs deines Kurses nach unten über das Display. Die Spur eines bewegten Ziels ist seine relative Spur: Verlängerst du sie über die Mitte hinaus, siehst du direkt, wie nah es kommen wird.

Bei wahrer Bewegung (TM) bewegt sich das eigene Schiff mit seinem wahren Kurs und seiner Geschwindigkeit über das Display, und Ziele bewegen sich entsprechend ihrer eigenen wahren Bewegung. Ruhende Objekte bleiben stehen. Die Spur eines bewegten Ziels zeigt seinen wahren Kurs, was dir auf einen Blick seinen Aspekt verrät.

Die folgende Grafik zeigt denselben Moment in beiden Darstellungen, wobei das eigene Schiff 000° mit 12 Knoten steuert und ein anderes Schiff 270° mit 12 Knoten.

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Keine der beiden ist "besser". RM zeigt das Kollisionsrisiko; TM zeigt, was andere Fahrzeuge tatsächlich tun. Moderne ARPA erlaubt es, eine RM-Darstellung mit wahren Vektoren oder eine TM-Darstellung mit relativen Vektoren anzuzeigen. Viele OOWs behalten eine relative Bewegungsdarstellung mit wahren Spuren bei und schalten die Vektoren zwischen wahr und relativ um, um zwei getrennte Fragen zu beantworten: "Wird es mich treffen?" (relativ) und "Was tut es?" (wahr).

Sea- und Ground-Stabilisierung

Wahre Bewegung und wahre Vektoren benötigen die Bewegung des eigenen Schiffes als Eingabe. Es gibt zwei Möglichkeiten:

• Sea-stabilisiert: der Steuerkurs des eigenen Schiffes vom Kreisel und die Fahrt durchs Wasser von einem Wasser-Track-Log (einachsig). Das eigene Schiff und die Ziele werden so dargestellt, als bewegten sie sich durchs Wasser. Der wahre Vektor eines Ziels ist sein Kurs und seine Fahrt durchs Wasser, sodass sein Aspekt stimmt. Eine Tonne in einem Gezeitenstrom scheint sich gegen den Strom zu bewegen.
• Ground-stabilisiert: Kurs und Geschwindigkeit des eigenen Schiffes über Grund, von GNSS oder einem Bottom-Track-Doppler-Log. Die Vektoren sind Tracks über Grund. Ruhende Objekte zeigen keinen Vektor, was ideal für Navigation und Pilotage ist.

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Zur Kollisionsvermeidung wird die Sea-Stabilisierung bevorzugt, weil die COLREGs vom Aspekt abhängen: Welches Licht das andere Fahrzeug sehen würde, ob es überholt, Gegenkurs oder kreuzend fährt. In einem starken Querstrom kann die Ground-Stabilisierung einen falschen Aspekt liefern. Stell dir ein Fahrzeug vor, das 000° durchs Wasser steuert, bei einem Versatz von 3 Knoten nach Osten. Ground-stabilisiert zeigt sein Vektor auf etwa 015°. Nähert man sich ihm von Südosten, könnte der Vektor über Grund nahelegen, dass man kreuzt, obwohl man ihn fast überholt.

Für die Navigation ist die Ground-Stabilisierung besser: Eine ground-stabilisierte wahre Bewegungsdarstellung zeigt die Küste still stehend und den echten Track des eigenen Schiffes darauf zu.

Kenne die Stabilisierung, die dein ARPA verwendet. Sie wird auf dem Display angezeigt. Ist die Geschwindigkeitseingabe falsch, ist jeder wahre Vektor falsch.

Relatives Plotten von Hand

Jeder OOW muss ohne ARPA plotten können. Die Methode verwendet drei Punkte auf einem Reflexionsplotter, einem Plotblatt oder einem Blatt Papier.

• O: die erste geplottete Position des Ziels.
• A: die Position des Ziels nach dem Plotintervall, meist 6 oder 12 Minuten.
• W: von O aus den Kurs des eigenen Schiffes und die im Intervall gefahrene Strecke, rückwärts abtragen. W ist die Stelle, an der das Ziel gewesen wäre, wenn es stillgelegen hätte.

Dann gilt:

• OA ist die relative Bewegung des Ziels. Verlängere sie über die Mitte hinaus, um den CPA zu finden.
• WO ist die wahre Bewegung des eigenen Schiffes.
• WA ist der wahre Kurs und die Geschwindigkeit des Ziels.

Das Dreieck stellt die Vektorgleichung dar: wahre Bewegung des Ziels = Bewegung des eigenen Schiffes + relative Bewegung.

Durchgerechneter Plot

Du steuerst 000° mit 12 Knoten bei eingeschränkter Sicht. Du beobachtest ein Ziel:

Die Peilung ist fast konstant und die Distanz verringert sich schnell: Es besteht Kollisionsgefahr (Regel 7).

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Schritt 1: relative Bewegung. O (0000) bis A (0012) sind 4,0 nm in 12 Minuten in Richtung 224°. Relative Geschwindigkeit = 4,0 × 5 = 20 Knoten.

Schritt 2: CPA. Verlängere OA über die Mitte hinaus. Das Lot vom eigenen Schiff auf die verlängerte Linie ist der CPA: 0,2 nm. Dies ist eine Kollisionssituation.

Schritt 3: TCPA. Von A bis zum CPA-Punkt entlang des relativen Tracks sind es etwa 6,0 nm. Bei 20 Knoten sind das 18 Minuten, also ist die TCPA 0030.

Schritt 4: wahrer Kurs und Geschwindigkeit. Trage WO ab: 12 Minuten mit 12 Knoten sind 2,4 nm auf 000°. Setze W 2,4 nm genau südlich von O. WA misst 2,8 nm in Richtung 260°. In 12 Minuten sind das 14 Knoten. Wahrer Kurs des Ziels 260°, Geschwindigkeit 14 Knoten.

Schritt 5: Aspekt. Die Peilung des eigenen Schiffes vom Ziel aus ist 045,9 + 180 = 225,9°. Sein Kurs ist 260°. Du liegst 34° auf seinem Backbord-Bug: Aspekt rot 34°. Wenn die Sicht es erlaubte, würdest du sein rotes Seitenlicht sehen und er dein grünes.

Schritt 6: was die Regeln sagen. Du bist in eingeschränkter Sicht, daher gilt Regel 19 und nicht die Regeln 11 bis 18. Das Ziel liegt vor deinem Querab und wird nicht überholt, daher sagt Regel 19(d)(i), dass man eine Kursänderung nach Backbord vermeiden soll. Eine deutliche Kursänderung nach Steuerbord, eine Verringerung der Fahrt oder beides sind die Möglichkeiten.

Wirkung einer Änderung des eigenen Schiffes

Um die Wirkung eines neuen Kurses oder einer neuen Geschwindigkeit zu ermitteln, halte den wahren Vektor WA des Ziels fest und zeichne einen neuen Vektor des eigenen Schiffes von W aus. Praktisch, anhand des 12-Minuten-Dreiecks:

1. Trage von W aus den neuen Vektor des eigenen Schiffes für 12 Minuten ab (neuer Kurs, neue Geschwindigkeit): nenne sein Ende O'.
2. O'A ist die neue Richtung der relativen Bewegung. Zeichne eine Linie durch die aktuelle Position des Ziels (A) parallel zu O'A.
3. Das Lot von der Mitte auf diese Linie ist der neue CPA.

Ergebnisse für dieses Ziel, wenn die Maßnahme um 0012 und mit sofortiger Wirkung ergriffen wird:

Was dies zeigt:

• Kleine Änderungen bewirken wenig. Eine Änderung um 30° ergibt bei einer Annäherungsgeschwindigkeit von 20 Knoten nur 1,2 nm. Regel 8 verlangt, dass eine Maßnahme für ein anderes Fahrzeug, das per Radar beobachtet, ohne Weiteres erkennbar ist. Bei einem Kontakt nur per Radar sind meist 60° oder mehr nötig.
• Eine Fahrtverringerung bei einem großen Schiff wirkt langsam. Die Zahlen setzen sofortige Wirkung voraus. Ein beladener VLCC braucht viele Minuten, um die Hälfte seiner Fahrt zu verlieren. Wenn du die Fahrt einsetzt, beginne früh und kombiniere sie mit einer Kursänderung.
• Prüfe andere Ziele, bevor du drehst. Eine Drehung nach Steuerbord kann eine neue Nahbereichssituation mit etwas schaffen, das querab an Steuerbord liegt.
• Plane die Rückkehr. Nimm den Kurs nicht wieder auf, bevor das Ziel vorbei und frei ist (Regel 8(d)). Beobachte, wie sich die Peilung öffnet und die Distanz zu wachsen beginnt.

ARPA und ATA

Ein automatisches Radar-Plotting-Hilfsmittel (ARPA) erfasst und verfolgt Ziele und berechnet dieselben Größen wie ein manueller Plot. Die IMO-Leistungsstandards (MSC.192(79), für ab 2008 installierte Radare) haben die früheren ARPA- und ATA-Standards zusammengeführt: Das automatische Tracking-Hilfsmittel (ATA) eines modernen Radars ist das, was traditionell ARPA genannt wurde. Wie viele Ziele verfolgt werden müssen, hängt von der Schiffsgröße ab; die aktuelle Tabelle findest du in MSC.192(79).

Funktionen

• Erfassung: manuell (der Bediener wählt Ziele aus) oder automatisch (innerhalb von Erfassungszonen). Die automatische Erfassung in einem dichten Gebiet oder im Clutter kann falsche Ziele erfassen und den Bildschirm füllen; die manuelle Erfassung bedeutender Ziele ist oft zuverlässiger.
• Tracking: Nach der Erfassung aktualisiert das System das Ziel bei jedem Scan. Es zeigt einen Trend innerhalb von etwa einer Minute und eine verlässliche Vorhersage innerhalb von etwa drei Minuten stetigen Trackings. Stütze nie eine Entscheidung auf die erste Minute eines Tracks.
• Vektoren: wahr oder relativ, mit einstellbarer Länge in Minuten. Ein 6-Minuten-Vektor zeigt, wo das Ziel in 6 Minuten sein wird.
• Vergangene Positionen: Punkte in regelmäßigen Abständen, die zeigen, wo sich das Ziel befunden hat. Gleichmäßig verteilte vergangene Positionen auf einer geraden Linie zeigen ein stetiges Ziel; gekrümmte oder ungleichmäßige Abstände zeigen ein Manöver.
• Daten: für ein ausgewähltes Ziel Peilung, Distanz, Kurs, Geschwindigkeit, CPA, TCPA, BCR und BCT (Bow Crossing Range und Time, also Distanz und Zeit bis zum Kreuzen des Bugs).
• Alarme: CPA/TCPA-Grenzen, neues Ziel in einer Wachzone, verlorenes Ziel und Systemausfälle. Stelle die CPA/TCPA-Grenzen passend zu den Standing Orders des Kapitäns ein, zum Beispiel 1 nm und 12 Minuten auf offener See.
• Trial Manoeuvre: simuliert eine geplante Kurs- und/oder Geschwindigkeitsänderung mit einer Verzögerungszeit, die die Zeit für den Beginn des Manövers berücksichtigt, und zeigt die resultierenden CPAs für alle verfolgten Ziele. Es ist die ARPA-Version der oben beschriebenen Plotübung. Setze immer eine realistische Verzögerung; prüfe immer alle Ziele, nicht nur das, das dir Sorgen macht.
• Integration von AIS-Zielen: AIS-Ziele können auf dem Radar angezeigt und mit Radarzielen verknüpft werden. Das Display muss angeben, welche Quelle verwendet wird. Behandle AIS-Daten als ergänzend; der Radar-Track ist deine Messung.

Das Display sorgfältig lesen

Ein ARPA zeigt dir, was es aus den Eingaben berechnet hat, die es hatte. Bevor du auf einen CPA reagierst:

1. Wird das Ziel stetig verfolgt (stabile vergangene Positionen, kein Status "Trial" oder "Acquiring")?
2. Welche Stabilisierung ist in Gebrauch, und sind die Kreisel- und Log-Eingaben korrekt?
3. Stimmen Vektor und vergangene Positionen mit dem Peiltrend überein, den du visuell oder mit der EBL ermittelt hast?
4. Hat das Ziel oder das eigene Schiff gerade den Kurs geändert? Wenn ja, hinkt die Anzeige nach.

Fehler und Grenzen

Grenzen des Radarbilds

• Schatten- und Blindsektoren: Masten, Schornsteine, Krane und Container blockieren den Strahl. Ein Blindsektor achteraus oder am Bug kann ein kleines Fahrzeug vollständig verbergen. Kenne die Blindsektoren deines Schiffes (sie sollten auf der Brücke angeschlagen sein) und ändere von Zeit zu Zeit leicht den Kurs, um in sie hineinzusehen.
• Nebenkeulen-Echos: Von einem starken Ziel auf kurze Distanz erscheinen falsche Echos auf einem Bogen beidseits des echten Echos, auf derselben Distanz.
• Mehrfachechos: Wenn ein großes Ziel nah querab liegt, prallt der Impuls hin und her und erzeugt eine Reihe von Echos bei Vielfachen der echten Distanz auf derselben Peilung.
• Indirekte (falsche) Echos: Reflexion an der eigenen Struktur des Schiffes (einem Schornstein oder Mast) lenkt den Strahl in eine andere Richtung; das Echo erscheint auf der Peilung des Hindernisses in der richtigen Distanz des realen Objekts.
• Echos der zweiten Spur: Bei Superrefraktion kehrt ein Echo von jenseits der maximalen Reichweite für die PRF zurück, nachdem der nächste Impuls schon ausgesendet wurde, und erscheint in viel kürzerer Distanz. Eine Änderung der Bereichsskala (und damit der PRF) lässt es springen oder verschwinden.
• Interferenzen: durch andere Radare auf demselben Band, als gekrümmte Speichen sichtbar. Die Interferenzunterdrückung entfernt sie, kann aber auch schwache echte Echos entfernen.
• Kleine Ziele: Eine GFK-Yacht, ein hölzernes Fischerboot, ein RIB oder ein Growler kann ein schwaches Echo liefern, das im Seeclutter oder Regen verloren geht. MGN 369 stellt klar, dass man sich nicht darauf verlassen kann, dass Radar alle Kleinfahrzeuge erfasst.

ARPA-Fehler

• Kreiselfehler dreht jeden wahren Vektor und, auf einem North-up-Display, jede Peilung. Ein Kreisel, der 2° zu niedrig anzeigt, macht jeden wahren Kurs 2° falsch.
• Log-Fehler macht jeden wahren Vektor in einer sea-stabilisierten Darstellung falsch. Ein Log, das 2 Knoten zu viel anzeigt, gibt Zielen eine falsche Komponente von 2 Knoten in Richtung deines eigenen Kurses.
• Zielverwechslung: Wenn zwei Ziele dicht aneinander vorbeiziehen, kann der Tracker von einem zum anderen springen und für beide unsinnige Daten liefern.
• Verlorene Ziele: Im Clutter oder in einem Blindsektor endet das Tracking. Der Alarm für verlorene Ziele wird in einer belebten Meerenge leicht übersehen; tu das nicht.
• Nachlauf nach einem Manöver: Wenn eines der Fahrzeuge den Kurs ändert, braucht das ARPA ein bis drei Minuten, bis es sich einpendelt. Während dieser Zeit zeigen die Vektoren noch in die alte Richtung. Wenn du eine Änderung des Aspekts visuell siehst, bevor das ARPA sie zeigt, vertrau deinen Augen.
• Angenommene konstante Bewegung: Jede Vorhersage setzt voraus, dass das Ziel Kurs und Geschwindigkeit beibehält. Sie kann die nächste Drehung eines Fischereifahrzeugs oder ein Schiff, das einer Kurve im Verkehrstrennungsgebiet folgt, nicht vorhersagen.

Dürftige Radarinformationen

Regel 7(c) verbietet Annahmen auf Grundlage dürftiger Informationen, besonders dürftiger Radarinformationen. Eine einzelne Beobachtung, ein in der ersten Minute des Trackings berechneter CPA oder AIS-Daten allein sind dürftig. Regel 7(b) verlangt die richtige Nutzung des Radars, einschließlich Abtasten großer Distanzen zur Frühwarnung vor Kollisionsgefahr sowie Radar-Plotting oder eine gleichwertige systematische Beobachtung erfasster Objekte.

Parallel Indexing

Parallel Indexing (PI) ist eine Radartechnik, um die Position des Schiffes gegenüber dem geplanten Track fortlaufend zu überwachen, ohne Standlinien zu plotten. Sie funktioniert mit jedem Radar, bei jeder Sicht und ist unabhängig von GNSS.

Das Prinzip

Wenn du einen stetigen Kurs steuerst, bewegt sich ein festes Objekt an dir vorbei auf einer relativen Spur, die parallel zu deinem Kurs und in entgegengesetzter Richtung verläuft. Wenn du auf dem Radar eine Linie parallel zu deinem Kurs in dem geplanten Passierabstand von einem radarsichtbaren Objekt ziehst, sollte das Echo dieses Objekts entlang der Linie gleiten, während du daran vorbeifährst.

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Eine PI-Linie einrichten

1. Wähle im Reiseplan ein radarsichtbares Objekt nahe dem Abschnitt: ein steiles Kap, eine kleine Insel, eine Leuchtturmkonstruktion oder einen Racon. Vermeide flach abfallende Küsten und Tonnen, die schleppen können.
2. Miss auf der Seekarte den rechtwinkligen Abstand von der geplanten Route zum Objekt: den Querindex-Abstand (hier 1,5 nm an Steuerbord).
3. Zeichne die PI-Linie auf dem Radar parallel zum Kurs (000°), 1,5 nm an Steuerbord. Auf einer north-up oder course-up stabilisierten Darstellung bleibt sie korrekt, wenn das Schiff giert. Bei head-up stimmt sie nicht; verwende eine stabilisierte Darstellung.
4. Markiere Drehpunkte oder Grenzen entlang der Linie. Ein Kreuz auf der PI-Linie bei der Distanz, an der du drehen musst, ergibt eine Drehposition, die unabhängig von GNSS ist.

Ablesen

• Das Echo gleitet die Linie entlang: du bist auf Kurs.
• Echo innerhalb der Linie (näher am eigenen Schiff): du bist näher am Objekt als geplant, wirst darauf zu versetzt oder steuerst falsch. Jetzt korrigieren.
• Echo außerhalb der Linie: du bist weiter entfernt als geplant.

Da du fortlaufend beobachtest, siehst du eine Versetzung in dem Moment, in dem sie beginnt, lange bevor ein Standlinien-Intervall von drei Minuten sie zeigen würde. In Pilotagegewässern sind PI-Linien auf vielen Schiffen die übliche primäre Überwachungsmethode, wobei ECDIS und GNSS als Kontrolle dienen.

Vorsichtsmaßnahmen

• Zeichne die PI-Linie parallel zur geplanten Track über Grund, nicht parallel zum gesteuerten Kurs. Wenn du in einen Querstrom hineinsteuerst, bewegt sich ein festes Objekt dennoch parallel zu deinem Track über Grund an dir vorbei, und genau das willst du überwachen.
• Prüfe die Distanzgenauigkeit des Radars und die Ausrichtung der Kursmarke, bevor du dich auf feine PI-Abstände verlässt.
• Stelle sicher, dass das Objekt richtig identifiziert ist. Ein falsch identifiziertes Kap liefert eine perfekt aussehende, aber falsche Führung.

Durchgerechnetes Beispiel: Nachtwache im Regen

Situation: Du bist OOW auf einem 230 m langen Containerschiff, Kurs 210°, 18 Knoten, um 0300 im Ärmelkanal. Starke Regenschauer ziehen durch. Das X-Band-Radar auf 6 nm Bereich zeigt eine große Regenzelle voraus; das S-Band auf 12 nm zeigt zwei Ziele.

Schritt 1: einrichten. Du verringerst den Regenclutter am X-Band, bis die Zelle aufbricht, akzeptierst, dass es innen noch schlecht ist, und verlässt dich für den Regenbereich auf das S-Band. Du bestätigst, dass beide Geräte north-up und sea-stabilisiert sind, wobei das Log 18,2 Knoten durchs Wasser anzeigt gegenüber einer GNSS-SOG von 17,1 Knoten: ein erwarteter Versatz von 1 Knoten gegen den Strom.

Schritt 2: erfassen. Du erfasst beide S-Band-Ziele manuell. Nach drei Minuten stetigem Tracking zeigt Ziel 1, Peilung 200° in 9 nm, wahren Kurs 030°, Geschwindigkeit 12 Knoten, CPA 0,3 nm, TCPA 18 Minuten. Ziel 2, Peilung 235° in 7 nm, zeigt wahren Kurs 120°, Geschwindigkeit 10 Knoten, CPA 2,5 nm, passiert vor dir.

Schritt 3: bewerten. Ziel 1 hat nahezu einen Gegenkurs: eine Gegenkurs-Situation, wenn man es sieht, und bei eingeschränkter Sicht (Regen) ein Nahbereichsrisiko nach Regel 19. Die Sicht in den Schauern beträgt weniger als 1 nm.

Schritt 4: Trial Manoeuvre. Du setzt eine Probe-Kursänderung auf 260° mit einer Verzögerung von 1 Minute. Das ARPA sagt für Ziel 1 einen CPA von 2,6 nm voraus, aber Ziel 2 hat nun einen CPA von 0,6 nm, weil du auf es zudrehst. Du probierst 240°: Ziel 1 CPA 1,8 nm, Ziel 2 CPA 1,4 nm. Du erwägst außerdem eine Fahrtverringerung auf 12 Knoten mit einer Änderung auf 240°: Ziel 1 2,0 nm, Ziel 2 1,6 nm.

Schritt 5: handeln. Du rufst den Kapitän, wie es die Standing Orders verlangen (eingeschränkte Sicht, CPA unter 1 nm), gibst ein langes Signal in Abständen von höchstens 2 Minuten, legst die Maschine auf Stand-by und änderst frühzeitig und entschlossen auf 240°. Du beobachtest die vergangenen Positionen beider Ziele und den Peiltrend an der EBL.

Schritt 6: überwachen und zurückkehren. Wenn Ziel 1 vorbei und an deiner Backbord-Achterkante frei und sich öffnend ist, und Ziel 2 vorn frei ist, kehrst du allmählich auf 210° zurück und prüfst, ob im Regen kein neues Ziel aufgetaucht ist.

Häufige Fehler

• Der ersten Minute ARPA-Daten vertrauen. Warte auf einen stabilen Track und prüfe mit Kompasspeilungen gegen.
• Ground-stabilisierte Vektoren nutzen, um den Aspekt in einem starken Strom zu beurteilen. Schalte für die Kollisionsvermeidung auf Sea-Stabilisierung um und prüfe die Log-Eingabe.
• Zu viel Seeclutter. Er entfernt Kleinfahrzeuge. Verwende so wenig wie möglich, und variiere die Einstellung, um in den Clutter hineinzusehen.
• Nur ein Radar betreiben. Verwende beide, auf unterschiedlichen Bereichen, besonders im Regen.
• Kleine Änderungen. Eine Kursänderung um 10° oder 20° bei einem Kontakt nur per Radar ist nicht ohne Weiteres erkennbar. Mach sie deutlich.
• Nach Backbord drehen für ein Ziel vor dem Querab bei eingeschränkter Sicht. Regel 19(d)(i) verlangt, dies zu vermeiden, außer bei einem Fahrzeug, das überholt wird.
• Blindsektoren vergessen. Eine Yacht kann viele Minuten im Blindsektor des Vormastes liegen.
• Trial Manoeuvre für andere Ziele ignorieren. Eine Änderung, die ein Problem löst, erzeugt oft ein anderes.
• Außermittige Darstellung oder einen großen Bereich zu lange eingeschaltet lassen. Ziele, die nah querab und achteraus liegen, können übersehen werden.
• AIS als Radar behandeln. AIS zeigt nur Fahrzeuge, die senden, mit Daten, die falsch sein können. Radar sieht, was tatsächlich da ist, innerhalb seiner Grenzen.

Zusammenfassung

• Die Distanz ergibt sich aus der Echozeit, die Peilung aus der Richtung der Antenne. Ein kurzer Impuls ergibt eine gute Distanzauflösung; ein schmaler Strahl eine gute Peilauflösung.
• X-Band: schärfer und besser bei kleinen Zielen, aber stärker von Regen und Seeclutter betroffen; löst SART aus. S-Band: besser bei Regen und schwerem Wetter.
• Stelle Helligkeit, Bereich, Gain sowie See- und Regenclutter sorgfältig ein; prüfe den Performance Monitor und die Kursmarke.
• Relative Bewegung beantwortet "Wird es mich treffen?"; wahre Bewegung beantwortet "Was tut es?". Sea-Stabilisierung für die Kollisionsvermeidung, Ground-Stabilisierung für die Navigation.
• Beim O-A-W-Plot ist OA die relative Bewegung, WO das eigene Schiff, WA der wahre Kurs und die Geschwindigkeit des Ziels. Verlängere OA für den CPA.
• Kursänderungen müssen deutlich sein; prüfe jedes Ziel, bevor du drehst; eine Fahrtverringerung bei einem großen Schiff wirkt langsam.
• ARPA braucht etwa drei Minuten stetiges Tracking und ist nur so gut wie seine Kreisel- und Log-Eingaben.
• Parallel Indexing überwacht den Track fortlaufend gegen ein radarsichtbares Objekt, unabhängig von GNSS.

Kontrollfragen

1. Warum würdest du das S-Band-Radar wählen, um ein Schiff bei starkem Regen zu suchen, und das X-Band-Radar, um eine SART zu finden?

Antwort: Das S-Band (etwa 10 cm Wellenlänge) wird durch Regen viel weniger gedämpft und durch Clutter gestört als das X-Band, daher erkennt es Schiffe durch Regenzellen besser. Eine Radar-SART spricht nur auf Radarimpulse von 9 GHz (X-Band) an, daher zeigt nur das X-Band-Gerät ihre Linie aus 12 Punkten.

1. Wie groß ist der Radarhorizont für einen Scanner 25 m über dem Meer, der ein 16 m hohes Ziel erfasst?

Antwort: 2,2 × (√25 + √16) = 2,2 × (5 + 4) = 19,8 nm, bei normalen Ausbreitungsbedingungen.

1. Was stellen die Linien OA, WO und WA in einem relativen Plot dar?

Antwort: OA ist die relative Bewegung des Ziels (Richtung und Rate relativ zum eigenen Schiff); WO ist der wahre Kurs des eigenen Schiffes und die im Plotintervall gefahrene Strecke; WA ist der wahre Kurs des Ziels und die von ihm gefahrene Strecke, woraus seine wahre Geschwindigkeit ermittelt wird.

1. Die vergangenen Positionen eines Ziels sind gleichmäßig verteilt und liegen auf einer geraden Linie, aber sein ARPA-Vektor schwenkt plötzlich. Was könnte passiert sein?

Antwort: Entweder hat das Ziel begonnen zu manövrieren (achte auf ungleichmäßige Abstände neuer vergangener Positionen), das eigene Schiff hat Kurs oder Geschwindigkeit geändert, oder es liegt eine Zielverwechslung oder ein Eingabefehler vor, etwa ein Fehler des Kreisels oder des Logs. Prüfe mit Kompasspeilungen und dem anderen Radar nach, bevor du handelst.

1. Warum wird die Sea-Stabilisierung zur Kollisionsvermeidung bevorzugt?

Antwort: Sea-stabilisierte wahre Vektoren zeigen Kurs und Geschwindigkeit des Ziels durchs Wasser, was seinen wahren Aspekt liefert und es ermöglicht, die COLREGs (Gegenkurs, kreuzend, überholend) richtig anzuwenden. Ground-stabilisierte Vektoren zeigen Tracks über Grund, die in einem Querstrom erheblich von Kurs und Geschwindigkeit abweichen können und dich bei dem Aspekt in die Irre führen.

1. Das eigene Schiff steuert 000° mit 12 Knoten. Ein Ziel hat den wahren Kurs 260° mit 14 Knoten und nähert sich mit einem CPA von 0,2 nm. Warum könnte eine Änderung um 30° nach Steuerbord unzureichend sein?

Antwort: Weil die Annäherungsgeschwindigkeit etwa 20 Knoten beträgt, öffnet eine Änderung um 30° den CPA nur auf etwa 1,2 nm. Außerdem ist sie für das andere Fahrzeug, das per Radar beobachtet, möglicherweise nicht ohne Weiteres erkennbar, wie Regel 8(b) verlangt. Eine Änderung von 60° oder mehr (ergibt etwa 2,5 nm) ist angemessener.

1. Nenne vier Grenzen des ARPA, die sich ein OOW merken muss.

Antwort: Beliebige vier von: Die Daten brauchen etwa ein bis drei Minuten, um sich nach der Erfassung oder nach einer Manöveränderung eines der Fahrzeuge zu stabilisieren; Fehler in der Kreisel- oder Log-Eingabe machen wahre Vektoren falsch; Zielverwechslung, wenn Ziele dicht aneinander vorbeiziehen; Verlust des Trackings im Clutter oder in Blindsektoren; Vorhersagen setzen voraus, dass das Ziel Kurs und Geschwindigkeit beibehält; die automatische Erfassung kann kleine Ziele übersehen oder falsche erfassen.

1. Du passierst eine steile Insel, die auf einer Parallel-Index-Linie 2 nm an Backbord liegen sollte. Das Echo gleitet die Linie entlang 1,6 nm von der Mitte entfernt. Was bedeutet das und was tust du?

Antwort: Das Echo liegt innerhalb der PI-Linie, daher ist das Schiff 0,4 nm näher an der Insel als geplant, wahrscheinlich weil es darauf zu versetzt wird. Ändere den Kurs nach Steuerbord, um den Track zurückzugewinnen, prüfe deine Position mit einer anderen Methode (GNSS, ECDIS, eine Radarpeilung) und berücksichtige die Versetzung auf dem nächsten Abschnitt.

1. Nenne drei Arten falscher Echos und wie man eine davon erkennt.

Antwort: Nebenkeulen-Echos, Mehrfachechos, indirekte (falsche) Echos und Echos der zweiten Spur. Zum Beispiel erscheinen Mehrfachechos als Reihe gleichmäßig verteilter Echos auf derselben Peilung bei Vielfachen der echten Distanz, wenn ein großes Schiff nah querab liegt; Echos der zweiten Spur springen oder verschwinden, wenn die Bereichsskala (und damit die PRF) geändert wird.

Weiterführende Literatur

• A.G. Bole, A. Wall and A. Norris, Radar and ARPA Manual, 3. Aufl.
• IMO-Resolution MSC.192(79), Leistungsstandards für Radar (und ARPA/ATA)
• IMO Model Course 1.07, Radar Navigation at Operational Level
• MGN 369 (M+F) Amendment 1, Navigationspraktiken bei eingeschränkter Sicht
• MGN 315 (M), Keeping a safe navigational watch on merchant vessels
• A.N. Cockcroft and J.N.F. Lameijer, A Guide to the Collision Avoidance Rules, 7. Aufl.
• SOLAS consolidated edition (IMO), Kapitel V Safety of Navigation
• ICS Bridge Procedures Guide, 6. Auflage