Sistem automat de identificare

Termenul Sistem automat de identificare ( AIS ; în germană: Sistem automat de identificare ) sau Sistem universal automat de identificare ( UAIS ) descrie un sistem radio care îmbunătățește siguranța și controlul traficului navei prin schimbul de date de navigație și alte nave. A fost adoptat ca standard obligatoriu la 6 decembrie 2000 de Organizația Maritimă Internațională (OMI).

Afișare grafică a datelor AIS (aici pe un site web)

Beneficii, limitări

Conform Standardului de performanță al Organizației Maritime Internaționale (OMI), AIS are următoarele scopuri:

  • prevenirea coliziunilor între nave
  • ca mijloc pentru statele de coastă de a obține informații despre nave și încărcătura acestora
  • pentru a monitoriza pescuitul ilegal
  • ca ajutor pentru monitorizarea și controlul terestru al traficului de către centrele de control al traficului (Serviciul de trafic naval, VTS).

AIS îmbunătățește planificarea și luarea deciziilor la bord, deoarece sunt transmise nu numai poziția, cursul și viteza navelor din jur, ci și datele navei (numele navei, numărul MMSI , indicativul de apel radio etc.). Acest lucru facilitează z. B. Acorduri între patroni prin radio. AIS funcționează independent de restricțiile privind vizualizarea optică și propagarea undelor radar (de exemplu, obscurări sau umbre), astfel încât navele care se află în spatele unei pelerine sau în spatele unei curbe de râu să poată fi detectate și, cu condiția să pătrundă semnalele emise în gama de frecvențe VHF. .

AIS se numește sistem cooperativ. Un dispozitiv activ, funcțional din punct de vedere tehnic, este o condiție prealabilă pentru utilizarea acestuia, spre deosebire de radar ca sistem autosuficient.

În plus față de obiectivele intenționate inițial, există acum servicii care procesează datele AIS din punct de vedere comercial și, de asemenea, le oferă publicului larg. Cei mai cunoscuți furnizori de astfel de servicii AIS includ MarineTraffic și Vesseltracker , precum și VesselFinder. Mai mult, AIS a fost folosit de Greenpeace pentru a cerceta pescuitul ilegal .

Delimitare

Atunci când se ia în considerare AIS, trebuie făcută o distincție între sistemul AIS însuși (transmisia de date cu suport radio) și reprezentarea informațiilor transmise prin AIS. O reprezentare la bord poate de ex. B. într-un sistem ARPA sau într-o hartă nautică electronică (ECDIS) ; cu toate acestea, aceste dispozitive nu fac parte din sistemul AIS. Pentru dispozitivele de bord AIS, este necesară doar așa-numita „tastatură și afișare minime” (MKD) ca element de afișare și control. O utilizare sensibilă a datelor AIS necesită o reprezentare utilizabilă într-un afișaj corespunzător, împreună cu alte informații relevante pentru navigație.

Obligația echipamentului

Cerința de echipament pentru navele în călătorii internaționale este reglementată în Convenția internațională pentru siguranța vieții pe mare (SOLAS) . Începând cu 31 decembrie 2004, toate navele comerciale de peste 300  GT în călătorii internaționale și de la 1 iulie 2008 și cele de peste 500 GT în călătorii naționale au fost obligați să opereze un sistem AIS. Cerința de echipament a fost introdusă pentru navele noi la 1 iulie 2002 și pentru navele existente din 2004. Navele de război nu intră sub incidența reglementărilor SOLAS, dar majoritatea navelor de război sunt echipate cu un dispozitiv de bord AIS în care transmițătorul poate fi oprit. Pentru navele tradiționale se pot aplica scutiri naționale.

Regulamentele SOLAS nu se aplică nici navelor de căi navigabile interioare; aici poate exista obligația de a echipa pe baza reglementărilor Uniunii Europene, Comisiei Centrale de Navigație pe Rin sau reglementărilor naționale. De exemplu, navele interioare (cu excepția ambarcațiunilor mici) au fost obligate să echipeze transmițătoare AIS interioare pe partea austriacă a Dunării între kilometrii fluviali 1880.2 și 2199.3 și unele ape adiacente de la 1 iulie 2008 .

La 23 decembrie 2016, utilizarea AIS interioare a fost făcută obligatorie pe căile navigabile interioare în domeniul de aplicare al Regulamentului căilor navigabile interioare , pentru care au fost deja publicate hărți electronice de navigație pentru căile navigabile interioare ( IENC ) și pe calea navigabilă federală a Dunării .

Investiții

Transmițător de clasă A.

Transmițătoarele de clasă A sunt destinate navelor comerciale. Acestea sunt obligatorii pentru toate vehiculele de peste 300 GT pentru călătoriile internaționale și pentru anumite nave de pasageri care fac obiectul Convenției SOLAS . Puterea de transmisie a receptoarelor de clasă A de până la 12,5 W este mai mare decât cea a dispozitivelor de clasa B, astfel încât acestea pot fi primite de către navele aflate mai departe. Transmițătorul reglează frecvența de repetare a transmiterii vitezei de deplasare și a stării de manevră și transmite mai frecvent decât cu dispozitivele din clasa B.

Transmițător AIS interior

Transceiverele AIS interioare sunt obligatorii pentru navele echipate cu transceiver AIS pe Rin , cu excepția cazului în care sunt nave maritime. Dispozitivele corespund transmițătoarelor de clasă A cu extensii pentru navigație interioară.

Transmițător de clasă B.

Transmițătoarele de clasă B sunt comparabile cu transceiverele de clasă A în multe feluri, dar sunt de obicei mai ieftine din cauza cerințelor de performanță mai puțin stricte. Transmițătoarele de clasă B transmit cu o putere de transmisie mai mică de maxim 2 W și o rată de raportare mai mică. Puteți de la toate navele care nu necesită echipament, de ex. B. să fie utilizat în sectorul timpului liber și în pescuit.

Transmițătoarele de clasă B trimit mai puține date pe navă decât transceiverele de clasă A. În special, emițătoarele B nu difuzează nicio informație despre încărcătură sau destinația călătoriei. De asemenea, acest lucru ușurează funcționarea: după ce numele și dimensiunile navei au fost programate o singură dată, nu mai trebuie efectuate setări pe un transceiver de clasă B și, prin urmare, acestea sunt active imediat după pornire.

Stații de bază AIS

Stațiile de bază AIS fac parte din infrastructura AIS de la mal și sunt utilizate de ex. B. utilizat de centrele de control al traficului (Vessel Traffic Service, VTS). Pe de o parte, acestea sunt utilizate pentru a înregistra traficul în zona maritimă pe care o acoperă, iar pe de altă parte, aceste dispozitive pot controla transmisia receptoarelor AIS la bord într-o manieră direcționată (inclusiv așa-numitul „sondaj” sau creșterea rata de raportare).

Transmițător AtoN (SIDA la navigație)

Aten sunt transmițătoare care pot fi instalate pe tone și alte ajutoare pentru navigație și, pentru informații. B. trimiteți despre tipul, denumirea și poziția semnului de expediere. AtoN virtual (aparent) este o formă specială; în principiu o marcă de expediere „falsificată” (fizic inexistentă) prin transmiterea mesajelor corespunzătoare. Această tehnică este utilizată în principal pentru a marca zonele restricționate sau structurile hidraulice cu o suprafață mare: o găleată cu un transmițător AIS activ nu este plasată pe fiecare poziție de colț (de obicei marcată de geamanduri cardinale sau geamanduri de transport), ci mai degrabă este doar pe o găleată un transmițător care transmite și pozițiile celorlalte geamanduri de delimitare.

Transmițător AIS pentru aeronave de căutare și salvare

Un tip special de dispozitiv mobil este destinat utilizării la bordul aeronavelor care sunt implicate în serviciul de căutare și salvare pe mare (SAR) .

Receptor AIS

Receptorii AIS primesc transmisii de la receptoarele AIS din vecinătate, dar, așa cum sugerează deja numele receptorului, nu transmit date.

Tehnologie, standarde tehnice

Sincronizarea ferestrelor de timp

Standardul tehnic de bază pentru AIS se numește UIT-R M.1371 „Caracteristici tehnice pentru un sistem automat de identificare care utilizează divizarea timpului acces multiplu în banda de frecvență mobilă maritimă VHF” și este publicat de Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor . Versiunea 5 a documentului este valabilă începând cu februarie 2014.

AIS transmite alternativ pe două canale din gama de radio marină VHF:

AIS 1 - 161.975 MHz (canalul 87B)
AIS 2 - 162,025 MHz (canal 88B)

Transmiterea datelor AIS are loc într-un interval de timp fixat. Sunt disponibile 4500 de intervale de timp pe minut, 2250 pe canal, la care un transmițător AIS este sincronizat prin intermediul receptorului său GNSS integrat. Transmițătoarele de clasă A coordonează automat ocuparea sloturilor cu altele din raza radio (SOTDMA = Self Organizing Time Division Multiple Access), în timp ce transceiverele de clasă B folosesc sloturi de timp liber pentru a-și trimite datele (CSTDMA = Carrier Sense Time Division Multiple access).

Orice antenă reglată pe banda de radio marină VHF poate fi utilizată ca antenă. Antenele speciale combinate VHF / GPS sunt potrivite în special pentru AIS, care conțin ambele antene necesare pentru un transmițător AIS într-un singur ansamblu.

Transmițătorul AIS primește poziția dinamică a datelor navei (LAT, LON), cursul (COG), viteza ( SOG ) și ora (UTC) de la receptorul GPS integrat, iar în clasa A, de asemenea, de la sistemul de navigație al navei. Direcția cursului (direcția) poate fi alimentată din busolă ca o înregistrare de date HDG printr-o interfață NMEA 0183 .

Portul pilot

Navele care necesită echipament trebuie să aibă sisteme de clasă A cu port pilot, o interfață de date standardizată în conformitate cu EIA-422 într-un punct ușor accesibil. B. Permite piloților să acceseze situația traficului și datele de navigație cu propriul echipament. Erorile la atribuirea pinului mufei care apar din cauza instalării incorecte pot fi de obicei corectate folosind adaptoare disponibile comercial fără a interfera cu instalarea la bord.

Tipuri de mesaje, telegrame AIS

Pentru a asigura utilizabilitatea globală a datelor trimise cu AIS, Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor a specificat un total de 22 de tipuri de mesaje sau telegrame în standardul său ITU R M.1371, a cărui structură a fost standardizată până la ultimul bit. Fiecare dispozitiv AIS trebuie să poată primi și trimite aceste telegrame, cu condiția ca această telegramă să fie „permisă” pentru tipul respectiv de dispozitiv (a se vedea mai sus la „Sisteme”). Cele mai importante tipuri de telegrame sunt:

  • ID # 1: raport de poziție regulat al unui transceptor de clasă A.
  • ID # 4: Mesaj de la o stație de bază
  • ID # 5: raportarea regulată a datelor despre nave și călătorii ale unui transceptor de clasă A.
  • ID # 9: Raportul de poziție al unei aeronave SAR
  • ID # 12: mesaj legat de securitate - adresat
  • ID # 14: mesaj de securitate - pentru toată lumea
  • ID # 18: raport de poziție regulat al unui transceptor de clasă B.
  • ID # 21: Raportul de poziție și stare al unui transmițător AtoN

Alte tipuri de telegrame:

  • ID # 24: Date statice ale navei trimise de transbordatoarele de clasă B, C, S.

În plus față de telegramele menționate mai sus, alte tipuri de telegrame cu un scop extins (de exemplu, rapoarte meteo) pot fi definite la nivel internațional sau regional folosind așa-numitul „Identificator de aplicație internațional” (IAI) sau „Identificator de aplicație regional” (RAI). Telegrama standardizată a mesajului binar (mesaj binar, ID # 6, # 8) este utilizată ca container pentru conținutul mesajului transmis prin această metodă.

Date despre expediere

Unitatea AIS trimite sub forma celor de mai sus. Telegrame de date specifice navei care pot fi primite și evaluate de orice receptor AIS în raza de acțiune:

Date statice ale navei
Numărul IMO
Nume de navă
Indicativ
Numărul MMSI
Tipul navei (navă de transport, cisternă, remorcher, navă de pasageri, SAR , ambarcațiuni de agrement etc.)
Dimensiunile navei (distanța antenei GPS față de prova, pupa, port și tribord)
Date dinamice ale navei
Starea navigației (sub mașină, sub navă, la ancoră, ancorată, incapabilă să manevreze etc.)
Poziția navei (LAT, LON, în WGS 84 )
Timp de poziție a navei (numai secunde)
Curs peste sol (COG)
Viteza peste sol (SOG)
Pre-alinierea (HDG)
Rata de schimbare a cursului (RED)
Date de călătorie
curent static maxim curent în dm
Clasa de încărcare a mărfurilor periculoase (OMI)
Destinație ( UN / LOCODE )
ora estimată a sosirii (ETA)

Pentru AIS interioare există și:

Numărul ENI
Date de asociere (tip ERI, lungime, lățime)
Clasa mărfurilor periculoase a încărcăturii
Proiect în cm
Starea de încărcare
Partea fairway stânga / dreapta (bord albastru)
înălțimea maximă deasupra apei
Numărul membrilor echipajului
Numărul de pasageri
Numărul membrilor echipajului

Starea de navigație și datele de călătorie trebuie să fie actualizate manual de către ofițerul de gardă . Cu toate acestea, nu toate datele trebuie trimise. În special în cazul transmițătoarelor de clasa B utilizate în transportul recreativ, de multe ori se transmit doar numele navei, MMSI, poziția, cursul și dimensiunea navei.

Trimiterea datelor AIS

Semnalele AIS sunt două FM - canale marine (.. AIS1 în mod normal pornit și AIS2, adică canalul VHF 87B și 88B cu frecvențele 161.975  MHz și 162.025 MHz) cu HDLC trimis -Datenprotokoll într-un interval de timp fix. Datele sunt decodate de software adecvat sau dispozitive finale și z. B. reprezentate grafic ca informații de text sau similare într-o imagine radar .

În intervalele la care o navă trimite date sale depinde de viteza și rata de schimbare, desigur , a navei, precum și cu privire la statutul său de manevră ( în curs de desfășurare, ancorat sau amarat):

vehicul Trimiteți intervalul
Clasa A, ancorată sau ancorată, nu mai rapid de 3 noduri 3 min
Clasa A, ancorată sau ancorată, mai rapidă de 3 noduri 10 s
Clasa A, până la 14 kn 10 s
Clasa A, până la 14 kn la schimbarea cursului 3 1 / 3 s
Clasa A, 14 - 23 kn 6 s
Clasa A, 14 - 23 kn la schimbarea cursului 2 s
Clasa A, peste 23 kn 2 s
Clasa B, până la 2 kn 3 min
Clasa B, 2-14 kn 30 s
Clasa B, 14 - 23 kn 15 s (30 s cu utilizare de înaltă frecvență)
Clasa B, mai mult de 23 kn 5 s (15 s cu utilizare de înaltă frecvență)

Utilizarea datelor AIS la bord

Ecranul AIS

După cum sa explicat în capitolul „Delimitare”, AIS este un sistem de transmisie a datelor. O componentă obligatorie a sistemului AIS la bord este așa-numita „Tastatură și afișare minime” (MKD). Următoarele explicații se referă la utilizarea datelor AIS în contextul sistemelor de navigație precum B. într-un sistem ARPA sau într-o diagramă nautică electronică (ECDIS) . Acestea nu fac parte din sistemul real AIS.

Situația actuală a traficului este afișată dinamic, fiecare mișcare a navei este vizibilă pe ecran. În plus, se arată când exact două nave care se întâlnesc sunt la cea mai mică distanță una de cealaltă, cât de mare va fi și cât va dura până atunci (CPA = cel mai apropiat punct de apropiere / TCPA = timpul până la CPA).

Avantajul AIS față de radar este, printre altele, că ofițerul de gardă cunoaște identitatea altor nave și schimbările de curs și viteză sunt transmise automat în timpul manevrelor. Aceasta înseamnă că el poate, de asemenea, să ia contact direct prin radio maritim și să discute despre manevrele necesare.

Cu AIS, mișcările navei în spatele obstacolelor mai mari pot fi, de asemenea, înregistrate în timpul navigării prin zonă; radarul este adesea copleșit în astfel de situații, deoarece navele nu sunt detectate în umbra radarului. Semnalele VHF ale AIS ating aceste zone de umbră mult mai bine datorită lungimii de undă mai mari. Pe căile navigabile interioare , transceiver-urile sunt amplasate în curbe sigilate de semnalele radio, care transmit semnalele AIS chiar și peste munți.

Datele navei pot fi integrate direct în harta nautică electronică sau prelucrate prin software AIS separat de pe computer pentru a afișa toate mișcările navei, inclusiv propria poziție. Software-ul separat oferă adesea o reprezentare mai clară, afișarea de date suplimentare difuzate prin AIS (în testare: rapoarte meteo, niveluri de apă) și un sprijin mai bun în cazul unui risc de coliziune.

Navele maritime mai mici, care nu necesită echipament, pot utiliza datele AIS în mod pasiv cu receptoare AIS ieftine și pot afișa poziția, cursul și viteza navelor echipate din jur. Datele primite pot fi afișate pe un mic ecran de pe receptor, pe un plotter de hărți existent sau cu software adecvat pe un laptop / computer separat. În acest fel, puteți iniția manevre evazive în timp util dacă există riscul de coliziune, mai ales atunci când vizibilitatea este slabă.

Cu toate acestea, AIS nu poate înlocui un sistem radar, deoarece vehiculele militare, de exemplu, de multe ori nu transmit semnale AIS și multe vehicule mai mici nu sunt echipate cu un transceiver AIS . De asemenea, datele transmise nu sunt întotdeauna fiabile.

Gamă

Undele ultra-scurte au un interval care depășește doar ușor vizibilitatea geodezică . Acest lucru depinde de înălțimea antenei; se vorbește aici despre propagarea semnalului cvasi-optic. Pentru conexiunile de la navă la navă, aceasta este în jur de 20 de mile marine (37 km). Stațiile de coastă primesc semnale de la nave pe o rază de 50–100 km, în funcție de înălțimea antenei. Stațiile de bază AIS sunt, de obicei, echipate cu antene foarte îmbinate (caracteristică direcțională) și sunt montate mai sus decât este posibil la bord, astfel încât să existe intervale mai mari.

Sateliții cu zbor scăzut pot primi semnalele VHF atâta timp cât antenele sunt direcționate în sus (omnidirecționale). Orbcomm și Iridium își echipează noii sateliți cu receptoare AIS. Dacă testul are succes, sistemul ar putea înregistra toate navele din întreaga lume. AIS bazat pe satelit permite statelor de coastă să monitorizeze căile navigabile din regiunile care astăzi nu sunt acoperite prin VHF de pe uscat - Radio maritim .

În noiembrie 2009 , o antenă de recepție AIS a fost instalată pe partea europeană a ISS , modulul Columbus . Începând cu 1 iunie 2010, au fost efectuate încercări de recepție cu diverse receptoare AIS ca parte a unui studiu ESA . Suprapunerile de semnal deranjante datorate distanței mari a orizontului radio sunt contracarate cu tehnici speciale de procesare a semnalului.

Avion, marcaj de navigație, stație terestră

În plus față de nave, AIS include și:

Mesaje scurte, controlul traficului

Mesajele scurte și mesajele text gratuite („mesaje legate de siguranță”) specificate de OMI pot fi transmise și prin intermediul AIS ; această telegramă este standardizată la nivel internațional (a se vedea „Telegrame” de mai sus). Prin mecanismul IAI / RAI, z. De exemplu, stațiile automate de măsurare difuzează vremea actuală, nivelul apei și datele curente de pe semnele de navigație sau instrucțiunile de rută sunt trimise către nave. Pe râuri și canale, în special în zona ecluzelor și blocajelor, AIS este din ce în ce mai utilizat pentru a direcționa traficul, de exemplu pentru a indica deschiderea ecluzei.

Cercetare & Dezvoltare

În timp ce stațiile AIS convenționale pot primi semnale numai în apropierea coastei, sateliții AIS detectează și semnalele peste mare. Dezavantajul este că, datorită gamei mari de recepție a sateliților, semnalele individuale se suprapun și, prin urmare, uneori nu pot fi diferențiate. În plus, datorită orbitelor lor fixe, sateliții AIS nu realizează o acoperire completă a mării. În schimb, 96 la sută din toate navele sunt zburate astăzi de avioane programate. Cercetătorii DLR au testat și receptorul AIS Plus pe o aeronavă. Datorită altitudinii mai mici de zbor, riscul de suprapunere a semnalului într-un avion este mai mic. În testele lor de zbor, au reușit să demonstreze că noul sistem AIS-Plus poate detecta navele în larg mai sigur decât sateliții din spațiu. Din proiectul DLR „Cercetare și dezvoltare pentru securitate maritimă și servicii corespunzătoare în timp real”, Simon Plass și echipa sa au dezvoltat un concept în care receptoarele AIS modificate sunt integrate în aeronavele programate. În acest fel, imaginea situației de pe mări poate fi completată. Dar Plass se gândește deja: „Viziunea noastră este de a construi un sistem în care aeronavele și navele fac schimb de informații pentru a utiliza și mai bine posibilitățile de comunicare ale acestor două sisteme de transport”.

Vezi si

Dovezi individuale

  1. ↑ Fischer Yvonne: Modelare probabilistică bazată pe cunoaștere pentru analiza situației folosind exemplul supravegherii maritime . Editura științifică KIT, 2016, ISBN 978-3-7315-0460-3 ( google.de [accesat la 26 iunie 2018]).
  2. ↑ Baza de date a navelor - VesselFinder. Adus pe 2 octombrie 2020 .
  3. ↑ Stefan Schultz, DER SPIEGEL: Pescuit ilegal: analiza datelor arată manevre controversate de reîncărcare pe mare - DER SPIEGEL - Economie. Adus pe 29 februarie 2020 .
  4. ↑ Manual de navigație interioară radio 2018. p. 4 , accesat la 18 iunie 2018 .
  5. ↑ boote-forum.de - Forumul despre bărci . ( boote-forum.de [accesat pe 7 mai 2017]).
  6. ↑ a b c d Internationale Fernmeldeunion : M.1371: Caracteristici tehnice pentru un sistem de identificare automată care utilizează acces multiplu de divizare a timpului în banda mobilă maritimă VHF. Februarie 2014, accesat la 27 decembrie 2018 .
  7. ↑ Ordonanța poliției de navigație pe Rin. Comisia centrală pentru navigație pe Rin, §4.07 Dispozitive AIS interioare (PDF; 1,6 MB).
  8. ^ Inland AIS - cerințe și posibilități ( Memento din 21 ianuarie 2011 în Arhiva Internet ). WSV Bund - Centru specializat pentru tehnologia controlului traficului.
  9. ↑ Frecvențe de transmisie în gama VHF a serviciului de radio maritim mobil și a serviciului de radio pe căi navigabile interioare (PDF; 44 kB)
  10. ↑ Îndrumări privind utilizarea codului UN / LoCod în câmpul de destinație în mesajele AIS (IMO SN / Circ. 244). (PDF) IMO / BSH . 2005, săptămâna 31. Accesat la 23 august 2009.
  11. ↑ http://cdn2.hubspot.net/hubfs/183611/Collateral_for_Download/exactView_RT_Slick_Sheet.pdf
  12. ↑ Stația Spațială urmărește traficul maritim mondial , ESA 2010
  13. ↑ Receptorul satelit ESA aduce la îndemână urmărirea traficului maritim la nivel mondial , ESA 2009
  14. ↑ EMSec (servicii în timp real pentru securitate maritimă - securitate)
  15. ↑ Noul sistem de recepție DLR crește siguranța în transporturi chiar și în trafic intens
  16. ↑ Siguranță în transportul maritim - sistemul de recepție AIS-Plus (animație)