1
AIS - Automatyczny System identyfikacji zapoczątkowany w latach osiemdziesiątych, jest systemem
zapewniającym automatyczną wymianę danych, statek - statek i statek - brzeg: bardzo przydatny w celach
antykolizyjnych czy identyfikacyjnych ułatwia tym samym nawigację jak również usprawnia działanie służb
brzegowych.
Rys historyczny
Powstanie idei AIS należy przypisad transponderom „4S': które były rozwijane w latach osiemdziesiątych w
Szwecji i służyły do łączności automatycznej:
•
statek - statek (ship to ship)
•
statek - brzeg (ship to shore)
Urządzenia te testowano w Szwecji z powodu problemów wynikających z wykorzystania radaru (w tym ARPA:
EPA: ATA): a właściwie jego błędów wynikłych z różnorodnych zakłóceo spowodowanych kształtem linii
brzegowych i nie tylko.
W tamtych czasach funkcjonalnośd radaru była bardzo mała, pełna różnorodnych błędów takich jak:
•
niedostępnośd danych identyfikacyjnych obiekty wykryte przez radar i śledzone przez automatyczne
pomoce nakresowe
•
brak informacji o właściwościach dynamicznych obiektów śledzonych przez ARPA i ATA oraz stopniu
ich uprzywilejowania
•
czasochłonnośd i zawodnośd procedur wzajemnej identyfikacji i wymiany informacji w sytuacji
kolizyjnej fonicznie za pośrednictwem UKF.
Za początek systemu AIS można uważad idee szwedzkiego wynalazcy Hakana Lansa: który w połowie lat
osiemdziesiątych wpadł na pomysł spontanicznych wywołao komunikacyjnych, który pozwala
na komunikację dużej ilości urządzeo minimalizując ilośd kanałów radiowych poprzez synchronizację ich danych
w bardzo precyzyjnym czasie.
Procesy wdrażania systemu AIS:
Data - Wydarzenie
1996
- Przygotowanie projektu standardu dla systemu AIS przez IMO
1997
- Przydzielenie dwóch kanałów VHF przez ITU
:
161.975 MHz dla AIS1 (kanał 87B) oraz 162.025 MHz dla
AIS2 (kanał 88B).
1997
- Komitet Bezpieczeostwa IMO przejmuje projekt standardu AIS.
1998
- Akceptacja przez Komitet Bezpieczeostwa IMO standardu dla systemu AIS.
1999
- Zatwierdzenie standardu dotyczącego wyposażenia statków w transpondery AIS zgodnie z prawidłem
19.2.4. rozdziału V Konwencji SOLAS przez Komitet Bezpieczeostwa IMO (MSC).
1999
- Zatwierdzenie przez ITU standardu technicznego dla systemu AIS.
2000
- Zatwierdzenie przez Komitet Bezpieczeostwa IMO poprawek do rozdziału V Konwencji SOLAS,
zawierającego terminarz wprowadzania transponderów systemu AIS na statkach oraz do rozdział zawierającego
terminarz wprowadzenia transponderów systemu AIS na statkach oraz do rozdziału X zawierającego terminarz
wprowadzenia transponderów AIS jednostkach szybkich (High Speed Craft, HSC).
2000 - Ratyfikowanie standardu testowania systemu AIS przez IEC.
2001.05.15 - Spotkanie w sprawie rezolucji 1371-2.
2001.07.1
- Akceptacja przez Zgromadzenie ITU poprawek do rezolucji ITU 1371-2.
2001.08.1
- Została ratyfikowana forma ostateczna standardu TC80.
2001.12.31 - Zatwierdzenie standardu ITU 1371.
2002.02.1
- Ratyfikowanie międzynarodowego standardu IEC 61993-2.
2002.02.2
- Zatwierdzenie międzynarodowego standardu testowania systemu AIS.
2002.02.3
- Opublikowany został międzynarodowy standard IEC 61993-2.
2002.12.9 - Zatwierdzenie zmian do rozdziału V Konwencji SOLAS dotyczących wymagao wyposażenia
statków w transpondery systemu AIS.
2
Urządzenie AIS ma za zadanie informowad inne jednostki pływające jaki i nadbrzeżne o naszych parametrach
ruchu i ogólnej informacji jak również prezentuje nam informacje z innych jednostek.
Głównymi zadaniami sytemu są:
Identyfikacja obiektów - podstawowe zadanie systemu. Odbywa się poprzez odbieranie danych innych
obiektów, w których jest zamontowany AIS. Obiekt może byd zidentyfikowany za pomocą numeru
MMSI IMO i sygnału wywoławczego.
Śledzenie obiektów - Śledzenie i wyświetlanie informacji odbywa się w bardzo krótkim czasie, z bardzo
dużą częstotliwością odświeżania 2-4 sekund (p przypadku statków' manewrujących), jest to
porównywalne z odświeżaniem obrazu radarowego. Wyświetlanie informacji musi odbywad się w
bardzo krótkim czasie zwłaszcza gdy dostępne jest bardzo dużo obiektów'. Problem ten został
rozwiązany poprzez możliwośd zaznaczenia jednego danego obiektu dla którego zostaną wyświetlone
dane parametry ruchu takie jak TCPA, CPA
Dane o ruchu obiektu ( kurs, szybkośd zmiany kursu) - Raport o pozycji danego statku składa się
również z informacji o jego kursie, w ten sposób system przelicza i pokazuje na ikonie obiektu
odpowiedni jego aspekt, żeby jednak zostało to zrealizowane potrzebne jest podłączenie do systemu
do kompasu, co w przypadku starszych statków jest często niewykonalne. Informacja o aspekcie jest
bardzo ważna dlatego ze jest dostarczana o wiele wcześniej, zanim operator będzie w stanie
wzrokowo zobaczyd jednostkę.
Status nawigacyjny zgodny z (COLREG) - Funkcja ta daje nawigatorowi możliwośd dowiedzenia się, jaki
jest typ obiektu, który go interesuje zanim będzie w stanie zobaczyd jego światła, bądź znaki dzienne.
ITU sprecyzowała numery statusów: 0 - statek w drodze; 1 - statek na kotwicy; 2 - nie odpowiadający
za swoje ruchy; 3 - statek o ograniczonej zdolności manewrowej
Krótkie wiadomości tekstowe. Funkcja ta pozwala na wysłanie wiadomości o dowolnej treści do
znajdującego się w zasięgu statku bądź stacji VTS. Generalnie używa się tego do przesyłania
wiadomości prywatnych, publicznych jak i dla bezpieczeostwa żeglugi.
Jak wynika z założenia systemu informacje dostarczane są szybciej niż w przypadku urządzeo ARPA. Różnica
czasu jest dośd istotnym elementem w celu uniknięcia kolizji. Główne informacje dostarczane przez AIS
pozwalają na szybką analizę sytuacji przez operatora. Informacje wyświetlane na naszym odbiorniku, mają taką
dokładnośd wskazao jaką posiadają urządzenia dostarczające dane (np. żyrokompas, system radionawigacyjny)
na jednostkach transmitujących te dane. Opóźnienia w częstości nadawania danych wynikają tylko z faktu
stałych narzuconych okresów transmisji danych zależnych od prędkości statku i zmiany kursu.
Systemu AIS podzielid możemy ze względu na obszar działania na:
Akweny morza otwartego Zasięg działania statkowego AIS może sięgad nawet do 100 Mm w warunkach
superrefrakcji. Odległośd została przyjęta na forum międzynarodowym parametrów technicznych urządzeo za
graniczną. Przy tej odległości występuję, automatyczne, wzajemne blokowanie transmisji w celu zapobiegania
nakładania się na siebie slotów elementarnych spowodowane opóźnieniem odległościowym. Przyjmuje się, że
statkowy AIS pracujący w paśmie UKF w warunkach normalnej refrakcji ma zasięg około 40 Mm.
Zastosowanie na akwenach o dużym natężeniu ruchu Ocenia się jednak, że przy dużym natężeniu ruchu
jednostek pływających, zasięg realny może zostad ograniczony nawet do odległości 8 Mm. Dzieje się tak,
ponieważ urządzenia statkowe nie są w stanie odebrad wszystkich transmisji i wybierają tylko te, których sygnał
jest najmocniejszy.
Zastosowanie na akwenach przybrzeżnych Poprzez zastosowanie systemu AIS na wąskich i krętych torach
wodnych, gdzie obserwacje radarowe utrudniają liczne sektory cienia radarowego, które tworzą się za wysoką
3
linią brzegową, otrzymano większe bezpieczeostwo, poprzez dostarczenie statkom informacji o ewentualnej
obecności innych statków ich typie, wielkości i parametrów ruchu, w strefie cienia radarowego
Zasada działania
Transpondery AIS w sposób ciągły i autonomiczny nadają i odbierają dane na dwóch częstotliwościach.
Nazwa parametru Minimum >>> Maximum
AIS kanał 1 (ch 87B) częstotliwośd (MHz) 161.975»>16 1.975
AIS kanał 2 (ch 88B) częstotliwośd (MHz) 162.025»>162.025
Regionalne częstotliwości (MHz) 156.025»>162.025
Odstęp kanałów (kHz) 12.5»>25
Szerokośd kanałów (kHz) 12.5»>25
Prędkośd (bit/s) 9600»>9600
Moc wyjściowa nadajnika (W) 2»>12.5 (25)
AIS może też pracowad w trybie wyznaczonego obszaru (assigned mode) np. obszaru objętego kontrolą i
monitorowaniem ruchu przez administrację przybrzeżną oraz w trybie wywoławczym (polling mode)
odpowiadając na wywołanie innej stacji.
W strukturze transpondera AIS można wyszczególnid trzy główne podsystemy przedstawione na poniższych
schematach :
•
układ nadawczo-odbiorczy radiowego pasma VHF:
•
komputer,
•
odbiornik satelitarnego systemu nawigacyjnego.
Transpondery AIS są montowane na jednostkach pływających oraz stacjach brzegowych VTS. Transponder jest
normalnie połączony z monitorem mapy elektronicznej, na którym prezentowane są pozycje jednostek
pływających wyposażonych w AIS. Odbiornik GPS dostarcza dokładną pozycję i inne dane nawigacyjne,
komputer zbiera te informacje łącznie z nazwą statku, sygnałem wywoławczym, kursem, prędkością i wieloma
innymi danymi i rozgłasza te informacje w cyfrowym łączu danych za pomocą nadajnika VHF. Transmisja
4
kontrolowana jest przez komputer i synchronizowana dokładnym sygnałem czasu UTC. którego źródłem może
byd system GPS. Strukturę działania systemu przedstawia poniższy rysunek
Każdy transponder niezależnie wybiera własny przedział czasowy (time slot) na swoją transmisję w celu
uniknięcia nałożenia się (konfliktu) przekazów z innymi transponderami. Wszystkie statki i stacje brzegowe w
zasięgu radiowym VHF. wyposażone w transponder AIS mogą odebrad tę wiadomośd i nanieśd pozycję innego
statku oraz nazwę, sygnał wywoławczy, prędkośd kurs i inne dostępne dane. na monitor z mapą elektroniczną.
Pozycja statku oznaczana jest symbolem w postaci ikonki przedstawiającej sylwetkę statku z wektorem
prędkości, w odpowiedniej skali. Klikając na ikonę wybranej jednostki powodujemy pojawienie się w polu
danych wszystkich dostępnych informacji na temat wybranego statku.
Transmisje z każdego transpondera radiowego generowane automatycznie, powtarzane z krótkimi przerwami
(selektywnie, najczęściej od 1 do 60 sekund).
Wymiana danych odbywa się w zależności od zasięgu danej stacji nadającej lub lokalnych uwarunkowao.
Ustalono następującą częstośd uaktualniania:
•
Informacje statyczne: co 6 minut oraz na żądanie
•
Informacje dynamiczne zależnie od prędkości i zmiany kursu
•
Informacje dotyczące podróży co 6 minut oraz na żądanie
•
Wiadomości dotyczące bezpieczeostwa: w razie potrzeby
Typ statku Częstośd rozgłaszania
•
Statek na kotwicy - 3 min
•
Statek o prędkości 0-14 w. - 12 s
•
Statek o prędkości 0-14 w. i zmieniający kurs - 4 s
•
Statek o prędkości 14-23 w. - 6 s
•
Statek o prędkości 14 - 23 w. i zmieniający kurs - 2 s
•
Statek o prędkości ponad 23 w. - 3 s
•
Statek o prędkości ponad 23 w. i zmieniający kurs - 2 s
5
Wady i zalety AIS.
•
największym ograniczeniem systemu AIS, w porównaniu do radaru który wyświetla wszystkie widoczne
obiekty jest to że AIS wyświetla dane tylko tych urządzeo które te dane transmitują;
•
niektóre z urządzeo zamontowanych na statkach mogą byd wyłączone z polecenia kapitana, w
obszarach niebezpiecznych i zagrożonych piractwem;
•
nie można zawierzyd tylko informacji AIS ponieważ może ona byd niekompletnym przedstawieniem
sytuacji na danym obszarze;
•
dane wyświetlane na odbiorniku AIS są na tyle dokładne na ile osoby wprowadzające dane nie
popełniły pomyłki, celowej lub niechcianej;
•
w systemie AIS linia brzegowa jak i inne obiekty stałe niepływające jak i pływające nie są
odzwierciedlone;
•
odświeżanie danych w systemie AIS jest zależne od prędkości i szybkości zwrotu statku własnego jak i
obiektów danym obszarze (odświeżanie danych jest narzucone wymaganiami dot. Systemu AIS):
•
użytkownik powinien mied na uwadze, że niedokładnie skonfigurowane urządzenia pomiarowe ( GPS,
LOG ) mogą prowadzid do transmitowania fałszywych informacji i mogą byd tragiczne w skutkach.
Korzyści z instalowania i korzystania z systemu AIS:
•
likwidacja wspomnianych wcześniej wad detekcji radarowej
•
wprowadzenie automatycznych alarmów kolizyjnych i innych
•
pełna informacja o statku (łącznie z ładunkiem, portem przeznaczenia i dowolnymi innymi danymi,
jakie może transmitowad statek)
•
zapewnienie pokrycia w miejscach, gdzie nie opłaca się instalowanie anten radarowych (praktycznie
wzdłuż całego polskiego wybrzeża)
•
zapewnienie łatwej integracji i wymiany informacji pomiędzy systemami w poszczególnych krajach.
Możliwości transmisji.
A1. Poniższe standardy określają wymagania dla uniwersalnego systemu AIS
A2. AIS powinien zapewnid bezpieczeostwo nawigacji przez wspomaganie efektywnej nawigacji statkowej,
ochronę środowiska i wspomaganie VTS: przez spełnienie następujących funkcjonalnych wymagao:
a)
tryb statek - statek w celu unikania kolizji;
b)
otrzymanie informacji o statku i jego ładunku;
c)
w trybie statek-brzeg - zarządzanie ruchem VTS;
A3. AIS powinien byd zdolny do dokładnego śledzenia, jaki i powinien dostarczad informacje o statku do innych
statków oraz do kompetentnych władz automatycznie z wymaganą dokładnością i częstotliwością. Transmisja
danych powinna byd na wysokim poziomie dostępności bez zaangażowania personelu statkowego.
A4. Instalacja powinna byd zgodna z zastosowanymi standardami obowiązujących zaleceo i wymagao ITU-R
jakie przedstawiono w Rezolucji EMO A. 694 (17) .
Funkcjonalnośd
B1. System powinien byd zdolny do pracy w poszczególnych trybach:
a)
autonomiczny i ciągły (autonomous and continuous) - tryb dla operacji we wszystkich obszarach
b)
wyznaczany (assigned) - tryb operacji w obszarze zależnym od kompetentnej władzy (odpowiednia
stacja brzegowa - jednostka sterująca). Harmonogramy transmisji dla poszczególnych radiostacji wyznacza
jednostka sterująca.
c)
odzewowy (kontrolowany) - dane transmitowane są po odebraniu zapytania nadanego przez inny
statek lub kompetentną władzę
6
Operatywnośd systemu AIS.
C1. System AIS powinien obejmowad:
a)
proces komunikacji zdolny - do działania w morskim paśmie VHF z odpowiednią selekcją kanału i
metoda zamienną przy stosowaniu krótkiego i długiego zasięgu;
b)
sposób automatycznego przetwarzania danych wejściowych d elektronicznego systemu stałego
pozycjonowania, używającego poziomego układu odniesienia WGS - 84:
c)
sposób na wejście i uzyskiwanie danych ręcznie;
d)
sprawdzanie błędów transmitowanych i otrzymanych danych;
e)
wykonywanie testów pracy urządzenia (Butli-in Integrity Test BIIT).
C2. System AIS powinien byd zdolny do:
a)
automatycznego i ciągłego dostarczania informacji od kompetentnej władzy i innych statków bez
zaangażowania personelu statku;
b)
odbiór i przetwarzanie informacji z innych źródeł (z kompetentnych władz jak i innych statków)
c)
odpowiadad na wywołania o wysokim priorytecie i bezpieczeostwie z minimalnym opóźnieniem
d)
dostarczania w odpowiedniej szybkości transmisji informacji o pozycji aby ułatwid śledzenie przez
kompetentną władzę i inne statki.
Interfejs użytkownika
W celu uzyskania dostępu: wyboru i przekazu informacji o oddzielnym systemie, AIS powinien byś wyposażony
w interfejs zgodny z właściwymi międzynarodowymi standardami.
Identyfikacja.
W celu identyfikacji wiadomości i statku: powinien zostad użyty przydzielony statkowi numer Morskiej Mobilnej
Służby Tożsamości (MMSI - Maritime Mobile Sernice Identity).
Informowanie.
D1. Informacje dostarczane przez system AIS powinny zawierad następujące dane:
a)
Statyczne:
-
numer EMO
-
sygnał wywoławczy i nazwę statku
-
długośd i szerokośd statku
-
typ statku
-
umiejscowienie na statku anteny systemu odbiornika radionawigacyjnego podłączonego do AIS w
stosunku do środka symetrii statku
b)
Dynamiczne:
-
pozycję statku wraz ze wskazaniem klas jej dokładności
-
czas w UTC
-
kurs nad dnem
-
prędkośd nad dnem
-
kurs po wodzie
-
status nawigacyjny statku (np. na kotwicy, NUC itp. wprowadzane ręcznie)
-
prędkośd kątowa zwrotu (gdzie dostępna)
-
opcjonalnie - kąt wychylenia steru (gdzie dostępny)
-
opcjonalnie - kołysania wzdłużne i boczne (gdzie dostępne)
c)
Dotyczące podróży:
- zanurzenie statku
- niebezpieczny ładunek (typ)**
- port przeznaczenia (ETA)
- opcjonalnie - plan podróży (punkty drogi) **
7
d)
krótkie wiadomości tekstowe
D2. Aktualizacja informacji dla tryby autonomicznego. Według Rezolucji MSC.74(69) odstępy czasowe dla tych
informacji są następujące:
informacje statyczne - co 6 minut i na prośbę;
informacje dynamiczne - zależnie od prędkości i zmiany kursu zgodnie z tabelą 2:
informacje o podróży - co 6 minut lub przy wywołaniu;
informacje bezpieczeostwa - kiedy wymagane:
Typ statku Częstotliwośd powtarzania
Statek na kotwicy – 3 minuty
Statek o prędkości 0-14 węzłów - 12 sekund
Statek o prędkości 0-14 węzłów - 12 sekund
Statek o prędkości 0-14 węzłów i zmieniający kurs - 4 sekundy
Statek o prędkości 14-23 węzłów - 12 sekund
Statek o prędkości 14-23 węzłów i zmieniający kurs - 4 sekundy
Statek o prędkości >23 węzły - 6 sekund
Statek o prędkości > 23 węzły i zmieniający kurs – 2 sekundy
Statek o prędkości > 23 węzły – 3 sekundy
Statek o prędkości > 23 węzły i zmieniający kurs - 2 sekundy
Statkowy system raportujący powinien byd zdolny do odbioru minimum 2000 raportów na minutę właściwie
dostarczających wszystkie brane pod uwagę scenariusze
Dopuszczalny czas inicjacji
Odbiornik powinien byd w pełni operatywny w 2 minut od włączenia systemu.
Zasilanie.
System AIS powinien posiadad podstawowe i alternatywne źródło zasilania.
Techniczne charakterystyki.
Techniczne charakterystyki AIS’u takie jak zmienna moc wyjściowa, częstotliwości operacyjne (dedykowane
międzynarodowo i wybierane regionalnie), modulacje, i system anteny powinne byd zgodne z standardami
Międzynarodowy Unii Telekomunikacyjnej ( ITU-R).
SOLAS – Safety of Life AT Sea
Rozdział V Międzynarodowej konwencji o bezpieczeostwie życia na morzu: prawidło 19: dokładnie omawia
wdrożenie systemu AIS i jego ogólne wymagania i zastosowanie.
Wszystkie statki o pojemności brutto 300 i większej, zatrudnione w podróżach między narodowych
I statki handlowce o pojemności brutto 500 i większej, niezatrudnione w podróżach międzynarodowych oraz
statki pasażerskie niezależnie od pojemności powinny byd wyposażone w AIS w następujących terminach:
a)
statki zbudowane po 1 lipca 2002r.
b)
statki zatrudnione w podróżach międzynarodowych zbudowane przed 1 lipca 200lr.
c)
statki pasażerskie nie później niż 1 lipca 2003
d)
zbiornikowce nie później niż data pierwszej inspekcji bezpieczeostwa wyposażenia przypadająca w
dniu lub po 1 lipca 2003
8
e)
statki inne niż pasażerskie lub zbiornikowce o pojemności brutto 50000 i większej nie później niż 1
lipca 2004.
f)
w przypadkach statków innych niż statki pasażerskie i zbiornikowce o pojemności brutto 300 i
większej, ale nie większej niż 50000, nie później niż data pierwszego przeglądu wyposażenia bezpieczeostwa
przypadająca po dniu 1 lipca 2004 łub przed datą 31 grudnia 2004 roku, w
zależności od tego, która z tych dat przypadnie jako pierwsza;
g)
Statki niezatrudnione w podróżach międzynarodowych; zbudowane przed 1 lipca 2002 r. nie później
niż 1 lipca 2008-02-04
h)
administracja może zwolnid statki od stosowania wymagao niniejszego punktu: jeżeli statki te będą
trwale wycofane z eksploatacji w ciągu dwóch lat po terminach wdrożenia wymienionych w punkcie 2 i 3
AIS powinien:
1.) zapewnid automatyczne przekazywanie informacji zawierających identyfikację statku: jego typ, pozycję,
kurs, prędkośd, status nawigacji oraz innych związanych z bezpieczeostwem do odpowiednio wyposażonych
stancji brzegowych, do innych statków i samolotów
2.) automatycznie odbierad takie informacje od podobnie wyposażonych statków
3.) kontrolowad i zapamiętywad ruch statków
4.) wymieniad informacje ze stacjami brzegowymi
5.) wymagania punktu 2,4,5, nie powinny byd stosowane w przypadkach gdzie porozumienia międzynarodowe,
przepisy lub normy przewidują ochronę informacji nawigacyjnych
6. ) AIS powinien działad zgodnie z wytycznymi przyjętymi przez IMO. Statki wyposażone w AIS będą
utrzymywały stałe działanie AIS, z wyjątkiem sytuacji, gdy międzynarodowe porozumienia, reguły lub normy
przewidują ochronę informacji żeglugowych
Na podstawie tych wymagao urządzenia podzielono na trzy rodzaje:
a)
Urządzenia AIS klasy A - przeznaczone na statki konwencyjne, tzn. na jednostki, na których jest on
wymagany zgodnie z postanowieniami Konwencji SOLAS
b)
Urządzenia AIS klasy B - przeznaczone na statki nie konwencyjne
c)
Urządzenia będące pochodnymi AIS klasy A
ITU / IEC / IALA
•
ITU-R Recommendation M.825-2 - W zaleceniach tych podaje się charakterystyki transpondera,
stosującego technikę cyfrowego selektywnego wywołania (DSC) przeznaczonego do łączności ze służbą kontroli
ruchu i do celu identyfikacji wzajemnej statków (Characteristics of a Transponder System using DSC Techniques
for use with VTS and Ship to Ship Identification),
•
ITU-R Recommendation M. 1371-1- Zalecenia na temat charakterystyk technicznych statkowego
automatycznego systemu identyfikacyjnego stosującego technikę zwielokrotnienia czasowego przydziału
kanałów (TDMA) w paśmie (Recommendation on the Technical Characteristics for an Universal Shipborne
Automatic Identification System using Time Division Multiple Access in the Maritime Mobile Band):
•
EEC 61993-1 „Transponder/ DSC AIS”
•
EEC Standard 61993-2 - Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (International Electrotechnical
Commission), wprowadziła standaryzację w minimalnych wymaganiach operacyjnych i eksploatacyjnych, a
także w metodach testowania i wymaganych rezultatów testów dla Uniwersalnego Statkowego Systemu
Automatycznej Identyfikacji (Operational and Performance Requirements, Methods of Testing and Required
Test Results),
•
EEC dotyczące metody badao statkowych przenośnych urządzeo AIS klasy B (EEC Test standard for
Class B shipborne Mobile AIS Equipment.
9
Międzynarodowe Stowarzyszenie Administracji Systemów Nawigacyjnych i Lataro Morskich (IALA), jest
podstawową organizacją wspierającą i koordynującą rozwój Systemu AIS. Organizacja ta wydała kilka
rekomendacji i instrukcji w porozumieniu z organizacją EMO, ITU i IEC:
•
LALA Recommendation A-123 - Zalecenia jak powinien byd wdrażany Lądowy System Automatycznej
Identyfikacji (Recommendation on the Proeision of Shore Based Automatic Identification System),
•
LALA Recommendation A-124 - Zalecenia opisujące zasady działania i operowania, a także dane
techniczno-eksploatacyjne naziemnej sieci stacji brzegowych, obsługujących System Automatycznej
Identyfikacji. (Recommendation on Automatic Identification System Shore Stations and Networking Aspects
Relating to the AIS Service),
•
LALA wydała instrukcję (Guidelines on the Universal Automatic Identification System) składającą się z
dwóch części.
•
a) operational issues - opisuje ogólną zasadę działania urządzeo AIS, procedurę i sposób obsługi całego
systemu.
•
b) technical Issues - oprócz danych technicznych urządzeo, przedstawiono architekturę systemu,
sposób zarządzania częstotliwościami i przesyłanymi danymi.
Osobną publikacją LALA jest instrukcja do systemu AIS jako narzędzia VTS (Guidelines AIS as a VTS Tool). Oprócz
danych technicznych i standardowych procedur obsługi, przedstawiono tutaj zalety i korzyści tego systemu po
wdrożeniu go do pracy w systemie VTS. Zgodnie z rezolucją MSC 74(69), aneksem 3, paragrafem 6, jeżeli
istnieje możliwośd graficznej prezentacji danych otrzymywanych za pośrednictwem systemu AIS, powinna byd
możliwośd wyświetlania, co najmniej, poniższych danych:
•
Pozycja
•
Kąt drogi nad dnem
•
Prędkośd nad dnem
•
Kurs
•
Prędkośd kątowa zwrotu, (jeżeli istnieje taka możliwośd)
Jeżeli graficzna prezentacja danych o obiekcie AIS jest dostępna. Norma EEC 60936/1 określa symbole, które
powinny byd wyświetlane na ekranie roboczym. Każdy rodzaj obiektu ma przypisany indywidualny symbol
graficzny.
Obiekty te dzielimy na:
a)
obiekt uśpiony (nie aktywny obiekt AIS) - dostępna jest tylko jego pozycja, ewentualnie kurs. Pozostałe
informacje o tym obiekcie nie są dostępne, aż do jego aktywacji;
b)
obiekt aktywny - jest to uaktywniony przez użytkownika systemu AIS obiekt uśpiony;
c)
obiekt niebezpieczny - jest to obiekt kolizyjny AIS (aktywny lub uśpiony), dla którego limity CPA i TCPA
własnego statku zostaną przekroczone;
d)
obiekt wybrany - po zaznaczeniu przez użytkownika konkretnego obiektu, wyświetlone zostaną
szczegółowe dane o jednostce. Informacje podawane są w alfanumerycznym oknie, wraz z wartościami
największego zbliżenia do statku własnego (CPA ) i czasu jego osiągnięcia (TCPA);
e)
obiekt zgubiony - symbol ten wskazuje na ostatnią, znaną pozycję obiektu AIS, z którym utracono
łącznośd.
10
Obiekt Symbol Opis symbolu
Uśpiony - Trójkąt równoramienny, którego środek wskazuje pozycję anteny odbiornika systemu
GNSS obiektu, a wierzchołek kurs kompasowy lub nad dnem. Symbol ten może byd mniejszy od symbolu
obiektu uaktywnionego.
Aktywny - Symbol jak w przypadku obiektu uśpionego, oraz: wektor ruchu obiektu nad dnem,
wykreślony linią przerywaną ze środka trójkąta i linia prosta o stałej / , długości, wykreślona z wierzchołka
trójkąta, informująca o kursie z krótką linią poprzeczną wskazującą kierunek i prędkośd kątową zwrotu. Może
byd także prezentowana przewidywana droga obiektu.
Niebezpieczny - Trójkąt stanowiący symbol obiektu, wykreślony pogrubioną linią, wyraźnie
odróżniającą go od symbolu obiektu niekolizyjnego i migający do momentu Z potwierdzenia alarmu. Symbol
może byd dodatkowo powiększony, a na wskaźnikach barwnych powinien byd czerwony. Powinna byd też
prezentowana graficznie informacja o: kursie i prędkości nad dnem, kursie i prędkości zwrotu.
Wybrany - Wierzchołki kwadratu, wykreślone wokół symbolu obiektu.
Zgubiony - Widoczna linia prosta, przekreślająca symbol obiektu prostopadle do jego kursu.
Symbol powinien migad do momentu potwierdzenia alarmu. Dla obiektów zgubionych nie powinny byd
prezentowane graficznie informacje o: kursie i prędkości nad dnem: kursie kompasowym oraz prędkości
kątowej zwrotu
Barwa sylwetek jednostek może byd dowolna, jednak nie powinna maskowad i zaciemniad innej informacji
prezentowanej na wskaźniku. Oprócz tego symbol uaktywnionego obiektu AIS, może byd zastąpiony przez
wyświetlany w skali zobrazowania rzut pionowy kadłuba statku wyposażonego w ten system.
Powinna byd także zapewniona możliwośd prezentacji na żądanie informacji dodatkowej o statku własnym oraz
o obiektach AIS i parametrach ich zbliżenia do statku własnego. Informacja ta powinna byd wyświetlana w
oknie lub oknach umieszczonych w odpowiednich pozycjach na ekranie wskażnika.
Informacja o obiektach AIS powinna zawierad ich identyfikację, co najmniej za pomocą numeru MMSI.
Powinien byd sygnalizowany fakt prezentacji informacji niekompletnej. Jeżeli są prezentowane równocześnie
dane o więcej niż jednym obiekcie, to należy zapewnid możliwośd identyfikacji symbolu obiektu, którego
dotyczy przedstawiana informacja. Oprócz tego, powinno byd wskazane źródło prezentowanej informacji - AIS
lub radar.
Symbole obiektów', których informacja pochodzi z bazowego AIS umieszczonego w centrum VTS, powinny
wyraźnie odróżniad się od symboli opisanych w tabeli. Dane tych jednostek mogą byd uzyskane ze stacji
repetytujących AIS, innych statków z tym systemem lub na podstawie pomiarów radarowych służb VTS. Dzięki
temu, zwiększa się wyraźnie pokrycie obszaru śledzenia jednostek AIS
11
Polska / Europa
Nadzwyczajna Konferencja Ministrów Paostw Członków Komisji Helsioskiej we wrześniu 2001 w Kopenhadze,
przyjęła Deklarację Kopenhaską przez paostwa bałtyckie, wśród tych paostw była również Polska.
W myśl Deklaracji zostały utworzone narodowe systemy monitorowania ruchu statków bazując na technologii
AIS i pokrywające zasięgiem obszar morski 20-30 mil morskich od linii brzegowej. Projekt zakooczył się w 2006
roku utworzeniem zintegrowanej sieci AIS opartej na sieciach narodowych. Współpracujące w tym projekcie
kraje bałtyckie przekazują między sobą obrazy ruchu statków w czasie rzeczywistym.
Polska sied tworzy 10 stacji brzegowych wzdłuż linii brzegowej wybrzeża polskiego. Sygnały ze stacji
brzegowych transmitowane są do serwera krajowego, znajdującego się w Centrum Bezpieczeostwa Morskiego
Urzędu Morskiego w Gdyni skąd są zbiorczo przekazywane do serwera bazy danych w Kopenhadze.
Status systemu zatwierdzony został dyrektywą UE 2002/59/WE z dnia 27 czerwca 2002 r. ustanawiającą
wspólnotowy system monitorowania i informacji o ruchu statków (Dz. Urz. WE L 208 z 5.08.2002 r.) i
uchwaloną przez Sejm RP na 72 posiedzeniu w dn 31.03.2004 ustawą
„O zmianie ustawy o bezpieczeostwie morskim oraz o zmianie niektórych innych ustaw - w związku z
wdrażaniem przepisów - prawa Unii Europejskiej.”
Odbiornik klasy „A”
Urządzenie AIS klasy „A" mające zastosowanie na statkach konwencyjnych spełniających wymagania składa się
z:
•
jednego nadajnika pasma VHF
•
dwóch odbiorników pasma VHF zdolnych do odbioru informacji przesyłanych z wykorzystaniem
techniki TDMA
•
odbiornika pracującego z wykorzystaniem techniki DSC na kanale 70 VHF
•
odbiornika systemu GNSS (alternatywa dla statkowego GNSS) do odbioru sygnałów czasu
•
układów połączeniowych do: (statkowego odbiornika systemu GNSS, żyrokompasu, radaru, ARPA,
ECDIS, miernika prędkości kątowej (R.O.T.), urządzeo łączności dalekiego zasięgu (terminal INMARSAT-C),
przenośnego terminalu pilotowego (PILOT PLUG), monitora zewnętrznego AIS
•
monitora i klawiatury umożliwiających ręczne wprowadzenie danych
•
procesora
•
układu testującego
•
zasilacza
•
anteny
Układ klawiszy i wyświetlacz znajdujące się w odbiorniku AIS dopuszczonym do użytku powinny zapewnid:
a)
konfigurację urządzenia oraz jego obsługę
b)
możliwośd wprowadzania wszystkich niezbędnych danych na przykład dotyczących zmiany informacji
statku własnego, czy danych odnośnie danej podróży
c)
przedstawienie danych co najmniej nazw wykrytych statków wyposażonych w AIS oraz ich namiarów i
odległości, bez konieczności wchodzenie w dodatkowe opcje
d)
zobrazowanie alarmów i ich zatwierdzanie
e)
możliwośd zmiany trybu pracy dalekiego zasięgu, automatycznego lub manualnego
f)
zmianę częstotliwości pracy AIS i mocy nadajnika
Odbiornik klasy A zbudowany jest z jednego nadajnika i trzech odbiorników UKF pracujących na dwóch
częstotliwościach (AIS1 i AIS2). Odbiorniki pracują w dwóch trybach jedne wykorzystuje technikę DSC,
pozostałe TDMA, dzięki temu rozwiązaniu urządzenie może odbierad równocześnie wiadomości z dwóch
różnych urządzeo, natomiast nadawanie korzysta z dwóch częstotliwości, nadaje wiadomości na przemian.
12
Schemat blokowy urządzenia typu A
Podstawowe wymagania operacyjne dla danych dynamicznych AIS klasy A:
Statek - Częstotliwośd transmisji
Zacumowany lub na kotwicy i przemieszczający się z prędkością nie większą niż 3 węzły - co 3 minuty
Zacumowany lub na kotwicy i przemieszczający się z prędkością większą nią 3 węzły - co 10 sekund
Płynący stałym kursem z prędkością 0-14 węzłów - co 10 sekund
Płynący prędkością 0-14 węzłów i zmieniający kurs - co 3J sekundy
Płynący stałym kursem z prędkością 14-23 węzły - co 6 sekund
Płynący prędkością 14-23 węzły i zmieniający kurs - co 2 sekundy
Płynący stałym kursem z prędkością większą niż 23 węzły - co 2 sekundy
Płynący z prędkością większą niż 23 węzły i zmieniający kurs - co 2 sekundy
Przykład odbiornika MKD (minimum keyboard and display klasy A na podstawie urządzenia ARC). Dane
urządzenia MKD powinny byd dostępne personelowi w miejscu, z którego odbywa się dowodzenie statkiem.
Może to byd wolnostojące urządzenie.
Ten rodzaj sytemu powinien zawierad informacje:
Maritime Mobile Service Identity (MMSI) number
IMO numer
Sygnał wywoławczy
Nazwa statku
Typ statku
Miejsce odniesienia i dokładnie określony punkt instalacji anteny.
13
Szczegółowe dane statku własnego w tym wymienione powyżej, zabezpieczone są hasłem, przed niepowołaną
lub przypadkowy edycją. Wykorzystanie funkcji w MKD powinno byd realizowane zgodnie z założeniami IEC
61162, a dane statkowe powinny byd podane zgodnie z Annex B (Table 18 ITU-R M. 1371-1).
Rysunek 11 Urządzenie AIS klasy A oraz sygnały wejścia/ wyjścia
System ten podłączony jest do zasilania, składa się z anteny nadawczej, z podłączonych urządzeo takich jak
LOG, GPS, ŻYROKOMPAS dających możliwośd pokazania informacji statycznych. Głównymi funkcjami MKD jest:
Wyświetlanie danych operacyjnych jednostki, które należy regularnie sprawdzad.
Wyświetlanie informacji obiektów.
Urządzenia AIS klasy B są przeznaczone do instalacji na statkach niekonwencjonalnych, to znaczy nie
podlegających postanowieniom Konwencji SOLAS, przede wszystkim na jednostkach rybackich rekreacyjnych i
sportowych.
AIS klasy B nie spełnia niektórych wymagao, które spełnia urządzenie klasy A
nie transmituje sygnały wywoławczego i numeru IMO
oczekiwanego czasu przybycia oraz portu przeznaczenia:
statusu nawigacyjnego;
posiada większe odstępy czasowe przy raportowaniu statusu;
odbiera tylko wiadomości bezpieczeostwa;
maksymalnego rzeczywistego zanurzenia;
prędkości kątowej;
nie musi posiadad własnego monitora ani klawiatury do ręcznego wprowadzania danych;
nie musi posiadad odbiornika DSC pracującego na kanale 70;
Częstotliwości transmisji danych przez AIS klasy B
Statek / pozostałe jednostki -
Częstotliwośd transmisji
Statki poruszające się z prędkością nie większą bądź równą 2 węzły - 3 minuty
Statki poruszające się z prędkością 2-14 węzłów - 30 sekund
Statki poruszające się z prędkością 14-23 węzłów - 15 sekund
Statki poruszające się z prędkością większą niż 23 węzłów - 5 sekund
Lotnicze (akcje SAR) - 10 sekund
Mobilne montowane w Aids-to-Navigation - 3 minuty
Radiostacje brzegowe -10 sekund
14
Różnica pomiędzy urządzeniami AIS klasy A i B oprócz tego że AIS B jest montowany na statkach
niekonwencjonalnych jest taka że transponder klasy B umożliwia nam anonimowośd nie transmitując nazwy
statku własnego jak i sygnału wywoławczego.
Główne formaty przesyłania informacji w systemie AIS
AIS DSC - 20 wiadomości na minutę, w którym dane przesyłane są na kanale 70 poprzez DSC (Digital
Selective Calling ).
AIS DSC - 240 wiadomości na minutę, który głównie wykorzystywany jest przez USA. Zapewnia on
szybsza wymianę danych od poprzedniego. Przy zastosowaniu wymiany danych typu statek - statek
dane idą przez stacje brzegowe: co zwiększa koszty poprzez montowania większej ich ilości.
AIS TDMA - 1800 wiadomości na minutę, jest wolniejszy od następnego i korzysta z innych
częstotliwości
AIS 4S - 2250 wiadomości na minutę. Jest najbardziej rozpowszechnionym formatem przesyłania
informacji. System AIS używa protokołu komunikacyjnego opracowanego przez IMO, ITU, IEC.
Za pomocą jego statek przekazuje informacji w relacji:
a) statek - brzeg: brzeg - statek
b) statek - statek
c) statek - brzeg - statek
Informacje przekazywane są za pomocą protokołu SOTDMA ( Self-Organized Time Division Multiple Access ).
Graficzne przedstawienie zasady działania prezentują rysunki 51 i 52. System AIS komunikuje się na dwóch
równoległych kanałach VHF w tym samym czasie. Każda minuta ( ramka czasu ) na każdym z kanałów
podzielona jest na 2250 slotów (jeden slot ma długośd 26,7 ms ), które tworzą jedną klatkę powtarzaną co
minutę. Są one synchronizowane poprzez wykorzystanie wzorca czasu z GNSS, przez co dokładnośd jest większa
od 10 ms.
15
Każdy ze slotów ramki czasu, może występowad w czterech stanach:
•
Wolnym - dostępny dla każdej stacji
•
Zajęty przez własną stację - może byd użyty do transmisji
•
Zajęty przez obcą stację - nie może byd użyty do transmisji
•
Dostępny - jest używany przez stację odległa, ale może zostad użyty do transmisji po dyskryminowaniu
odległej stacji.
Do transmisji można wyróżnid również inne metody takie jak:
•
ITDMA ( Incremental Time Doision Multiple Access) jest to rozszerzony tryb TDMA który umożliwia
użytkownikowi ogłoszenie przyszłego przydziału ramki elementarnej dla jednorazowej transmisji wiadomości.
ITDMA używamy gdy potrzebujemy nadad wiadomośd dotyczącą informacji bezpieczeostwa, oraz gdy włączamy
odbiornik do sieci i gdy występuje koniecznośd zwiększania częstotliwości transmisji jakiejś wiadomości.
•
RATDMA ( Random Access Time Division Multiple Access) używany jest do losowego przydzielania
jednej ramki czasowej, dla jednej transmisji, jak i również do częściej odświeżanych danych np. zmiany kursu.
•
FATDMA ( Fixe Access Time Division Multiple Access) częstotliwościowy dostęp wielokrotny, jest
zarezerwowany przez stacje brzegowe wykorzystujące AIS
Metody dostępu do transmisji można podzielid na różne sposoby pracy:
a)
autonomiczny i ciągły (autonomous and continuous) - tryb dla operacji we wszystkich obszarach
b)
wyznaczonym - częstotliwości i momenty czasowe transmisji meldunków' pozycyjnych są określane
automatycznie.
c)
odzewowy (kontrolowany) - dane transmitowrane są po odebraniu zapytania nadanego przez inny
statek hib kompetentną władzę
Transmisja danych zawiera (w jednym danym pakiecie):
Pole - Długośd
Załączenie - 8 bitów
Sekwencja treningowa - 24 bity
Pakiet początkowy - 8 bitów
Dane - 168 bitów
Sekwencja detekcji błędu - 16 bitów
Pakiet koocowy - 8 bitów
Bufor - 24 bity
Rozkład pakietu transmisji danych w czasie
•
Pozycja
•
Kąt drogi nad dnem
•
Prędkośd nad dnem
•
Kurs
•
Prędkośd kątowa zwrotu, (jeżeli istnieje taka możliwośd)