Automatisk identifikasjonssystem

Begrepet Automatic Identification System ( AIS ; på tysk: Automatic Identification System ) eller Universal Automatic Identification System ( UAIS ) beskriver et radiosystem som forbedrer sikkerheten og kontrollen av skipstrafikk ved å utveksle navigasjon og annen skipsdata . Den ble vedtatt som en bindende standard 6. desember 2000 av International Maritime Organization (IMO).

Grafisk visning av AIS-data (her på et nettsted)

Fordeler, begrensninger

I henhold til Performance Standard for International Maritime Organization (IMO), tjener AIS følgende formål:

  • kollisjonsforebygging mellom skip
  • som et middel for kyststater å innhente informasjon om skip og deres last
  • å overvåke ulovlig fiske
  • som et hjelpemiddel for landbasert overvåking og kontroll av trafikk fra trafikksentraler (Vessel Traffic Service, VTS).

AIS forbedrer planlegging og beslutningstaking ombord, ettersom ikke bare posisjonen, kursen og hastigheten til de omkringliggende skipene overføres, men også skipsdata (skipets navn, MMSI- nummer, radiokallesignal, etc.). Dette letter z. B. Avtaler mellom skippere via radio. AIS fungerer uavhengig av restriksjoner på den optiske visningen og forplantningen av radarbølger (f.eks. Skjulinger eller skygger), slik at skip som er bak en kappe eller en elvekurve også kan oppdages, forutsatt at signalene som sendes ut i VHF-frekvensområdet trenger .

AIS kalles et samarbeidssystem. En aktiv, teknisk funksjonell enhet er en forutsetning for bruk, i motsetning til radar som et selvforsynt system.

I tillegg til de opprinnelig tiltenkte målene, er det nå tjenester som behandler AIS-data kommersielt og også tilbyr dem til allmennheten. De mest kjente leverandørene av slike AIS-tjenester inkluderer MarineTraffic og Vesseltracker samt VesselFinder. Videre ble AIS brukt av Greenpeace til å undersøke ulovlig fiske .

Avgrensning

Når man vurderer AIS, må det skilles mellom selve AIS-systemet (radiostøttet dataoverføring) og presentasjon av informasjon som ble overført via AIS. En representasjon om bord kan f.eks. B. i et ARPA-system eller i et elektronisk nautisk kart (ECDIS) ; disse enhetene er imidlertid ikke en del av AIS-systemet. For innebygde AIS-enheter er det bare et såkalt “Minimum Keyboard and Display” (MKD) som kreves som skjerm- og kontrollelement. En fornuftig bruk av AIS-data krever en brukbar representasjon i en tilsvarende skjerm, sammen med annen navigasjonsrelevant informasjon.

Utstyrsplikt

Utstyrskravet for skip i internasjonale reiser er regulert i den internasjonale konvensjonen om sikkerhet for liv på sjøen (SOLAS) . Siden 31. desember 2004 har alle kommersielle fartøy over 300  GT på internasjonale reiser og siden 1. juli 2008 også de som er over 500 GT på nasjonale reiser, vært forpliktet til å drive et AIS-system. Utstyrskravet ble innført for nye skip 1. juli 2002 og for eksisterende skip fra 2004. Krigsskip faller ikke inn under regelverket til SOLAS, men de fleste krigsskip er utstyrt med en AIS-enhet ombord der senderen kan slås av. For tradisjonelle skip kan nasjonale unntak gjelde.

SOLAS-regelverket gjelder heller ikke innlandsvannfartøyer; her kan det være en plikt til å utstyre på grunnlag av EU-regelverket, Sentralkommisjonen for seiling på Rhinen eller nasjonale forskrifter. For eksempel har innlandsfartøyer (unntatt små kjøretøy) siden 1. juli 2008 blitt pålagt å være utstyrt med innlands-AIS-mottakere på den østerrikske delen av Donau mellom elvkilometer 1880.2 og 2199.3 og noen tilstøtende farvann.

23. desember 2016 ble bruken av Inland AIS gjort obligatorisk på indre vannveier innenfor rammen av Inland Waterways Regulations , for hvilke elektroniske navigasjonskart for indre vannveier ( IENC ) allerede er publisert, og på den føderale vannveien til Donau .

Investeringer

Klasse A-mottaker

Klasse A-mottakere er beregnet på kommersielle fartøyer. De er obligatoriske på alle kjøretøy over 300 GT på internasjonale reiser og på visse passasjerskip som er underlagt SOLAS-konvensjonen . Overføringskraften til klasse A-mottakere på opptil 12,5 W er høyere enn for klasse B-enheter, slik at de kan mottas av skip som er lenger borte. Senderen justerer repetisjonsfrekvensen for overføring av kjørehastighet og manøvreringsstatus og sender oftere enn med klasse B-enheter.

Innlandet AIS-mottaker

Innlands-AIS-mottakere er obligatoriske for skip utstyrt med AIS-mottakere på Rhinen , med mindre de er havgående. Enhetene tilsvarer klasse A-mottakere med utvidelser for innlandsfart.

Klasse B-mottaker

Klasse B-mottakere er sammenlignbare med klasse A-mottakere på mange måter, men er vanligvis billigere på grunn av mindre strenge ytelseskrav. Klasse B-sendere sender med en lavere overføringseffekt på maksimalt 2 W og en lavere rapporteringshastighet. Du kan fra alle skip som ikke trenger utstyr, f.eks. B. brukes i fritidssektoren og i fiske.

Klasse B-mottakere sender mindre data over skipet enn klasse A-mottakere. Spesielt sender ikke B-sendere informasjon om lasten eller reisemålet. Dette gjør også operasjonen enklere: etter at skipets navn og dimensjoner er programmert en gang, trenger det ikke gjøres flere innstillinger på en klasse B-sender / mottaker, og de er derfor aktive umiddelbart etter innkobling.

AIS basestasjoner

AIS-basestasjoner er en del av den landbaserte AIS-infrastrukturen og brukes f.eks. B. brukes av trafikksentraler (Vessel Traffic Service, VTS). På den ene siden brukes de til å registrere trafikken i sjøområdet de dekker, og på den andre siden kan disse enhetene kontrollere overføringen av AIS-mottakere ombord på en målrettet måte (inkludert såkalt "polling" eller økning rapporteringsgraden).

AtoN transceiver (Aids to Navigation)

Aten er mottakere som på tonn kan installeres og andre hjelpemidler for navigering og, for informasjon. B. sende ut om forsendelseskiltets type, betegnelse og posisjon. Den virtuelle (tilsynelatende) AtoN er en spesiell form; i prinsippet et "forfalsket" (fysisk ikke-eksisterende) forsendelsesmerke ved å overføre de tilsvarende meldingene. Denne teknikken brukes hovedsakelig til å markere begrensede områder eller hydrauliske konstruksjoner med et stort område: en bøtte med en aktiv AIS-sender er ikke plassert i hver hjørneposisjon (vanligvis markert med kardinalbøyer eller fraktbøyer), men den er snarere bare på en bøtte en sender som også overfører posisjonene til de andre avgrensningsbøyene.

AIS-mottaker for søke- og redningsfly

En spesiell type mobilenhet er beregnet for bruk ombord på fly som er involvert i søk- og redningstjenesten til sjøs (SAR) .

AIS-mottaker

AIS-mottakere mottar overføringer fra AIS-mottakere i nærheten, men som navnet mottaker allerede antyder, overfører ingen data.

Teknologi, tekniske standarder

Synkronisering av tidsvinduene

Den grunnleggende tekniske standarden for AIS kalles ITU-R M.1371 "Tekniske egenskaper for et automatisk identifikasjonssystem ved bruk av tidsdelingsmultipel tilgang i VHFs maritime mobilfrekvensbånd" og er utgitt av International Telecommunication Union . Versjon 5 av dokumentet er gyldig fra februar 2014.

AIS sender vekselvis på to kanaler i VHF marine radioområde:

AIS 1 - 161.975 MHz (kanal 87B)
AIS 2 - 162.025 MHz (kanal 88B)

Overføringen av AIS-dataene skjer i en fast tidsramme. 4500 tidsluker er tilgjengelige per minutt, 2250 per kanal, som en AIS-mottaker synkroniseres via sin integrerte GNSS-mottaker. Klasse A-transceivere koordinerer automatisk spaltetildelingen med andre innenfor radioområdet (SOTDMA = Self Organizing Time Division Multiple Access), mens klasse B-transceivere bruker ledige tidsluker for å sende dataene sine (CSTDMA = Carrier Sense Time Division Multiple access).

Enhver antenne som er innstilt på VHF marine radiobånd kan brukes som antenne. Spesielle kombinerte VHF / GPS-antenner for AIS, som inneholder begge antennene som kreves for en AIS-mottaker i en samling, er spesielt egnet.

AIS-mottakeren mottar den dynamiske posisjonen til skipsdata (LAT, LON), kurs (COG), hastighet ( SOG ) og tid (UTC) fra den integrerte GPS-mottakeren, og i klasse A også fra skipets navigasjonssystem. Kursretningen (kurs) kan mates inn fra kompasset som en HDG-datapost via et NMEA 0183- grensesnitt.

Pilotport

Skip som krever utstyr må ha klasse A-systemer med en pilotport, et standardisert datagrensesnitt i samsvar med EIA-422 på et lett tilgjengelig sted. B. Tillater piloter å få tilgang til trafikksituasjon og navigasjonsdata med eget utstyr. Feil i stifttildelingen av pluggen som oppstår på grunn av feil installasjon, kan vanligvis korrigeres ved hjelp av kommersielt tilgjengelige adaptere uten å forstyrre installasjonen om bord.

Meldingstyper, AIS-telegrammer

For å sikre global brukbarhet av dataene som sendes med AIS, har den internasjonale telekommunikasjonsunionen spesifisert totalt 22 meldingstyper eller telegrammer i sin ITU R M.1371-standard, hvis struktur er standardisert til siste bit. Hver AIS-enhet må kunne motta og sende disse telegramene, forutsatt at dette telegrammet er "tillatt" for den respektive enhetstypen (se ovenfor under "Systemer"). De viktigste telegramtypene er:

  • ID nr. 1: vanlig posisjonsrapport for en klasse A-mottaker
  • ID # 4: Melding fra en basestasjon
  • ID nr. 5: regelmessig rapportering av skips- og reisedata for en klasse A-mottaker
  • ID # 9: Posisjonsrapport for et SAR-fly
  • ID # 12: sikkerhetsrelatert melding - adressert
  • ID # 14: sikkerhetsrelatert melding - til alle
  • ID # 18: vanlig posisjonsrapport for en klasse B-mottaker
  • ID # 21: Posisjons- og statusrapport for en AtoN-mottaker

Andre telegramtyper:

  • ID # 24: Statiske skipsdata sendt av klasse B, C, S tranceivers

I tillegg til de ovennevnte telegrammer, kan andre telegramtyper med utvidet formål (f.eks. Værmeldinger) defineres internasjonalt eller regionalt ved hjelp av den såkalte "International Application Identifier" (IAI) eller "Regional Application Identifier" (RAI). Det standardiserte telegrammet til den binære meldingen (binær melding, ID # 6, # 8) brukes som beholder for meldingsinnholdet som overføres ved hjelp av denne metoden.

Skipsdata

AIS-enheten sender i form av ovennevnte. Telegrammer av skipsspesifikke data som kan mottas og evalueres av enhver AIS-mottaker innen rekkevidde:

Statiske skipsdata
IMO-nummer
Skipets navn
Kallesignal
MMSI-nummer
Type skip (frakt, tankskip, slepebåt, passasjerskip, SAR , lystbåt osv.)
Skipets dimensjoner (avstanden til GPS-antennen fra baugen, hekken, babord og styrbord)
Dynamiske skipsdata
Navigasjonsstatus (under maskin, under seil, ved anker, fortøyd, ute av stand til å manøvrere osv.)
Skipsstilling (LAT, LON, i WGS 84 )
Skipets posisjonstid (bare sekunder)
Kurs over bakken (COG)
Hastighet over bakken (SOG)
Forjustering (HDG)
Kursendringsrate (RØD)
Reisedata
gjeldende maksimalt statisk trekk i dm
Lastklasse farlig gods (IMO)
Destinasjon ( UN / LOCODE )
beregnet ankomsttid (ETA)

For innlands-AIS er det også:

ENI-nummer
Assosiasjonsdata (type ERI, lengde, bredde)
Farlig gods klasse av lasten
Dybde i cm
Lastetilstand
Fartside venstre / høyre (blå tavle)
maks. høyde over vann
Antall besetningsmedlemmer
Antall passasjerer
Antall besetningsmedlemmer

Navigasjonsstatus og reisedatoer må oppdateres manuelt av vaktsjefen . Imidlertid, ikke alle dataene må sendes. Spesielt når det gjelder sendere av klasse B som brukes i fritidsfart, blir bare skipets navn, MMSI, posisjon, kurs og skipstørrelse overført.

Sende AIS-data

AIS-signalene er to FM - marine kanaler (.. AIS1 normalt på og AIS2, dvs. VHF-kanal 87B og 88B med frekvensene 161.975  MHz og 162.025 MHz) med HDLC sendt -Datenprotokoll i en fast tidsramme. Av passende programvare eller enheter dekodes dataene og z. B. grafisk representert som tekstinformasjon eller lignende i et radarbilde .

De intervaller ved hvilke et skip sender sine data avhengig av skipets hastighet og hastigheten av forandring av kurs så vel som på sin manøver status (i gang, forankret eller fortøyd):

kjøretøy Sendintervall
Klasse A, forankret eller fortøyd, ikke raskere enn 3 knop 3 min
Klasse A, forankret eller fortøyd, raskere enn 3 knop 10 s
Klasse A, opptil 14 kn 10 s
Klasse A, opptil 14 kn ved kursendring 3 1 / 3 s
Klasse A, 14 til 23 kn 6 s
Klasse A, 14 til 23 kn ved kursendring 2 s
Klasse A, mer enn 23 kn 2 s
Klasse B, opptil 2 kn 3 min
Klasse B, 2 til 14 kn 30 s
Klasse B, 14 til 23 kn 15 s (30 s med høyfrekvent utnyttelse)
Klasse B, mer enn 23 kn 5 s (15 s med høyfrekvent utnyttelse)

Bruk av AIS-data om bord

AIS-skjerm

Som forklart i kapittelet “Avgrensning” er AIS et dataoverføringssystem. En obligatorisk komponent i AIS-systemet ombord er et såkalt “Minimum Keyboard and Display” (MKD). Følgende forklaringer er knyttet til bruk av AIS-data i sammenheng med navigasjonssystemer som B. i et ARPA-system eller i et elektronisk nautisk kart (ECDIS) . Disse er ikke en del av selve AIS-systemet.

Den nåværende trafikksituasjonen vises dynamisk, hver bevegelse på skipet er synlig på skjermen. I tillegg vises det når nøyaktig to skip som møtes er den korteste avstanden fra hverandre, hvor stor det vil være og hvor lang tid det vil ta til da (CPA = nærmeste innflygingspunkt / TCPA = tid til CPA).

Fordelen med AIS i forhold til radar er blant annet at vakthavende offiser kjenner identiteten til andre skip og endringer i kurs og hastighet overføres automatisk under manøvrer. Dette betyr at han også kan ta direkte kontakt via marin radio og diskutere nødvendige manøvrer.

Med AIS kan skipsbevegelser bak større hindringer også registreres mens du seiler gjennom området; radaren blir ofte overveldet i slike situasjoner fordi skip ikke blir oppdaget i radarskyggen. VHF-signalene fra AIS når disse skyggearealene mye bedre på grunn av større bølgelengde. På indre vannveier er mottakere satt opp i kurver som er forseglet fra radiosignaler, som overfører AIS-signalene til og med over fjell.

Den skipets data kan integreres direkte i den elektroniske nautiske kartet eller behandlet ved separat AIS programvare på maskinen for å vise alle skipsbevegelser, inkludert ens egen posisjon. Separat programvare gir ofte en tydeligere fremstilling, visning av tilleggsdata spredt via AIS (under testing: værmeldinger, vannstand) og bedre støtte i tilfelle en kollisjonsfare.

Mindre fartøy som ikke trenger utstyr, kan bruke AIS-data passivt med billige AIS-mottakere og vise posisjon, kurs og hastighet for de omkringliggende utstyrte skipene. De mottatte dataene kan vises på en liten skjerm på mottakeren, på en eksisterende kartplotter eller med passende programvare på en egen bærbar PC / datamaskin. På denne måten kan du sette i gang unnvikende manøvrer i god tid hvis det er fare for kollisjon, spesielt når sikten er dårlig.

AIS kan imidlertid ikke erstatte et radarsystem, for eksempel sender militære kjøretøy ofte ikke AIS-signaler, og mange mindre kjøretøyer er ikke utstyrt med en AIS- mottaker . De overførte dataene er heller ikke alltid pålitelige.

Område

Ultrakorte bølger har et område som bare overgår den geodetiske synligheten . Dette avhenger av antennehøyden; man snakker her om kvasi-optisk signalutbredelse. For forbindelser fra skip til skip er dette rundt 20 nautiske mil (37 km). Kyststasjoner mottar signaler fra skip innen en radius på 50–100 km, avhengig av antennehøyden. AIS-basestasjoner er vanligvis utstyrt med sterkt buntede antenner (retningsbestemt karakteristikk) og installeres høyere enn det som er mulig om bord, slik at større rekkevidden oppnås her.

Lavtflygende satellitter kan motta VHF-signalene så lenge antennene også er rettet oppover (rundstrålende). Orbcomm og Iridium utstyre sine nye satellitter med AIS-mottakere. Hvis testen er vellykket, kan systemet registrere alle skip over hele verden. Satellittbasert AIS tillater kyststatene å overvåke vannveiene i regioner som i dag ikke dekkes av landbasert VHF - Marine Radio .

I november 2009 ble det installert en AIS-mottakerantenne på den europeiske delen av ISS , Columbus-modulen . Siden 1. juni 2010 har mottaksforsøk med forskjellige AIS-mottakere blitt utført som en del av en ESA- studie. Forstyrrende signaloverlegg på grunn av den store avstanden til radiohorisonten motvirkes med spesielle signalbehandlingsteknikker.

Fly, navigasjonsmerke, landstasjon

I tillegg til skip inkluderer AIS også:

Korte meldinger, trafikkontroll

Korte meldinger og gratis tekstmeldinger (“sikkerhetsrelaterte meldinger”) spesifisert av IMO kan også overføres via AIS ; dette telegrammet er internasjonalt standardisert (se "Telegrams" ovenfor). Via IAI / RAI-mekanismen, z. For eksempel sendes de automatiske målestasjonene som sender dagens vær, vannstand og aktuelle data på navigasjonsskilt eller ruteinstruksjoner til skip. På elver og kanaler, spesielt i området med låser og flaskehalser, blir AIS i økende grad brukt til å lede trafikk, for eksempel for å indikere åpningen av låsen.

Forskning og utvikling

Mens konvensjonelle AIS-stasjoner bare kan motta signaler nær kysten, oppdager AIS-satellitter også signalene over åpent hav. Ulempen her er at på grunn av satellittenes store mottaksområde, overlapper individuelle signaler og kan derfor noen ganger ikke skilles ut. I tillegg oppnår AIS-satellittene på grunn av sine faste baner ikke full dekning av havene. I motsetning til dette blir 96 prosent av alle skipene fløyet over med rutefly i dag. DLR- forskere testet også AIS Plus-mottakeren på et fly. På grunn av lavere flyhøyde er risikoen for signaloverlapping i et fly lavere. I sine flytester kunne de vise at det nye AIS-Plus-systemet kan oppdage skip i åpent hav mer pålitelig enn satellitter fra verdensrommet. Fra DLR-prosjektet "Research and Development for Maritime Security and Corresponding Real-Time Services" utviklet Simon Plass og teamet hans et konsept der de modifiserte AIS-mottakerne kan integreres i passasjerfly. På denne måten kan bildet av situasjonen på havet fullføres. Men Plass tenker allerede fremover: "Vår visjon er å bygge et system der fly og skip utveksler informasjon for å utnytte kommunikasjonsmulighetene til disse to transportsystemene enda bedre."

Se også

Individuelle bevis

  1. ↑ Fischer Yvonne: Kunnskapsbasert probabilistisk modellering for situasjonsanalyse ved bruk av eksempel på maritim overvåking . KIT Scientific Publishing, 2016, ISBN 978-3-7315-0460-3 ( google.de [åpnet 26. juni 2018]).
  2. ↑ Fartøydatabase - VesselFinder. Hentet 2. oktober 2020 .
  3. ↑ Stefan Schultz, DER SPIEGEL: Ulovlig fiske: dataanalyse viser kontroversielle omlastingsmanøvrer på åpent hav - DER SPIEGEL - Økonomi. Hentet 29. februar 2020 .
  4. ↑ Håndbok innenlandsradio 2018. s. 4 , åpnet 18. juni 2018 .
  5. ↑ boote-forum.de - Forumet om båter . ( boote-forum.de [åpnet 7. mai 2017]).
  6. ↑ a b c d Internationale Fernmeldeunion : M.1371: Tekniske egenskaper for et automatisk identifikasjonssystem ved bruk av tidsdeling flere tilganger i VHF maritime mobilbånd. Februar 2014, åpnet 27. desember 2018 .
  7. ↑ Forordning om navigasjonspolitiet i Rhinen. Central Commission for Navigation on the Rhine, §4.07 Innlands-AIS-enheter (PDF; 1,6 MB).
  8. ^ Inland AIS - krav og muligheter ( Memento av 21. januar 2011 i Internet Archive ). WSV Bund - Spesialisert senter for trafikkontrollteknologi.
  9. ↑ Overføringsfrekvenser i VHF-området til den mobile marine radiotjenesten og innlandsvassdraget (PDF; 44 kB)
  10. ↑ Veiledning om bruk av FN / LoCode i destinasjonsfeltet i AIS-meldinger (IMO SN / Circ. 244). (PDF) IMO / BSH . 2005, uke 31. Tilgang 23. august 2009.
  11. ↑ http://cdn2.hubspot.net/hubfs/183611/Collateral_for_Download/exactView_RT_Slick_Sheet.pdf
  12. ↑ Romstasjonen holder øye med verdens sjøtrafikk , ESA 2010
  13. ↑ ESA-satellittmottaker gir verdensomspennende sjøtrafikksporing innen rekkevidde , ESA 2009
  14. ↑ EMSec (sanntidstjenester for maritim sikkerhet - sikkerhet)
  15. ↑ Nytt DLR-mottakssystem øker sikkerheten i frakt selv i tett trafikk
  16. ↑ Sikkerhet i frakt - mottakersystemet AIS-Plus (animasjon)