1. История создания системы

2. Требования к системе

3. Судовая АИС

4. Организация работы АИС

5. Развитие АИС в России

1. История создания системы

На 63-й сессии Комитета по безопасности на море (КБМ) Международной морской организации (ИМО) (8-25 мая 1994 г.) Германия внесла предложение о необходимости внедрения на судах транспондерных систем взаимного опознавания судов и передачи данных береговым службам (СУДС), а также для повышения безопасности мореплавания (MSC 63/7/9).

На 40-й сессии ПКБМ (июль 1994) Швеция внесла предложение (NAV 40/7/15) о внедрении транспондеров с использованием новейшего протокола - самоорганизующейся линии передачи данных с разделением времени и свободным доступом (SOTDMA).Применение этого протокола, заимствованного из авиации, позволяет с высокой надежностью (более 95 %) использовать один частотный канал для передачи информации о местоположении судна с короткими временными интервалами, используя эти данные для решения задач предупреждения судов (судно-судно) и для точного контроля за движением судов по узким подходным каналам и фарватерам в СУДС (судно-берег). В 1995 г. на основе технико-эксплуатационных обоснований, проведенных в ЦНИИМФ, Российская Федерация представила в ИМО ноту (NAV 41/6/26) с настоятельной поддержкой позиции Швеции о необходимости применения современного протокола с широкими возможностями надежного обмена навигационной информацией, что может оправдать расходы судовладельцев на включение в состав навигационного оборудования судна нового прибора.

Поддержка была выражена также Финляндией, ИНТЕРТАНКО и др. Однако, большинство делегаций на ПКБМ, с учетом начавшегося промышленного производства транспондеров с протоколом ЦИВ, сохраняло позиции ограничения возможностей транспондеров функциями опознавания и данными о грузе на первом этапе внедрения с будущей его заменой на универсальный.

В декабре 1996 г. КБМ, на основе изучения позиций государств, принял решение в пользу единого универсального транспондера, базирующегося на применении протокола SOTDMA. В мае 1998 г. по представлению ПКБМ Комитет по безопасности на море принял рекомендацию MSC.74(69) с эксплуатационными требованиями к судовым транспондерам. В октябре 1998 г. МСЭ-Р выпустил Рекомендацию М.1371, содержащую основные принципы построения АИС (AIS, автоматическая идентификационная система). Несколько ранее (1997 г.) Всемирная радиоконференция выделила для работы АИС на глобальной основе две частоты: 161,975 МГц (AIS-1) и 162,025 МГц (AIS-2). Международная Электротехническая Комиссия (МЭК) разрабатывает стандарт на АИС N 61993-2, в котором содержатся технические параметры универсальных транспондеров и методы испытаний.

В соответствии с требованиями Главы 5 "Навигационная безопасность" Конвенции по охране человеческой жизни на море (СОЛАС), принятой Резолюцией ИМО MSC.99(73) от 5 декабря 2000 г., начиная с 1 июля 2002 г. на всех вновь построенных судах требуется устанавливать принципиально новое навигационное оборудование - автоматическую информационную (идентификационную) систему (АИС).

Типы станций АИС

СУДОВАЯ АППАРАТУРА АИС

Станции АИС устанавливаются на подвижных и стационарных объектах.

К подвижным (или мобильным) станциям относятся:

Судовые станции класса А;

Судовые станции класса В;

Станции на судах на воздушной подушке (поисково-спасательных судах);

Станции, устанавливаемые на навигационных объектах;

Портативные носимые станции, используемые лоцманами на борту судна.

К стационарным станциям относятся:

Базовые станции;

Репитерные станции.

Станции класса А полностью отвечают всем международным требованиям и должны устанавливаться на конвенционных судах в соответствии с требованиями Главы 5 СОЛАС. Станции класса В не имеют минимального дисплея для отображения информации, не требуют ввода рейсовой информации. Такие станции предназначены для установки на неконвенционных судах (прогулочные, яхты, рыболовецкие суда).

Станции АИС могут устанавливаться на воздушных судах для поисково-спасательных операций.

Станции, устанавливаемые на навигационных объектах (СНО) выполняют роль радиомаяка и передают специальное сообщение 21, содержащее собственный идентификатор, тип СНО, признак точности, местоположение, вид навигационного датчика.

К базовым станциям относят АИС, устанавливаемые на береговых станциях, участвующих в системе регулирования движением судов (СРДС). Базовые станции обеспечивают мониторинг, т.е. наблюдение судов в определенной прибрежной зоне, могут передавать специальные бинарные сообщения, содержащие информацию о судах, которые не оборудованы АИС, но сопровождаются береговыми РЛС, а также выполняют многие другие функции.

Для расширения зоны действия береговой базовой станции, например для мониторинга акватории, скрытой береговым рельефом, используют ретрансляторы - репитерные станции.

Станция АИС (или транспондер) состоит из двух функциональных узлов: основного блока и пульта управления и отображения (ПУО). На рис. 4.1 приведен комплект судовой аппаратуры АИС производства фирмы Транзас.

Основной блок обеспечивает все функции АИС и может работать автономно без ПУО. ПУО предназначен для взаимодействия с оператором. ПУО получает от основного блока команды управления и передает основному блоку команды ручного ввода. Обмен между основным блоком и ПУО осуществляется через последовательный интерфейс RS-422 со скоростью 9600 бит/сек.

Структурная схема судовой АИС класса А приведена на рис. 4.2. В состав основного блока судовой станции АИС класса А входят:

Два приемника каналов AIS-1 и AIS-2 с декодерами TDMA с возможностью переключения на региональные каналы; (TDMA (англ. Time Division Multiple Access - множественный доступ с разделением по времени) - способ использования радиочастот, когда в одном частотном интервале находятся несколько абонентов, разные абоненты используют разные временные слоты (интервалы) для передачи .)

Передатчик, переключаемый на каналы AIS-1 и AIS-2 и на региональные каналы;

Приемник и декодер ЦИВ (канал 70); (Цифровой избирательный вызов (ЦИВ) (англ. Digital Selective Calling, DSC) - вид связи, применяемый для первоначального вызова судовых и береговых станций с различными приоритетами с целью дальнейшей радиосвязи радиотелефоном или радиотелексом. ЦИВ предполагает передачу коротких формализованных сообщений, представленных в закодированном виде с помощью двоичных символов в ПВ, КВ и УКВ диапазонах.)

Рис. 4.1. Судовая аппаратура производства фирмы Транзас: основной блок, пульт управления и отображения, антенна АИС УКВ, комбинированная антенна ГНСС типа GPS/ГЛОНАСС

Антенный переключатель прием/передача;

Антенна АИС УКВ;

Антенна ГНСС;

Встроенный приемник ГНСС;

Кодеры сигналов ЦИВ и TDMA;

Микропроцессорный контроллер, управляющий работой аппаратуры;

Встроенное устройство интегрального контроля работоспособности (BIIT - Built-In Integrity Test).

Для подключения основного блока АИС к судовым навигационным приборами предусмотрены следующие каналы (порты). Три входных порта:

Порт 1 (SEN1) - для подключения к внешнему судовому навигационному приемнику ГНСС;

Порт 2 (SEN2) - для подключения к гирокомпасу;

Порт 3 (SEN3) - для подключения к датчику угловой скорости.

Для обмена информацией с внешними устройствами предусмотрены двунаправленные порты:

Порт MAIN - для подключения к электронной картографической навигационной системе (ЭКНИС);

Порт AUX - для подключения к лоцманскому персональному компьютеру;

Порт LR - для подключения к аппаратуре дальней связи;

Порт RTCM - для ввода дифференциальных поправок от приемника дифпоправок и для выдачи дифпоправок, принятых по каналу АИС.

Рис. 4.2. Структурная схема судовой АИС класса А

Порт BIIT используется для подключения к системе тревожной сигнализации на мостике. Встроенное устройство контроля работоспособности обеспечивает обнаружение ошибок в передаваемой информации и в принимаемых данных. Если данные какого-либо датчика (например, гирокомпаса) не поступают в аппаратуру АИС, то выдается сигнал «нет данных». При неисправности оборудования АИС выдается тревожный сигнал и прекращается передача данных.

Пе́ленг в навигации ‑ горизонтальный угол между северной частью меридиана наблюдателя и направлением из точки наблюдения на объект; измеряется по часовой стрелке от нуля (направление на норд, N) до полной дуги окружности (360°, или 32румба).

Другие данные о судне могут быть отображены с помощью горизонтальной «прокрутки» текста. При этом данные о пеленге и дальности сохраняются на экране. Путем вертикальной «прокрутки» можно отобразить данные о других судах-целях. При сопряжении аппаратуры АИС с судовым навигационным дисплеем все функции ввода и отображения информации реализуются на сопрягаемом дисплее.

Встроенный приемник ГНСС обеспечивает временную синхронизацию аппаратуры АИС и является резервным источником информации о местоположении судна. Основным источником информации о местоположении судна в АИС является внешний судовой приемник ГНСС, используемый в навигационных целях и сопрягаемый с АИС. Дифференциальные поправки, передаваемые береговыми опорными станциями ДГНСС в радиомаячном диапазоне, могут передаваться от внешнего приемника дифференциальных поправок во внутренний приемник ГНСС.

Одним из способов улучшения точности определения местоположения с использованием спутниковых навигационных систем (GPS, ГЛОНАСС) являются дифференциальные поправки

Дифференциальные поправки могут также передаваться береговой станцией по каналу связи АИС и передаваться во внутренний приемник ГНСС.

АИС использует информацию о координатах от внешнего и встроенного приемников ГНСС. АИС постоянно передает информацию о текущих координатах и времени. При передаче информации о местоположении судовая станция АИС автоматически выбирает доступный источник информации с высшим приоритетом.

Оборудование АИС должно автоматически выбирать источник определения местоположения с высшим приоритетом. Если источник изменяется, АИС должна автоматически переключаться на источник, имеющий более высокий приоритет (после 5 с при уменьшении приоритета, и после 30 с при увеличении приоритета).

В течение этого периода времени должно использоваться последнее достоверное значение местоположения.

В соответствии с требованиями новой главы V "Навигационная безопасность" Конвенции но охране человеческой жизни на море 1974 года (Конвенция СОЛАС-74) установка автоматической идентификационной системы (АИС) на судах должна проходить поэтапно, начиная с 1 июля 2002 года.

Требования Конвенции СОЛАС-74 с поправками по оснащению судов аппаратурой АИС сведены в табл 29 1.

Сроки оборудования судов аппаратурой АИС

Суда, не совершающие международные рейсы

Все новые суда	>500	с 01.07.2002 года
Существующие суда	>500	до 01.07.2008 года

Таблица 29.1

Таким образом, оборудование аппаратурой АИС всех судов, совершающих международные рейсы, должно быть завершено до 1 января 2005 года. Суда валовой вместимостью более 500 б.р.т, не совершающие международных рейсов, должны быть оснащены АИС до 1 июля 2008 года.

Назначение АИС

АИС прежде всего предназначена для использования на судах при решении задач предупреждения столкновений, а также для автоматического обмена с другими судами и компетентными береговыми службами навигационной, рейсовой и другой информацией, связанной с безопасностью.

В соответствии с правилом 19 СОЛАС-74 АИС должна:

Автоматически предоставлять соответствующим образом оборудованным береговым станциям, другим морским и воздушным судам информацию, включая идентификацию судна, тип, координаты, курс, скорость, эксплуатационное состояние судна и другую связанную с безопасностью информацию;

Автоматически принимать такую информацию от подобным образом оборудованных судов;

Вести сопровождение наблюдаемых судов и

Обмениваться данными с береговыми средствами.

АИС должна способствовать повышению безопасности (safety) мореплавания, эффективности судовождения и эксплуатации систем регулирования движением судов (СРДС), а также защите окружающей среды.

Указанные общие задачи решаются путем использования АИС в качестве:

Средства предупреждения столкновений в режиме судно-судно;

Средства получения компетентными береговыми службами информации о судне и грузе;

Инструмента СРДС в режиме судно-берег для управления движением судов;

Средства мониторинга и слежения за судами, а также в операциях по поиску и спасанию (SAR).

АИС выполняет следующие функции:

Автоматическую идентификацию судов (номер судна IMO, MMSI, позывной и название), прием и передачу но радиоканалам АИС навигационной информации (координаты, курс, скорость, скорость поворота и т.д.), рейсовой информации (пункт назначения, ожидаемое время прибытия, тип груза) и статической информации (название и позывной судна, габариты и осадка судна, положение антенны); выдачу этих видов информации для отображения на минимальном дисплее АИС и дисплее электронных карт;

получение координат судна и параметров его движения от внешнего источника (ГНСС, лага, компаса или интегрирующего устройства, например, электронной картографической системы);

Определение координат судна при помощи внутреннего ГНСС приемника, в том числе с использованием дифференциального режима;

Прием и выдачу статических, рейсовых данных, текстовых и двоичных сообщений на электронные карты;

Передачу по каналам АИС дифференциальных поправок ГНСС (функция базовой станции); - прием дифференциальных поправок ГНСС по каналу АИС и выдача их приемнику ГНСС внешнему и встроенному (функция мобильной станции);

Выдачу информации о состоянии АИС на пульт управления и отображения и внешнее оборудование;

Выдачу рассчитанных по координатам судов и собственным координатам пеленгов и дистанций до этих судов;

Задание (береговыми АИС) соответствующих режимов работы судовым и береговым станциям, в том числе задание районов, частот, мощности излучения, слотов, периодов докладов, количество повторений докладов, а так- же режимов работы ретрансляторов. Включение/выключение резервных береговых станций (репитеров) АИС.

Следует отметить, что АИС как средство радиосвязи является также объектом в общей системе обеспечения безопасности (security) в соответствии с Международным кодексом по охране судов и портовых средств.
Информация, передаваемая по каналам АИС, может использоваться пиратскими судами и террористами, так как она передается в широковещательном режиме без каких-либо средств защиты информации от несанкционированного доступа.

Преимущества и ограничения АИС

Совместное использование АИС на судах и в береговой инфраструктуре позволяет реализовать следующие преимущества в сравнении с существующими средствами навигации:

Получить надежную и достоверную идентификацию судов, исключив при этом необходимость радиотелефонного обмена;

Увеличить дальность обнаружения, особенно небольших целей; - автоматически получать от судна необходимые данные (координаты, скорость, направление движения и др.), причем с большей точностью, чем у радиолокационных станций, что позволяет уменьшить задержку в распознавании маневра судна;

Практически свести к нулю влияние помех от морской поверхности и атмосферных явлений, а также избежать влияния рефракции, имеющего место в радиолокации;

Снять ограничения в обнаружении цели за препятствиями и устранить возможность переключения сопровождения судов при их сближении.

Применение АИС в системах регулирования движением судов позволяет дополнительно получить такие преимущества:

Автоматизировать получение от судов информации, необходимой для работы СРДС (тип судна и перевозимого груза, длина, ширина, осадка, порт назначения и др.), а также другую информацию в интерес других служб;

Автоматизировать передачу судам в зоне действия СРДС навигационной и гидрометеорологической информации, предупреждений об опасных явлениях;

Реализовать возможность передачи по каналам АИС информации о судах, которые не оборудованы транспондерами, но сопровождаются радиолокационными станциями СРДС;

Повысить точность определения судовых координат путем передачи дифференциальных поправок по кана- лам АИС;

Значительно расширить зону мониторинга при использовании режима дальней связи АИС, например, по спутниковым каналам ИНМАРСАТ.

Аппаратура АИС не заменяет другое судовое навигационное оборудование. АИС следует применять только как средство, дополняющее радиолокационную станцию и другие средства наблюдения за навигационной обстановкой, а также как средство обмена информацией с береговыми службами.

Ограничения, которые необходимо учитывать при использовании АИС, связаны со следующими факторами:

Значительная часть судов может быть не оборудована АИС даже по окончанию периода внедрения (рыбопромысловые, местного плавания, маломерные, прогулочные и другие);

Судовое оборудование АИС может быть выключено по распоряжению капитана судна, если использование АИС может отрицательно повлиять на безопасность судна (например, в районах, где возможна пиратская деятельность);

В районах с очень высокой интенсивностью судоходства возможно уменьшение реальной дальности действия АИС до 10 - 12 миль;

Сильные радиопомехи, например, во время грозы, могут вызвать кратковременные нарушения в работе АИС;

Достоверность и качество принятой информации частично может зависеть от датчиков, формирующих сообщения АИС, и от правильности ввода информации на судах-целях (например, курс судна по гирокомпасу и навигационный статус).

Таким образом, установка на судне АИС не подменяет и не снимает требований к радиолокационной станции и другим навигационным средствам, а также не изменяет требований в отношении несения вахты на ходовом мостике.

Принцип действия АИС поясняется рис. 29.1. Суда, оборудованные аппаратурой АИС, находясь в открытом море или в прибрежных районах, автоматически и регулярно передают в диапазоне УКВ морской подвижной радиослужбы стандартные сообщения, содержащие информацию о судне, его координатах, курсе, опасном грузе на борту, порте назначения, времени прибытия и другие данные.

Рис. 29.1. Принцип функционирования АИС

Одновременно каждым судном, оборудованным АИС, принимается аналогичная информация от других судов, находящихся в радиусе действия, ограниченном распространением радиоволн УКВ диапазона (20 - 30 морских миль).
Принятая информация автоматически обрабатывается и отображается на судовом навигационном дисплее. Синхронизация работы всех станций АИС, как судовых, так и береговых обеспечивается глобальной навигационной спутниковой системой. По сигналам ГНСС в судовых навигационных приемниках рассчитываются текущие координаты судна и вектор скорости.

В прибрежных районах, где установлены базовые станции АИС, информация, передаваемая судами, принимается базовыми станциями и поступает в распоряжение береговых служб (СРДС, системы судовых сообщений, службы поиска и спасания, службы экологического контроля и ликвидации последствий загрязнения, пограничные и таможенные власти, различные портовые службы). Обычно, для получения целостной картины судоходства в контролируемом районе, базовые станции АИС обьединяются в сети, позволяющие интегрировать информацию от отдельных базовых станций.
Для расширения зоны действия базовой станции АИС могут устанавливаться так называемые репитерные станции АИС для расширения зоны действия береговой станции, например, при затеняющем береговом рельефе.

В прибрежных районах точность определения координат судов может быть повышена посредством передачи дифференциальных поправок в СВ диапазоне береговыми опорными станциями и радиомаяками. Дифференциальные поправки могут также передаваться береговой станцией АИС по УКВ каналам АИС в специальном сообщении.

Для существенного расширения зоны действия базовой станции АИС может использоваться режим дальней связи, когда судовые данные передаются по каналам ИНМАРСАТ-С.
В этом режиме обеспечивается автоматическая передача информации от судов в адрес береговых служб в целях мониторинга судоходства в территориальных водах, исключительных экономических зонах и районах ответственности морских спасательно-координационных центров (МСКЦ).

Аппаратура АИС может также устанавливаться на летательных аппаратах, участвующих в поисково-спасательных операциях на море, и на средствах навигационного оборудования (СНО) морских путей (плавучих и стационарных). Лоцманские службы могут использовать портативную аппаратуру АИС, доставляемую на борт судна и работающую автономно или с подключением к судовому оборудованию АИС.

Передаваемая и принимаемая информация АИС

АИС передает и принимает статическую, динамическую и рейсовую (или маршрутную) информацию, а также сообщения, касающиеся безопасности плавания.

Статические данные:

Идентификационный номер судна IMO (если он имеется);

Идентификационный номер морской подвижной службы MMSI;

Позывной сигнал и название судна;

Длина и ширина судна;

Тип судна;

Расположение антенн GNSS (внешнего и встроенного приемника) на судне.

Вес статические данные вводятся при установке оборудования.

Динамические данные:

Координаты судна с признаком точности и состоянием целостности (автоматически обновляются, признак точности - менее или более 10 метров);

Время в UTC, час., мин., с. (автоматически обновляются);

Курс относительно грунта (COG) (автоматически обновляется);

Скорость относительно грунта (SOG) (автоматически обновляется);

Курс судна по гирокомпасу (автоматически обновляется);

Навигационное состояние судна (на якоре, неуправляемое и другие) - выбираются вручную;

Скорость поворота (ROT) (автоматически обновляется, может быть недоступна);

Углы качки и дифферента (если они доступны).

Рейсовые данные:

Осадка судна (вводится в начале рейса, исправляется по мере необходимости);

Наличие (тип) опасного груза (вводится в начале рейса);

Порт назначения и время прибытия (вводится в начале рейса, исправляется по мере необходимости).

Сообщения по безопасности и двоичные сообщения

Сообщения по безопасности представляют собой короткие текстовые сообщения в свободном формате с использованием кодировки ASCN, подобно SMS в персональных мобильных радиотелефонах. Они могут быть адресованы как конкретному судну (или береговой станции), так и всем станциям.

Передача этих сообщений осуществляется оператором путем набора текста на пульте управления и отображения информации.

Кроме сообщений безопасности в АИС предусмотрена передача так называемых двоичных (или бинарных) сообщений. Двоичные сообщения могут использоваться для специальных приложений, одобренных ИМО.

Например, в циркуляре 236 Комитета по безопасности мореплавания даны форматы ряда двоичных сообщений, которые содержат следующую информацию:

Метеорологические и гидрологические данные по какой-либо географической точке;

Подробные сведения об опасных грузах;

Сведения о прохождении фарватера;

Сведения о приливах;

Расширенная статическая и рейсовая информация и количество человек на борту;

Данные по псевдо-АИС целям.

Планируется испытательная передача двоичных сообщений в течение 4-хгодичного периода времени. После испытательного периода будет принято решение о их дальнейшем использовании.

Следует подчеркнуть, что использование АИС в режимах передач сообщений по безопасности и двоичных сообщений ни в коей мере не подменяет функции ГМССБ по безопасности мореплавания и поиску и спасанию.

Система АИС в настоящее время продолжает развиваться и является открытой для внедрения новых информационных приложений в границах пропускной способности каналов передачи данных УКВ АИС.

Интенсивность передач

В зависимости от вида передаваемой информации и режима плавания АИС обеспечивает интервалы передач в соответствии с табл. 29.2 и 29.3.

Интервалы передач АИС

Таблица 29.2

Статическая и рейсовая информация передается в так называемом сообщении №5 "Статические данные о судне и информация о рейсе". Все тины сообщений АИС приведены в приложении. Динамическая информация передается в зависимости от скорости судна и изменения курса судна. Интервал передач задастся в соответствии с табл. 29.3. Динамическая информация передается в сообщении №1 "Сообщение о местоположении".
Если судно находится на якоре или движется с малой скоростью (менее 3-х узлов), то интервал между сообщениями динамической информации составляет 3 минуты. При повышении скорости судна интенсивность передач увеличивается. При скорости судна 23 узла и более интервал времени между соседними передачами динамической информации составляет всего 2 секунды.

Такая адаптация интервала передач к динамике судна позволяет в максимальной степени отследить перемещение и все маневры судна и в то же время не перегружать эфир излишними передачами при медленном перемещении судна.

Интервал передач динамической информации

УКВ каналы АИС

Станции АИС обмениваются данными между собой по умолчанию на двух УКВ каналах с временным разделением сигналов (ТОМА): 87В (161,975 МГц) и 88В (162,025 МГц). Станции АИС используют TDMA каналы на одинаковых частотах с разделением передач но времени. В качестве источника единого времени станции АИС используют внешний и внутренний GPS или ГЛОНАСС/GPS приемники.

Сущность временного разделения каналов заключается в том, что каждая станция АИС передает в строго определенном ей временном интервале - слоте. Длительность одного слота составляет 27,6 мс. Так как один слот занимает по времени 26,7 мс, то при скорости передачи данных 9600 бит/сек в одном слоте может быть размещено 256 бит информации.

9600 бит/сек х 26,7 мкс = 256 бит

Для точного задания начала слота используются сигналы времени ГНСС, которая обеспечивает точность синхронизации по времени не хуже 10 мкс. Таким образом, каждая станция как бы вклинивается для передачи в определенный слот.

Естественно возникает вопрос о назначении слотов для передач каждой станции. Для предотвращения конфликтов, когда в пределах УКВ радиосвязи (т. е. примерно 30 мор. миль) два судна будут использовать для своих передач один и тот же слот, используется специальный алгоритм самоорганизации выбора занимаемых слотов.
Этот алгоритм предусматривает передачу каждым судном своего расписания передач на ближайший период времени. Кроме параметров по судну в типовое сообщение включаются номера забронированных слотов, которые судно планирует использовать для последующих передач. Все другие суда анализируют панораму занятых слотов и соответственно планируют свои передачи только в свободных слотах.

Такой алгоритм называется SOTDMA - Self Organizing TDMA. Алгоритм SOTDMA используется судами в открытом море, когда все станции АИС являются равноправными.

В зоне действия базовой (береговой) станции назначения слотов для передач каждого судна осуществляем сама базовая станция. Такой алгоритм называется FATDMA - fixed access TDMA, множественный фиксированный доступ с временным разделением каналов.

Рис. 29.2. Организация радиосвязи с временным разделением каналов

В регионах, где осуществляется мониторинг береговыми станциями, могут использоваться другие частотные каналы АИС, если каналы 87В и 88В заняты иными службами.

Кроме двух TDMA каналов станция АИС одновременно работает на канале DSC (канал 70). По этому каналу производится назначение рабочих каналов АИС со стороны береговой станции.

Минутный интервал представляет собой кадр (или фрейм), включающий 2250 слотов.

26,7 мкс х 2250 = 60 сек

Для повышения надежности системы и повышения пропускной способности используются два канала АИС, обеспечивая передачу/прием по 2250 слот/мин па каждом канале.

Таким образом, пропускная способность АИС на двух УКВ каналах составляет 4500 слот/мин.

2250 слот/мин х 2 = 4500 слот/мин.

Принцип временного разделения передач отдельных судов поясняется рис.29.2.

Функционирование АИС основываются на модели взаимодействия открытых информационных систем (Open System Interconnection, OSI), разработанной международной организацией но стандартизации (International Standard Organisation, ISO). Данному стандарту отвечают большинство компьютерных и информационных систем.

В модели ISO/OSI предусмотрено семь уровней и определен порядок информационного обмена на каждом уровне. В АИС определены требования к четырем уровням: физическом)", канальному, сетевому и транспортному.

Работа АИС на различных уровнях (для РЭ)

Физический уровень

На физическом уровне определяются требования к характеристикам приемопередатчика: виду модуляции сигнала, частотам, излучаемой мощности и т.п. Это чисто аппаратный уровень. Требования к АИС на физическом уровне сведены в табл. 29.4.

Передача данных осуществляется в УКВ диапазоне морской подвижной службы. Передача данных по умолчанию должна осуществляться на каналах AIS 1 и AIS 2, если иначе не определено компетентными властями. В территориальных водах рабочие каналы могут назначаться базовой станцией АИС.

Транспондер для повышения пропускной способности и повышения надежности работает на двух параллельных каналах. Два отдельных TDMA приемника используются одновременно для параллельного приема информации по двум независимым частотным каналам. Для передачи используется один TDMA передатчик попеременно на двух независимых частотных каналах.

АИС должна иметь возможность работы на каналах 25 кГц или 12,5 кГц. Канал с полосой 25 кГц используется в открытом море, в то время как каналы с полосами 25 кГц или 12,5 кГц используются в территориальных водах.

В передатчике осуществляется частотная манипуляция с предварительной низкочастотной фильтрацией модулирующего сигнала (Gaussian minimum shift keying, GMSK/FM). Формирование GMSK/FM сигнала поясняется на рис. 29.3.

Требования к АИС на физическом уровне

Название параметра	Значение
Диапазон частот, МГц	156,025 - 162,025
Разнос между каналами, кГц	12,5/25
AIS 1 (канал 1 по умолчанию, ch 87B, 2087), МГц	161,975
AIS 2 (канал 2 по умолчанию, ch 88B, 2088), МГц	162,025
Ширина полосы частотного канала	Узкая (12,5 кГц)/ Широкая (25 кГц)
Скорость передачи данных, бит/сек	9600
Обучающая последовательность, бит	24
Время установки передатчика (мощность передачи в пределах 20% от конечного значения, стабильность частоты в пределах 1,0 кГц от конечного значения), мс	≤ 1,0
Выходная мощность передатчика, Вт	2/12,5
Кодирование данных	NRZI
Модуляция	Адаптированная к полосе GMSK/FM
Индекс частотной модуляции: при узкой полосе (12,5 кГц) при широкой полосе (25 кГц)
Стабильность частоты передатчика	±3ppm(±3 x 10‾ 6)

Таблица 29.4

На рис. 29.3 представлены схема GMSK/FM модулятора и временные диаграммы сигналов. Данные представляются так называемым "инверсным кодом без возвращения к нулю" (Non return to zero, inverse NRZI). Код NRZI меняет уровень сигнала на противоположный при передаче "единицы" данных.
При передаче "нуля" уровень сигнала не изменяется. Далее сигнал NRZI проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ) с амплитудночастотной характеристикой, близкой по форме к гауссовой кривой. Этим и определяется название сигнала.

Сглаживание сигнала необходимо для уменьшения ширины полосы частот, занимаемой радиосигналом. Такой фильтр также минимизирует межсимвольные искажения сигнала.

Pиc. 29.3. Формирование GMSK/FM rusnana: а) структурная схема б) временные диаграммы

После ФНЧ модулирующий сигнал поступает па генератор, управляемый напряжением (ГУН) для формирования частотно-манипулированпого радиосигнала. Частота радиосигнала на выходе ГУН отклоняется в ту или иную сторону от средней частоты f0 .
Девиация частоты, т.е. максимальное отклонение от среднего значения частоты составляет Δf=2,4 кГц при широкой полосе (25 кГц) и Δf = 1,2 кГц при узкой полосе (12,5 кГц) Такая девиация частоты обеспечивается при индексе модуляции 0,5 при работе на 25 кГц канале и 0,25 при работе на 12,5 кГц канале. На выходе ГУН, таким образом, формируется сигнал GMSK/FM, излучаемый в эфир после требуемого усиления.

Скорость передачи данных составляет 9600 бит/сек ± 50 ррт.

Помехоустойчивое кодирование для прямого исправления ошибок не используется.

Время нарастания и спада сигнала радиопередатчика не должно превышать 1 мс после включения сигнала на передачу.

Время переключения каналов должно быть меньше 25 мс.

Время, отводимое для переключения с передачи на прием и наоборот не должно превышать времени нарастания или времени спада. Должна иметься возможное!ь приема сообщения от слота следующего непосредственно или предшествующего собственной передаче.

Передатчик АИС имеет возможность для установки двух уровней номинальной мощности (высокая мощность, низкая мощность) как требуют некоторые приложения. Операции транспопдера но умолчанию должны использовать высокий уровень мощности Изменения уровня мощности должны осуществляться только средствами, принятыми для управления каналами.

Номинальные уровни для двух значений мощности составляют 2 Вт и 12,5 Вт. Отклонения должны быть в пределах +20%.

Оборудование АИС не должно выходить из строя в результате отсоединения или закорачивания антенного разъема. При этом отсоединение антенного разъема сопровождается звуковым сигналом.

Канальный уровень

На канальном уровне определяется порядок преобразования данных в пакеты передачи и сама процедура передачи пакетов данных в УКВ АИС канале связи.

Доступ к каналу УКВ передачи информации обеспечивается с использованием технологии МДВР (TDMA) - множественного доступа с временным разделением с использованием общей шкалы времени.

Для передач станции АИС отводится временной интервал - слот длительностью 26,7 мс. 2250 слотов составляют фрейм или кадр продолжительностью 60 секунд. Состав фрейма и слота представлен на рис. 29.4.

Временная синхронизация для всех станций осуществляется от единого источника UTC с помощью приемника GPS/GLONASS. Точность синхронизации составляет 10 мкс.

Формат слота представлен в табл. 29.5.

Выход передатчика на требуемую мощность и (стабильность частоты осуществляется в течение периода нарастания, который но длительности соответствует 8-ми битовым интервалам.

Передача данных всегда начинается с 24-битовой обучающей последовательности (преамбулы) для синхронизации работы демодулятора. Преамбула состоит из чередующихся "единиц" и "нулей" (0 1 0 1 0 1....).

Формат слота

Таблица 29.5

Флаг начала отмечает начало передачи собственно информационных данных. Длина пакета данных составляет 168 бит. Для проверки правильности приема данных используется проверочный код CRC длиной 16 бит. Данный код образуется в процессе обработки принятых данных.
Если сформированное значение CRC совпадает с принимаемым кодом CRC, то данные приняты без ошибок. В противном случае считается, что данные приняты с ошибкой.

Рис. 29.4. Состав фрейма (кадра) и слота

Флаг конца означает конец передачи. До начала следующего слота резервируется еще некоторый буферный интервал, который необходим для предотвращения перекрытия слотов от разных станций.

Буферный интервал распределяется следующим образом:

Избыточные биты (свыше 168) в сообщениях переменной длины: 4 бита;

Задержка сигнала по дальности: 12 бит;

Задержка репитерных станций: 2 бита;

Ошибка синхронизации: 6 бит.

Итого в наихудшем случае возможно смещение конца передачи на 24 битовых интервала, который и принят в качестве длительности буфера.

Станции АИС, как правило, синхронизируются непосредственно по временной шкале UTC. Станции, которые не могут получить прямой доступ к UTC, но могут принимать другие станции с индикацией прямого UTC, должны синхронизироваться по этим станциям. Это так называемый режим семафора. При этом станция меняет свое состояние синхронизации на косвенное UTC

Для одной непрерывной передачи станцией может использоваться как максимум пять последовательных слотов. При этом требуется только однократное дополнение (нарастание, обучающая последовательность флажки, CRC, буфер) для передачи длинного пакета.

Подвижные станции, которые не могут получить прямую или косвенную UTC синхронизацию, но могут принимать передачи от базовых станций, должны синхронизироваться по базовой станции.

Временное разделение каналов

Информационный взаимообмен станций АИС осуществляется на основе множественного доступа с временным разделением (Time division multiple access, TDMA). Каждая станция может передавать в строго фиксированпом временном интервале - слоте.
Для того, чтобы избежать передач двух и более станций в одном слоте применяются специальные алгоритмы планирования слотов для передачи каждой станцией.

Выбор слота на временной шкале осуществляется в соответствии со следующими четырьмя алгоритмами:

SOTDMA -self organising TDMA, самоорганизующийся множественный доступ с временным разделением каналов;

ITDMA - incremental TDMA, множественный доступ с приращением и временным разделением каналов;

RATDMA - random access TDMA, случайный множественный доступ с временным разделением каналов;

FATDMA - fixed access TDMA, множественный фиксированный доступ с временным разделением каналов;

SOTDMA является основным алгоритмом, используемым судовыми станциями в открытом море. Находясь в открытом море, все судовые станции АИС являются равноправными, и каждая станция сама резервирует номера следующих слотов для своей передачи на основании наблюдения передач от всех других станций. Пропускная способность канала обмена данными на двух каналах АИС достаточна для обмена в наиболее интенсивных районах судоходства - Дуврском и Сингапурском проливах.
Причем работоспособность всей системы АИС не нарушается даже при дефиците свободных слотов в пределах УКВ связи. В этом случае при необходимости учащения передачи судовая станция АИС считает свободными слоты, занимаемые наиболее удаленными станциями.

Алгоритмы ITDMA и RATDMA используются в переходном режиме, когда судно изменяет динамические или рейсовые характеристики и возникает необходимость ускорения темпа передач.

Алгоритм FATDMA используется только базовыми береговыми станциями для своих фиксированных передач.

Принцип выбора слота для передачи

Станции АИС после включения в работу до начала передачи в течение минутного кадра принимают и анализируют сообщения в канале АИС для определения свободных слотов и выбора потенциальных слотов для своей передачи в следующем минутном кадре. Первый слот в начале передачи выбирается с использованием протокола RATDMA. Последующие слоты в данном минутном кадре выбираются посредством протокола ITDMA. О выбранных слотах объявляется в первом переданном станцией сообщении.

Если судно не меняет свой режим движения и продолжает передавать регулярные сообщения с неизменным периодом повторения, то далее используется протокол SOTDMA, обеспечивающий резервирование слогов в предстоящих 3-7 кадрах. Если же период повторения сообщений должен измениться, например, когда судно меняет курс, то станция кратковременно переходит на протокол ITDMA, а затем возвращается к SOTDMA с новым периодом повторения.

Если судну необходимо передать нерегулярное сообщение, то станция использует протокола RATDMA для выбора первого слота под это сообщение. Последующие слоты для передачи этого сообщения выбираются посредством протокола ITDMA. Выбранный ранее порядок передачи регулярных сообщений, например, позици- онных, при этом не нарушается.

Принцип выбора слотов для передачи сообщений АИС с использованием протоколов TDMA поясняется рис. 29.5.

Рис.29.5. Выбор слотов для передачи

Например, судно должно регулярно передавать позиционное сообщение, содержащее динамическую информацию, с периодом повторения 6 секунд. Частота передачи сообщения RR для данного примера равна 10, т. е. сообщение должно повторяться 10 раз в течение минутного кадра, состоящего из 2250 слотов. Номинальное приращение N1, равное 225, означает, что данное сообщение должно повторяться, в среднем, каждые 225 слотов. Слот для передачи сообщения должен случайным образом выбираться из 45 слотов, лежащих в интервале выбора SI, но не занятых другими станциями.
Таким образом, фактический интервал передачи сообщений каждой судовой станции АИС изменяется случайным образом вокруг среднего значения, определяемого параметрами движения судов и установленного стандартами.

Принятые алгоритмы TDMA обеспечивают устойчивость канала АИС к перегрузкам, когда почти все слоты в минутном кадре заняты. Алгоритм выбора слотов в подобной ситуации будет следующим.
Если какое-либо судно А не находит свободного слота для передачи своего сообщения в интервале выбора, то оно выбирает для передачи слот, в котором уже ведет передачу наиболее удаленное от него судно В. Тем самым для других судов, находящихся поблизости, передача наиболее удаленного судна В будет подавлена в данном слоте. Однако, станция А может подавить сигнал судна В только один раз за минутный кадр.
Для передачи следующего сообщения в данном кадре судно А должно выбрать слот, где ведет передачу другое удаленное судно С. Аналогично ведут себя и другие суда вблизи судна А.

В результате, при перегрузке канала связи АИС на 400-500% (когда для нормальной работы всех станций потребовалось бы в 4-5 раз увеличить число слотов в кадре) реальная дальность приема каждой судовой станцией сообщений от других станций уменьшается до 8-10 миль, то есть до дальности уверенного радиолокационного сопровождения судов-целей средних размеров.
Следовательно, в районах с высокой интенсивностью судоходства реальная дальность действия АИС может быть меньше, чем дальность обычной радиосвязи па УКВ, определяемая высотами установки антенн.

Специфические особенности канала связи АИС накладывают существенные ограничения на технические характеристики передающих и приемных устройств. Мощность передатчика АИС стандартизована на уровне 12,5 Вт в режиме полной мощности и 2 Вт в режиме пониженной мощности. Предусмотрено ступенчатое переключение мощности передатчика (пониженная/полная) по сигналу базовой станции. Пониженная мощность может использоваться, например, на акватории порта, чтобы уменьшить перегрузку канала связи на подходных фарватерах.

Режимы работы АИС

АИС может работать в следующих режимах:

В автономном непрерывном режиме для работы во всех регионах;

В назначенном режиме для работы в районе, находящемся в зоне мониторинга и ответственности береговой СРДС, когда администрация может устанавливать интервал передачи данных, предписывать частоты, мощность передатчика, номера слотов, синхронизирующие последовательности для использования в назначенных регионах;

В режиме запроса, когда данные передаются в ответ по запросу от судна или береговой СРДС.

Станция, работающая автономно, определяет свое расписание передач координат и автоматически разрешает конфликты расписания с другими станциями. Этот режим является режимом по умолчанию и используется, как правило, в открытом море.
В автономном режиме судовая станция передает рапорта о координатах судна и другие параметры в формате сообщения 1. Перечень всех сообщений приведен в приложении.
Станция, работающая в назначенном режиме, должна использовать расписание передач, которое задано базовой станцией компетентных властей или станцией-ретранслятором. В назначенном режиме судовая станция не меняет темп передачи сообщений при изменении курса и скорости судна. В назначенном режиме судно пере- дает сообщение 2.

В опросном режиме станция автоматически отвечает на сообщения прерываний (Сообщение 15) от судна или компетентных властей.

Переключения с одного режима на другой делаются автоматически и не требуют какого-либо вмешательства оператора.

Сетевой уровень

На сетевом уровне решается задача установления маршрута следования пакетов данных. Под пакетом понимается последовательность данных, передаваемых в одном слоте. Применительно к АИС на этом уровне определяется на каком частотном канале передаются пакеты данных.

Для повышения надежности в АИС используются дна частотных канала: АИС1 и АИС2. По умолчанию используются каналы УКВ диапазона морской подвижной службы 87 (161,975 МГц) и 88 (162,025 МГц).
Передачи на этих каналах производятся поочередно. Например, если при скорости более 23 узлов судно должно автоматически передавать рапорта с периодичностью 2 секунды, то тогда периодичность передач на каждом из каналов составит 4 секунды. В открытом море использованию частотных каналов 87 и 88 ничто не препятствует. Однако в прибрежной акватории эти каналы могут быть заняты другими службами.
Если данные каналы не могут использоваться АИС, то береговые компетентные администрации могут назначать другие частотные каналы и соответствующие им параметры для работы АИС. Эти назначения действуют в определенном регионе, ограниченном прямоугольником (см. рис. 29.6).

Назначения каналов могут осуществляться:

С помощью АИС в сообщении 22;

С помощью ЦИВ на 70-канале;

Вручную оператором;

От судовой ЭКНИС.

В назначении передаются следующие параметры:

Частота каналов АИС1 и АИС2 и номинальная ширина полосы частот,

Режим приема/передачи. При этом передача может вестись на обоих каналах (ТхА/ТхВ) или только на каком-то одном канале (ТхА или ТхВ). Прием всегда ведется по обоим каналам одновременно;

Выходная мощность 2/12,5 Вт;

Координаты NE-угла и SW-угла;

Ширина переходной зоны (1 ... 8 морских миль с шагом 1 миля, по умолчанию 5 миль).

Управление каналами является функцией компетентных властей. Все назначения работы в районах автоматически сохраняются в памяти АИС. Назначения имеют привязку по дате и времени их записи, а также по способу их получения.
Альтернативно назначение может быть произведено по каналу ЦИВ, ручным вводом с помощью минимального дисплея с клавиатурой (для опытных пользователей; без необходимости этого делать не следует) или через интерфейс представления данных от судовой ЭКНИС.

При заходе в регион с другими назначениями судовая АИС автоматически перестраивается на работу с принятыми в лом регионе параметрами. При планировании регионов береговые власти должны придерживаться правил относительно взаимного расположения регионов.
Варианты приемлемого и неприемлемого взаимного расположения регионов показаны на рис. 29.7. Протяженность региона следует выбирать в диапазоне 20 ... 200 морских миль.

В районах действия береговых станций судовая станция АИС работает в назначенном режиме. При этом береговая станция назначает частотные каналы и мощность передатчика, а также передает границы географического района в виде прямоугольника, где действуют эти назначения. Для такого назначения используется сообщение 22.

АИС постоянно контролирует наличие в памяти любой ближайшей границы регионального района на дистанции до 500 миль от текущего местоположения, а также любые назначения, записанные в течение последних 5-ти недель.
АИС должна игнорировать новые назначения (введенные через интерфейс представления данных), если границы регионального района нового назначения частично или полностью перекрывают или совпадают с границами района любого хранимого в памяти назначения, принятого в сообщении № 20 от базовой станции или командой ЦИВ в течение последних 2-х часов.

Рис.29.7. Взаимное расположение регионов с назначениями со стороны береговых станций

АИС должна принимать сообщение 22 или команду ЦИВ только в том случае, если она находится в районе, определенном одним из хранимых в памяти назначений. В этом случае установка назначения может бьпь составлена путем комбинации принятых параметров с параметрами, которые используются в текущий момент.

Новые назначения должны записываться на одно из восьми свободных мест в памяти. При отсутствии свободного места, новое назначение должно записываться на место самого раннего (по времени записи) назначения.

Транспортный уровень

На транспортном уровне определяется каким образом должны преобразовываться данные в пакеты передачи. Некоторые данные требуют для передачи более одного слота. В таком случае они разбиваются на отдельные пакеты и каждый пакет передается в отдельном слоте. Если длина данных требует передачу, которая занимает более чем пять слотов, то АИС не должна передавать данные, и это должно отображаться негативным подтверждением в интерфейсе передачи данных.

Взаимообмен информацией с АИС и "внешним миром", т.е. с другой аппаратурой и человеком осуществляется через презентационный интерфейс. Каналы презентационного интерфейса показаны на рис. 29.8. Связь АИС с более высокими уровнями модели ISO/OSI осуществляется именно через презентационный интерфейс. Информационный взаимообмен на более высоких уровнях не затрагивает особенностей АИС.

Презентационный интерфейс

Презентационный интерфейс состоит из следующих каналов:

Канал 1 (СН1) - для подключения к внешнему судовому навигационному приемнику ГНСС;

Канал 2 (СН2) - для подключения к гирокомпасу;

Канал 3 (СНЗ) - для подключения к датчику угловой скорости.

Подключения АИС к внешнему приемнику ГНСС и гирокомпасу обязательны. Подключение к внешнему датчику скорости угла поворота судна - необязательно.

Для обмена информацией с внешними устройствами предусмотрены двунаправленные каналы:

Канал 4 (СН4) - для подключения к электронной картографической навигационной системе (ЭКНИС);

Канал 5 (СН5) - для подключения к лоцманскому персональному компьютеру;

Канал б (СН6) - для подключения к дополнительному навигационному дисплею (не обязательный);

Канал 8 (СН8) - для подключения к аппаратуре дальней связи;

Канал 9 (СН9) - для ввода дифференциальных поправок от внешнего приемника дифпонравок и для выдачи дифпоправок, принятых по каналу АИС (не обязательный);

Канал Ю(СНЮ) - для вывода сигнала неисправности на внешние устройства сигнализации.

Рис.29-8. Презентационный интерфейс АИС

Работа АИС с аппаратурой дальней связи

Непосредственный обмен данными по УКВ каналам АИС возможен в пределах УКВ радиосвязи, т.е. приблизительно 30 морских миль. Береговые станции системы управления движением судов по УКВ каналам имеют возможность осуществлять мониторинг соответственно в пределах такой же дальности.
Имеющие иногда место аномальные распространения УКВ радиоволн путем отражений от ионосферных слоев, когда дальность связи может доходить до нескольких сотен морских миль, не могут приниматься во внимание из-за своего непостоянного характера.
Для увеличения дальности мониторинга, например, для контроля судов в исключительной экономической зо- не или исключительной танкерной зоне, аппаратура АИС может подключаться к радиосистемам дальней связи.

К радиосистемам дальней связи относятся следующие системы:

Коротковолновая система связи,

Спутниковые системы связи.

Наиболее удобной системой для реализации режима дальней связи является ИНМАРСАТ-С. Судовые станции ИНМАРСАТ-С являются одним элементов оборудования ГМССБ, причем эти станции наиболее распространены в качестве станций спутниковой связи.
Они обеспечивают передачу телексных сообщений в режиме накопления с последующей передачей (так называемый режим store and forward). Без ограничений функциональных возможностей по работе в системе ГМССБ они могу г использоваться также для передач данных но судну по запросу береговых служб, участвуя таким образом в системе дальней связи АИС.

Рис. 29.9. Работа АИС в режиме дальней связи

Принцип работы АИС в режиме дальней связи поясняется рис. 29.9. Аппаратура АИС подключается к судовой спутниковой станции ИНМАРСАТ-С. Для такого подключения используется двунаправленный интерфейс в соответствии с требованиями стандарта МЭК-61162.
Судовая станция ИНМАРСАТ-С передает сообщение через геоста- ционарный спутник, который выполняет роль активного ретранслятора. Сообщение принимается береговой земной станцией и далее по береговым линиям связи доставляется на нужную станцию регулирования движением судов.

Работа в режиме дальней связи осуществляется параллельно с функционированием АИС на УКВ каналах обмена данными. Режим дальней связи не предполагает непрерывного слежения за судном в реальном режиме времени, а предусматривает передачу данных по судну с интервалами от 2-4 раз в час до 2-х раз за сутки.
Таким образом, работа в режиме дальней связи не создает какой-либо заметной нагрузки и не мешает обмену данными на каналах АИС.

При работе с аппаратурой дальней связи судовая АИС должна передавать ответные сообщения только на запросы базовой станции.

В оборудовании АИС должны быть предусмотрены средства установки пользователем режимов автоматического или ручного формирования ответных сообщений на запросы дальней связи.
В обоих случаях на экране дисплея должна появляться индикация запроса. Она должна высвечиваться до момента отправки ответного сообщения (в автоматическом режиме или вручную) или до момента сброса индикации оператором.

Для запроса АИС через аппаратуру дальней связи в качестве адреса должны использоваться либо идентификатор MMSI, либо указание географического района "всем судам", обозначаемого границами северо-восточного и юго-западного углов прямоугольника в проекции Меркатора.

Первоначально запрос должен выполняться в географическом районе "всем судам".

Во избежание повторной передачи ответных сообщений в географическом районе на запросы других береговых станций, судовая АИС должна сохранять в памяти идентификаторы MMSI береговых станций, запросы от которых принимались в течение последних 24 часов.

В настоящее время режим дальней связи не является обязательным для всех судов. Однако он является одним из наиболее перспективных технических решений задачи мониторинга судов в глобальном масштабе.

Судовая аппаратура АИС

Типы станций АИС

Станции АИС устанавливаются на подвижных и стационарных объектах.

К подвижным (или мобильным) станциям относятся:

Судовые станции класса А;

Судовые станции класса В;

Воздушные станции на поисково-спасательных судах;

Станции, устанавливаемые на навигационных объектах;

Портативные носимые станции, используемые лоцманами на борту судна.

К стационарным станциям относятся:

Базовые станции;

Репитерные станции.

Станции класса А полностью отвечают всем международным требованиям и должны устанавливаться на конвенционных судах в соответствии с требованиями Главы 5 СОЛАС. Станции класса В не имеют минимального дисплея для отображения информации, не требуют ввода рейсовой информации. Такие станции предназначены для установки на не конвенционных судах (прогулочные, яхты, рыболовецкие суда).

Станции АИС могут устанавливаться на воздушных судах для поисково-спасательных операций.

Состав судовой аппаратуры АИС

Станция АИС (или транспондер) состоит из двух функциональных узлов: основного блока и пули а управления и отображения (ПУО).

Структурная схема судовой АИС класса А приведена на рис. 29.10.

В состав основного блока судовой станции АИС класса А входят:

Два приемника каналов AIS-1 и AIS-2 с декодерами TDMA с возможностью переключения на региональные каналы;

Передатчик, переключаемый на каналы AIS-1 и AtS-2 и на региональные каналы;

Приемник и декодер ЦИВ (канал 70);

Антенный переключатель прием/передача;

Встроенный приемник ГНСС;

Кодеры сигналов ЦИВ и TDMA;

Микропроцессорный контроллер, управляющий работой аппаратуры;

Встроенное устройство интегрального контроля работоспособности (BUT - Built-in Integrity Test).

Рис. 29.10. Структурная схема судовой АИС класса А

Минимальный (текстовый) дисплей и клавиатура обеспечивают возможность ввода в аппаратуру АИС статической и рейсовой информации, а также ввода и отображения текстовых сообщений, связанных с безопасностью мореплавания. Конструктивно минимальный дисплей и клавиатура выполняются в виде отдельного малогабаритного прибора либо объединяются с основным прибором АИС.
Минимальный дисплей должен отображать данные не менее чем по трем судам, включая пеленг, дальность и название судна-цели. Другие данные о судне могут быть отображены с помощью горизонтальной "прокрутки" текста.
При этом данные о пеленге и дальности сохраняются на экране. Путем вертикальной "прокрутки" можно отобразить данные о других судах-целях. При сопряжении аппаратуры АИС с судовым навигационным дисплеем все функции ввода и отображения информации реализуются на сопрягаемом дисплее.

Встроенный приемник ГНСС обеспечивает временную синхронизацию аппаратуры АИС и является резервным источником информации о местоположении судна. Основным источником информации о местоположении судна в АИС является внешний судовой приемник ГНСС, используемый в навигационных целях и сопрягаемый с АИС.
Дифференциальные поправки, передаваемые береговыми опорными станциями ДГНСС в радиомаячном диапазоне, могут передаваться от внешнего приемника дифференциальных поправок во внутренний приемник ГНСС. Дифференциальные поправки могут также передаваться береговой станцией по каналу связи АИС и передаваться во внутренний приемник ГНСС.

В течение этого периода времени должно использоваться последнее достоверное значение местоположения.

При смене источника определения местоположения, должно быть немедленно передано сообщение № 5 (см. приложение) и соответствующее предложение "ALR" выдано на интерфейс представления данных.

Из табл. 29.6 следует, что станция АИС отдает предпочтение приемникам ГНСС, работающим в дифференциальном режиме. При передаче координат с учетом дифференциальных поправок станция АИС включает в сообщение о местоположении признак высокой точности.
При использовании внутреннего приемника ГНСС, работающего в дифференциальном режиме, предпочтение отдается использованию поправок, полученных от базовой станции АИС. Если и внутренний и внешний приемники ГНСС работают в обычном режиме, предпочтение отдается внешнему приемнику.

Приоритет в выборе источника определения местоположения

Приоритет	Источник определения местоположения	Признак точности	Время	Флаг RAIM	Координаты широта/долг.
1	Внешний приемник ДГНСС 1) (приемник ГНСС в диффрежиме работы)	1	UTC,c	1/0 4)	Внешние данные
2	Внутренний приемник ДГНСС(внутренний приемник ГНСС в диффрежиме работы с использованием поправок, предаваемых в сообщении №17) 2)	1	UTC,c	1/0 4)	Внутренние данные
3	Внутренний приемник ДГНСС(внутренний приемник ГНСС в диффрежиме работы с использованием поправок, передаваемых радиомаяком) 3)	1	UTC,c	1/0 4)	Внутренние данные
4	Внешняя электронная система местоопределения 1)	0	UTC,c	1/0 4)	Внешние данные
5	Внутренний приемник ГНСС (в стандартном режиме работы) 2)	0	UTC,c	1/0 4)	Внутренние данные
6	Не используются средства местоопределения: а. ручной ввод Ь. счисление с. нет информации о местоположении	0	61 62 63	0	Ручной ввод Счисление Не доступно 181/91

Таблица 29.6

Примечания к табл. 29.6:

1) для любой конфигурации АИС.

2) если вутренний приемник ГПСС используется как резервный для определения местоположения.

3) если вутренний приемник ГНСС работает в дифференциальном режиме с использонапием поправок, передаваемых радиомаяком.

4) если средства RAIM доступны - 1, если не доступны - 0.

Если работоспособность источника информации о местоположении изменяется, то АИС автоматически переключается на другой доступный источник с максимально высоким приоритетом.
При смене источника навигационной информации должно быть немедленно передано сообщение, содержащее статическую и рейсовую информацию, и выдана соответствующая информация на судовой дисплей АИС. Данные о путевом угле и скорости (относительно грунта) должны получаться от используемого источника информации о местоположении.

Параметр (флаг) RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring, Автономный контроль целостности приема) автоматически рассчитывается в соответствии со специальным алгоритмом определения достоверности координат.
При хорошем разведении спутников навигационные данные считаются достоверными и отвечают требуемой точности. В этом случае параметр RAIM устанавливается в состояние "present" (или RAIM = 1). Если же RAIM = not present (или RAIM = 0), то навигационные данные имеют ограниченную точность.

Среди судовых станций класса А выделяется аппаратура ограниченного класса А, устанавливаемая но решению национальных или местных морских Администраций на судах, где установка АИС прямо не предусмотрена в требованиях Главы 5 SOLAS. Это могут быть малые рыболовные суда, оперирующие во внутренних морских подах, лоцманские, буксирные и другие тины судов.
Для станций АИС ограниченного класса А допускаются некоторые отступления от международных требований и стандартов в отношении сопрягаемых судовых приборов, использования режимов ЦИВ, управления частотными каналами и дальней связи.

Для неконвенционных судов используются судовые станции АИС класса В. Судовые станции класса В представляют собой упрощенную аппаратуру, устанавливаемая на прогулочных, спортивных и других судах, не попадающих под требования Конвенции SOLAS, например, на речных судах, выходящих в прибрежные морские воды.
Использование мобильных станций класса В на соответствующих судах позволяет уменьшить загруженность канала связи АИС, а также затраты судовладельцев на оборудование судов.

Основными отличиями судовых станций класса В являются:

Меньшая частота передачи динамической информации (период от 30 до 5 секунд);

Использование стандартных сообщений, отличающихся по формату от сообщений станций класса А;

Использование внутреннего приемника ГНСС, как в целях АИС, так и в навигационных целях;

Возможное отсутствие части режимов работы и функций (режим дальней связи через Ипмарсат-С, режим управления частотными каналами, назначенный режим работы и другие).

Особым видом судовых станций АИС является портативная (носимая) аппаратура, доставляемая на борт судна и используемая лоцманами. Лоцманская аппаратура АИС выполняется в двух вариантах.
Если па судне установлен полный комплект оборудования АИС, лоцманская аппаратура выполняется в виде портативного компьютера (ноутбука) с электронной картой района лоцманского обслуживания, который подключается к судовой станции АИС.

Второй тип лоцманской аппаратуры предназначен для использования на судах, не оснащенных АИС, и включает все необходимые элементы судовой станции. Приемопередающая часть аппаратуры оформлена в виде прибора защищенного исполнения, снабжена встроенными в крышку антеннами ГНСС и УКВ и устанавливается на крыле мостика или на верхнем мостике.
Индикаторная часть аппаратуры в виде портативного компьютера (ноутбука) размещается на ходовом мостике и взаимодействует с приемопередающей частью посредством беспроводного канала связи.
В качестве источника информации о местоположении используется встроенный приемник ГНСС в дифференциальном режиме. Связь с гирокомпасом и датчиком угловой скорости в большинстве случаев отсутствует.

Ввод данных по судну

Кроме данных автоматически поступающих от датчиков информации (координаты, курс и другие динамические данные) АИС передает также статические и рейсовые параметры судна. Статические данные (MMSI, название и позывной сигнал судна) вводятся при установке аппаратуры АИС на судне и в дальнейшем оператором без особых требований изменяться не должны.
Эти параметры следует только контролировать, обращая внимание на полное соответствие MMSI, позывного сигнала, названия судна, указанным в лицензии на радиооборудование. Не следует перед названием судна приписывать символы типа M/V, F/V, RMS, FPV или какие- либо другие приставки.
Использование таких приставок в автоматических базах данных береговых служб может привести к недоразумениям.

Особое внимание следует обратить на корректность указания точки расположения антенны ГНСС, т.е. параметров А, В, С, D (рис. 29.11). Расстояния А, В, С, D задаются в метрах и соответствуют положению антенны относительно носа, кормы, левого и правого борта судна как это показано на рис. 29.11.
Необходимо помнить, что в АИС для получения информации о текущих координатах используются два приемника ГНСС - внешний и встроенный приемник.
Каждый из этих приемников имеет свою собственную антенну. Приоритет использования координат от того или иного приемника указан в табл. 29.6. В первую очередь используются координаты от внешнего приемника ГНСС, а при невозможности получения данных от внешнего приемника координаты поступают от встроенного приемника.

Рис. 29.11. Параметры точки привязки антенны ГНСС

В АИС должны быть правильно введены две разные точки привязки антенн внешнего и встроенного приемника ГНСС.

Ввод параметров А, В, С, D осуществляется в разных меню операторского пульта управления. Не следует их изменять без подробного ознакомления с инструкцией пользователя АИС и достоверной информации о расположении антенн внешнего и встроенного приемников ГНСС. Точки привязки антенн приемников ГНСС должны быть указаны в техническом проекте на установку оборудования АИС.

Некоторые данные АИС защищены паролем, задаваемым оператором. Пароль следует хранить в надежном месте.

Рейсовые параметры (тип судна и перевозимого груза и осадка судна) вводятся в начале каждого рейса и корректируются по мере необходимости. Тип судна и характер перевозимого груза задаются двузначным чис- лом по таблицам 29.7 - 29.9

Типы судов и перевозимых грузов

Первая цифра	Вторая цифра
0 - не используется	0 - Все суда данного типа
1 - Резерв для будущего использования	1 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «А»
2 - Суда - экранопланы (WIG)	2 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «В»
3 - См табл. 29.8	3 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «С»
4 - Высокоскоростные суда	4 - Суда, перевозящие опасные грузы, вредные поллютанты категории опасности «D»
5 - См. табл. 29.9	5 - Резерв для будущего и спользования
6 - Пассажирское судно	6 - Резерв для будущего и спользования
7 - Грузовое судно	7 - Резерв для будущего и спользования
8 - Танкер	8 - Резерв для будущего и спользования
9 - Другие типы судов	9 - Нет дополнительной информации

Таблица 29.7

Другие типы судов

Первая цифра	Вторая цифра	Тип судна
3	0	Рыболовецкое
3	1	Буксирующее
3	2	Буксирующее, длина буксира превышает 200 м или ширина превышает 25 м.
3	3	Занятое дноуглубительными или подводными операциями.
3	4	Занятое водолазными работами.
3	5	Занятое военными операциями.
3	6	Парусное судно
3	7	Прогулочное судно
3	8	Резерв для будущего использования
3	9	Резерв для будущего использования.

Таблица 29 8

Специальные суда

Первая цифра	Вторая цифра	Тип судна
5	0	Лоцманские катера
5	1	Поисково-спасательные суда
5	2	Буксиры
5	3	Суда портовой службы
5	4	Суда с оборудованием для очистных операций и не фтесборщики
5	5	Суда служб надзора
5	6
5	7	Резерв - для обозначения местных судов
5	8	Медицинский транспорт (определен Женевской конвенцией 1 949г.)
5	9	Суда в соответствии с Резолюцией N 18 (Mob -83)

Таблица 29.9

Например, для грузового судна, не перевозящего опасных грузов, следует установить код 70.

Диагностика неисправностей

В аппаратуре АИС предусмотрены средства встроенного контроля работоспособности (BIIT). Эти средства обеспечивают постоянный контроль правильности функционирования АИС одновременно с выполнением стандартных функций.
В случае обнаружения серьезного функционального сбоя или неисправности в работе оборудования АИС должна срабатывать тревожная сигнализация и информация о неисправности с индикацией кода неисправности должна отображаться на минимальном дисплее Коды неисправностей приведены в табл. 29.10.

Коды неисправностей АИС

Текст сообщения	№ сообщ.	Реакция системы на сообщение
AIS: Tx malfunction (He работает передатчик)	001	Прекратить передачу
AIS: Antenna SWR exceeds limit (Значение коэффициента стоячей волны (КСВН) превышает допустимое)	002	Продолжить работу
AIS: Rx channel 1 malfunction(Неисправность канала 1 приемника)	003
AIS: Rx channel 2 malfunction(Неисправность канала 2 приемника)	004	Прекратить передачу в неисправном канале
AIS: Rx channel 70 malfunction(Неисправность канала 70 приемника)	005	Прекратить передачу в неисправном канале
AIS: General failure (Общий сбой)	006	Прекратить передачу
AIS: MKD connection lost(Нет связи с МКД)	008	Продолжать работу и установить состояние DTE в «1»
AIS: External EPFS lost(Нет данных от внешнего приемника ГНСС)	025	Продолжить работу
AIS: No sensor position in use (He используются средства определения координат)	026	Продолжить работу
AIS: No valid SOG information(Недостоверная информация о путевой скорости)	029
AIS: No valid COG information(Недостоверная информация о путевом угле)	030	Продолжить работу, используя данные по умолчанию
AIS: Heading lost/invalid(Потеря/недостоверная информация о курсе)	032	Продолжить работу, используя данные по умолчанию
AIS: No valid ROT information(Потеря/недостоверная информация о скорости поворота)	035	Продолжить работу, используя данные по умолчанию

Таблица 29.10

Для обеспечения независимого и простого способа включения внешней тревожной сигнализации, оборудование АИС имеет сигнальное реле с нормально замкнутыми свободными от "земли" контактами.

При выключении питания сигнальное реле также должно активироваться.

После подтверждения оператором тревожной сигнализации средствами минимального дисплея (внутреннее подтверждение), или после получения соответствующего АСК предложения (внешнее подтверждение) сигнальное реле должно переходить в исходное состояние.

В случае, если в работе оборудования АИС происходят менее существенные изменения, которые не оказывают влияние на общую работоспособность, то на минимальном дисплее отображается соответствующая индикация без включения сигнализации и требования подтверждения.
Коды таких изменений представлены в табл. 29.11. Примером таких сообщений могут быть сообщения, связанные с переключением источника получения координат судна от внешнего приемника ГНСС на внутренний или наоборот.

Коды изменений функционирования АИС

Текст сообщения	№ сообщ.	Реакция оборудования
Потеря времендай шкалы UTC	007	Продолжить работу с использованием непрямого доступа к UTC или синхронизацией по станции-семафору
Используется внешний приемник ДГНСС (приемник ГНСС в дифференциальном режиме работы)	021	Продолжать работу
Используется внешний приемник ГНСС	022	Продолжать работу
Используется внутренний приемник ДГНСС (приемник ГНСС в дифференциальном режиме работы с использованием поправок, передаваемых радиомаяком)	023	Продолжать работу
Используются внутренний приемник ДГНСС (приемник ГНСС в дифференциальном режиме работы с использованием поправок, передаваемых в сообщении 17)	024	Продолжать работу
Используется внутренний приемник ГНСС (в стандартном режиме работы)	025	Продолжать работу
Используется внешний источник SOG/COG	027	Продолжать работу
Используется внутренний источник SOG/COG	028	Продолжать работу
Фактическое значение курса	031	Продолжать работу
Используется индикатор угловой скорости поворота	033	Продолжать работу
Используется другой датчик угловой скорости поворота	034	Продолжать работу
Изменены параметры сообщения управления каналом	036	Продолжать работу

Таблица 29.11

Совместное использование АИС с системой электронных карт

Отображение информации АИС является одной из ключевых проблем, определяющих эффективность ее практического использования как на судах, так и в береговых службах. Проблема отображения информации АИС окончательно не разрешена и не нашла соответствующего отражения в нормативных документах и стандартах по АИС, за исключением требований общего характера.
Так, в Стандарте МЭК-61993-2 установлены требования только к минимальному дисплею для судовых мобильных станций класса А. Наглядное графическое отображение информации, которое необходимо для эффективного использования АИС, в действующих нормативно-технических документах не регламентируется. Поэтому сегодня разработчики программных продуктов используют различные графические символы для индикации данных АИС.

Информация АИС в графическом виде может отображаться па следующих типах дисплейных устройств:

На индикаторе судовой РЛС или дисплеях с функциями радиолокационной прокладки (САРП);

На дисплее электронной картографической навигационной информационной системы (ЭКНИС);

На дисплеях интегрированных навигационных систем (INS - Integrated Navigation System) или интегриро- ванных систем мостика (IBS - Integrated Bridge System);

На специализированных дисплеях операторов СУДС, систем судовых сообщений и других береговых служб.

Поскольку основным назначением АИС при использовании на борту судна является предупреждение столкновений, то отображение информации АИС на судах целесообразно, в первую очередь, на дисплеях, традиционно применяемых в целях предупреждения столкновений - РЛС и САРП. Однако, по ряду причин техни- ческого характера, отображение информации АИС возможно только на современных индикаторах РЛС/САРП, полностью отвечающих требованиям Резолюций IMO MSC 64(67) и А.823(19), а также Стандартов IEC 60872, 60936 и 61162. Кроме того, пользовательский интерфейс таких индикаторов должен включать специфические функции, относящиеся к управлению информацией АИС и/или к интегрированному (комбинированному) отображению информации АИС и радиолокационной информации. Подобные устройства стали появляться на рынке морской радиоэлектроники с 2002 г. и пока не получили широкого распространения на морских судах.

Поэтому, одним из доступных средств для отображения информации АИС на борту судна па сегодняшний день может быть электронная картографическая навигационная информационная система.

Эксплуатационные требования к электронным картографическим навигационным информационным системам (ЭКНИС) определены в Резолюциях IMO А.817(19) и MSC.86(70). Главной функцией ЭКНИС является помощь в обеспечении навигационной безопасности мореплавания.
ЭКНИС представляет собой навигационную информационную систему, которая с соответствующими дублирующими устройствами может рассматриваться в качестве средства, отвечающего требованию в от ношении откорректированной карты по правилу V/20 Конвенции СОЛАС-74.
Указанная цель достигается путем объединения информации, поступающей от системной электронной навигационной карты (СЭНК) с данными о местоположении судна. В случае необходимости на дисплее может отображаться и дополнительная навигационная информация, в качестве которой прежде всего следует выделить радиолокационную информацию и данные АИС.
Информация ЭКНИС и дополнительная информация должны отображаться в общей координатной системе, не должны искажать информацию СЭНК и быть четко от неё отличимы.

На современных судах информация АИС совместно с радиолокационной информацией можег отображался на дисплеях интегрированных навигационных систем (INS) или интегрированных систем мое гика (IBS), которые получают все более широкое распространение. При совместном отображении информации АИС и информации от РЛС/САРП рекомендуется соблюдать следующие основные принципы, приведенные в руководствах IMO и IALA (International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities).

Символы АИС не должны ухудшать наблюдение эхо-сигналов и символов радиолокационного сопровожде- ния. Символы АИС и радиолокационного сопровождения должны четко различаться друг от друга (insei ом, формой или размерами);

Данные по цели, получаемые от АИС и в результате радиолокационного сопровождения, должны четко различаться между собой. Источник данных (АИС или САРП) должен быть индицирован; свойства векторов целей (время экстраполяции, векторы относительного или истинного движения), отображаемых по данным АИС и РЛС/САРП, должны быть идентичны;

Установленный режим индикации (ориентация изображения по курсу или по меридиану, неподвижный или движущийся символ собственного судна) должен распространяться как на цели, сопровождаемые РЛС/САРП, так на цели АИС;

Если установлены зоны ограничения автоматического захвата для РЛС/САРП, то эти зоны должны действовать для активации целей АИС. При вхождении в зону автоматического захвата "спящая" цель АИС должна становиться "активной",

Установленные оператором предельные значения СРА/ТСРА (Closest Point of Approach/Time to Closest Point of Approach) должны распространяться как на цели, сопровождаемые РЛС/САРП, так на цели АИС Сигнализация об опасной цели должна действовать по каждому источнику информации независимо от того, выполняются ли условия опасного сближения по другому источнику информации;

Для целей, сопровождаемых РЛС/САРП и но которым обеспечивается информация АИС, может быть предусмотрен автоматический выбор вида информации, чтобы избежать отображения двух символов одной и той же цели. Оператор должен иметь возможность изменения предустановленных критериев автоматического выбора,

Если выполняются критерии автоматического выбора вида информации по целям, должны индицироваться символы и данные АИС. При этом наличие радиолокационного сопровождения и соответствующих данных должно быть индицировано и данные должны быть доступны.

Признанным лидером в разработке ЭКНИС является компания Transas Marine Ltd Одним из последних продуктов компании является электронная картографическая система Navi-Sailor 3000 (NS).
Являясь интегрированной средой, NS позволяет вести обработку множества данных, поступающих от различных внешних датчиков. Одним из таких датчиков может быть комплект АИС. При сопряжении его с NS имеются следующие возможности:

Принимать и отображать данные о судах, использующих АИС (координаты, название, MMSI, IMO №, навигационный статус судна, тип судна и характер груза, курс, скорость и т.д.); принимать и отображать дополнительную иформацию, передаваемую судовыми и береговыми АИС;

Передавать данные о собственном судне (координаты, название, MMSI, IMO №, навигационный статус судна, тип судна и характер груза, курс, скорость и т.д.);

Передавать сообщения с различным статусом другим объектам АИС;

Передавать информацию об АИС целях, визуализируемых в NS, другим объектам системы АИС.

Рис 29 12. Область карты программного комплекса Fleet Manager IZB

Цели, принятые от АИС, отображаются и обрабатываются в системе NS с уникальными идентификаторами (MMSI, IMO №, название, позывной сигнал). По своей характеристике цели имеют различную форму.
Так, вытянутый треугольник обозначает любую неопасную цель, информация о которой обновлялась менее 40 секунд назад. Равносторонний треугольник обозначает опасную цель (оба значения СРА и ТСРА менее установленных).
Ромб - любая цель, обновление информации от которой отсутствует в течение 40 секунд и т.д. Все цели окрашены в зелёный цвет. На картах крупных масштабов цели отображаются в виде контура судна.
Для оперативного получения более подробной информации об определенной цели используется свободный курсор. С его помощью отображается специальный формуляр с данными по АИС цели.
В NS предусмотрена работа с АИС как средством приема и передачи служебной информации. Прием и отображение служебных сообщений от других станций производится автоматически. Существует возможность отравлять как текстовые сообщения, так и сообщения о целях. Статус сообщения (Normal или Safety) присваивается оператором в зависимости от важности передаваемого сообщения.

Другим продуктом, получившим признание и широкое распространение на рынке ЭКНИС, является программный комплекс Fleet Manager IZB, разработанный компанией INT Co., Ltd. Комплекс состоит из серверной и клиентской части.
В составе сервера функционирует пополняемая база данных судов и позиций и набор специализированных программ (интерфейсных модулей), позволяющих работать с информацией, поступающей по различным каналам (АИС, ЦИВ, ИНМАРСАТ и т.д.). Оператор взаимодействует с системой с помощью клиентского рабочего места.

Главное окно программного комплекса наряду с основной областью карты (рис. 29.12) включает главное меню, панель инструментов, панель дополнительной информации и панель статуса и управления.
В области карты специальными графическими символами отображаются цели АИС. При этом отвечающая цель АИС выводится в виде ромба с вектором скорости и траекторией пройденного пути.
Группа целей отображается в виде треугольников с указанием количества целей в группе. Оперативную информацию о выбранной цели (название, MMSI, позывной сигнал, гип судна, номер IMO, пункт назначения и время прибытия, текущие координаты, характеристики судна и т.д.) можно получить из панели дополнительной информации.
Главное меню с панелью инструментов и панелью статуса и управления позволяют задавать режимы работы программы, корректировать базу данных судов, создавать закладки на определенные районы карты, настраивать фильтры для отображения судов и позиций и т.д.

Несомненным преимуществом рассматриваемого комплекса является возможность совместного использования программных модулей, позволяющих обрабатывать данные АИС, контролировать обьем информации, хранимой в базе данных позиций, создания, отправки и получения сообщений, создания программ симуляции от внешних сенсоров и т.п.

Использование АИС в системах регулирования движением судов

В соответствии с Резолюцией IMO MSC.74(69) основными береговыми службами, использующими АИС в режиме работы "судно-берег", являются системы регулирования движением судов (СРДС), а также системы судовых сообщений, обеспечивающие получение прибрежными государствами информации о судне и его грузе.

Использование АИС в качестве технического средства СРДС позволяет реализовать следующие преимущества:

Возможность автоматической идентификации контролируемых судов, что исключает необходимость в радиопеленгаторах и/или голосовом радиообмене в целях идентификации;

Автоматизацию получения от судов информации, необходимой для работы СРДС (тин судна, длина, ширина, осадка, порт назначения, маршрут движения и т.д.);

Автоматизацию передачи судам информации о навигационной обстановке в районе действия СРДС, гидрометеорологической информации и предупреждений об опасных явлениях;

Возможность автоматизированной передачи по каналам АИС информации о судах, не оборудованных транснондерами, но сопровождаемыми РЛС СРДС;

Значительное снижение погрешностей определения координат и элементов движения контролируемых су- дов по сравнению с радиолокационным сопровождением;

Исключение других специфических ограничений и недостатков, свойственных радиолокационному сопровождению (влияние затенения, ложных эхосигналов и помех, возможность потери и переключения сопро- вождения, увеличение погрешностей при маневре цели и т. д.);

Возможность существенного расширение района действия СРДС при значительном сокращении строитель- ных затрат и эксплуатационных расходов.

Обеспечение автоматической идентификации и автоматизация взаимного обмена информацией между центром СРДС и судами средствами АИС способствует снижению объема радиотелефонного обмена, а в некоторых случаях позволяет полностью его исключить (например, для паромов и других судов местного сообщения). Как следствие, снижается дополнительная нагрузка на судоводителей и операторов СРДС, что способствует повышению уровня безопасности судоходства.

Использование АИС и СРДС как центра, обрабатывающего и распределяющего принятую от судов информацию АИС, позволяет исключить параллельную передачу радиотелефонной информации с судна в адрес дру- гих портовых служб (лоцманская служба, портовые власти, агентские, буксирные, стивидорные, бункеровочныс и другие компании, занятые обслуживанием судов в порту).
Кроме того, внедрение АИС в крупнейших портах мира (Сингапур, Роттердам, Гонконг, Гамбург и других) позволяет разрешить серьезные проблемы с перегрузкой УКВ каналов морской подвижной службы, способствуя тем самым повышению эффективности работы портов.

Важное значение для обеспечения безопасности судоходства в акваториях портов и в прибрежных водах имеет передача центром СРДС через базовые станции АИС двоичных (бинарных) сообщений, например, сообщение №8, содержащих информацию о судах, не оборудованных АИС, но сопровождаемых береговыми РЛС в составе СРДС.
В результате такой операции судно, которое не оборудовано станцией АИС, тем не менее, отображается на индикаторах АИС всех других судов. Вся необходимая информация по такому судну передается в составе бинарного сообщения береговой базовой станцией.

Для реализации этой функции аппаратура обработки радиолокационной информации должна быть связана с общей базой данных АИС и радиолокационного сопровождения, а также с контроллером базовых станций АИС.
Вторым видом бинарных сообщений АИС, связанным с деятельностью СРДС, является информация о плане перехода в районе действия СРДС (маршруте движения судна), который сообщается судном Центру СРДС или предлагается центром СРДС судну.

Применение АИС в СРДС позволяет компенсировать ограничения и недостатки традиционного радиолокационного контроля и сопровождения и тем самым существенно повысить эффективность и качество получаемой информации о движении судов в районе действия СРДС. Достоинства и преимущества АИС в данном аспекте во многом аналогичны применению АИС на судах.

Принцип функционирования АИС совместно с береговыми службами поясняется рис. 29.13.

Рис.29.13. Функционирование АИС совместно с береговыми службами

Дополнительно применение АИС в СРДС позволяет существенно расширить зону эффективного контроля движения судов, оборудованных АИС, без увеличения числа береговых РЛС.

Особенно важно это достоин- ство АИС для изрезанного побережья и архипелагов, где одна базовая станция АИС может перекрыть акваторию, требующую нескольких РЛС для полного обеспечения радиолокационного контроля. Соответственно, значительно снижаются капиталовложения и затраты на эксплуатацию СРДС.
Вместе с тем, применение АИС не исключает установки РЛС для контроля за наиболее сложными участками расширяемого района действия СРДС, особенно при наличии в структуре судоходства судов, не подлежащих оснащению АИС.
На участках района действия СРДС, не контролируемых с помощью РЛС, получение информации о судах, не оборудованных АИС, обеспечивается использованием элементов систем судовых сообщений - регулярные доклады но радиотелефонным каналам в центр СРДС в определенных точках маршрута или на рубежах.

Тем не менее, не все центры СРДС в обязательном порядке имеют в своем составе АИС. Общая позиция IALA в отношении внедрения АИС в СРДС достаточно ясно выражена в "Руководстве по СРДС" (VTS Manual 2002):

"Чтобы избежать ситуации, при которой суда, оборудованные АИС, будут неоправданно предполагать, что центр СРДС способен принимать их сообщения, Администрация СРДС должна рассмотреть вопрос о публикации статуса СРДС в отношении АИС. Там, где это приемлемо, заранее должна быть опубликована дата, когда Администрация планирует внедрить АИС в СРДС".

Система AIS (Automatic Identification System) - программно аппаратный комплекс, обеспечивающий безопасность судоходства и обмен навигационными данными между судами и береговыми службами. Такой подход существенно упрощает судовождение, так как все участники процесса обеспечены актуальной информацией о местоположении, скорости, курсе, маршруте и характеристиках судов в зоне действия системы - до 40 морских миль. Предусмотрен обмен на частоте УКВ диапазона частот с периодичностью от 5 до 30 раз в минуту во время хода, и раз в три минуты во время стоянки.

Оборудование АИС класса А и Б. На рынке представлены два типа оборудования, аппаратура класса А имеет высокий приоритет перед оборудованием класса Б при радиообмене информацией и предназначена для использования на всех пассажирских судах и на всех грузовых от 500 регистровых, а на международных рейсах от трехсот регистровых тонн. Устройства класса Б используются в том числе и на маломерных судах, например для катера или для яхты и могут не быть оснащенными дисплеем и интегрируются в судовую сеть, источником данных о местоположении является встроенный приемник GNSS.

Как показала многолетняя практика, в вопросе предотвращения столкновения судов система АИС является более эффективной даже по сравнению с радарами, обеспечивает большую точность, информативность и устойчивость работы в целом. Таким образом, по решению "Конвенции но охране человеческой жизни на море от 1974 года (Конвенция СОЛАС-74)" в период с 2002 года по 2008 год все пассажирские суда и танкеры, а так же суда международных рейсов свыше 300 тонн и не совершающих свыше 500 тонн оборудованы подобными системами.

Мы продаем, устанавливаем и обслуживаем судовое оборудование навигации и связи на всей территории России. Если у вас возникли вопросы по подбору аппаратуры АИС для своего катера, яхты или регистрового судна, а также по совместимости устройств, пожалуйста, свяжитесь с нами любым удобным способом и мы обязательно поможем вам!

– Габаритные размеры – 17х11х12 мм 3 .

4.7.3. Датчики параметров качки.

В настоящее время на базе современных технологий созданы различного вида приборы для измерения параметров движения корпуса судна на качке: однокоординатные и двухкоординатные инклинометры, обнаружители угловых движений, датчики линейных перемещений и комбинированные устройства, включая измерители угловых и линейных перемещений по всем шести пространственным степеням свободы.

Применение приборов для получения параметров движения судна на качке, включающих три датчика угловых скоростей и три акселерометра, позволяет оценить вызванные качкой силы на корпусе судна и в креплениях грузов, а также обоснованно выбрать режим штормования. Образцы систем для контроля нагрузок и выбора режимов штормования по измеряемым данным о параметрах движения судна на качке уже созданы.

Ряд приборов для оценки параметров качки основан на использовании кремниевых виброгирометров и акселерометров. Они представляют информацию для определения всех составляющих движения корпуса судна на волнении (Pitch, Roll, Yaw, Surge, Sway, Heave). В качестве примера этого вида датчиков можно привести аппаратуру фирмы Silicon Sensing Systems Japan Ltd, построенную по

strapdown-технологии. Она позволяет измерять:

Угловые скорости в диапазоне от 0.1 до 1000 /с с разрешением 0.10 /с, - углы рыскания, килевой и бортовой качки с точностью 0.10 ,

Линейные ускорения со средней квадратической погрешностью 0.01 м/с2 .

4.8. Автоматические идентификационные системы.

4.8.1. Общие сведения.

Автоматическая идентификационная система - АИС (Automatic Identification System - AIS) является техническим средством судовождения, использующим взаимный обмен информацией между судами, между судном и берегом, а также между средством навигации и судном (или береговой станцией), с целью:

опознавания судов,

решения задач по предупреждению столкновений,

контроля соблюдения режима плавания и мониторинга судов в море,

улучшения характеристик навигационного ограждения.

АИС расценивается как величайшее достижение в навигационной безопасности со времени изобретения РЛС. АИС также называют

автоматическими идентификационно-информационными системами,

подчеркивая этим, что они используется не только для целей идентификации.

Автоматические идентификационные системы позволяют:

– обмениваться информацией между судами при их расхождении в море;

– передавать сведения о судне и его грузе в береговые службы;

– направлять с судна навигационные данные в береговые системы управления движением (СУДС) с целью обеспечения более точной и надежной проводки;

– СУДС оказывать навигационную помощь судам;

– передавать на судно или на береговую станцию информацию с навигационных средств ограждения для их идентификации, своевременного обнаружения, получения точных координат .

По линии АИС с берега могут передаваться навигационные и метеорологические предупреждения на суда, плавающие в прибрежных водах.

АИС работает на двух УКВ частотах: 161,975 МГц (AIS-1, канал 87) и 162,025 МГц (AIS-2, канал 88), выделенных Международным телекоммуникационным союзом. Обмен данными между станциями АИС производится с использованием самоорганизующейся с разделением времени и свободным доступом технологии SOTDMA (Self-Organized Time Division Multiple Access). Эта технология позволяет с большой скоростью передавать блоки составного сообщения с гарантией надежного одновременного обмена данными со многими другими АИС.

Дальность действия АИС зависит от высоты антенны и составляет порядка 20÷ 30 миль.

На судах АИС должна быть в рабочем состоянии все время, за исключением ситуаций и районов, где требуется обеспечивать защиту информации. В этих ситуациях и районах капитан имеет право отключить АИС для предупреждения возможности использования ее данных в неблаговидных целях.

4.8.2. Бортовая аппаратура АИС.

Типы бортовой аппаратуры АИС. Судовое оборудование АИС называется « универсальным транспондером ». Различают бортовую аппаратуру класса А и В.

Оборудование класса А должно полностью удовлетворять требованиям ИМО к АИС и устанавливаться на судах, указанных в правиле 19 главы 5 СОЛАС.

Требования к АИС класса В ниже. Аппаратура этого класса может не в полной мере соответствовать стандартам ИМО. Она проще, дешевле универсального транспондера класса А и предназначена для малых судов, не попадающих под действие конвенции в отношении установки АИС.

Состав аппаратуры . Судовое оборудование АИС используется для обмена данными, синхронизации, формирования и коммутации потоков информации.

Универсальный транспондер АИС (Рис. 4.27) состоит из основного блока (Transponder unit), модуля управления и отображения

(Multiplexed Keyboard and Display unit), УКВ и GPS антенн.

Основной блок

Блок управления и отображения

Рис. 4.27. Комплект бортовой аппаратуры АИС.

Основной блок включает приемопередатчик, связной процессор, внутренний GPS приемник, средство контроля достоверности передаваемых и принимаемых данных, встроенную систему автоматической проверки работоспособности.

В приемопередатчик входят три независимых приемника (два SOTDMA, один цифрового избирательного вызова: DSC - Didital Selective Calling), один передатчик, который излучает данные, выбирая один из двух SOTDMA-каналов. Он также может использоваться для ответа на запрос по каналу цифрового избирательного вызова.

Внутренний GPS приемник обеспечивает главным образом точную временную синхронизацию приема/передачи информации АИС. Он может применяться и как резервный датчик позиции, путевого угла и скорости судна при выходе из строя основного внешнего приемника GPS.

Связной процессор создает и распределяет по времени пакеты данных для передачи статической, динамической информации о судне и сведений о рейсе. Он контролирует прием данных по линии связи

АИС, производит их расшифровку и упорядочивание, управляет выводом информации на устройства отображения, регулирует процесс считывания информации с навигационных приборов, управляет набором морских частот и переключением каналов.

Блок управления и отображения содержит клавиатуру с небольшим текстовым дисплеем для отображения набираемой и минимально необходимой принимаемой информации. С помощью клавиатуры вводится часть из предназначенных к передаче сведений. Вводимые данные отображается на дисплее, что позволяет контролировать их правильность. Клавиатура и дисплей АИС должны быть независимыми от других навигационных устройств.

Сопрягаемая с АИС аппаратура . Блок управления и отображения имеет средства для стыковки с аппаратурой, выполняющей протокол МЭК 61162. К нему могут подсоединяться: приемник СНС, гирокомпас, лаг, гироскопический указатель угловой скорости, датчики крена и параметров качки, станция дальней связи Инмарсат-С, а также внешние системы отображения, дисплеи: РЛС, САРП, ЭКДИС, ЭКС, РКДС, PC. Данные от внешнего приемника СНС принимаются в геодезической системы координат WGS84 с разрешением, не хуже одной десятитысячной минуты дуги.

Электропитание. АИС и связанные с ней датчики информации питаются от основного источника электроэнергии на судне. Дополнительно они должны иметь альтернативные блоки энергоснабжения.

Функции бортовой аппаратуры . Универсальный транспондер АИС обеспечивает:

– автоматическую идентификацию судов;

– самоорганизацию системы и управление доступом к радиоканалам;

– прием данных по радиоканалу от АИС других судов, береговых центров и средств ограждения;

– передачу собственных данных в радиоканал для использования другими судами и береговыми центрами;

– прием и обработку информации подключенных к АИС систем и устройств на собственном судне;

– ввод статических, дополнительных динамических данных и бинарных сообщений для посылки в радиоканал;

– сохранение статических данных, предназначенных для автоматической передачи;

– вывод принятых по радиоканалу сведений на устройства отображения;

– выдачу информации о своей работоспособности, об обнаружении неполадок и при выходе из строя;

– предотвращение несанкционированного изменения введенных или передаваемых данных;

– возможность отключения АИС капитаном судна в тех районах, где информация АИС может быть использована для неблаговидных целей.