Назначение и использование Автоматической Идентификационной Системы (АИС)

Данная функция может быть реализована за счет постоянного ввода в базовую станцию АИС поправок от опорной станции ДГНСС, расположенной в данном регионе, через выделенную линию связи и специальный порт модуля базовой станции. Альтернативным решением является установка аппаратуры опорной станции ДГНСС, выполненной в виде модуля 19 дюймового стандарта, непосредственно на базовых станциях АИС. Последнее решение имеет преимущество там, где еще не установлены опорные станции и радиомаяки ДГНСС, но требуется обеспечить высокую точность определения местоположения судов, уже оснащенных АИС, например танкеров или пассажирских судов. Базовые станции АИС являются резервными источниками синхронизации (режим работы «семафор») для судовых станций АИС, которые не могут использовать в целях синхронизации внутренний приемник ГНСС, например, в случае поломки антенны. При этом судовые станции включают в свои сообщения специальный флаг, а базовые станции должны уменьшить интервал передачи своих сообщений с 10 до 3,33 с. В большинстве стран и регионов роль центра управления и обработки информации АИС выполняют центры уже действующих в данном регионе СУДС (портовых или прибрежных). В качестве причин такого организационно-технического решения можно назвать следующие:

АИС, в перспективе, является наряду с РЛС одним из главных источников информации о судоходной обстановке в СУДС, что отражено в официальных формулировках назначения и основных функций АИС.

В достаточно длительный период внедрения АИС полная картина судоходной обстановки в прибрежных водах может быть предоставлена в распоряжение береговых служб только путем интеграции информации АИС с информацией, получаемой с помощью радиолокационного контроля судоходства и радиотелефонной связи.

Значительная часть традиционных функций СУДС (прием от судов статической и рейсовой информации, передача судам местных навигационных и метеорологических предупреждений, согласование с судном плана/маршрута перехода) может быть реализована средствами АИС.

Некоторые функции АИС тесно связаны с деятельностью СУДС, например, передача судам, оборудованным АИС, информации о местоположении и движении судов, не оборудованных АИС, но сопровождаемых радиолокаторами СУДС.

Необходимость в регулярном контроле работоспособности и в техническом обслуживании берегового сегмента АИС, что может быть обеспечено техническим службами СУДС. Фрагмент структуры берегового сегмента АИС при совмещении центра управления и обработки информации АИС с центром СУДС показан на рисунке 3.5.

Полученные данные АИС, также как и данные радиолокационного сопровождения, выработанные соответствующим процессором, связанным с РЛС, хранятся в сервере данных сопровождаемых целей. В результате совместной обработки двух видов информации выявляются данные, относящиеся к одной и той же цели, которые затем связываются между собой, что позволяет автоматически идентифицировать эхосигналы и символы радиолокационного сопровождения. Технология совместной обработки данных АИС и радиолокационного сопровождения получила наименование «Multi Sensor Fusion». Ее основу составляет корреляционная обработка координат и вектора скорости цели, получаемых от нескольких датчиков (РЛС и АИС) в заданном интервале времени.

При совместной обработке информации АИС и РЛС должно быть предусмотрено преобразование данных, из международной геодезической системы WGS-84, используемой в АИС, в местную (национальную) систему координат, применяемую в СУДС.

Данные АИС и радиолокационного сопровождения связываются с базой данных СУДС или местной морской администрации, где хранятся дополнительная информация по идентифицированному судну (эксплуатационно-технические характеристики, освобождение от обязательной лоцманской проводки, сведения по предшествующим посещениям порта, результаты инспектирования портовым контролем и т.д.). Данные радиолокационного сопровождения, данные АИС, а также сведения из базы данных отображаются на дисплеях рабочих станций СУДС. Эта же информация предоставляется внешним потребителям (береговым службам) через сервер доступа.

Взаимодействие указанных выше информационно-вычислительных модулей осуществляется по локальной вычислительной сети (LAN). Сервер доступа обеспечивает распределение информации АИС по береговым службам через региональную сеть передачи данных (WAN), при построении которой обычно используются маршрутизируемые протоколы TCP/IP. Работа сервера доступа может быть организована в двух режимах: с «вещательной» (broadcast) передачей информации всем подключенным к сети береговым службам или с обработкой запросов береговых служб на определенный вид информации. В первом случае береговые службы получают только «мгновенную» картину судоходной обстановки и должны самостоятельно организовывать дальнейшее хранение и обработку информации для получения «истории» движения судов. Кроме того, сервер доступа совместно с контроллером базовых станций должен обеспечить передачу сообщений АИС, поступающих от уполномоченных береговых служб (например, предупреждений о неработающих СНО от местной гидрографической службы), через базовые станции.

4. Основы использования АИС

Отображение информации АИС

Отображение информации АИС - одна из ключевых проблем, определяющих эффективность практического использования АИС как на судах, так и в береговых службах. Особенное значение эта проблема имеет для судовых условий, где необходима строгая унификация и стандартизация всех аспектов отображения информации АИС, включая интеграцию с другими видами судовой навигационной информации (радиолокационной, электронной картографической и т.д.). Проблема отображения информации АИС окончательно не разрешена и не нашла соответствующего отражения в нормативных документах и стандартах по АИС, за исключением требований общего характера.

В Стандарте МЭКЛЕС 61993-2 установлены требования только к минимальному дисплею для судовых мобильных станций класса А (см. раздел 3). В частности, такой дисплей должен содержать, как минимум, три строки, на каждой из которых должно отображаться название судна, пеленг и дальность. Другие данные по судам могут быть вызваны на экран горизонтальным скроллингом. Для получения данных по остальным судам может быть использован вертикальный скроллинг. Наглядное графическое отображение информации, которое необходимо для эффективного использования АИС, в действующих нормативно-технических документах не регламентируется.

Для устранения столь значительного пробела в документах по АИС накануне начала периода внедрения, на 47 сессии Подкомитета ГМО по безопасности мореплавания (NAV 47) в июле 2001 г принято «Временное руководство по отображению информации АИС». «Руководство...» распространено Секретариатом ГМО циркуляционным письмом SN/Circ.217 от 11 июля 2001 г. и содержит рекомендации по отображению информации АИС на судах и в береговых службах с применением специализированных или комбинированных графических дисплеев, таких как новые типы РЛС и САРП, интегрированные навигационные системы или рабочие консоли операторов СУДС. Основные положения данного документа были использованы в тексте Резолюции IMO А.917(22) от 29 ноября 2001 г. «Руководство по использованию АИС на судах», а также включены в информационно-рекомендательные документы IALA/MAMC по АИС. Упомянутыми выше документами рекомендуется применять при графическом отображении информации АИС символы, приведенные в таблице 4.1., а также соблюдать следующие принципы:

*Насколько это практически возможно, пользовательский интерфейс АИС должен быть аналогичным соответствующим интерфейсам других навигационных средств. В частности, для АИС используется векторная форма предоставления информации и оценка опасности сближения по критериям СРА (дистанция до точки кратчайшего сближения) и ТСРА (время до точки кратчайшего сближения) по аналогии с САРП.

Отображаемый символ АИС может идентифицироваться на экране с использованием условного кода (номера) цели, названия судна или его позывного по выбору оператора.

Дополнительная информация АИС по каждой цели может быть вызвана оператором в отдельном окне вне активного рабочего поля, с использованием курсора или маркера. Если принятая информация АИС по данной цели является неполной, это должно быть индицировано.

*На дисплей могут быть вызваны данные АИС одновременно по нескольким целям в различных окнах При этом соответствующие символ и данные должны быть идентифицированы.

*Переход от «спящих» целей к «активным» (и наоборот) может осуществляться посредством выбора цели оператором или в установленных зонах.

*Если рассчитанные по данным АИС значения СРА/ТСРА для судна-цели (включая«спящие» цели) становятся меньше установленных пределов, должен появиться символ«опасной» цели и включиться предупредительная сигнализация.

*Если данные АИС от опасной цели не принимается в течение установленного времени, то должен появится символ «потерянной» цели в последней позиции и включиться предупредительная сигнализация. Символ «потерянной» цели должен исчезнуть после подтверждения оператором сигнализации.

При крупном масштабе изображения основной символ АИС (треугольник) может автоматически заменяться контуром судна, выраженным в масштабе экрана. Очевидно, что подобное отображение информации о судне представляет значительный интерес для многочисленных портовых служб (СУДС, портовый контроль, диспетчеры портового флота, лоцманская служба и т.д.).

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

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

на дисплее электронной картографической системы (ЭКС);

на дисплеях интегрированных навигационных систем (INS - Integrated Navigation System)или интегрированных 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 целесообразно, в первую очередь, на судовых дисплеях, традиционно применяемых в целях предупреждения столкновений - РЛС и САРП. Однако, по ряду причин технического 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 ШС 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 индикаторы начали появляться на рынке морской радиоэлектроники к 2002 г. и пока не получили на судах широкого распространения.

При совместном отображении информации АИС и информации от РЛС/САРП рекомендуется соблюдать следующие основные принципы, приведенные в указанных выше руководствах IMO и IALA.

Символы АИС не должны ухудшать наблюдение эхосигналов и символов радиолокационного сопровождения. Символы АИС и радиолокационного сопровождения должны четко различаться друг от друга (цветом, 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 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 по 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.

В целях дальнейшей стандартизации требований к отображению информации АИС в судовых навигационных приборах и комплексах, 48 сессия Подкомитета IMO по безопасности мореплавания (NAV 48) в июле 2002 г. приняла решение о разработке «Требований по отображению и использованию информации АИС на судовых навигационных дисплеях» («Requirements for the display and use of AIS information on shipbome navigational displays») в качестве международного стандарта.

Использование АИС на судах

На борту судна оборудование АИС используется судоводительским составом в следующих целях:

для предупреждения столкновений в качестве оборудования, дополняющее судовую РЛС и обеспечивающего получение информации о местоположении и параметрах движения других судов;

для получения дополнительной информации о других судах (название или позывной, тип судна, его навигационный статус, порт назначения, маршрут движения), позволяющей правильно оценить обстановку и принять решение по управлению судном;

для передачи другим судам и береговым службам сообщений, связанных с безопасностью мореплавания в соответствии с требованиями Правила V/31 Конвенции SOLAS);

для передачи информации в береговые службы, включая СУДС и обязательные системы судовых сообщений, что позволяет исключить радиотелефонный обмен или снизить его объем;

для получения от береговых служб местной навигационной информации и предупреждений(судоходная обстановка, обнаруженные опасности, состояние СНО, гидрометеорологическая информация);

для эффективного обнаружения средств навигационного оборудования (СНО), оснащенных АИС, и получения от них дополнительной информации (местоположение, статус, гидрометеорологические данные);

для повышения эффективности взаимодействия с ледоколами, буксирами и лоцманскими службами.

Практическое использование АИС на судах в целях предупреждения столкновений возможно только после накопления необходимого опыта, соответствующей подготовленности судоводительского состава и окончательного решения проблемы отображения информации .АИС на экранах судовых дисплеев. В ближайшее время, то есть до окончания периода внедрения АИС, судовое оборудование АИС следует применять только как средство, дополняющее радиолокационную станцию и другие способы наблюдения за навигационной обстановкой, а также как средство обмена информацией с береговыми службами,

К ограничения.» АИС, которые необходимо учитывать при использовании в целях предупреждения столкновений, следует отнести:

Значительном 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 отдатчиков, формирующих сообщения АИС, и от правильности ввода информации судоводителями на судах-целях (например, навигационный статус или маршрут движения).

К преимуществам АИС по сравнению с обычным радиолокационным наблюдением и использованием средств автоматической радиолокационной прокладки (САРП) следует отнести:

1.Увеличение расстояния, на котором возможны обнаружение встречных судов и оценка опасности столкновения. Радиусом действия АИС в открытом море можно считать дальность ОВЧ радиосвязи. С учетом высоты установки антенн АИС-над уровнем моря радиус действия АИС лежит в пределах 20 - 30 миль. В то же время дальность уверенного обнаружения и автоматического сопровождения встречного судна с помощью РЛС/САРП зависит от размеров судна-цели, погодных условий и других факторов и лежит в пределах 6 -15 миль. Как следствие малое судно-цель, оборудованное АИС, будет обнаруживаться примерно на тех же расстояниях, что и крупные суда с помощью РЛС.

2.В районах с изрезанной береговой линией, в архипелагах, в узких проливах, фиордах и на реках АИС позволяет получать информацию по судам, находящимся в «теневых» секторах РЛС, обусловленных береговым рельефом. Этот эффект объясняется тем, что радиоволны ОВЧ диапазона (метровые), излученные ненаправленной антенной АИС, за счет огибания береговых препятствий или за счет отражений от них могут распространяться не только в пределах прямой видимости, как радиоволны СВЧ диапазона (сантиметровые), применяемые в морской радиолокации.

На работу судовых РЛС и САРП могут оказывать отрицательное влияние отражения от морской поверхности, помехи от осадков и от соседних РЛС, ложные эхосигналы и другие внешние факторы. Существенно ухудшается работа радиолокационного оборудования насильном волнении вследствие качки и попадания собственного судна и судна-цели между гребнями волн. В то же время, на работу АИС указанные факторы практически не оказывают никакого влияния

Погрешности РЛС и радиолокационной прокладки, как правило, возрастают с увеличением расстояния до цели. Погрешности информации АИС остаются неизменными в пределах дальности действия и, как правило, существенно меньше соответствующих погрешностей радиолокационной прокладки, особенно в районах, где установлены дифференциальные станции ГНСС. В АИС отсутствуют понятие минимальная дальность действия («мертваязона»), свойственное РЛС, благодаря чему возможно получение информации от рядом расположенных судов, например, ошвартованных лагом.

5.Эффективность АИС не снижается при использовании на акваториях портов и в стесненных водах, где очень трудно обеспечить своевременный захват и сопровождение целей с помощью САРП. Ограниченная разрешающая способность РЛС и отражения от береговых объектов не позволяют, как правило, вести наблюдение за судами, стоящими у причала Как следствие, затруднено своевременное обнаружение с помощью РЛС и САРП начала движения парома местного сообщения по акватории порта или пересекающего речной фарватер, что может быть обеспечено АИС.

При радиолокационной прокладке первичными данными о движении цели являются пеленги дальность, а также определяемые на основе их изменения относительные курс и скорость. Истинные курс и скорость цели рассчитываются в САРП с учетом гирокомпасного курса и скорости по лагу собственного судна, что вносит в расчеты существенные погрешности, особенно при наличии течения и ветрового дрейфа. В АИС исходными данными являются вектор скорости цели относительно грунта (COG/SOG). Относительные курс и скорость цели рассчитываются с минимальными погрешностями с учетом известного вектора скорости собственного судна относительно грунта.

Эхосигнал цели, получаемый от РЛС, подвержен флуктуациям (случайным изменениямам плитуды, формы и временного положения). В результате положение точкиа втосопровождения в САРП нестабильно и обычно не совпадает с геометрическим центром судна - цели. Как следствие, появляются погрешности определения пеленга, дальности и других элементов движения цели. Для уменьшения случайной составляющей таких погрешностей в САРП применяют алгоритмы сглаживания (фильтрации), которые дают хорошие результаты при неизменных элементах движения цели. При изменении курса цели сглаживание серьезно затрудняет обнаружение маневра, а выдаваемые САРП значения относительного и истинного курса могут существенно запаздывать по отношению к фактическим значениям (в отдельных случаях разность может достигать 50 градусов). ВАИС, благодаря прямому получению данных о курсе цели (от гирокомпаса) и угловой скорости (при наличии соответствующего датчика), маневр цели обнаруживается практически одновременно с его началом. Различие в получаемых данных о направлении движения (COG) и курсе цели позволяет оценить угол дрейфа (сноса) цели.

Воздействие помех от осадков или попадание цели в теневой сектор может вызвать сброс цели с автоматического сопровождения в САРП. В случае прохождения двух целей на малом расстоянии друг от друга может произойти взаимное переключение автоматического сопровождения (swapping) с появлением грубых ошибок в вырабатываемых данных.Сопровождение целей средствами АИС лишено оказанных недостатков и отличается более высокой надежностью и стабильностью. Существенным достоинством использования АИС в целях предупреждения столкновений является возможность получения дополнительной информации о судне-цели, его типе и навигационном статусе (например, ограничено в возможности маневрирования), порте назначения и маршруте движения. Такая информация помогает правильной и полной оценке обстановки, а также выбору предполагаемого маневра расхождения.

Важным достоинством АИС является автоматизация обмена информацией с береговыми службами, включая передачу предписанных правилами плавания обязательных сообщений в адрес Центров СУДС, систем судовых сообщений и других береговых служб. Использование АИС в этих целях позволяет снизить объем радиотелефонной связи судна с берегом, уменьшить нагрузку на судоводителей и отвлечение от непосредственного управления судном, что вносит определенный вклад в повышение безопасности плавания.

Использование АИС не только обеспечивает для судоводителей определенные преимущества, но и накладывает на них дополнительные обязанности по контролю работы оборудования АИС и вводу в него необходимой информации. Резолюцией IMO А.917(22) от 22 ноября 2001 г. введено в действие «Руководство по эксплуатации АИС на судах», являющееся первым официальным документом по применению АИС и основой для дальнейшей разработки практических руководств на национальном уровне. «Руководство» кратко описывает принцип действия АИС и виды передаваемой и принимаемой информации, освещает основные достоинства и ограничения АИС, включает краткие указания по обслуживанию судовой аппаратуры АИС, приведенные ниже. Судовое оборудование АИС должно, как правило, всегда находиться в рабочем состоянии, при нахождении судна на ходу или на якоре, за исключением случаев, когда по соображениям безопасности (угроза пиратства или вооруженного грабежа) выключается по приказу капитана с записью в судовом журнале. По исчезновению опасности АИС должен быть включен как можно быстрее. Порядок использование АИС судами, находящимися у причалов порта, определяется местными правилами. Подготовка оборудования АИС к работе после включения занимает не более 2 минут, в течение которых выполняется автоматический контроль работоспособности, периодически повторяющийся в процессе работы. Если оборудование неисправно, включается сигнализация и прекращается передача информации.

Вахтенный офицер на борту судна должен обеспечить ввод информации в оборудование АИС в начале рейса и, при необходимости, обновлять следующие данные: осадку, данные об опасном грузе, порт назначения и ЕТА, маршрут движения, навигационный статус, и сообщения, связанные с безопасностью.

Вахтенный офицер должен периодически проверять информацию, передаваемую оборудованием АИС, в частности, позицию собственного судна в формате WGS-84, вектор путевой скорости (SOG/COG) и курс судна. Статическая информация о судне (идентификаторы, тип, размеры) должна проверяться, как минимум, один раз в течение рейса, но не реже, чем раз в месяц.

При входе судна в район, где установлены частотные каналы АИС, отличающиеся от международных, следует убедиться что произошло автоматическое переключение каналов по сигналам береговых станций. В некоторых районах, где такие станции отсутствуют, требуется выполнить ручное переключение каналов.

В соответствии с Правилом 31 Главы 5 Конвенции SOLAS «капитан каждого судна, встретивший опасные льды, покинутое судно, представляющее опасность для плавания, любую другую прямую навигационную опасность обязан всеми имеющимися в его распоряжении средствами передать информацию об этом находящимся поблизости судам, а также компетентным властям». Установленное на судне оборудование АИС следует считать одним из таких средств. Использование АИС не устраняет необходимость передачи информации другими средствами, в том числе, требуемыми процедурами ГМССБ.

Список литературы:

IALA Guidelines on Universal Ship borne automatic Identification System (AIS) Dec 2001.

SOLAS 2006 Consolidated Edition

А.В. Шишкин, В.И. Купоровский, В.М. Кошевой - Глобальная морская система связи для безопасности мореплавания, издание 5-е ОНМА, 2005- 318с.

Руководство по использованию судовой автоматической идентификационной системы (АИС). Резолюция ИМО 917(22) от 29 ноября 2001г

Универсальная Автоматическая Идентификационная система. Общее описание. Транзас, 2002г.