Система и устройства автоматической идентификации судов
Автоматическая идентификационная система, ее использование на судах при решении задач предупреждения столкновений, для обмена информацией с другими судами и береговой службой. Сроки оборудования судов аппаратурой согласно международным требованиям.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.05.2009 |
| Размер файла | 316,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство Образования и Науки Украины
Одесская национальная морская академия
Реферат
Система и устройства автоматической идентификации судов
Выполнил:
Одесса 2009
Автоматическая идентификационная система
История разработки АИС
Рост интенсивности мирового судоходства, появление высокоэффективных дорогостоящих судов, увеличение их размеров и скоростей определяют повышенные требования к обеспечению безопасности мореплавания. Одним из путей повышения безопасности мореплавания является широкое внедрение автоматических систем, основанных на комплексном использовании средств связи, вычислительной техники и навигации. В результате объединения возможностей глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС), систем автоматической цифровой радиосвязи и систем электронной картографии появились реальные предпосылки внедрения принципиально новых информационных технологий и систем, позволяющих эффективно и оперативно решать вопросы управления движением судов, обмена информацией как между судами, так и между судами и берегом. Такие системы, получившие название АИС (автоматические идентификационные системы, Automatic Identification System - AIS), обеспечивают автоматический обмен наиболее важными навигационными данными между судами и береговыми станциями в УКВ в диапазоне морской подвижной службы и в значительной мере дополняют традиционные судовые навигационные комплексы на основе РЛС.
Идея разработки АИС возникла в конце восьмидесятых годов прошлого века в результате возросшей необходимости информационного обмена судов с берегом для обеспечения безопасности судоходства и повышения эффективности эксплуатации судов. Первоначально в качестве технического средства выступал "транспондер" (от transmit - передавать и respond - отвечать, реагировать) - устройство, которое отвечало на запросы береговых станций системы регулирования движением судов и передавало самую необходимую информацию о судне. Впоследствии данная идея была расширена и включила в себя дополнительные требования по обеспечению обмена данными между судами для решения задач предупреждения столкновений. Однако название "транспондер" успело закрепиться за данным устройством и сейчас этот термин часто используется для обозначения судовой аппаратуры АИС.
Значительные изменения в развитии информационных технологий, техники связи и телекоммуникаций, навигационных систем обеспечили возможность решения задач информационного обмена между судами и береговыми станциями на более высоком уровне, чем это предполагалось в первоначальных вариантах. Сегодня АИС - это автоматическое приемо-передающее устройство, работающее в УКВ диапазоне, способное осуществлять оперативный обмен данными между судами (идентификатор, координаты, курс, скорость и др.) и береговыми станциями. АИС позволяет обрабатывать свыше 4000 донесений в минуту и обновлять содержание сообщений каждые две секунды; использует технические средства самоорганизующегося множественного доступа с временным уплотнением, обеспечивая устойчивую и надежную работу при высокой скорости обмена данными и высокой плотности судов.
АИС является одним из основных элементов системы мониторинга судов не только в прибрежной зоне, но и далеко за её пределами, поскольку имеет так называемый режим дальней связи, использующий спутниковые системы связи. Предусмотрено также использование АИС при лоцманской проводке судов, передаче сообщений по безопасности мореплавания, передаче дифференциальных поправок для приемников глобальной спутниковой навигации и в других специальных приложениях.
Международные требования
В соответствии с требованиями новой главы 5 "Навигационная безопасность" Конвенции по охране человеческой жизни на море 1974 года (Конвенция СОЛАС-74) АИС необходимо устанавливать на судах поэтапно, начиная с 1 июля 2002 года.
Требования Конвенции СОЛАС-74 с поправками по оснащению судов аппаратурой АИС сведены в табл.1.1
Таблица 1.1 - Сроки оборудования судов аппаратурой АИС
|
Суда, совершающие международные рейсы |
|||
|
Тип судна |
Тоннаж, б. р. т |
Сроки |
|
|
Все новые суда |
>300 |
с 01.07.2002 года |
|
|
Существующие пассажирские суда |
все суда |
до 01.07.2003 года |
|
|
Существующие танкеры |
все суда |
до первого освидетельствования после 01.07.2003 года |
|
|
Существующие суда |
>50000 |
до 01.07.2004 года |
|
|
Существующие суда |
300...50000 |
до 01.01.2005 года |
|
|
Суда, не совершающие международные рейсы |
|||
|
Все новые суда |
>500 |
с 01.07.2002 года |
|
|
Существующие суда |
>500 |
до 01.07.2008 года |
Таким образом, оборудование аппаратурой АИС всех судов, совершающих международные рейсы, должно быть завершено до 31 декабря 2004 года. Суда тоннажем 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 спасению (SAR).
АИС выполняет следующие функции:
автоматическую идентификацию судов (номер судна IMO, MMSI, позывной и название), прием и передачу по 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 также 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;
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 каналам 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.
Общий принцип функционирования АИС
Общий принцип действия АИС поясняется рис.1.1 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.
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 спасения, 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 объединяются 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.
Все 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 ASCII, 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.1.2 и 1.3
Таблица 1.2 - Интервалы передач АИС
|
Вид информации |
Интервал передачи |
|
|
Статическая информация |
Каждые 6 минут, при изменении данных и по требованию |
|
|
Динамическая информация |
Согласно таблице 1.2 в зависимости от режима плавания, изменения скорости и курса. |
|
|
Информация о рейсе |
Каждые 6 минут, при изменении данных и по требованию |
|
|
Сообщения по безопасности плавания |
При необходимости |
Статическая и рейсовая информация передается в так называемом сообщении №5 "Статические данные о судне и информация о рейсе" (см. табл.2.3). Динамическая информация передается в зависимости от скорости судна и изменения курса судна. Интервал передач задается в соответствии с табл.1.3 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.
Таблица 1.3 - Интервал передач динамической информации
|
Динамическое состояние судна |
Интервал между сообщениями |
|
|
Судно на якоре, на швартовых или движущееся со скоростью менее 3 узлов |
3 мин. |
|
|
Судно на якоре, на швартовых или движущееся быстрее 3 узлов |
10 сек. |
|
|
Судно на ходу (0-14 узлов) |
10 сек. |
|
|
Судно на ходу (0 - 14 узла) и изменение курса |
3,33 сек. |
|
|
Судно на ходу (14-23 узла) |
6 сек. |
|
|
Судно на ходу (14 - 23 узла) и изменение курса |
2 сек. |
|
|
Судно на ходу (более 23 узлов) |
2 сек. |
|
|
Судно на ходу (более 23 узлов) и изменение курса |
2 сек. |
УКВ каналы АИС
Станции АИС обмениваются данными между собой по умолчанию на двух УКВ каналах с временным разделением сигналов (TDMA): 87В (161,975 МГц) и 88В (162,025 МГц). Станции АИС используют TDMA каналы на одинаковых частотах с разделением передач по 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 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. Более подробно процедура выбора слотов для передачи поясняется в п.2.3 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 осуществляет сама базовая станция. Такой алгоритм называется FATDMA - fixed access TDMA, множественный фиксированный доступ с временным разделением каналов.
В регионах, где осуществляется мониторинг береговыми станциями, могут использоваться другие частотные каналы АИС, если каналы 87В и 88В заняты другими 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 2250 = 60 сек
Для повышения надежности системы и повышения пропускной способности используются два канала АИС, обеспечивая передачу/прием по 2250 слот/мин на каждом канале.
Таким образом, пропускная способность АИС на двух УКВ каналах составляет 4500 слот/мин.
2250 слот/мин 2 = 4500 слот/мин.
Принцип временного разделения передач отдельных судов поясняется рис.1.2
Список используемой литературы
1. "Система и устройства автоматической идентификации судов", В.М. Кошевой, А.В. Шишкин, В.И. Купровский: Одесса 2005.
2. Информация из "Интернета"
Подобные документы
Общая характеристика деятельности организации "Ассоциация судоходных компаний". Описание основных источников водоснабжения согласно ГОСТу 29183-91 для судов внутреннего плавания. Особенности приема, хранения и передачи судам воды водоналивными судами.
курсовая работа [469,4 K], добавлен 21.12.2010Насыпные и навалочные грузы, перевозимые на судах без тары. Направления развития специализированных судов для перевозки массовых грузов. Создание универсального судна. Характеристика узкоспециализированных и комбинированных судов, грузового оборудования.
реферат [533,6 K], добавлен 15.01.2013Осуществление перевозки подвижной техники на специализированных судах-автомобилевозах, многоцелевых и универсальных судах. Перечень подвижной техники. Технологические схемы погрузки, выгрузки, размещения и крепления груза. Проблемы для экипажей судов.
реферат [877,2 K], добавлен 02.09.2010Взлётно-посадочная полоса, рулёжные дорожки, перрон. Светосигнальные огни, их виды. Места стоянки и обслуживания воздушных судов. Системы обеспечивающие безопасность полетов. Работа диспетчерских служб. Система раннего предупреждения близости земли.
реферат [808,5 K], добавлен 09.04.2015Условия жизнедеятельности экипажей судов и ее обеспечение в основе деятельности Международной Морской Организации и Международной Организации Труда. Система управления безопасностью судов и необходимые международные документы и свидетельства на борту.
реферат [15,8 K], добавлен 09.08.2008Составление схемы движения судов и определение оптимальных показателней работы судов на этих линиях. Коэффициент использования грузоподъемности и производительность 1 тонны грузоподъемности в валовые сутки эксплуатации. Достижение оптимальных значений.
курсовая работа [98,4 K], добавлен 11.06.2008Документация для проведения инспекционного контроля на воздушных судах. Основные принципы инспекторских проверок гражданских воздушных судов в аэропортах Российской Федерации. Инспекторская проверка на перроне и определение категорий несоответствия.
дипломная работа [129,2 K], добавлен 22.11.2015Расхождение т/х "РТ-300" и "Волго-Дон". Порядок взаимодействия согласно Правил плавания по ВВТ РФ и Особенностей движения и стоянки судов по ВВП В-КБ на участке р. Кама. Общий алгоритм движения судов и составов на участках с указанным километражем.
курсовая работа [158,0 K], добавлен 01.11.2016Классификация и основные технические характеристики судов. Объекты и субъекты страхования. Страховая сумма и страховое обеспечение. Объем страховой ответственности. Страховая премия. Сроки страхования. Заключение договора страхования судов.
реферат [39,9 K], добавлен 15.02.2007Описание технологии укладки глубоководных трубопроводов и характеристика основных средств ее обеспечения. Изучение типов и устройства трубоукладочных судов и барж. Технические особенности судов-трубоукладчиков нового поколения с применением барабана.
реферат [1,6 M], добавлен 30.09.2014
