Статья: Универсальная Автоматическая Идентификационная Система (AIS). Применение технологии AIS в службах движения судов (VTS)

Максимум трафика - Сингапур и Дуврский пролив. Эти расчёты основаны на результатах анкетирования Администрации порта Сингапур и Береговой охраны Дуврского пролива, отвечавшим на вопрос, сколько судов они ожидают в радиусе 20 морских миль (на основе данных 1990 г.). Ответ из Сингапура состоял в том, что в любой момент имеется примерно 300 судов, пришвартованных у стенки или на якоре и 60-70 торговых судов на ходу.

VHF транспондер, как можно предполагать, буде иметь дальность действия около 40 морских миль. Поэтому была произведена экстраполяция данных, в результате которой получено 300 судов на якоре и 210 на ходу. К этой цифре было дополнительно добавлено 100 судов, чтобы учесть паромы, лоцманские катера, буксиры, вспомогательные, патрульные и рыболовные суда. В таблице 2 приведены результирующие оценки числа донесений о позиции судов, требующихся каждую минуту с учётом значений скорости обновления сообщений, приведённых в таблице 1.

Этот сценарий даёт оценку 3060 донесений в минуту. Аналогичный расчёт для Дуврского пролива даёт примерно 2550 донесений в минуту (480 судов). Из практических соображений была выбрана цифра 2000 донесений в минуту в качестве минимального требования.

Таблица 1. Используемые в AIS интервалы между сообщениями

* Для прогнозирования скорости поворота и траектории при изменении судном курса требуется повышенная скорость обновления сообщений. На основе требуемой точности позиционирования выбрана скорость, в три раза превышающая стандартную.

Таблица 2. Оценка объёма трафика в проливах Сингапура (в пределах радиуса VHF связи 40 морских миль)

Требования к индикатору

Далее необходимо рассмотреть требования к индикатору с тем, чтобы выводимые данные были полезны для мореплавателя. Технические условия IMO оставляют неопределённым вопрос требований к отображению информации, хотя в идеале предполагалось, что информация AIS будет выводиться на индикатор судового радиолокатора, индикатор электронных карт и информационную систему с цветным дисплеем (ECDIS) или на специальный выделенный индикатор. Было бы необходимо учесть опасность перегрузки экрана данными, и, по всей вероятности, требуется корреляция между первичными радиолокационными целями и целями, полученными от транспондера AIS.

В настоящее время радиолокаторы и системы ECDIS не обладают способностью (и не имеют одобрения типа) принимать генерируемые системой AIS данных. Поэтому во многих образцах испытанных до сих пор индикаторов AIS используются специальные графические дисплеи на базе ПК.

Однако при разработке стандарта на проведение испытаний IEC 61993-2 Технический комитет 80 Международной электротехнической комиссии (IEC) счёл необходимым определить “минимальные требования к индикатору для AIS”, для того чтобы оценить предлагаемые функции. Стандарт требует, как минимум, вывода 16 буквенно-цифровых символов, что достаточно для получения идентификатора и координат запрашиваемого судна.

Подчёркивается, что это - минимальные требования к индикатору для AIS (главным образом для целей испытаний), хотя он может использоваться в море в условиях низкой активности. Чтобы полностью воспользоваться возможностями AIS, система должна быть интегрирована в один из существующих графических индикаторов на мостике или иметь специально выделенный графический дисплей. Более высокие функциональные возможности могут быть получены от графического дисплея с расширенными возможностями, но выбор этого типа индикатора зависит от потребностей потребителя и предложений производителей.

Действующие стандарты

Ниже следует краткий обзор современного состояния разработки стандартов для AIS. Хотя некоторые специальные требования ещё требуется довести до конца (особенно технические вопросы), несколько компаний далеко продвинулись в разработке довольно сложных систем VTS, использующих новую технологию AIS.

· Резолюция IMO MSC.74(69), приложение 3. Рекомендации по техническим условиям на судовые универсальные автоматические идентификационные системы (AIS)

· Рекомендации ITU-R M.825-2. Характеристики транспондеров, использующих аппаратуру DSC (ЦИВ) и применяемых для опознавания судна с VTS и других судов

· Рекомендации ITU-R M.1371. Технические характеристики универсальной судовой автоматической идентификационной системы, использующей множественный доступ с временным уплотнением в полосе морской подвижной службы

· (Проект) стандарта IEC 61993-2 на испытания AIS. В июле 1998 г. Рабочая группа 8А Технического комитета 80 Международной электротехнической комиссии (IEC) начала работу по разработке стандарта, устанавливающего требования на рабочие характеристики, технические данные, эксплуатационные свойства и испытательные процедуры для транспондера AIS (Документ TC80/WG8-U.AIS).

Этот стандарт будет разработан в кратчайшие сроки (заседания рабочей группы проводятся примерно четыре раза в год). Ожидается, что рабочая группа завершит свою работу к концу 2000 - началу 2001 года. Действующий стандарт для транспондеров AIS, использующих технологию DSC, - это стандарт IEC 61993-1.

Приборы, изготовленные только по стандарту MSC.74 (69), необязательно будут обеспечивать возможность взаимодействия с приборами, использующими аппаратуру DSC. Хотя Рекомендации ITU-R M.1371 и определяют технологию, используемую для систем, и приборы, изготовленные по этому стандарту, должны обладать способностью к взаимодействию, нет никакой гарантии возможности взаимодействия без дополнительных испытаний. Стандарт IEC 61993-2 определяет требования к процедуре этих испытаний, а также требования к сопряжению.

Все системы AIS, изготавливаемые и продаваемые для коммерческих целей, должны удовлетворять всем трём описываемым стандартам.

Роль IALA в разработке стандартов

Международная ассоциация маячных служб и служб навигационного обеспечения (IALA) стала основной организацией, финансирующей и координирующей разработку универсального транспондера AIS. В 1996 г. Комитеты IALA по VTS и радионавигации подготовили проект рекомендаций, который после уточнения в Подкомитете по безопасности судоходства NAV стал основой технических условий IMO на AIS.

В октябре 1997 г. по просьбе нескольких вновь возникших производителей оборудования AIS Ассоциация IALA приняла рабочую группу производителей и морских администраций для согласования стандартной технологии для транспондеров AIS. Эта группа, которая официально образовала Рабочую группу IALA по AIS, подготовила проект рекомендаций, которые был представлен Швецией от имени Финляндии, Германии, Канады, Южной Африки и Соединенных Штатов в Сектор радиосвязи Международного союза электросвязи (ITU-R).

Подготовительная группа IALA по AIS в настоящее время собирается дважды в год под эгидой IALA для продолжения работ по разработке стандартов и приложений, а также “Руководства IALA по AIS”, которое само по себе является важным проектом.

На последнем заседании подкомитета NAV 45 (сентябрь 1999 г.) была выражена озабоченность относительно явного отсутствия принятых процедур или руководящих материалов по эксплуатации AIS, особенно в режиме связи судна с судном. IALA и Руководящая группа по AIS взяли на себя обязательство подготовить базовое представление по этому вопросу для рассмотрения на следующем заседании NAV 46 в июле 2000 г.

ВОПРОСЫ СВЯЗИ

Рабочие режимы AIS

AIS обычно работает в автономном режиме самоорганизующегося информационного обмена между судами, если береговая станция (например, центр VTS) не назначит в определённом районе сеть информационного обмена “судно-берег” для всех судов и береговых абонентов. Стандарт на универсальные AIS (Рекомендации ITU-R M.1371) определяет два канала рабочих частот AIS1 и AIS2 и требует, чтобы эти каналы работали одновременно и параллельно. Для связи судна с судном в открытом море конференция WRC-97 выделила каналы 87B и 88B. Конференция WRC-97 также предусмотрела выделение в случае необходимости региональных каналов для AIS, например, в пределах зоны ответственности VTS и (или) в пределах национальных границ.

В районах обслуживания VTS режимы связи “судно-судно” и “судно-берег” действуют автономно и параллельно. Для обеспечения каждого из двух рабочих режимов требуются отдельные выделенные частоты: режим “судно-судно” требует два выделенных симплексных частотных канала, и режим “судно-берег” требует два выделенных дуплексных частотных канала.

Для выполнения требуемых услуг и функций системы VTS требуют дуплексные каналы. Для служб VTS, которые охватывает большие географические районы, обслуживаемые несколькими постами связи, обычно требуется два дуплексных канала, чтобы избежать взаимных помех между соседними вышками. В районах, обслуживаемыми более чем двумя постами, для эффективного использования частотного спектра вышки могут по очереди использовать два частотных канала.

AIS должна иметь возможность работать в режиме “судно-судно” везде и непрерывно. Таким образом, требуется, чтобы в зоне ответственности VTS система AIS поддерживала оба режима связи “судно-берег” и “судно-судно” на двух отдельных каналах. Для выполнения этого требования и ослабления явления взаимных помех (поскольку один канал может быть забит взаимными помехами) судовые транспондеры AIS проектируются для одновременной работы на двух частотных каналах. Стандарт на универсальные AIS предусматривает автоматическое переключение каналов (управление каналами с помощью DSC и транспондеров AIS с перестройкой по частоте) для дуплексных и симплексных каналов.

Распределение частот

В ответ на просьбу IMO о выделении частот для AIS Всемирная конференция по радиосвязи 1997 г. (WRC-97) выделила для этой цели два глобальных канала из VHF полосы морской подвижной службы. Это каналы AIS 1 - 87B (161,975 МГц) и AIS 2 - 88B (162,025 МГц). Эти каналы были выбраны с целью увеличения пропускной способности и ослабления взаимных радиопомех.

Конференция WRC-97 также предусмотрела для администраций выделение “региональных частотных каналов для AIS” там, где каналы 87B и 88B недоступны, и в случае необходимости получение новых каналов согласно приложению S18 к Рекомендациям ITU-R M.1084-2 (симплексный режим дуплексных каналов и (или) 12,5-кГц узкополосные каналы). Конференция WRC-97 далее заявила, что “эти регионы должны быть большими, насколько это возможно”, для решения задач безопасности судоходства.

В пределах района VTS/AIS переключение каналов AIS осуществляется, когда береговые станции переключают судовые транспондеры на выделенные для VTS/AIS рабочие частоты. Переключение частоты может быть выполнено несколькими методами, включая автоматическое переключение береговыми базовыми станциями или ручное переключение оператором AIS на судне. Переключение может быть выполнено береговой станцией VTS с помощью протокола STDMA или станцией района A1 GMDSS с помощью DCS.

Международный союз электросвязи (ITU) утвердил технический стандарт на универсальные судовые AIS (Рекомендации ITU-R M.1371, разработанные по просьбе Международной морской организации (IMO)).

Управление каналами

При выделении двух частот для использования AIS в открытом море конференция WRC-97 открыла широкую дорогу для администраций для выделения региональных частот для AIS, где эти две частоты не доступны. И Рекомендации ITU-R M.1371 и Конференция WRC-97 определяют, что частоты AIS (для работы в открытом море или на региональном уровне) должны выделяться из полосы морской VHF связи, определяемой Приложением S18 Международного регламента радиосвязи. WRC-97 также предусматривает использование для AIS 12,5-кГц узкой полосы, там где она может потребоваться для администраций вследствие отсутствия доступа к каналу.

Для того чтобы облегчить полное использование полосы частот и обеспечить автоматическое переключение частотных каналов для судов и береговых станций, стандарт AIS использует цифровой избирательный вызов (DSC). В стандарте используется термин “управление каналами”. Как уже было сказано выше в данной статье, VHF DSC был вначале реализован и принят как часть Глобальной морской системы связи при бедствии и для обеспечения безопасности (GMDDS) и поэтому является обязательной аппаратурой на судах, осуществляющих международные рейсы. Так как некоторые администрации используют DSC для автоматического опознавания судов (например, Навигационная информационная система в Дуврском проливе и VTS в порту Валдиз на Аляске), новый стандарт на AIS также предусматривает “совместимость с DSC”.