Назначение и основные функции

 

Назначение и основные функции Автоматической идентификационной системы (АИС) официально определены в Резолюции IMO MSC.74(69) от 12 мая 1998 г.:

АИС должна улучшить безопасность судовождения, защиту окружающей среды и эффективность использования СУДС посредством выполнения следующих функций:

предупреждение столкновений в режиме работы «судно - судно»;

получение прибрежными государствами информации о судне и грузе, а также использование в качестве технического средства VTS в режиме работы «судно - берег».

Назначение, цели и основные функции АИС приведены также, с некоторыми вариациями, в Правиле 19 Главы 5 Конвенции SOLAS и в Резолюции IMO А.917(22) «Руководство по использованию АИС на судах». На основании трех упомянутых документов можно дать следующее определение для АИС и ее основных функций.

АИС - многофункциональная информационно-техническая система, оборудование которой устанавливается на судах и в береговых службах в целях обеспечения безопасности мореплавания и автоматизации обмена навигационной информацией.

АИС обеспечивает:

автоматическую и регулярную передачу судном другим судам и береговым службам информации, включающей сведения о судне, координаты, курс, скорость и другие данные;

автоматический прием, обработку и отображение аналогичной информации от других судов и береговых служб;

автоматическое сопровождение (прокладку движения) судов, оборудованных АИС, в целях предупреждения столкновений, а также контроля и регулирования судоходства;

автоматизированный обмен сообщениями, связанными с безопасностью мореплавания, между судами и береговыми службами.

 

Принцип действия

 

Суда, оборудованные аппаратурой АИС, находясь в открытом море или в прибрежных районах, регулярно передают в диапазоне ОВЧ (УКВ) морской подвижной радиослужбы стандартные сообщения, содержащие информацию о судне, его координатах, курсе, векторе скорости, опасном грузе на борту, порте назначения, времени прибытия и другую.

Одновременно каждым судном, оборудованным АИС, принимается аналогичная информация от других судов, находящихся в радиусе действия, ограниченном распространением радиоволн ОВЧ (УКВ) диапазона (20 - 30 миль). Принятая информация автоматически обрабатывается и отображается на одном из судовых навигационных дисплеев. Синхронизация работы всех станций АИС (судовых и береговых) обеспечивается глобальной навигационной спутниковой системой (ГНСС), которая также является источником передаваемой информации о координатах и векторе скорости.

В прибрежных районах, где установлены базовые станции АИС, информация, передаваемая судами, принимается базовыми станциями и поступает в распоряжение береговых служб (СУДС и 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 между собой, а также с информацией, получаемой в СУДС и в обязательных системах судовых сообщений. В прибрежных районах точность определения координат судов с помощью ГНСС и, следовательно, эффективность АИС могут быть повышены посредством береговых опорных станций и радиомаяков, передающих для судов дифференциальные поправки.

Базовые (береговые) станции АИС могут действовать в активном режиме, управляя режимом работы судовых станций и передавая им информацию, связанную с безопасностью мореплавания (местные навигационные предупреждения, дифференциальные поправки для ГНСС, данные о судах, сопровождаемых СУДС, и другую). При нахождении судов вне районов действия береговых базовых станций и в открытом море АИС может действовать в режиме дальней связи через 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.

Принцип взаимного получения и использования информации АИС двумя судами, находящимися в «радиовидимости» друг друга.

Судовая аппаратура каждого судна упрощенно представлена тремя блоками: приемник ГНСС, контролер (управляющее устройство на основе микропроцессора) и приемопередатчик ОВЧ (УКВ) диапазона. Обмен информацией между аппаратурой двух судов осуществляется через специальный канал связи АИС, выделенный в диапазоне ОВЧ морской подвижной службы.

Отображение принятой и обработанной информации производится на экране судового навигационного графического дисплея (РЛС/САРП, электронная картографическая система, интегрированная навигационная система). Символ встречного судна (треугольник) и метка истинного курса ориентированы по данным гирокомпаса. Вектор скорости, получаемый по данным ГНСС, может не совпадать с курсом (острым углом треугольника) при наличие дрейфа (сноса). При наведении на символ встречного судна маркера в дополнительном окне дисплея выдаются данные по судну, включающие название или позывной, координаты или пеленг/дальность, курс и скорость, Дкр и Ткр, тип судна, его навигационный статус (например, ограничено осадкой), данные о наличии опасного груза, порт назначения, ЕТА и т.д.

Для обеспечения одновременной работы многих судовых и береговых станций АИС на одном частотном канале используется метод множественного доступа с временным разделением (TDMA - Time Division Multiplied Access).

Благодаря общей синхронизации всех станций АИС по сигналам ГНСС, минутный кадр передачи - приема информации делится на 2250 временных интервалов (слотов). Каждая станция АИС выбирает для передачи своей информации один слот или несколько последовательных слотов, не занятых другими станциями. Кроме того, в передаваемые сообщения включается служебная информация о слотах, которые каждая станция АИС резервирует для передачи следующего сообщения. Таким образом, все станции АИС, находящиеся в радиусе «радиовидимости» друг друга, автоматически взаимно синхронизируются, не создавая помех общей работе. Период передачи информации станциями АИС определяется типом станции (судовая, базовая, установленная на СНО) и состоянием судна (неподвижное, на ходу, маневрирующее). Для большинства движущихся судов период передачи изменяется от 10 до 2 секунд, то есть, соизмерим с периодом обновления радиолокационной информации (2 - 4 секунды), определяемым частотой вращения антенны PJIC. Это позволяет осуществить постоянное слежение за движением судов, аналогичное автоматическому сопровождению с помощью РЛС/САРП.

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 М.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 87В и 88В. 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 - 87В (161,975 МГц) и AIS 2 - 88В (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 87В и 88В недоступны, и в случае необходимости получение новых каналов согласно приложению S18 к Рекомендациям ITU-R М. 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 А1 GMDSS с помощью DCS.Международный союз электросвязи (ITU) утвердил технический стандарт на универсальные судовые AIS (Рекомендации ITU-R М.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 М.1371 и Конференция WRC-97 определяют, что частоты A1S (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".

Благодаря использованию DSC и всех соответствующих положений нового стандарта на AIS система AIS будет совместима с морскими VHF радиостанциями и может быть осуществлена "универсально" во всём мире. Понятно, что Соединённые Штаты, Сингапур и Новая Зеландия могут столкнуться с проблемами при выделении каналов для AIS, и им может понадобиться выделить отдельные региональные частоты для использования в своих районах. В Соединённых Штатах Федеральная комиссия связи (FCC) не смогла оставить два международных канала (87В и 88В) специально для целей AIS, так как они ранее были распределены для других целей. Хотя FCC и определила VHF канал 228В для работы AIS в режиме "судно-судно", Береговая охрана должна теперь определить второй канал для работы AIS в режиме "судно-судно" в национальном масштабе. Кроме того, Береговая охрана должна получить необходимые частоты для связи "судно- берег" в зонах ответственности VTS-Это всего лишь один пример, и вполне возможно, что рабочие каналы AIS, отличные от каналов, назначенных Конференцией WRC, будут использоваться в других районах мира. Однако благодаря применяемой организации каналов и используемых методов автоматического переключения каналов, связь для абонента будет в основном прозрачной, и этот факт будет оказывать небольшое влияние на международное судоходство и функционирование AIS.