Кемелерді автоматты түрде бақылау жүйесі

Кіріспе

Кемедегі қабылдағыштарды пайдаланатын автоматты бақылау жүйесі. Кемелерді қадағалау

Автоматты идентификация жүйесі (AIS) – кемелердегі қабылдағыштарды пайдаланатын және кеме қозғалысын бақылау қызметтері (VTS) қолданатын автоматты бақылау жүйесі. AIS сигналдарын спутниктер арқылы қабылдағанда, Спутниктік AIS (S AIS) термині қолданылады. AIS ақпараты теңіз радарына қосымша мәліметтер береді, ол суда жүзу кемелері үшін соқтығысудың алдын алудың негізгі құралы болып табылады. ADS B жүйесі техникалық және операциялық тұрғыдан AIS-тен өзгеше болғанымен, оған ұқсас және ұшақтар үшін сондай-ақ функцияларды атқарады. AIS жабдықтары ұсынатын бірегей идентификация, орналасу, бағыт және жылдамдық сияқты ақпаратты экранда немесе электрондық картаны көрсету және ақпараттық жүйеде (ECDIS) көрсетуге болады. AIS кеме күзетшілеріне көмектесуге және теңіз билігіне кемелердің қозғалысын қадағалауға мүмкіндік береді. AIS стандартталған VHF қабылдағышты, мысалы, Global Positioning System қабылдағышы сияқты орналасу жүйесімен және гирокомпас немесе бұрылу жылдамдығын көрсететін басқа да электрондық навигациялық сенсорлармен біріктіреді. AIS қабылдағыштарымен жабдықталған кемелерді жағалау бойында орналасқан AIS базалық станциялары арқылы немесе, құрлық желілерінің қашықтығынан тыс жерде, көптеген сигналдарды ажырата алатын арнайы AIS қабылдағыштары бар спутниктер арқылы қадағалауға болады. Халықаралық теңіз ұйымының Теңіздегі адам өмірінің қауіпсіздігі жөніндегі халықаралық конвенциясы халықаралық сапарлар жасайтын кемелерде және барлық жолаушылар кемелерінде, олардың мөлшеріне қарамастан, AIS орнатылуын талап етеді. Әр түрлі себептерге байланысты кемелер AIS қабылдағыштарын өшіруі мүмкін.

AIS деректерін қарау және пайдалану

AIS негізінен кемелерге өз аймағындағы теңіз қозғалысын көруге және осы қозғалысқа көрінуге мүмкіндік береді. Бұл үшін арнайы VHF AIS трансивері қажет, ол жергілікті қозғалысты AIS қолдауы бар карталық кескіш немесе компьютер мониторында көруге мүмкіндік береді, сонымен бірге кеменің өзі туралы ақпаратты басқа AIS қабылдағыштарына жібереді. Порт органдары немесе басқа да жағалаудағы нысандар тек қабылдағыштармен жабдықталуы мүмкін, осылайша өз орналасқан жерін жіберудің қажеті болмай, жергілікті қозғалысты көре алады. Барлық AIS трансиверлерімен жабдықталған қозғалысты осылайша өте сенімді түрде көруге болады, бірақ бұл VHF диапазонымен шектеледі, шамамен 10–20 теңіз милі. Егер қолайлы карталық кескіш болмаса, жергілікті аймақтағы AIS трансивері сигналдарын ShipPlotter, GNU AIS немесе OpenCPN сияқты бірнеше компьютерлік бағдарламалардың бірі арқылы компьютерде көруге болады. Олар АИС жиіліктеріне бапталған өзгертілген теңіз VHF радиотелефонынан сигналды демодуляциялайды және компьютердің оқып, мониторда көрсетуі мүмкін цифрлық форматқа айналдырады; бұл деректерді жергілікті немесе кең ауқымды желі арқылы бөлісуге болады, бірақ бұл желіде қолданылатын радио қабылдағыштардың жалпы қашықтығымен шектеледі. Компьютерлік AIS бақылау қосымшалары мен стандартты VHF радио трансиверлерінде AIS трансиверлері болмайтындықтан, оларды тарату қажеттілігі жоқ жағалаудағы нысандар немесе кіші кемелер үшін арнайы AIS құрылғысына арзан балама ретінде жергілікті қозғалысты көру үшін пайдалануға болады, бірақ әрине, пайдаланушы желідегі басқа қозғалысқа көрінбейді. AIS деректерінің екінші, жоспарланбаған және дамып келе жатқан қолданысы – оны AIS қабылдағышын қажет етпей, интернетте көпшілікке қолжетімді ету. Спутниктен және интернетке қосылған жағалаудағы станциялардан жиналған жаһандық AIS трансивері деректері жинақталады және бірнеше қызмет провайдерлері арқылы интернетте қолжетімді болады. Осылай жинақталған деректерді кез келген интернетке қосылған құрылғыда көруге болады, бұл әлемнің кез келген жерінен дерлік жаһандық, нақты уақыт позициялық деректерді ұсынады. Типик деректерге кеменің аты, мәліметтері, орналасқан жері, жылдамдығы және бағыты картада көрсетіледі, іздеуге болады, әлеуетті шексіз, жаһандық ауқымы бар және тарих мұрағатталады. Бұл деректердің көп бөлігі тегін, бірақ спутниктік деректер және мұрағаттарды іздеу сияқты арнайы қызметтер әдетте ақылы болады. Деректер тек оқу режимінде ұсынылады және пайдаланушылар AIS желісінде көрінбейді. Интернетке үлес қосатын жағалаудағы AIS қабылдағыштарының көп бөлігін көптеген еріктілер басқарады. Android, Windows және iOS құрылғыларында пайдалануға дайын AIS мобильді қосымшалары бар. Интернеттегі AIS қызметтерін ұсынатын провайдерлердің тізімін төмендегі сыртқы сілтемелерде қараңыз. Кеме иелері мен жүк жіберушілер осы қызметтерді кемелерді және олардың жүктерін табу және қадағалау үшін пайдаланады, ал теңіз әуесқойлары өздерінің фотосуреттер жинағын толықтыра алады.

AIS is intended, primarily, to allow ships to view marine traffic in their area and to be seen by that traffic. This requires a dedicated VHF AIS transceiver that allows local traffic to be viewed on an AIS enabled chartplotter or computer monitor while transmitting information about the ship itself to other AIS receivers. Port authorities or other shore based facilities may be equipped with receivers only, so that they can view the local traffic without the need to transmit their own location. All AIS transceivers equipped traffic can be viewed this way very reliably but is limited to the VHF range, about 10–20 nautical miles. If a suitable chartplotter is not available, local area AIS transceiver signals may be viewed via a computer using one of several computer applications such as ShipPlotter, GNU AIS or OpenCPN. These demodulate the signal from a modified marine VHF radiotelephone tuned to the AIS frequencies and convert into a digital format that the computer can read and display on a monitor; this data may then be shared via a local or wide area network but will still be limited to the collective range of the radio receivers used in the network. Because computer AIS monitoring applications and normal VHF radio transceivers do not possess AIS transceivers, they may be used by shore based facilities that have no need to transmit or as an inexpensive alternative to a dedicated AIS device for smaller vessels to view local traffic but, of course, the user will remain unseen by other traffic on the network. A secondary, unplanned and emerging use for AIS data is to make it viewable publicly, on the internet, without the need for an AIS receiver. Global AIS transceiver data collected from both satellite and internet connected shore based stations are aggregated and made available on the internet through a number of service providers. Data aggregated this way can be viewed on any internet capable device to provide near global, real time position data from anywhere in the world. Typical data includes vessel name, details, location, speed and heading on a map, is searchable, has potentially unlimited, global range and the history is archived. Most of this data is free of charge but satellite data and special services such as searching the archives are usually supplied at a cost. The data is a read only view and the users will not be seen on the AIS network itself. Shore based AIS receivers contributing to the internet are mostly run by a large number of volunteers. AIS mobile apps are also readily available for use with Android, Windows and iOS devices. See External links below for a list of internet based AIS service providers. Ship owners and cargo dispatchers use these services to find and track vessels and their cargoes while marine enthusiasts may add to their photograph collections.

Пайдалану тарихы

Ең қарапайым деңгейде, AIS радио қабылдағыштардың жұптары арасында жұмыс істейді, олардың біреуі міндетті түрде кемеде орналасқан. Екіншісі кемеде, құрлықта (жерде) немесе спутникте болуы мүмкін. Сәйкесінше, бұл кемеден кемеге, кемеден құрлыққа және кемеден спутникке қатынас түрлерін білдіреді және осы ретпен жүзеге асырылады.

Кемедегі AIS қабылдағыштар мен қабылдағыштар

2002 жылғы ИМО SOLAS келісімі халықаралық сапарлар жасаушы 300 ГТ-тан асатын көптеген кемелерге А класты AIS трансиверін орнатуды талап ететін міндеттеме енгізді. Бұл AIS жабдықтарын қолдану бойынша алғашқы міндеттеме болды және шамамен 100 000 кемеге әсер етті. 2006 жылы AIS стандарттар комитеті қарапайым және төмен құнмен AIS құрылғысын жасауға бағытталған B класты AIS трансиверінің техникалық сипаттамасын жариялады. Сол жылы төмен бағадағы B класты трансиверлер қолжетімді болды, көптеген елдерде міндеттемелерді қабылдауға ықпал етті және барлық өлшемдегі кемелерде AIS құрылғыларын кең ауқымда орнатуды коммерциялық тұрғыдан мүмкін етті. 2006 жылдан бері AIS техникалық стандарттар комитеттері AIS стандартын және өнім түрлерін, ең ірі кемелерден бастап шағын балық аулау кемелері мен құтқару қайықтарына дейін, кең ауқымды қолданыстарды қамту үшін жаңартып келеді. Параллельдік түрде, үкіметтер мен органдар қауіпсіздік пен қауіпсіздікті арттыру мақсатында әртүрлі кемелерге AIS құрылғысын орнату жобаларын бастады. Көптеген міндеттемелер коммерциялық кемелерге бағытталған, ал жеке кемелер таңдау бойынша орнатады. 2010 жылы Еуропалық ішкі су жолдарында жұмыс істейтін көптеген коммерциялық кемелерге ішкі су жолдарына сертификатталған А класты құрылғы орнату қажет болды, 15 метрден асатын барлық ЕО балық аулау кемелері 2014 жылдың мамыр айына дейін А класты құрылғымен жабдықталуы тиіс, ал АҚШ қолданыстағы AIS талаптарына ұзақ күткен толықтыруды күтуде, ол 2013 жылы күшіне енуі күтілуде. 2012 жылдың мәліметтері бойынша, шамамен 250 000 кемеде бір түрдегі AIS трансивері орнатылған, ал жақын арада тағы 1 миллион кемеде орнату қажет, сонымен қатар одан да ірі жобалар қарастырылуда. 1

Жер бетіндегі АИС (T-AIS)

AIS 1990-шы жылдары жоғары қарқынды, қысқа қашықтықтағы идентификация және бақылау желісі ретінде әзірленді. Кемедегі және құрлықтағы AIS қабылдағыштарының таралу радиусы өте өзгергіш, бірақ әдетте шамамен көру қабатымен шектеледі. Соның салдарынан, құрлықтағы AIS (T AIS) жағалау суларынан тыс жерде қолданыс жоғалтады. Порттар мен теңіз билігіне қарасты қабылдағыштардан өзге, жеке меншіктегі үлкен желі де бар.

Спутниктік АИС (S-AIS)

1990 жылдары АИС жүйесінің ғарыштан анықталуы күдікті болған. Дегенмен, 2005 жылдан бері әртүрлі ұйымдар спутниктік қабылдағыштарды пайдаланып АИС хабарларын анықтау бойынша тәжірибелер жүргізіп келеді, ал 2008 жылдан бастап L3Harris, exactEarth, ORBCOMM, Spacequest, Spire сияқты компаниялармен қатар мемлекеттік бағдарламалар да спутниктерге АИС қабылдағыштарын орналастырды. АИС жүйесінде қолданылатын уақытты бөлісуге негізделген (TDMA) радио байланыс схемасы, А класы, В класы, идентификатор, AtoN және SART сияқты барлық типтегі қабылдағыштардан АИС хабарларын сенімді түрде қабылдау үшін маңызды техникалық қиындықтар тудырады. Алайда, индустрия жаңа технологияларды әзірлеу арқылы осы мәселелерді шешуге ұмтылып келеді және алдағы жылдары спутниктік АИС жүйелерінің А класы хабарламаларына қазіргі шектеулері В класы мен идентификатор хабарламаларын қосу арқылы айтарлықтай жақсаруы мүмкін. АИС спутниктік операторлары үшін басты міндет – спутниктің кең қабылдау аймағынан бір мезгілде келіп түсетін АИС хабарларының өте көп санын қабылдау қабілеті. АИС стандартында туатын мәселе бар: АИС стандартында анықталған TDMA радио байланыс схемасы әр минутта 4500 уақыт тілімін ұсынады, бірақ бұл спутниктің кең қабылдау аймағы мен АИС қабылдағыштарының санының артуына байланысты оңай жеңіліп, хабарлардың қақтығысуына әкелуі мүмкін, оларды спутниктік қабылдағыш өңдей алмайды. exactEarth сияқты компаниялар ABSEA сияқты жаңа технологияларды әзірлеп жатыр, олар жердегі және спутниктік қабылдағыштарға енгізіліп, жердегі АИС жүйесінің өнімділігіне әсер етпей, ғарыштан В класы хабарларын сенімді анықтауға көмектеседі. Спутниктік А және В класындағы хабарларды қосу толыққанды ғаламдық АИС қамту мүмкіндігін береді, бірақ спутниктік TDMA шектеулері ешқашан жердегі желілердің қабылдау өнімділігіне жете алмайтындықтан, спутниктер жердегі жүйені алмастырмай, оны толықтырады. АИС вертикальді таратуы (горизонтальді емес) Халықаралық ғарыш станциясының (ХҒС) 400 км орбитасына дейін әлдеқайда ұзын. 2009 жылдың қараша айында STS 129 ғарыш миссиясы екі антеннаны – АИС VHF антеннасын және әуесқойлар радио антеннасын – ХҒС-ның Колумбус модуліне орнатты. Екі антенна да Еуропалық ғарыш агенттігі (ЕКА) мен ARISS (ХҒС-тегі әуесқойлар радиосы) командасының бірлескен еңбегімен салынды. 2010 жылдың мамырынан бастап Еуропалық ғарыш агенттігі Норвегияның қорғаныс ғылыми-зерттеу институты басқаратын консорциумда Kongsberg Seatex (Норвегия) компаниясының АИС қабылдағышын сынақтан өткізіп келеді, бұл ғарыштан кемелерді бақылау технологиясын демонстрациялауға бағытталған. Бұл спутниктік АИС бақылау қызметіне жасалған алғашқы қадам. 2009 жылы ORBCOMM АҚШ Жағалау күзетімен келісімшартқа отырып, АИС-ті ғарыштан АИС хабарларын қабылдау мүмкіндігін көрсету үшін спутниктерді ұшырды. 2009 жылы Люксембургтік Luxspace компаниясы RUBIN 9.1 спутнигін (AIS Pathfinder 2) ұшырды. Спутник SES және REDU Space Services компанияларымен бірлесіп жұмыс істейді. 2011 жылдың соңы мен 2012 жылдың басында ORBCOMM және Luxspace Vesselsat AIS микроспутниктерін ұшырды, біреуі экваторлық орбитада, екіншісі полярлық орбитада (VesselSat 2 және VesselSat 1). 2007 жылы АҚШ TacSat 2 спутнигімен ғарышқа негізделген АИС бақылауын сынақтан өткізді. Алайда, алынған сигналдар спутниктің қабылдау аймағынан бір уақытта көптеген сигналдарды қабылдау салдарынан бұзылды. 2009 жылдың шілдесінде SpaceQuest AIS қабылдағыштарымен AprizeSat 3 және AprizeSat 4 спутниктерін ұшырды. Бұл қабылдағыштар 2010 жылы Гавайи маңынан АҚШ Жағалау күзетінің SART сынақ маяқтарын сәтті қабылдады. 2010 жылдың шілдесінде SpaceQuest және Канаданың exactEarth компаниялары AprizeSat 3 және AprizeSat 4 спутниктерінен алынған деректер exactEarth жүйесіне енгізіліп, exactAIS(TM) қызметінің бөлігі ретінде бүкіл әлемде қолжетімді болатынын жариялады. 2010 жылдың 12 шілдесінде Норвегияның AISSat 1 спутнигі полярлық орбитаға сәтті ұшырылды. Спутниктің мақсаты – Солтүстік аймақтағы теңіз қызметін бақылауды жақсарту. AISSat 1 – өлшемдері 20×20×20 см наноспутник, оның АИС қабылдағышы Kongsberg Seatex компаниясы жасаған. Оның салмағы 6 килограмм, пішіні текшеге ұқсас. 2011 жылдың 20 сәуірінде Үндістанның ғарыш зерттеулер ұйымы Үнді мұхитындағы іздеу-құтқару (SAR) аймағында теңіз трафигін бақылау үшін S AIS жүктемесі бар Resourcesat 2 спутнигін ұшырды. АИС деректері Ұлттық қашықтан зондтау орталығында өңделіп, Үндістанның ғарыш ғылыми дерек орталығында сақталады. 2013 жылдың 25 ақпанында Аалборг университеті AAUSAT3 спутнигін ұшырды. Бұл 1U кубсатыт, салмағы 800 грамм, және оны Электрондық жүйелер кафедрасының студенттері ғана әзірледі. Ол екі АИС қабылдағышын – дәстүрлі және SDR негізделген қабылдағышты – алып жүреді. Жоба Данияның теңіз қауіпсіздігі басқармасымен ұсынылып, қаржыландырылды. Бұл жоба үлкен табысқа ие болды және алғашқы 100 күнде 800 000-нан астам АИС хабарламасын және радиосигналдардың 1 МГц жай сигналдарын жүктеді. Ол екі АИС арнасын бір уақытта қабылдайды және А және В класындағы хабарламаларды қабылдады. Ұшыру шығындары 200 000 еуродан аз болды. Канадалық exactEarth компаниясының АИС спутниктік желісі 8 спутникті пайдалана отырып, жаһандық қамтуды қамтамасыз етеді. 2017 жылдың қаңтары мен 2019 жылдың қаңтары арасында бұл желі Iridium NEXT шоқжұлдызындағы 58 жүктелген құралдармен L3Harris Corporation компаниясымен серіктестік арқылы айтарлықтай кеңейтілді. Сонымен қатар, exactEarth ABSEA технологиясын әзірлеуге қатысады, бұл оның желісіне В класындағы хабарламалардың көп бөлігін, сондай-ақ А класындағы хабарламаларды сенімді анықтауға мүмкіндік береді.

In the 1990s AIS was not anticipated to be detectable from space. Nevertheless, since 2005, various entities have been experimenting with detecting AIS transmissions using satellite based receivers and, since 2008, companies such as L3Harris, exactEarth, ORBCOMM, Spacequest, Spire and also government programs have deployed AIS receivers on satellites. The time division multiple access (TDMA) radio access scheme used by the AIS system creates significant technical issues for the reliable reception of AIS messages from all types of transceivers: Class A, Class B, Identifier, AtoN and SART. However, the industry is seeking to address these issues through the development of new technologies and over the coming years the current restriction of satellite AIS systems to Class A messages is likely to dramatically improve with the addition of Class B and Identifier messages. The fundamental challenge for AIS satellite operators is the ability to receive very large numbers of AIS messages simultaneously from a satellite's large reception footprint. There is an inherent issue within the AIS standard; the TDMA radio access scheme defined in the AIS standard creates 4,500 available time slots in each minute but this can be easily overwhelmed by the large satellite reception footprints and the increasing numbers of AIS transceivers, resulting in message collisions, which the satellite receiver cannot process. Companies such as exactEarth are developing new technologies such as ABSEA, that will be embedded within terrestrial and satellite based transceivers, which will assist the reliable detection of Class B messages from space without affecting the performance of terrestrial AIS. The addition of satellite based Class A and B messages could enable truly global AIS coverage but, because the satellite based TDMA limitations will never match the reception performance of the terrestrial based network, satellites will augment rather than replace the terrestrial system. AIS has much longer vertical (than horizontal) transmission – up to the 400 km orbit of the International Space Station (ISS). In November 2009, the STS 129 space shuttle mission attached two antennas—an AIS VHF antenna, and an Amateur Radio antenna—to the Columbus module of the ISS. Both antennas were built in cooperation between ESA and the ARISS team (Amateur Radio on ISS). Starting from May 2010 the European Space Agency is testing an AIS receiver from Kongsberg Seatex (Norway) in a consortium led by the Norwegian Defence Research Establishment in the frame of technology demonstration for space based ship monitoring. This is a first step towards a satellite based AIS monitoring service. In 2009, ORBCOMM launched AIS enabled satellites in conjunction with a US Coast Guard contract to demonstrate the ability to collect AIS messages from space. In 2009, Luxspace, a Luxembourg based company, launched the RUBIN 9.1 satellite (AIS Pathfinder 2). The satellite is operated in cooperation with SES and REDU Space Services. In late 2011 and early 2012, ORBCOMM and Luxspace launched the Vesselsat AIS microsatellites, one in an equatorial orbit and the other in a polar orbit (VesselSat 2 and VesselSat 1). In 2007, the U. S. tested space based AIS tracking with the TacSat 2 satellite. However, the received signals were corrupted because of the simultaneous receipt of many signals from the satellite footprint. In July 2009, SpaceQuest launched AprizeSat 3 and AprizeSat 4 with AIS receivers. These receivers were successfully able to receive the U. S. Coast Guard's SART test beacons off of Hawaii in 2010. In July 2010, SpaceQuest and exactEarth of Canada announced an arrangement whereby data from AprizeSat 3 and AprizeSat 4 would be incorporated into the exactEarth system and made available worldwide as part of their exactAIS(TM)service. On July 12, 2010, the Norwegian AISSat 1 satellite was successfully launched into polar orbit. The purpose of the satellite is to improve surveillance of maritime activities in the High North. AISSat 1 is a nano satellite, measuring only 20×20×20 cm, with an AIS receiver made by Kongsberg Seatex. It weighs 6 kilograms and is shaped like a cube. On 20 April 2011, Indian Space Research Organisation launched Resourcesat 2 containing a S AIS payload for monitoring maritime traffic in the Indian Ocean Search & Rescue (SAR) zone. AIS data is processed at National Remote Sensing Centre and archived at Indian Space Science Data Centre. On February 25, 2013—after one year launch delay—Aalborg University launched AAUSAT3. It is a 1U cubesat, weights 800 grams, solely developed by students from the Department of Electronic Systems. It carries two AIS receivers—a traditional and a SDR based receiver. The project was proposed and sponsored by the Danish Maritime Safety Administration. It has been a huge success and has in the first 100 days downloaded more than 800,000 AIS messages and several 1 MHz raw samples of radio signals. It receives both AIS channels simultaneously and has received class A as well as class B messages. Cost including launch was less than €200,000. Canadian based exactEarth's AIS satellite network provides global coverage using 8 satellites. Between January 2017 and January 2019, this network was significantly expanded through a partnership with L3Harris Corporation with 58 hosted payloads on the Iridium NEXT constellation. Additionally exactEarth is involved in the development of ABSEA technology which will enable its network to reliably detect a high proportion of Class B type messages, as well as Class A.

ORBCOMM 18 АИС-ті қоса алған жаһандық спутниктік желіні пайдаланады. ORBCOMM-ның OG2 (ORBCOMM Generation 2) спутниктері кемелерді бақылау және басқа да теңіздік навигациялық және қауіпсіздік шаралары үшін АИС жабдықтары бар кемелерден берілістерді қабылдап, хабарлауға арналған Автоматты идентификациялық жүйе (АИС) жүктемесімен жабдықталған, сондай-ақ әлемнің түкпір-түкпіріндегі ORBCOMM-ның 16 жер станциясына жүктеуге мүмкіндік береді. 2014 жылдың шілдесінде ORBCOMM Флорида штатының Кейп-Канавералдан SpaceX Falcon 9 ракетасымен алғашқы 6 OG2 спутнигін ұшырды. Әр OG2 спутнігі АИС қабылдағыш жүктемесін алып жүреді. Барлық 6 OG2 спутнігі сәтті орбитаға шығарылды және ұшырылғаннан кейін жақын арада ORBCOMM-қа телеметриялық мәліметтерді жіберді. 2015 жылдың желтоқсанында компания SpaceX Falcon 9 ракетасымен қосымша 11 АИС-ті қоса алған OG2 спутнигін ұшырды. Бұл арнайы ұшыру ORBCOMM-ның келесі буын спутниктік шоқжұлдызын аяқтау бойынша екінші және соңғы OG2 миссиясы болды.

Деректер көздерінің өзара байланысы

Оптикалық және радарлық суреттерді S-AIS сигналдарымен салыстыру соңғы пайдаланушыға кез келген типтегі кемені жылдам анықтауға мүмкіндік береді. S-AIS-тің басты артықшылығы – оның радар, оптикалық, ESM және GMDSS SARSAT және AMVER сияқты SAR-ға қатысты құралдар сияқты басқа көздерден алынған қосымша ақпаратпен оңай байланыса алуы. Спутниктік радар және басқа да көздер белгілі бір теңіз аймақтарындағы барлық кемелерді анықтау арқылы теңізді бақылауға көмектеседі, бұл әсіресе ұзақ қашықтықтағы құтқару операцияларын үйлестіру немесе VTS мәселелерін шешу кезінде өте пайдалы.

VHF деректер алмасу жүйесі

Уақыт өте келе қолданылуының кеңеюіне байланысты, кейбір жағалау аймақтарында (мысалы, Сингапур бұғазы, Қытайдың ірі порттары, Жапонияның бір бөлігі) кемелердің саны артып, AIS жүйесінің жұмысына әсер етті. Қозғалыс тығыздығы жоғарылаған сайын жүйенің қабылдау радиусы төмендеп, деректерді жаңарту жиілігі болмашы және кездейсоқ бола бастайды. Осы себепті VHF дерек алмасу жүйесі (VDES) әзірленді: ол қосымша жаңа жиіліктерде жұмыс істейді және оларды тиімдірек пайдаланады, соның нәтижесінде қауіпсіз байланыс және электрондық навигация үшін отыз екі есе артық өткізу қабілетін қамтамасыз етеді. VDES ITU M.2092 стандартында сипатталған.

Негізгі шолу

AIS қабылдағыштары автоматты түрде олардың орналасуы, жылдамдығы және навигациялық жағдайы сияқты ақпаратты белгілі интервалдармен қабылдағыштың құрамына енгізілген VHF таратушы арқылы таратады. Ақпарат кеменің навигациялық сенсорларынан, әдетте оның жаһандық навигациялық спутниктік жүйесі (GNSS) қабылдағышы және гирокомпасынан келеді. Кеменің атауы және VHF шақыру белгісі сияқты басқа ақпарат жабдықты орнату кезінде бағдарламаланады және тұрақты түрде таратылады. Сигналдар басқа кемелерде немесе VTS жүйелері сияқты құрлықтағы жүйелерде орнатылған AIS қабылдағыштарымен қабылданады. Қабылданған ақпарат экранда немесе карталық графиктерде көрсетіледі, бұл басқа кемелердің орналасуын радар дисплейі сияқты көрсетеді. Деректер швед ғалымы Хокан Ланс жасаған өзін-өзі ұйымдастыратын уақытты бөлудің көптеген кіру әдісі (SOTDMA) дерек байланысы арқылы таратылады. AIS стандарты жеке өнім түрлерін анықтайтын «түрлер» деп аталатын бірнеше қосалқы стандарттарды қамтиды. Әрбір өнім түрінің сипаттамасында барлық өнім түрлері жұмыс істеуі тиіс жаһандық AIS жүйесінің жалпы тұтастығын қамтамасыз ететін егжей-тегжейлі техникалық сипаттама берілген. AIS жүйесі стандарттарында сипатталған негізгі өнім түрлері: SOTDMA арқылы жұмыс істейтін А класты кемеге орнатылған AIS қабылдағышы. Ірі коммерциялық кемелерге арналған SOTDMA трансиверді оның жадында үнемі жаңартылатын слот картасын сақтауды талап етеді, сондықтан ол тарату үшін қол жетімді слоттарды алдын ала біледі. SOTDMA қабылдағыштары өздерінің хабарларын алдын ала жариялап, тарату слотын тиімді түрде резервтейді. Сондықтан SOTDMA хабарларын тарату AIS жүйесінде басымдыққа ие. Бұл 2 қабылдағышпен үздіксіз жұмыс істеу арқылы жүзеге асырылады. А класты құрылғыларда интеграцияланған дисплей болуы тиіс, 12,5 Вт қуатпен хабар таратуы, бірнеше кеме жүйесімен байланыс жасауы және ерекшеліктері мен функцияларының кең таңдауын ұсынуы тиіс. Әдеттегі хабар тарату жылдамдығы бірнеше секунд сайын. AIS A класының типтеріне сәйкес келетін құрылғылар AIS хабарламаларының барлық түрлерін қабылдайды. Қабылдағыштар хабар таратудан бұрын слот картасын тыңдайды және слоттағы «шу» фондық шумен бірдей (немесе ұқсас) слотты іздейді, осылайша слот басқа AIS құрылғысымен пайдаланылмайтынын көрсетеді. B класындағы "CS" 2 Вт қуатпен хабар таратады және оған интеграцияланған дисплей қажет емес: B класындағы "CS" блоктарын көптеген дисплей жүйелеріне қосуға болады, онда алынған хабарламалар тізімде немесе кестеде көрсетіледі. Әдеттегі хабар тарату жылдамдығы әр отыз секунд сайын болады, бірақ бұл кеменің жылдамдығына немесе базалық станцияның нұсқауларына сәйкес өзгеруі мүмкін. B "CS" класының стандарты интеграцияланған GPS және кейбір LED индикаторларын талап етеді. B класындағы "CS" жабдықтары AIS хабарламаларының барлық түрлерін қабылдайды. Жаңа SOTDMA B "SO" класы жүйесі, кейде B / SO класы немесе B + класы деп аталады, A класы сияқты уақыт аралығын табу алгоритмін қолданады және А класы хабар таратушыларымен бірдей хабар тарату басымдылығына ие, бұл оның әрқашан хабар тарата алатындығын кепілдендіреді. B "SO" класындағы технология сондай-ақ кеме жүріп жатқан жылдамдыққа байланысты оның тарату жылдамдығын өзгертеді, B "CS" класындағы әр отыз секунд сайынғы тұрақты жылдамдықтың орнына 23 түйірден астам уақыт ішінде әр бес секунд сайын өзгеріп отырады. Сонымен қатар, B класының "SO" 5 Вт қуатымен хабар таратады, бұл бұрынғы B класының "CS" 2 Вт қуатымен ауыстырылды. SOTDMA арқылы жұмыс істейтін жағалаудағы AIS қабылдағышы (тарату және қабылдау). Базалық станциялар AIS стандартында AIS жүйесін және онда жұмыс істейтін барлық құрылғыларды басқара алатын күрделі сипаттамалар мен функцияларға ие. Жеке қабылдағыштардан жай-күй туралы хабарларды сұрап алу немесе жиілік өзгерістерін беру мүмкіндігі. Навигацияға көмек (AtoN) Қимадағы немесе буядағы қабылдағыш (тарату және қабылдау) құрылғысы, ол тұрақты қолжетімділік уақытын бөлу арқылы көптеген кіруді (FATDMA) пайдаланады. Теңіз және ауа райы жағдайына байланысты деректерді жинауға және беруге, сондай-ақ желілік қамтуды кеңейту үшін AIS хабарламаларын қайта беруге арналған. Іздеу және құтқару қабылдағышы (SART) Авариялық апаттық сигнал беру маусымы ретінде құрылған, алдын ала хабарлау уақытын бөлудің бірнеше қатынасын (PATDMA) пайдаланатын немесе кейде «өзгертілген SOTDMA» деп аталатын мамандандырылған AIS құрылғысы. Құрылғы кездейсоқ түрде слотты таңдайды және бір минут ішінде сегіз хабарламадан тұратын бірнеше хабарламалар жібереді, сәтті тарату ықтималдығын арттыру үшін. SART 5 шақырымға дейін хабар таратуы керек және басқа AIS құрылғыларымен танылатын арнайы хабарлама форматын жібереді. Құрылғы PATDMA түріндегі операциясы слот картасына стресс тудыратындықтан, мерзімік пайдалануға және тек төтенше жағдайларда қолдануға арналған. Маманданған AIS қабылдағыштары. IMO/IEC жариялаған AIS сипаттамаларына қарамастан, бірқатар органдар гибридтік AIS құрылғыларын дамытуға рұқсат берді және ынталандырды. Бұл құрылғылар операциялық сенімділікті қамтамасыз ету үшін негізгі AIS тарату құрылымының және дизайнының тұтастығын сақтауға тырысады, бірақ олардың нақты талаптарына сәйкес келетін қосымша мүмкіндіктер мен функцияларды қосуға тырысады. "Оқу құралы" AIS қабылдағышы осындай өнімнің мысалы болып табылады, онда негізгі B кластың CSTDMA технологиясы құрылғының IMO сипаттамаларына толық сәйкес таратылатынын қамтамасыз ету үшін жасалған, бірақ оны батареямен қуаттауға, төмен құнға және үлкен көлемде орнатуға және пайдалануға оңай етуге мүмкіндік беретін бірқатар өзгерістер енгізілді. Мұндай құрылғылар IMO сипаттамасына сәйкес сертификатталмайды, өйткені олар тиісті сипаттаманың бір бөлігіне сәйкес келеді. Әдетте органдар құрылғының негізгі операциясы халықаралық AIS жүйесіне зиян келтірмейтінін қамтамасыз ету үшін өзінің егжей-тегжейлі техникалық бағалауын және сынағын жүргізеді. AIS қабылдағыштары AIS стандарттарында сипатталмаған, өйткені олар хабар таратпайды. Кез келген AIS жүйесінің тұтастығына ең үлкен қауіп - сәйкес емес AIS таратулары, сондықтан барлық хабар тарататын AIS құрылғыларының сақтық сипаттамалары. Алайда, барлық AIS қабылдағыштары AIS стандарттарында талап етілгендей, бірнеше арналарда хабар таратады. Нәтижесінде, бір арналы немесе мультиплекстелген қабылдағыштар барлық AIS хабарламаларын қабылдамайды. Барлық AIS хабарламаларын қабылдау үшін тек екі арналы қабылдағыштар ғана қажет.

AIS transceivers automatically broadcast information, such as their position, speed, and navigational status, at regular intervals via a VHF transmitter built into the transceiver. The information originates from the ship's navigational sensors, typically its global navigation satellite system (GNSS) receiver and gyrocompass. Other information, such as the vessel name and VHF call sign, is programmed when installing the equipment and is also transmitted regularly. The signals are received by AIS transceivers fitted on other ships or on land based systems, such as VTS systems. The received information can be displayed on a screen or chart plotter, showing the other vessels' positions in much the same manner as a radar display. Data is transmitted via a tracking system which makes use of a self organized time division multiple access (SOTDMA) datalink designed by Swedish inventor Håkan Lans. The AIS standard comprises several substandards called "types" that specify individual product types. The specification for each product type provides a detailed technical specification which ensures the overall integrity of the global AIS system within which all the product types must operate. The major product types described in the AIS system standards are:

Class A Vessel mounted AIS transceiver which operates using SOTDMA. Targeted at large commercial vessels, SOTDMA requires a transceiver to maintain a constantly updated slot map in its memory such that it has prior knowledge of slots which are available for it to transmit. SOTDMA transceivers will then pre announce their transmission, effectively reserving their transmit slot. SOTDMA transmissions are therefore prioritised within the AIS system. This is achieved through 2 receivers in continuous operation. Class A units must have an integrated display, transmit at 12.5 W, interface capability with multiple ship systems, and offer a sophisticated selection of features and functions. Default transmit rate is every few seconds. AIS Class A type compliant devices receive all types of AIS messages. transceivers listen to the slot map immediately prior to transmitting and seek a slot where the 'noise' in the slot is the same (or similar) to background noise, thereby indicating that the slot is not being used by another AIS device. Class B "CS" transmits at 2 W and is not required to have an integrated display: Class B "CS" units can be connected to most display systems where the received messages will be displayed in lists or overlaid on charts. Default transmit rate is normally every thirty seconds, but this can be varied according to vessel speed or instructions from base stations. The Class B "CS" standard requires integrated GPS and certain LED indicators. Class B "CS" equipment receives all types of AIS messages. The newer SOTDMA Class B "SO" system, sometimes referred to as Class B/SO or Class B+, leverages the same time slot finding algorithm as Class A, and has the same transmission priority as Class A transmitters, helping to guarantee that it will always be able to transmit. The Class B "SO" technology will also change its rate of transmission depending on the speed the vessel is going, up to every five seconds over 23 knots, instead of the constant rate of every thirty seconds in Class B "CS". Finally Class B "SO" will also broadcast at a power of 5W instead of the previous 2W of Class B "CS". Base station Shore based AIS transceiver (transmit and receive) which operates using SOTDMA. Base stations have a complex set of features and functions which in the AIS standard are able to control the AIS system and all devices operating therein. Ability to interrogate individual transceivers for status reports and or transmit frequency changes. Aids to navigation (AtoN) Shore or buoy based transceiver (transmit and receive) which operates using fixed access time division multiple access (FATDMA). Designed to collect and transmit data related to sea and weather conditions as well as relay AIS messages to extend network coverage. Search and rescue transceiver (SART) Specialist AIS device created as an emergency distress beacon which operates using pre announce time division multiple access (PATDMA), or sometimes called a "modified SOTDMA". The device randomly selects a slot to transmit and will transmit a burst of eight messages per minute to maximize the probability of successful transmission. A SART is required to transmit up to a maximum of five miles and transmits a special message format recognised by other AIS devices. The device is designed for periodic use and only in emergencies due to its PATDMA type operation which places stress on the slot map. Specialist AIS transceivers Despite there being IMO/IEC published AIS specifications, a number of authorities have permitted and encouraged the development of hybrid AIS devices. These devices seek to maintain the integrity of the core AIS transmission structure and design to ensure operational reliability, but to add a range of additional features and functions to suit their specific requirements. The "Identifier" AIS transceiver is one such product where the core Class B CSTDMA technology is designed to ensure that the device transmits in complete compliance with the IMO specifications, but a number of changes have been made to enable it to be battery powered, low cost and more easy to install and deploy in large numbers. Such devices will not have international certification against an IMO specification since they will comply with a proportion of the relevant specification. Typically authorities will make their own detailed technical evaluation and test to ensure that the core operation of the device does not harm the international AIS system. AIS receivers are not specified in the AIS standards, because they do not transmit. The main threat to the integrity of any AIS system are non compliant AIS transmissions, hence careful specifications of all transmitting AIS devices. However, AIS transceivers all transmit on multiple channels as required by the AIS standards. Consequently, single channel or multiplexed receivers will not receive all AIS messages. Only dual channel receivers will receive all AIS messages.

Типті сынау және бекіту

AIS – ИМО-ның техникалық комитеттерімен, ИМО-ның басшылығымен әзірленген технология. Техникалық комитеттер AIS өнімдерінің бірқатар техникалық сипаттамаларын жасап, жариялады. Әрбір сипаттама нақты бір AIS өнімін анықтайды, ол басқа барлық анықталған AIS құрылғыларымен үйлесімді жұмыс істеу үшін мұқият жасалған, осылайша AIS жүйесінің бүкіл әлемде өзара байланысын қамтамасыз етеді. Сипаттамалардың сақталуын қамтамасыз ету AIS жүйесінің тиімділігі және осы технологияны пайдаланатын кемелер мен мемлекеттік органдардың қауіпсіздігі үшін өте маңызды. Сондықтан көптеген елдер AIS өнімдерінің белгілі бір жарияланған сипаттамаларға сәйкес келетіндігін тәуелсіз сынақтан өткізіп, сертификаттауын талап етеді. Компетентті органмен сынақтан өткізілмеген және сертификатталмаған өнімдер, қажетті AIS сипаттамаларына сәйкес келмеуі мүмкін, демек, олар күтілгендей жұмыс істемей қалуы мүмкін. Ең көп танылған және қабылданған сертификаттар – R&TTE директивасы, АҚШ Федералды байланыс комиссиясы және Канаданың Индустрия министрлігі, олардың барлығы білікті және тәуелсіз сынақ агенттігінің тәуелсіз тексеруін талап етеді.

Хабарлама түрлері

AIS қабылдағыштарымен жіберілетін 27 түрлі жоғары деңгейлі хабарламалар бар (ITU M.1371 5 стандарты бойынша 64 мүмкіндіктен). AIS 6, 8, 25 және 26 хабарламалары "қолданбаға арналған хабарламалар" (ASM) ұсынады, олар "компетентті органдарға" қосымша AIS хабарламаларының кіші түрлерін анықтауға мүмкіндік береді. Хабарламаның "адрестік" (ABM) және "тарату" (BBM) түрлері бар. Адрестік хабарламалар, мақсатты MMSI нөмірін қамтығанмен, жеке болып саналмайды және кез келген қабылдағыш оларды декодтауы мүмкін. ASM-нің алғашқы қолданылуларының бірі – Saint Lawrence су жолында AIS екілік хабарламаларын (8 типті хабарлама) су деңгейі, шлюздердің реті және ауа райы туралы ақпарат беру үшін пайдалану болды. Панама каналы канал бойындағы жаңбыр және шлюздердегі жел туралы ақпарат беру үшін AIS 8 типті хабарламаларын қолданады. 2010 жылы Халықаралық теңіз ұйымы 289-шы айналымдық хатты жариялады, ол 6-шы және 8-ші типтегі хабарламалар үшін ASM-нің келесі нұсқасын анықтайды. Александр, Швехр және Цеттерберг компетентті органдар қауымдастығының осы хабарламалар мен олардың қолданылатын аймақтарының өңірлік тізімін жүргізу үшін бірлесіп жұмыс істеуін ұсынды. Халықаралық теңіз навигациялық және маяктар басқармасының қауымдастығы (IALA AISM) енді өңірлік қолданысқа арналған хабарламаларды жинау процесін құрды.

Толық сипаттамасы: А класындағы бірліктер

Әрбір AIS трансивері бір VHF таратушысынан, екі VHF TDMA қабылдағышынан, бір VHF Digital Selective Calling (DSC) қабылдағышынан және кемедегі дисплей және сенсор жүйелеріне стандартты теңіз электрондық байланысы арқылы (мысалы, NMEA 0183, сондай-ақ IEC 61162 деп аталады) қосылады. А класты құрылғыда дұрыс синхрондау және слотты бейнелеу (таратуды жоспарлау) үшін уақыт өте маңызды. Сондықтан әрбір құрылымның ішкі уақыт базасы болуы керек, ол жаһандық навигациялық спутниктік жүйе (мысалы, GPS) қабылдағышымен синхрондалған. Бұл ішкі қабылдағыш сондай-ақ орналасу туралы ақпарат үшін де пайдаланылуы мүмкін. Дегенмен, позицияны әдетте GPS, LORAN C немесе инерциялық навигациялық жүйе сияқты сыртқы қабылдағыш береді және ішкі қабылдағыш тек позиция туралы ақпарат үшін қосымша ретінде қолданылады. AIS арқылы таратылатын басқа ақпарат, егер ол қолжетімді болса, кемедегі жабдықтан стандартты теңіз деректері байланыстары арқылы электрондық түрде алынады. Бағыт туралы ақпарат, орналасуы (кеңдік және бойлық), "жер үстіндегі жылдамдығы" және бұрылу жылдамдығын әдетте AIS-пен жабдықталған барлық кемелер береді. Басқа да ақпарат, мысалы, баратын жері және ETA да ұсынуға болады. AIS трансивері әдетте автономды және үздіксіз режимде жұмыс істейді, ол ашық теңізде немесе жағалау немесе ішкі суларда жұмыс істеуіне қарамастан. AIS трансиверлері екі түрлі жиілікті, VHF теңіз арналары 87B (161.975 МГц) және 88B (162.025 МГц) қолданады және 25 кГц арналар бойынша 9,6 кбит/с Гаусс минималды ауысу (GMSK) модуляциясын жоғары деңгейдегі деректер байланысын басқару (HDLC) пакет протоколын пайдаланады. Радио арнасы бір ғана болса да, әр станция екі радио арнадан хабар таратады және қабылдайды, бұл кедергілерді болдырмау үшін және басқа кемелермен байланыс жоғалтпай, арналарды ауыстыруға мүмкіндік береді. Жүйе өзі және басқа станциялар арасындағы дауларды автоматты түрде шешеді, ал байланыс тұтастығы тіпті жүктеме жағдайында да сақталады. Әр түрлі трансиверлердің VHF таратулары бір уақытта пайда болмауын қамтамасыз ету үшін сигналдар SOTDMA (self-organized time division multiple access) деп аталатын технологияны қолдана отырып, уақытпен мультиплекстеледі. Бұл технологияның дизайны патенттелген, ал бұл патент SOLAS кемелерінде пайдалану үшін берілді ме, жоқ па, AIS жүйелерін өндірушілер мен патент иесі Хокан Ланс арасында талқылану мәселесі болып табылады. Сонымен қатар, 2010 жылдың 30 наурызында АҚШ-тың патент және сауда белгілері басқармасы (USPTO) бастапқы патенттегі барлық талаптарды жойды. Қолда бар жолақты барынша тиімді пайдалану үшін, зәкірленген немесе баяу қозғалатын кемелер жылдам қозғалатын немесе маневрлейтін кемелерден гөрі жиілікпен аз хабар таратады. Жаңарту жылдамдығы зәкірленген немесе бекіген кемелер үшін 3 минуттан бастап жылдам қозғалатын немесе маневрлеуші кемелер үшін 2 секундқа дейін, соңғысы дәстүрлі теңіз радарларына ұқсас. Әрбір AIS станциясы өзінің жеке тарату кестесін (слотын) деректік байланыс трафигінің тарихы мен басқа станциялар тарапынан ықтимал болашақ әрекеттер туралы хабардар болу негізінде анықтайды. Бір станцияның позициясы туралы хабарлама әр жиілік бойынша әрбір 60 секунд сайын орнатылған 2250 уақыт аралығынан біріне сәйкес келеді. AIS станциялары бір-бірімен үнемі синхрондалады, сонда слоттық хабар таратудың бір-бірімен ауыспауы мүмкін. AIS станциясының таңдаған слоттары белгілі бір аралықта кездейсоқ түрде таңбаланады және 4 пен 8 минут аралығындағы кездейсоқ уақытпен белгіленеді. Станция өзінің слот тағайындауын өзгерткенде, ол жаңа орынды және сол орынға арналған уақыт шегін хабарлайды. Осылайша жаңа станциялар, оның ішінде басқа кемелерге жақын радиомаяғатта кіретін станциялар да осы кемелерге әрқашан қабылданады. IMO-ның стандарттарына сәйкес кеменің есеп беру қабілеті минутына кемінде 2000 уақыт аралығы, бірақ жүйе минутына 4500 уақыт аралығын қамтамасыз етеді. SOTDMA хабар тарату режимі жүйелерді слоттарды бөлісу арқылы 400-ден 500% -ға дейін жүктеуге мүмкіндік береді және кемеден кемеге режимінде бір-біріне 8 - 10 нм-ден жақын кемелерге 100% -ға жуық өткізу қабілетін қамтамасыз етеді. Жүйеге жүктеме түскен жағдайда, кеме операторларын көбірек алаңдататын жақын мақсаттарға артықшылық беру үшін, тек алыстағы мақсаттар ғана шығарылады. Іс жүзінде жүйе қуаты шексіз, сондықтан бір уақытта көптеген кемелерді орналастыруға болады. Жүйенің қамту диапазоны басқа VHF қосымшаларына ұқсас. Кез келген VHF радионың қашықтығы бірнеше факторлармен анықталады, негізгі факторлар: таратушы антеннаның биіктігі мен сапасы және қабылдаушы антеннаның биіктігі мен сапасы. Оның таралуы радардан жақсырақ, себебі толқын ұзындығы ұзақ, сондықтан құрлық массалары тым биік болмаса, иістер мен аралдардың артынан өтуге болады. Теңіздегі көру қашықтығы номиналды түрде ...

Each AIS transceiver consists of one VHF transmitter, two VHF TDMA receivers, one VHF Digital Selective Calling (DSC) receiver, and links to shipboard display and sensor systems via standard marine electronic communications (such as NMEA 0183, also known as IEC 61162). Timing is vital to the proper synchronization and slot mapping (transmission scheduling) for a Class A unit. Therefore, every unit is required to have an internal time base, synchronized to a global navigation satellite system (e. g. GPS) receiver. This internal receiver may also be used for position information. However, position is typically provided by an external receiver such as GPS, LORAN C or an inertial navigation system and the internal receiver is only used as a backup for position information. Other information broadcast by the AIS, if available, is electronically obtained from shipboard equipment through standard marine data connections. Heading information, position (latitude and longitude), "speed over ground", and rate of turn are normally provided by all ships equipped with AIS. Other information, such as destination, and ETA may also be provided. An AIS transceiver normally works in an autonomous and continuous mode, regardless of whether it is operating in the open seas or coastal or inland areas. AIS transceivers use two different frequencies, VHF maritime channels 87B (161.975 MHz) and 88B (162.025 MHz), and use 9.6 kbit/s Gaussian minimum shift keying (GMSK) modulation over 25 kHz channels using the high level data link control (HDLC) packet protocol. Although only one radio channel is necessary, each station transmits and receives over two radio channels to avoid interference problems, and to allow channels to be shifted without communications loss from other ships. The system provides for automatic contention resolution between itself and other stations, and communications integrity is maintained even in overload situations. In order to ensure that the VHF transmissions of different transceivers do not occur at the same time, the signals are time multiplexed using a technology called self organized time division multiple access (SOTDMA). The design of this technology is patented, and whether this patent has been waived for use by SOLAS vessels is a matter of debate between the manufacturers of AIS systems and the patent holder, Håkan Lans. Moreover, the United States Patent and Trademark Office (USPTO) canceled all claims in the original patent on March 30, 2010. In order to make the most efficient use of the bandwidth available, vessels that are anchored or moving slowly transmit less frequently than those that are moving faster or are maneuvering. The update rate ranges from 3 minutes for anchored or moored vessels, to 2 seconds for fast moving or maneuvering vessels, the latter being similar to that of conventional marine radar. Each AIS station determines its own transmission schedule (slot), based upon data link traffic history and an awareness of probable future actions by other stations. A position report from one station fits into one of 2,250 time slots established every 60 seconds on each frequency. AIS stations continuously synchronize themselves to each other, to avoid overlap of slot transmissions. Slot selection by an AIS station is randomized within a defined interval and tagged with a random timeout of between 4 and 8 minutes. When a station changes its slot assignment, it announces both the new location and the timeout for that location. In this way new stations, including those stations which suddenly come within radio range close to other vessels, will always be received by those vessels. The required ship reporting capacity according to the IMO performance standard is a minimum of 2,000 time slots per minute, though the system provides 4,500 time slots per minute. The SOTDMA broadcast mode allows the system to be overloaded by 400 to 500% through sharing of slots, and still provides nearly 100% throughput for ships closer than 8 to 10 nmi to each other in a ship to ship mode. In the event of system overload, only targets further away will be subject to drop out, in order to give preference to nearer targets, which are of greater concern to ship operators. In practice, the capacity of the system is nearly unlimited, allowing for a great number of ships to be accommodated at the same time. The system coverage range is similar to other VHF applications. The range of any VHF radio is determined by multiple factors, the primary factors are: the height and quality of the transmitting antenna and the height and quality of the receiving antenna. Its propagation is better than that of radar, due to the longer wavelength, so it is possible to reach around bends and behind islands if the land masses are not too high. The look ahead distance at sea is nominally With the help of repeater stations, the coverage for both ship and VTS stations can be improved considerably. The system is backward compatible with digital selective calling systems, allowing shore based GMDSS systems to inexpensively establish AIS operating channels and identify and track AIS equipped vessels, and is intended to fully replace existing DSC based transceiver systems. Shore based AIS network systems are now being built up around the world. One of the biggest fully operational, real time systems with full routing capability is in China. This system was built between 2003 and 2007 and was delivered by Saab TranspondereTech. The entire Chinese coastline is covered with approximately 250 base stations in hot standby configurations including 70 computer servers in three main regions. Hundreds of shore based users, including about 25 vessel traffic service (VTS) centers, are connected to the network and are able to see the maritime picture, and can also communicate with each ship using SRMs (Safety Related Messages). All data are in real time. The system was designed to improve the safety and security of ships and port facilities. It is also designed according to an SOA architecture with socket based connection and using IEC AIS standardized protocol all the way to the VTS users. The base stations have hot standby units (IEC 62320 1) and the network is the third generation network solution. By the beginning of 2007, a new worldwide standard for AIS base stations was approved, the IEC 62320 1 standard. The old IALA recommendation and the new IEC 62320 1 standard are in some functions incompatible, and therefore attached network solutions have to be upgraded. This will not affect users, but system builders need to upgrade software to accommodate the new standard. A standard for AIS base stations has been long awaited. Currently ad hoc networks exist with class A mobiles. Base stations can control the AIS message traffic in a region, which will hopefully reduce the number of packet collisions.

Толық сипаттамасы: AIS қабылдағыштары

Бірқатар өндірушілер AIS трафигін бақылауға арналған AIS қабылдағыштарын ұсынады. Олар екі жиілікті бірдей бақылау үшін екі қабылдағышқа ие болуы мүмкін, немесе жиіліктер арасында ауысып отыру арқылы (сонда басқа арнадағы хабарламалар қабылдалмайды, бірақ құны арзан болады). Әдетте, олар электрондық карталар немесе компьютерлерде көрсету үшін RS 232, NMEA, USB немесе UDP форматында деректерді шығарады. Арнайы радиостанциялардан өзге, бағдарламалық қамтамасыз етумен анықталатын радиостанцияларды да сигналды қабылдау үшін пайдалануға болады.

Қауіпсіздік

AIS қасақана ашық стандарт ретінде жасалған. AIS-тің аутентификацияланбаған және шифрланбаған табиғатына байланысты, Balduzzi, Pasta, Wilhoit және басқалар жақында AIS-тің жалған ақпарат тарату, басып алу және қолжетімділікті бұзу сияқты түрлі қауіптерге ұшырауы мүмкін екенін көрсетті. Бұл қауіптер онлайн-провайдерлердегі жүзеге асыруға да, протоколдың ерекшеліктеріне де қатысты, бұл мәселені барлық транспондерлерге (300 000-нан астам деп бағаланады) қатысты етеді. Көпшілікке қолжетімді кемелерді бақылайтын веб-сайттар көбінесе еріктілер басқаратын AIS қабылдағыш желісінен аутентификацияланбаған деректерді пайдаланады. Олардың хабарламаларын AIS пакеттерін шикі дерек ағынына енгізу арқылы немесе ауа арқылы, СДР сияқты біршама күрделі жабдықтарды қолдану арқылы салыстырмалы түрде оңай жалғандауға болады. Дегенмен, кемеден кемеге хабарласу B класындағы транспондерлер арқылы жүзеге асырылады, олар интеграцияланған қабылдағыштан GPS орнын беруге сертификатталған. Сондықтан, осы хабарламаларды айналып өту үшін SDR немесе GPS-тің жалғандауы қажет. Бірнеше күннен кейін, 22-23 маусымда кемелер Одессадан шығып, Крым жағалауымен жүзіп өтті. Ресей флоты аумақты бұзды деп айыптады, ал Ұлыбритания тарапы кемелер халықаралық суларда жүзгенін мәлімдеді. 2021 жылдың наурыз айында Швеция қарулы күштері де ұқсас жағдайды тіркеді, олардың кемелері AIS арқылы Калинград маңындағы ресей суларында жүзіп бара жатқандай көрсетілді. 2021 жылдың шілдесінде зерттеуші Бьорн Бергман 2020 жылдың қыркүйегінен 2021 жылдың тамызына дейін шамамен 100 жиынтық жалған AIS деректерін тапты, олардың көп бөлігі НАТО және Еуропалық соғыс кемелеріне қатысты. Ол деректер жүйеге жердегі (спутниктік емес) қабылдағыштардан алынғандай көрінетінін айтты, бұл деректер жалған радиохабарлар арқылы емес, AIS веб-сайттары қолданатын дерек ағынына енгізілгенін көрсетті. Техас университеті Остиндегі радионавигациялық зертхананың директоры Тодд Хамфрис: "Кімнің жасағанын нақты айта алмаймын, бірақ бұл деректер біздің орыс достарымыздың дезинформацияға бейімділігіне сәйкес келеді" деді. AIS-тің жалғандауы әскери мақсаттармен ғана шектелмейді. Теңіз деректері 500-ден астам кемелердің өз орнын жасыру үшін спутниктік навигациялық жүйелерін манипуляциялағанын көрсетті. Оның қолданылуы қорғалған суларда операцияларды жасыратын қытайлық балық аулау флотынан, Иран мұнай порттарында тоқтауларын жасыратын танкерлерден, Таяу Шығыстағы сапарларын жасыратын контейнерлік кемелерден және хабарланғандай, қару-жарақ және есірткі контрабандасына дейін жетеді.

AIS was designed as an intentionally open standard and due to the unauthenticated and unencrypted nature of AIS, recently Balduzzi, Pasta, Wilhoit et al. showed that AIS is vulnerable to different threats like spoofing, hijacking and availability disruption. These threats affect both the implementation in online providers and the protocol specification, which make the problems relevant to all transponder installations (estimated at 300,000+). Publicly available ship monitoring websites rely on largely unauthenticated data feeds from volunteer operated AIS receiver network, whose messages can be relatively easily faked by means of injecting AIS packets into the raw data stream, or on air using slightly more complex equipment such as SDR. Ship to ship communications are however sent by Class B transponders which are certified to only supply GPS position from integrated receiver, so circumventing these messages would require SDR or GPS spoofing. A few days later, on 22–23 June, the ships left Odesa and indeed sailed by the Crimean coast, with Russia accusing the fleet of violating its territory while UK command insisted the ships sailed in international waters. In March 2021 a similar incident was registered by Swedish armed forces whose ships were incorrectly presented by AIS as if they were sailing in Russian waters near Kaliningrad. In July 2021, researcher Bjorn Bergman found almost 100 sets of faked AIS data between September 2020 and August 2021, with almost all of those being faked NATO and European warships. He said that the data appeared in the system as if it had been received by ground (not satellite) receivers, which led him to believe that the data is not being introduced by fake radio transmissions, but rather injected into the data streams used by AIS websites. Todd Humphreys, director of the Radionavigation Laboratory at the University of Texas at Austin, stated that "While I can't say for sure who's doing this, the data fits a pattern of disinformation that our Russian friends are wont to engage in." The use of AIS spoofing is not limited to military purposes. Maritime data showed more than 500 cases of ships manipulating their satellite navigation systems to hide their locations. Its use ranged from Chinese fishing fleets hiding operations in protected waters, tankers concealing stops in Iranian oil ports, container ships obfuscating journeys in the Middle East, and reportedly also weapons and drug smuggling.