Автоматическая идентификационная система (АИС)

Автоматическая идентификационная система (АИС) (англ. AIS Automatic Identification System) — система в судоходстве, служащая для идентификации судов, их габаритов, курса и других данных с помощью радиоволн диапазона УКВ (частота 161,975 МГц и 162,025 МГц). АИС не подменяет и не снимает требований к навигационным средствам, а также не изменяет требований в отношении несения вахты на ходовом мостике.

В последнее время появилась тенденция расшифровывать АИС как Автоматическая информационная система, (англ. AIS Automatic Information System), что связано с расширением функциональности системы по сравнению с ординарной задачей идентификации судов.

В соответствии с Конвенцией SOLAS 74/88 является обязательным для судов валовой вместимостью свыше 300, совершающих международные рейсы, судов валовой вместимостью 500 и более, не совершающих международные рейсы, и всех пассажирских судов.

Судовые станции АИС бывают:

• класса А - полностью отвечают всем международным требованиям и должны устанавливаться на конвенционных судах в соответствии с требованиями Главы 5 СОЛАС
• класса В - не имеют минимального дисплея для отображения информации, не требуют ввода рейсовой информации. Такие станции предназначены для установки на не конвенционных судах: прогулочные, яхты, рыболовецкие суда и т.п.

АИС входит в перечень оборудования, обеспечиваемого бесперебойным питанием от аккумуляторов в обязательном порядке.

Назначение автоматической идентификационной системы (АИС)

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.

Указанные общие задачи решаются путем использования АИС как:

• средства предупреждения столкновений в режиме судно-судно
• средства получения береговыми службами навигационной, рейсовой и другой информацией, связанной с безопасностью
• инструмента центра управления движением судов (ЦУДС) в режиме судно-берег для управления движением судов
• средства мониторинга и слежения за судами, а также в операциях по поиску и спасанию (SAR)

Принцип функционирования автоматической идентификационной системы (АИС)

Суда, оборудованные аппаратурой АИС автоматически и регулярно передают в диапазоне УКВ морской подвижной радиослужбы стандартные сообщения (об них см. ниже).

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 судовых и береговых станций АИС обеспечивается глобальной навигационной спутниковой системой (ГНСС). 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 различных береговых служб. 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.

Структура сообщения автоматической идентификационной системы (АИС)

Статическая информация

• Номер MMSI
• Номер Международной морской организации (IMO)
• Радиопозывной и название плавучего средства
• Габариты
• Тип плавучего средства
• Данные о месте антенны (от спутниковой системы навигации типа Глонасс или GPS)

Динамическая информация

• Местоположение (широта и долгота)
• Время (UTC)
• Возраст информации (как давно обновлялась)
• Курс истинный (относительно грунта), курсовой угол
• Скорость истинная
• Угол крена, дифферента
• Угол килевой качки
• Угловая скорость поворота
• Навигационный статус (к примеру: Лишен возможности управляться или Ограничен в возможности маневрировать) и прочая информация от репитеров и датчиков электрорадионавигационных приборов и систем

Рейсовая информация

• Пункт назначения
• Время прибытия (ЕТА)
• Осадка судна
• Информация о грузе (класс/категория груза)
• Количество людей на борту
• Сообщения для предупреждения и обеспечения безопасности грузоперевозки

Все эти сообщения передаются через определённые промежутки времени

• статическая информация передаётся через каждые 6 минут, при изменении данных и по требованию
• динамическая информация передаётся в зависимости от режима плавания, изменения скорости и курса.
  
• судно на якоре или в процессе швартовки, перемещающееся со скоростью не более 3 узлов - каждые 3 минуты
• судно на якоре или в процессе швартовки, перемещающееся со скоростью более 3 узлов - каждые 10 секунд
• суда, идущие со скоростью до 14 узлов - каждые 3-10 секунд
• суда, идущие со скоростью от 14 до 23 узлов - каждые 2-6 секунд
• суда, идущие со скоростью свыше 23 узлов - каждые 2 секунды
• спортивные плавсредства - каждые 30 секунд
• Информация о рейсе передаётся каждые 6 минут, при изменении данных и по требованию
• Сообщения, относящиеся к безопасности мореплавания передаются при необходимости

Информация, передаваемая по каналам АИС, может использоваться пиратскими судами и террористами, т.к. она передается в широковещательном режиме без каких-либо средств защиты информации от несанкционированного доступа. Но судовое оборудование АИС может быть выключено по распоряжению капитана судна, если использование АИС может отрицательно повлиять на безопасность судна.

Предусмотрена передача дополнительной текстовой информации между терминалами АИС (пейджинг). Передача такой информации возможна как в адрес всех терминалов в радиусе действия (т.е. конкретному судну или береговой станции), так и одному определённому терминалу.

Передача этих сообщений осуществляется оператором путем набора текста на пульте управления и отображения информации.

В целях обеспечения унификации и стандартизации АИС в Международном Регламенте Радиосвязи закреплено для использования в целях АИС два канала: AIS-1 (87В — 161,975 МГц) и AIS-2 (88В — 162,025 МГц), которые должны использоваться повсеместно, за исключением регионов с особым частотным регулированием (т.е. если в регионе по какой-либо причине каналы 87В и 88В заняты другими службами).

Скорость передачи цифровой информации в канале АИС выбрана 9600 бит/с.

Применяется частотная модуляция с манипуляцией GMSK.

Работа каждой станции АИС (мобильной или базовой) жёстко синхронизирована по времени UTC с погрешностью не более 10 мкс от встроенного приёмника спутниковой системы навигации.

Для передачи информации используются непрерывно повторяющиеся кадры длительностью 1 минута, которые разбиваются на 2250 слотов (временных интервалов) длительностью по 26,67 мс.

Для повышения надежности системы и повышения пропускной способности используются два канала АИС, обеспечивая передачу/прием по 2250 слот/мин па каждом канале. Т.е. пропускная способность АИС на двух УКВ каналах составляет 4500 слот/мин. Такой пропускной способности АИС достаточна для обмена в наиболее интенсивных районах судоходства - Дуврском и Сингапурском проливах.

Для предотвращения конфликтов, когда в пределах УКВ радиосвязи несколько судов 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. 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 осуществляем сама базовая станция. Такой алгоритм называется FATDMA - fixed access TDMA, множественный фиксированный доступ с временным разделением каналов.

Для текста используется 6-битовые коды ASCII.

Отображение информации об окружающей обстановке у современных АИС возможно в 2 режимах — как текстовом в виде таблицы с перечнем расположенных рядом судов и их данных, так и в виде упрощённой схематической карты, с изображением взаимного расположения судов и расстояний до них (рассчитывается автоматически по переданным ими географическим координатам.).

Нормативные документы, связанные с автоматической идентификационной системы (АИС)

• IEC 62320-1:2009 Оборудование и системы морской навигации и радиосвязи. Автоматические системы идентификации (AIS).
• IEC 61993-2(2001-12) Maritime navigation and radiocommunication equipment and systems — Automatic identification systems (AIS)
• Резолюция ИМО MSC.43(64) "Руководство и критерии к системам судовых сообщений".
• Резолюция ИМО MSC.74(69) Приложение 3 "Рекомендации по эксплуатационным требованиям к универсальной судовой АИС".
• Резолюция ИМО MSC.74(69) "Эксплуатационные требования к комбинированному судовому приёмному оборудованию системы ГЛОНАСС/GPS".
• Стандарт МЭК 61993-2 Часть 2 "Судовое оборудование универсальной автоматической идентификационной системы (АИС) класса А. Технические и эксплуатационные требования, методы и требуемые результаты испытаний".
• Стандарт МЭК 61993-1 "Судовые автоматические транспондеры, использующие режим ЦИВ в УКВ диапазоне морской подвижной службы".
• Рекомендации МСЭ-Р М.1371-1 "Технические характеристики универсальной судовой автоматической идентификационной системы (АИС), использующей множественный доступ с временным разделением в УКВ полосе частот морской подвижной службы".
• Резолюция ИМО А.917(22) "Руководство по использованию судовой АИС".