Лабораторная работа 3

азовский морской институт

Одесской национальной морской академии

«Автоматизированные комплексы судовождения»

Лабораторная работа №3

Подготовил:

Курсант 4СВ1

Савета Михаил

Мариуполь

2012

Лабораторная работа 3

Цель работы: ознакомление с Общими сведениями с автоматической идентификационной Системой (АИС

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Универсальная Автоматическая Идентификационная Система (АИС) - новое поколение морских технологий для безопасности мореплавания. Согласно обновленной главе V "Безопасность мореплавания" Конвенции СОЛАС аппаратура АИС является обязательной для судов водоизмещением от 300 т и более. АИС предназначена для:

- обеспечения контроля за судами со стороны береговых служб в прибрежных водах;

- обмена навигационными данными между судами, а также между судами и береговыми службами (передача данных о судне и его грузе, пассажирском составе, маршруте плавания, порте назначения и времени прибытия

ТРЕБОВАНИЯ ИМО К АИС ОБЕСПЕЧЕНИЮ

Тип судна Тоннаж, б.р.т Сроки

Суда, совершающие международные рейсы

Все новые суда >300 2002

Существующие пасс. суда все суда до 01.07.2003

Существующие танкеры все суда до первого освидет. после 01.07.2003

Существующие суда >50000 до 01.07.2004

Существующие суда 10000...50000 до 01.07.2005

Существующие суда 3000...10000 до 01.07.2006

Существующие суда 300...3000 до 01.07.2007

Суда, не совершающие международные рейсы

Все новые суда >500 2002

Существующие суда >500 до 01.07.2008

Как правило, суда с установленным транспондером АИС, который подключен к внешней антенне, расположенной на высоте 15 метров над уровнем моря, будут получать АИС информацию в пределах 15-20 морских миль.

Базовые станции расположенные на большой высоте, могут расширить диапазон приема информации до 40-60 морских миль, даже за отдаленными горами, в зависимости от высоты, типа антенны и погодных условий.

АИС - это система, которая передает и принимает идентификационные данные на двух выделенных каналах морской УКВ связи (частота 161,975 МГц и 162,025 МГц - старые каналы VHF 87 МГц и 88 МГц).

Станции АИС используют TDMA каналы на одинаковых частотах с разделением передач по времени. В качестве источника единого времени станции АИС используют внешний и внутренний GPS или ГЛОНАСС/GPS приемники.

Сущность временного разделения каналов заключается в том, что каждая станция АИС передает в строго определенном ей временном интервале -слоте. Длительность одного слота составляет 27,6 мс. Так как один слот занимает по времени 26,7 мс, то при скорости передачи данных 9600 бит/сек в

одном слоте может быть размещено 256 бит информации. 9600 бит/сек × 26,7 мкс = 256 бит

Для точного задания начала слота используются сигналы времени ГНСС, которая обеспечивает точность синхронизации по времени не хуже 10мкс. Таким образом, каждая станция как бы вклинивается для передачи в определенный слот.

Естественно возникает вопрос о назначении слотов для передач каждой

станции. Для предотвращения конфликтов, когда в пределах УКВ радиосвязи

(т. е. примерно 30 мор. миль) два судна будут использовать для своих пере-

дач один и тот же слот, используется специальный алгоритм самоорганиза

ции 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 забро-

нированных слотов, которые судно планирует использовать для последую-

щих передач. Все другие суда анализируют панораму занятых слотов и соот-

ветственно планируют свои передачи только в свободных слотах.

Такой алгоритм называется SOTDMA - Self Organizing TDMA. Более

подробно процедура выбора слотов для передачи поясняется в п. 2.3. Алго-

ритм SOTDMA используется судами в открытом море, когда все станции

АИС являются равноправными.

В зоне действия базовой (береговой) станции назначения слотов для

передач каждого судна осуществляет сама базовая станция. Такой алгоритм

называется FATDMA – fixed access TDMA, множественный фиксированный

доступ с временным разделением каналов.

В регионах, где осуществляется мониторинг береговыми станциями,

могут использоваться другие частотные каналы АИС, если каналы 87В и 88В

заняты другими службами.

Кроме двух TDMA каналов станция АИС одновременно работает на

канале DSC (канал 70). По этому каналу производится назначение рабочих

каналов АИС со стороны береговой станции.

Минутный интервал представляет собой кадр (или фрейм), включаю-

щий 2250 слотов. 26,7 мкс × 2250 = 60 сек

Эти данные включают:

- Координаты и скорость движения корабля через регулярные промежутки времени с помощью УКВ-радиостанции встроенной в транспондер АИС

Кроме того, следующие данные транслируются каждые 6 минут:

- MMSI номер судна

- Скорость относительно грунта

- Курс относительно грунта

- Номер IMO

- Радиопозывной назначенный на судно

- Название судна, не более 20 символов

- Тип судна

- Тип груза

- Размеры судна

- Место нахождения (например, GPS) позиционирование системы антенн на борту судна

- Осадка судна

- Пункт назначения - не более 20 символов

- Расчетное время прибытия в пункт назначения

Информация АИС в графическом виде может отображаться на следующих типах дисплейных устройств:

− на индикаторе судовой РЛС или дисплеях с функциями радиолокационной

прокладки (САРП);

− на дисплее электронной картографической системы (ЭКС);

− на дисплеях интегрированных навигационных систем (INS – Integrated Navigation

System) или интегрированных систем мостика (IBS - Integrated

Bridge System);

− на специализированных дисплеях операторов СУДС, систем судовых сообщений и других береговых служб.

Поскольку основным назначением АИС при использовании на борту судна является предупреждение столкновений, то отображение информации АИС целесообразно, в первую очередь, на судовых дисплеях, традиционно применяемых в целях предупреждения столкновений – РЛС и САРП Отображение информации АИС возможно только на современных индикаторах РЛС/САРП, полностью отвечающих требованиям Резолюций IMO MSC 64(67) и А.823(19), а также Стандартов IEC 60872, 60936 и 61162. Кроме того, пользовательский интерфейс таких индикаторов должен включать специфические функции, относящиеся к управлению информацией АИС и/или к интегрированному (комбинированному) отображению информации АИС и радиолокационной информации.

Тблица № 1.

Вопросы к лабораторной работе

1. . Каковы требования Конвенции СОЛАС в отношении оборудования морских судов аппаратурой АИС?

2. На каких каналах осуществляется взаимный обмен информацией в АИС?

3. Каковы преимущества АИС по сравнению с другими судовыми навигационными средствами? Назовите ограничения АИС.

4. Поясните принцип действия АИС.. Почему передачи от отдельных судовых станций АИС не мешают друг другу?

5. В чем заключается технология радиосвязи с временным разделением каналов?

6. АИС автоматически передает данные на ходу от 2 до 10 секунд и на якоре каждые 3 минуты. Чем это задается?

7. . Какие данные, передаваемые АИС, вводятся вручную при установке аппаратуры на судне, в начале рейса, вводятся автоматически?

8. От каких источников получает координаты аппаратура АИС?

9. Поясните термины: слот, фрейм, бит.

10. Какова скорость передачи информации в пределах одного слота?

11. Дайте расшифровку следующих английских аббревиатур: AIS, TDMA,

SOTDMA, FATDMA, GNSS, COG, SOG

Ответы

1.Согласно обновленной главе V "Безопасность мореплавания" Конвенции СОЛАС аппаратура АИС является обязательной для судов водоизмещением от 300 т и более.

2. Это каналы AIS 1 - 87В (161,975 МГц) и AIS 2 - 88В ( 162,025 МГц)

3. Использование АИС приводит к увеличению дистанции, на которой обнаруживаются суда,

причем дистанция обнаружения не зависит от размеров и ракурса судов-целей.

Благодаря оборудованию судов высокоточными системами для определения своих

кинематических параметров, и АИС-транспондером для передачи этих данных, повышается

точность знания положения и элементов движения судов-целей, а, следовательно,

эффективность расхождения.

АИС позволяют получать элементы движения судов практически в реальном масштабе

времени как при движении судов-целей одним курсом, так и при маневрировании. Это время

не зависит от скорости цели.

При использовании АИС уменьшается время обнаружения маневра цели. По данным

исследований среднее время на выявление маневра по РЛС/САРП составляет 1 мин 25 с, а

по АИС – 20 с.

При использовании АИС на дистанцию обнаружения судов-целей и точность определения

их элементов движения не влияют помехи от моря, осадков, наличие теневых секторов и

работа других РЛС.

АИС обеспечивает возможность получения информации об элементах движения целей и

возможность их сопровождения при близком нахождении судна от берега, при движении в

узком канале, при малой дистанции между целями и исключает возможность «обмена

целей» при близком нахождении их друг от друга.

Ограничения АИС

1.Эффективное использование АИС возможно только при полномасштабном оснащении всех судов транспондерами. До наступления такого состояния АИС должна оставаться дополнительным средством, используемым в САРП и ECDIS наряду с радиолокационной информацией.

2. Нельзя рассматривать вопрос о будущей замене радиолокационных средств на АИС поскольку ее информация относится только к объектам, на которых установлены транспондеры, в то время, как радиолокатор позволяет наблюдать любые объекты, отражающие радиоволны (знаки навигационного ограждения, суда, береговую черту и др.).

3. В соответствии с решением ИМО только глобально применяемая АИС может стать инструментом для предупреждения столкновений и мониторинга судов. Это означает, что внедрению на судах подлежит только то оборудование АИС, параметры которого жестко регламентированы на международной основе. В этом случае будет обеспечена совместимость оборудования, установленного на разных судах, и высокая эффективность его использования.

4. Действие АИС основано на приеме и передачи сообщений по УКВ волнам. Передатчик АИС работает на более длинных волнах, чем радары, что позволяет производить обмен информацией не только на прямых расстояниях, но и местности, имеющей препятствия в виде не очень больших объектов, а также при плохих погодных условиях. Хотя достаточно одного радиоканала, некоторые АИС системы передают и получают по двум радиоканалам для того, чтобы избежать проблем интерференции и не нарушать коммуникацию других объектов. Сообщения АИС могут содержать:

идентификационную информацию об объекте,

информацию о состоянии объекта, получаемую автоматически с элементов управления объектом (в том числе с некоторых электрорадионавигационных приборов),

информацию о географических и временной координатах, которые АИС получает от глобальной навигационной спутниковой системы,

информацию, вводимую вручную обслуживающим персоналом объекта (связанные с безопасностью). Каждая станция АИС передает в строго определенном ей временном интервале -слоте. Длительность одного слота составляет 27,6 мс. Так как один слот занимает по времени 26,7 мс, то при скорости передачи данных 9600 бит/сек. Для предотвращения конфликтов, когда в пределах УКВ радиосвязи(т. е. примерно 30 мор. миль) два судна будут использовать для своих передач один и тот же слот, используется специальный алгоритм самоорганиза

ции выбора занимаемых слотов. Этот алгоритм предусматривает передачу

каждым судном своего расписания передач на ближайший период времени.

6.Зависит от скорости судна и изменения курса.

7.В начале рейса вводится : Пункт назначения

Время прибытия (ЕТА)

Осадка судна

Информация о грузе (класс\категория груза)

Количество людей на борту

Автоматически :

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: Не могу управляться или Ограничен в возможности маневрировать)

8. От GPS

9. Минутный интервал представляет собой кадр (или фрейм), включаю-

щий 2250 слотов. 26,7 мкс × 2250 = 60 сек

Сущность временного разделения каналов заключается в том, что каждая станция АИС передает в строго определенном ей временном интервале -слоте. Длительность одного слота составляет 27,6 мс. Так как один слот занимает по времени 26,7 мс, то при скорости передачи данных 9600 бит/сек.

Одна цифра (0 или 1) называется бит - это самая маленькая единица компьютерной информации.

10. Так как один слот занимает по времени 26,7 мс, то при скорости передачи данных 9600 бит/сек.

11. AIS - Automatic Identification System.

TDMA- Time Division Multiple Access

SOTDMA - Self Organizing TDMA

FATDMA-Fixed Access Time Division Multiple Access

GNSS- Global Navigation Satellite System

COG – course over ground

SOG – Speed over ground