Система AIS (Automatic Identification System) - программно аппаратный комплекс, обеспечивающий безопасность судоходства и обмен навигационными данными между судами и береговыми службами. Такой подход существенно упрощает судовождение, так как все участники процесса обеспечены актуальной информацией о местоположении, скорости, курсе, маршруте и характеристиках судов в зоне действия системы - до 40 морских миль. Предусмотрен обмен на частоте УКВ диапазона частот с периодичностью от 5 до 30 раз в минуту во время хода, и раз в три минуты во время стоянки.

Оборудование АИС класса А и Б. На рынке представлены два типа оборудования, аппаратура класса А имеет высокий приоритет перед оборудованием класса Б при радиообмене информацией и предназначена для использования на всех пассажирских судах и на всех грузовых от 500 регистровых, а на международных рейсах от трехсот регистровых тонн. Устройства класса Б используются в том числе и на маломерных судах, например для катера или для яхты и могут не быть оснащенными дисплеем и интегрируются в судовую сеть, источником данных о местоположении является встроенный приемник GNSS.

Как показала многолетняя практика, в вопросе предотвращения столкновения судов система АИС является более эффективной даже по сравнению с радарами, обеспечивает большую точность, информативность и устойчивость работы в целом. Таким образом, по решению "Конвенции но охране человеческой жизни на море от 1974 года (Конвенция СОЛАС-74)" в период с 2002 года по 2008 год все пассажирские суда и танкеры, а так же суда международных рейсов свыше 300 тонн и не совершающих свыше 500 тонн оборудованы подобными системами.

Мы продаем, устанавливаем и обслуживаем судовое оборудование навигации и связи на всей территории России. Если у вас возникли вопросы по подбору аппаратуры АИС для своего катера, яхты или регистрового судна, а также по совместимости устройств, пожалуйста, свяжитесь с нами любым удобным способом и мы обязательно поможем вам!

Количество транспортных средств постоянно растет не только на дорогах. В последнее время мировой гражданский флот ежегодно пополняют примерно три тысячи судов водоизмещением свыше 100 тонн. На сколько увеличивается поголовье более мелкого мореходного планктона, остается только догадываться, но когда наблюдаешь лес мачт в очередной турецкой марине, запросто можно подумать, что яхты там каждый день размножаются простым делением - как инфузории.

Разумеется, при столь бурном росте мирового флота пути судов будут пересекаться все чаще и чаще.

Математическая статистика прозрачно намекает, что далеко не все эти встречи закончатся благополучным расхождением на безопасном расстоянии, ну а практический опыт показывает, что одними радарами данную проблему не решить.

Главным образом для уменьшения риска столкновений судов в 2000 году и была разработана AIS - Automatic Identification System , то есть Автоматическая Идентификационная Система. Ее функционал оказался настолько удачным, что спустя всего два года Международная морская организация потребовала обязательной установки терминалов AIS на все грузовые суда водоизмещением более 500 регистровых тонн, на «грузовики» свыше 300 тонн, совершающие международные рейсы, и на все корабли для пассажирских перевозок независимо от тоннажа.

В отличие от радаров, способных зафиксировать появление крупных плавучих объектов неподалеку от судна и приблизительно оценить их текущие направление и скорость перемещения, AIS позволяет получить куда более развернутую и точную информацию о навигационной обстановке.

Чтобы лучше понять возможности новой системы, для начала разберемся, как она устроена.

Корабельный модуль AIS представляет собой цифровой УКВ-приемопередатчик, связанный с судовыми навигационными системами. В зависимости от скорости судна, каждые 2–10 секунд (каждые 3 мин на стоянке) он в автоматическом режиме передает следующую оперативную информацию: идентификационный номер MMSI, навигационный статус («на якоре», «в движении под мотором» и т. п.), текущие координаты, истинные курс и скорость, угловую скорость поворота и метку точного времени.

В дополнение к динамическим данным, каждые 6 минут передаются статические: идентификационный номер судна IMO, его тип, название, радиопозывной, размеры, тип системы позиционирования (GPS , ГЛОНАСС, LORAN) и даже положение ее антенны относительно носа судна. С той же частотой передается и маршрутная информация: пункт назначения с расчетным временем прибытия, осадка, категория груза и количество людей на борту. Кроме того, в случае угрозы безопасности судна, с него допускается рассылка текстовых сообщений, вводимых в ручном режиме.

Полученная информация может выводиться на терминал в виде таблицы с информацией о находящихся поблизости судах, а также в виде их символов, наложенных на навигационные карты (например, в картплоттере) - понятное дело, в этом случае куда легче оценить взаимное расположение и динамику движения.

Одним словом, по сообщениям AIS капитан может абсолютно точно оценить текущую навигационную обстановку. Кстати, радиообмен в системе ведется в диапазоне 162 МГц, то есть на гораздо меньшей, по сравнению с излучением радаров, частоте. Более длинные радиоволны способны огибать препятствия вроде крупных судов и невысоких островов, а потому радиус действия AIS приятно впечатляет. При благоприятных условиях он может превышать 40 миль, однако имейте в виду, что высота установки антенны тут, как и в случае других бортовых передатчиков, играет решающую роль.

Для яхтсменов, по крайней мере тех, чьи суда не фигурируют в чартах журнала Forbes, тонкость использования системы заключается в том, что на корабли водоизмещением менее 300 тонн разрешено устанавливать только терминалы упрощенной версии, обозначаемые «Класс В».

Они отличаются заметно сниженной мощностью передатчика (2 Вт против 12,5 Вт), что ограничивает радиус приема их сообщений примерно пятью милями. Еще одна неприятность - упрощенный алгоритм передачи данных, позволяющий посылать информацию только в том случае, если в эфире остается свободное место в ходе радиообмена старших братьев, оснащенных терминалами класса А. Хитрость тут в том, что в каждый момент времени на любом из двух каналов AIS возможна передача одного единственного блока цифровых данных, и об очередности их выдачи аппараты класса А умеют договариваться меду собой заранее.

Однако согласитесь: несмотря на такую дискриминацию, находясь в ночном неспокойном море, очень приятно сознавать, что на проходящем неподалеку супертанкере вахтенный наверняка знает о присутствии у него под боком вашей 45-футовой яхты.

Есть и еще один способ пользования AIS, и заключается он в установке приемника, не позволяющего отправлять никакие данные вовсе, но зато способного отслеживать перемещения всех судов, оснащенных полноценными терминалами. По большому счету для этого даже отдельное устройство не требуется, поскольку производители вроде Icom и Standard Horizon начали оснащать данной функцией топовые модели монтируемых VHF-радиостанций.

Удобно, компактно, не дорого, однако имеется одно большое «но» - на маленьком экранчике с низким разрешением даже текстовую таблицу разместить проблематично, а уж построить даже самое примитивное подобие карты…

Именно поэтому были разработаны ресиверы AIS, вообще не показывающие графическую информацию, но умеющие конвертировать данные в пакеты стандартного протокола NMEA, понимаемого подавляющим большинством картплоттеров. Плюс к тому некоторые из них могут подключаться к компьютерам по USB, или даже посредством Wi-Fi передавать данные на мобильные гаджеты, работающие под управлением Android или iOS . Подобные девайсы выпускает, к примеру, Weather Dock .

Кстати, при установке аппаратуры AIS даже в дополнительной антенне стопроцентной необходимости нет по причине работы в одном частотном диапазоне с бортовым радио. Однако имейте в виду, что сплиттеры, используемые для подключения к антенне двух разных устройств, как правило немного снижают уровень сигнала, да и в случае проблем с единственной антенной, вы лишитесь сразу двух систем обеспечения безопасности.

Было бы наивно полагать, что такая продвинутая система обмена информацией создавалась исключительно для помощи рулевым в оперативном маневрировании. В задачи AIS также входит глобальный контроль за перемещениями судов в интересах разнообразных судоходных компаний, центров управления движением, а также государственных служб, которым может потребоваться информация о местоположении определенных судов или грузов. По этой причине аппаратура AIS может базироваться не только на кораблях, но и на береговых станциях, многие из которых связаны в глобальную сеть.

Ну, а чтобы эффективнее использовать систему для поиска и спасения моряков в экстренных ситуациях, выпускаются аварийные буи, способные передавать информацию AIS с повышенным приоритетом. Существуют и так называемые виртуальные буи - это единственный тип устройств в системе, чье реальное расположение может не совпадать с координатами в их сообщениях. Как правило, это установленные на берегу передатчики, предупреждающие проходящие суда об опасностях вроде плохо заметных скал или лишенных маяков мысов, выдающихся далеко в море.

Надо сказать, что приемники AIS размещаются даже на спутниках. Это ведь только на поверхности Земли радиус распространения ее сигнала ограничен видимостью до горизонта, а в космосе его без проблем можно принимать и с сотен километров. Сегодня вокруг планеты вращается более десятка космических аппаратов, занятых мониторингом морского траффика.

Особенно приятно, что добраться до данных о глобальном перемещении судов можно и не будучи владельцем судоходной компании или агентом секретной службы. Информация доступна на платной основе (например, в полной версии Google Earth ), однако в несколько усеченном виде ее можно увидеть и бесплатно, например, на ресурсе www.marinetraffic.com , чьи интерактивные карты и удобный интерфейс растиражированы по множеству других сайтов мореходной тематики.

1. История создания системы

2. Требования к системе

3. Судовая АИС

4. Организация работы АИС

5. Развитие АИС в России

1. История создания системы

На 63-й сессии Комитета по безопасности на море (КБМ) Международной морской организации (ИМО) (8-25 мая 1994 г.) Германия внесла предложение о необходимости внедрения на судах транспондерных систем взаимного опознавания судов и передачи данных береговым службам (СУДС), а также для повышения безопасности мореплавания (MSC 63/7/9).

На 40-й сессии ПКБМ (июль 1994) Швеция внесла предложение (NAV 40/7/15) о внедрении транспондеров с использованием новейшего протокола - самоорганизующейся линии передачи данных с разделением времени и свободным доступом (SOTDMA).Применение этого протокола, заимствованного из авиации, позволяет с высокой надежностью (более 95 %) использовать один частотный канал для передачи информации о местоположении судна с короткими временными интервалами, используя эти данные для решения задач предупреждения судов (судно-судно) и для точного контроля за движением судов по узким подходным каналам и фарватерам в СУДС (судно-берег). В 1995 г. на основе технико-эксплуатационных обоснований, проведенных в ЦНИИМФ, Российская Федерация представила в ИМО ноту (NAV 41/6/26) с настоятельной поддержкой позиции Швеции о необходимости применения современного протокола с широкими возможностями надежного обмена навигационной информацией, что может оправдать расходы судовладельцев на включение в состав навигационного оборудования судна нового прибора.

Поддержка была выражена также Финляндией, ИНТЕРТАНКО и др. Однако, большинство делегаций на ПКБМ, с учетом начавшегося промышленного производства транспондеров с протоколом ЦИВ, сохраняло позиции ограничения возможностей транспондеров функциями опознавания и данными о грузе на первом этапе внедрения с будущей его заменой на универсальный.

В декабре 1996 г. КБМ, на основе изучения позиций государств, принял решение в пользу единого универсального транспондера, базирующегося на применении протокола SOTDMA. В мае 1998 г. по представлению ПКБМ Комитет по безопасности на море принял рекомендацию MSC.74(69) с эксплуатационными требованиями к судовым транспондерам. В октябре 1998 г. МСЭ-Р выпустил Рекомендацию М.1371, содержащую основные принципы построения АИС (AIS, автоматическая идентификационная система). Несколько ранее (1997 г.) Всемирная радиоконференция выделила для работы АИС на глобальной основе две частоты: 161,975 МГц (AIS-1) и 162,025 МГц (AIS-2). Международная Электротехническая Комиссия (МЭК) разрабатывает стандарт на АИС N 61993-2, в котором содержатся технические параметры универсальных транспондеров и методы испытаний.

В соответствии с требованиями Главы 5 "Навигационная безопасность" Конвенции по охране человеческой жизни на море (СОЛАС), принятой Резолюцией ИМО MSC.99(73) от 5 декабря 2000 г., начиная с 1 июля 2002 г. на всех вновь построенных судах требуется устанавливать принципиально новое навигационное оборудование - автоматическую информационную (идентификационную) систему (АИС).

Это работает и в Ульяновске!

АИС это система, которая используется на борту судна для идентификации на море. АИС помогает решить трудность определения нахождения и идентификации судна, когда его не видно (например, ночью или на расстоянии) путем обмена идентификационными данными, текущих координат, курса, скорости движения и других данных корабля со всеми другими близлежащими кораблями, буями и береговыми станциями. Международная морская организация требует установки систем АИС на борту всех судов валовой вместимостью более 300 рег.тонн на международных рейсах. Почти все торговые суда являются обязательными для установки на них системы АИС. Данные корабля отображаются на АИС на дисплеях и АИС совместимых картплоттерах.

АИС — это автоматическая идентификационная система, предназначенная помочь судам избежать столкновение, а также оказывает помощь портовым службам улучшить управление морскими перевозками. 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). Другие суда или базовые береговые станции имеют возможность получать эту информацию, обрабатывать ее с помощью специального программного обеспечения и отображать данные на картплоттере или на компьютере. Система АИС передает динамические (такие как положение судна, скорость, текущее состояние, ход и скорость поворота), статические (такие как имя судна, номер IMO, MMSI номер, размеры) и Voyage (такие, как назначение, ETA и проект) данные в равные промежутки времени.

Открытие навигации в Ульяновске

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. Наиболее важным фактором для лучшего приема является установка антенны базовой станции. Чем выше, тем лучше. Суда, которые стоят на якоре (или их скорость не превышает 0,5 узла) или пришвартованы отображаются в виде небольших квадратов. Иконки и треки окрашены в зависимости от типа судна (грузовые, танкеры, пассажирские и т.п.).

Есть два типа транспондеров: класс А — предназначен для судов SOLAS и класс B — для установки на все остальные суда. А также есть приемники АИС, которые принимают данные с судов, находящихся в зоне действия УКВ связи. АИС работает в частотном диапазоне VHF. Основными задачами АИС являются:

— улучшения безопасности на море

— защита морской среды

— помогает предупреждать столкновения

— позволяет портовым службам ​​прибрежных государств контролировать передвижение в своих водах.

АИС автоматически передает данные каждые 2 до 10 секунд (в то время как судно идет полным ходом) и каждые 3 минуты (в то время как судно находится на якоре). Эти данные включают:

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

— Положение и скорость движения судна. Эти данные исходят от GPS судна или, если это не удается, от приемника GPS, встроенного в транспондер АИС. АИС также получает информацию из заголовка компаса судна и передает это в то же время

— Скорость поворота — влево или вправо, от 0 до 720 градусов в минуту

— Скорость относительно земли (SOG)

— Точность позиционирования

— Курс относительно земли (COG)

— Истинный курс

— Штамп времени — UTC время с точностью до ближайшей секунды, когда эти данные была создана

— Навигационный статус — «на якоре», «на ходу с использованием двигателя» или «не по команде»

— MMSI номер судна — уникальный идентификатор судна

— УКВ позывной, вводится при установке оборудования и передается в более редкие промежутки времени.

Сигналы поступают в транспондеры АИС, установленные ​​на других кораблях или на береговых станциях.

Не все из приведенных выше данных отображается картплоттером. Обычно вы можете увидеть на картплоттере следующие данные:

— MMSI номер судна

— Скорость относительно грунта

— Курс относительно грунта

Кроме того, следующие данные транслируются каждые 6 минут:

— MMSI номер — уникальный идентификационный судна

— 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

Чем полезно совместное использование АИС и радаров?

Радары постепенно становятся все более и более цифровыми. Их аналоговая часть не уходит, но за многие годы функционал радаров расширялся все больше и больше. Старомодные аналоговые радары давали нам информацию о том, что находится впереди. Потом уровень РЛС был повышен за счет автоматической радиолокационной прокладки (САРП), которая вычисляет относительные курс и скорость радиолокационной цели и отображает их в виде вектора. Эта информация, в свою очередь, была использована для прогнозирования ближайшей точки сближения (CPA) и времени ближайшей точки подхода (TCPA). Позже к радару был подключен GPS, что позволило показывает дорожную ситуацию в абсолютных, а не относительных величинах. Путем вычисления курса относительно земли (COG) и скорости относительно земли (SOG). Далее стало возможным наложение экранов основных функций на электронную карту.

Сейчас в судах начинают обмен информацией навигации друг с другом напрямую. Таким образом, вместо того, чтобы получить COG цели и SOG собственного судна по данным GPS, АИС транспондер отправляет свою GPS информацию судам, находящимся в зоне действия УКВ связи, даже если другие суда скрываются за мысом или за островом. АИС транспондер может это сделать, потому что УКВ связь используется тоже цифровая. Сначала появился цифровой избирательный вызов (ЦИВ, DSC) на 70 канале, что дало возможность передавать свои координаты в чрезвычайных ситуациях и установить радиосвязь с конкретной станцией, используя ее номер MMSI. Транспондер АИС в свою очередь еще и принимает информацию от других судов и превращает УКВ радиостанцию в обычный, хотя и несколько медлительный модем. Он посылает и принимает данные, как и любой другой модем.

Наряду с информацией GPS, транспондеры АИС запрограммированы для обмена большим количеством информации, но только некоторые из них соответствует высоким критериям. Во-первых, давайте посмотрим, как АИС могут быть использованы для дальнейшего усовершенствования радаров.

Есть пять основных областей, где система АИС улучшает радар:

1. Помогает радару найти и идентифицировать цели на другой стороне мыса (полезно в скалистых прибрежных водах)

2. Переводит имя корабля в радиолокационный сигнал, что позволяет избежать потенциально опасной путаницы (полезно, когда приветствуют их на УКВ). АИС позволяет радару маркировать цель (сокращая его имя) или показать свое название, когда она выбрано.

3. Улучшает прогнозирование пути, принимая во внимание скорость поворота (ROT). Что увеличивает вероятность более точного предсказывания дорожной ситуации.

4. Расширяет диапазон радара. Расширенный диапазон и идентификация цели позволяет выявлять другие суда и предвидеть заранее дорожную ситуацию

5. Уточняет намерения цели. АИС позволит указать не только место назначения, но и его предполагаемый маршрут. Этот маршрут может быть временно отображен, для предвидения намерения цели. Если цель имеет ограниченные возможности маневрирования, например, в связи с его проектом, АИС будет предоставлять такую информацию тоже.

В тот момент, когда АИС больше не получает обновленные данные местоположения цели — его значок будет перечеркнут мигающей линией. Если цель продолжает посылать обновленные данные своих координат, но его GPS не работает должным образом, то точное местоположение можно найти только путем сравнения данных полученных через АИС и данных радара.

Работа была представлена на конференции HiTB в Куала Лумпур 2013. Слайды презентации доступны по ссылке .

Из официального блога Trend Micro:

Исследователи Trend Micro обнаружили, что проблемы в безопасности АИС (Автоматическая Идентификационная Система) позволяют перехватывать связь между судами, создавать «суда-призраки», отсылать сигналы SOS или сообщения о столкновениях, или вообще отключать АИС на любом судне.

Мне кажется, что те, кто исследовал безопасность этих систем (AIS), неплохо развлеклись получив порцию фана. Но, «безопасность» здесь ни при чём.

Системы автоматической идентификации для судов

АИС – это автоматическая система слежения, которая устанавливается и используется судами и службами навигации для идентификации и определения местоположения судов при помощи обмена данными с другими близлежащими судами, наземными АИС станциями, и спутниками. Когда используются спутники для передачи сообщений, тогда такая связь обозначается Спутниковая-АИС (С-АИС). Информация получаемая через АИС дополняет данные, полученные с радара, которые по-прежнему являются главным источником навигации водного транспорта.

АИС используется для следующих целей:
Обмен данными между портами и судами
Обмен данными между судами в открытом море
Навигация, курс, местоположение и скорость

Где применяется:
Служба управления морским движением
Избежание столкновений
Служба береговой охраны
Помощь в навигации
Операции спасения
Короткие сообщение, например, прогноз погоды

Данные (уникальный идентификационный номер, месторасположение, курс и скорость), которые эти системы слежения предоставляют, выводятся либо на экраны, либо на ECDIS. Системы автоматической идентификации помогают штурманам и разным морским службам следить за морским транспортом и его перемещением. Сердцем системы является стандартный УВЧ передатчик и спутниковая система позиционирования типа LORAN-C, GPS, или Глонасс, плюс другие дополнительные навигационные сенсоры, например, гирокомпас или датчик угловой скорости. За судами, которые оснащены АИС трансиверами и транспондерами, можно следить с суши через специальные базовые станции, расположенные вдоль берега, либо через спутники, в которых установлено оборудование для приёма и передачи АИС сигналов.

Транспондеры через встроенные УВЧ передатчики автоматически отсылают своё местоположение, скорость и навигационный статус через определённые интервалы времени. Информация берётся из навигационных сенсоров корабля, обычно, это спутниковая навигационная система или гирокомпас. Другая информация, такая как имя судна и УВЧ идентификатор, прошивается в оборудование при его установке. Сигналы принимаются АИС транспондерами установленными на других судах или наземных станциях, нампример, система регулирования движением судов. Получаемые данные затем проецируются на экраны или интерактивные карты для дальнейшего анализа и координации движения.

Вывод, к которому пришли исследователи, сводится к тому, что идентификационную систему судов довольно легко можно использовать для разного рода «пакостей». По сути, АИС – это обычное УВЧ радио, которое в открытую передаёт разного рода навигационные данные, что означает, что все проблемы безопасности связаны именно с радио. Утверждать, что АИС полностью взломана, как минимум не корректно хотя бы по той причине, что эта система разрабатывалась во времена, когда опасность перехвата этих данных была минимальна. Сейчас же с появлением програмно-определяемых систем радиосвязи задача перехвата и ретрансмиции этих сообщений сильно упростилась.

Давайте теперь проанализируем возможные сценарии злонамеренного использования этих систем, которые в своём докладе приводят исследователи.

Вероятное столкновение

Представим на минуту, что у нас есть танкер. И вот в кабине стоит штурман и, вдруг, на экран поступает сигнал о возможном столкновении с другим судном. К слову, все такие сигналы записываются в подобие “чёрного” ящика (такой же, что есть на самолётах или гоночных машинaх) и должны быть подтверждены штурманом. В этот момент штурман должен выполнить строго регламентируемые действия и сверить потенциально опасные данные с показателями других систем, как минимум, с радара, спутниковых навигационных систем, и визуально. В результате событие будет зафиксировано и тревога отменена.

Человек за бортом

Похожий сценарий с судном, на котором команда получает сигнал о другом терпящем бедствие судне. В большинстве случаев такая информация сразу передается на землю в береговую охрану, которая будет координировать все последующие действия. Они обязаны перепроверить поступившие данные и оповеститъ команду о дальнейших дествиях. В итоге почти все риски, рассмотренные исследователями в своём докладе, сводятся к минимуму.

Отключение АИС транспондеров на других судах

В некоторых случаях команде корабля разрешается полностью отключить свои идентификационные системы. В этом случае есть чёткие правила, которые описывают действия команды, например, постоянное визуальное наблюдение.

Подмена погодных данных

АИС это всего лишь один из нескольких источников данных о погоде. Данные, получаемые по этому каналу, (обычно) перепроверяются и сверяются с другими источниками.

Все остальные варианты злоупотребления этими системами относятся к онлайн сервисам, таким как marinetraffic.com, где данные предоставляются исключительно в информационных целях и поэтому врядли смогут нанести кому-либо вред.
С самого начала системы идентификации судов проектировались быть открытыми, и, всего скорей, останутся такими же в ближайшем будущем. Внедрение шифрования будет означать огромные изменения, т.к. всё оборудование на судах нужно будет менять. В виду того, что большинство рисков незначительны, я думаю, что международная морская организация врядли будет пересматривать безопасность этой системы.