ردیابی کشتی با استفاده از سیستم شناسایی خودکار ( AIS )

سیستم شناسایی خودکار ( AIS ) یک نوع سیستم ردیابی خودکار است که از فرستنده در کشتی است و خدمات ترافیک شناورها (VTS) استفاده می کند. هنگامی که از ماهواره ها برای تشخیص امضاهای AIS استفاده می شود ، از اصطلاح Satellite-AIS استفاده می شود. اطلاعات AIS مکمل رادار دریایی است که همچنان روش اصلی جلوگیری از برخورد کشتی ها برای حمل و نقل دریایی است. اگرچه از نظر فنی و عملیاتی متمایز است ، سیستم ADS-B شبیه به AIS است و عملکردی مشابه برای هواپیماها انجام می دهد.


اطلاعات ارائه شده توسط تجهیزات AIS ، مانند شناسایی منحصر به فرد ، موقعیت و سرعت می توانند روی صفحه یا سیستم نمایش اطلاعاتی و نمودار الکترونیکی نمایش داده شوند. AIS در نظر گرفته شده است تا به افسر نگهبان کشتی کمک کند و به مقامات دریایی اجازه دهد تا حرکت کشتی را ردیابی و نظارت کنند. AIS یک فرستنده استاندارد VHF را با یک سیستم موقعیت یابی مانند گیرنده GPS ، با سایر سنسورهای ناوبری الکترونیکی ، مانند ژیروکامپ یا نشانگر میزان چرخش، یکپارچه می کند. کشتی های مجهز به فرستنده AIS را می توان در ایستگاه های پایه AIS مستقر در امتداد خطوط ساحلی یا در صورت خارج از محدوده شبکه های زمینی ، از طریق تعدادی از ماهواره ها که دارای گیرنده های ویژه AIS هستند، ردیابی کرد.

مشاهده و استفاده از داده های AIS

در اصل AIS در نظر گرفته شده است تا کشتی ها بتوانند ترافیک دریایی را در منطقه خود مشاهده کنند و از این مسیر دیدن کنند. این امر به یک فرستنده اختصاصی VHF AIS احتیاج دارد که اجازه می دهد تا هنگام انتقال اطلاعات در مورد کشتی خود ، به سایر گیرنده های AIS ، ترافیک محلی را در نمودار یا مونیتور رایانه ای با قابلیت AIS مشاهده کند. مقامات بندر یا سایر امکانات مستقر در ساحل ممکن است فقط به گیرنده ها مجهز باشند ، به طوری که آنها بدون نیاز به انتقال محل زندگی خود می توانند ترافیک محلی را مشاهده کنند. همه ترافیک مجهز به فرستنده فرستنده AIS می توانند از این طریق با اطمینان قابل مشاهده باشند اما محدود به محدوده VHF ، حدود 10-20 مایل دریایی است.

اگر ترسیمی مناسب در دسترس نباشد ، ممکن است سیگنال های فرستنده فرستنده AIS با استفاده از یکی از چندین برنامه رایانه ای مانند ShipPlotter و Gnuais از طریق رایانه مشاهده شود. این پیاده کردن سیگنال از یک اصلاح VHF دریایی بی سیم به فرکانس AIS و تبدیل تنظیم را به فرمت دیجیتال است که کامپیوتر قادر به خواندن و نمایش بر روی یک مانیتور؛ این داده ها ممکن است از طریق یک شبکه محلی یا گسترده از طریق پروتکل های TCP یا UDP به اشتراک گذاشته شود اما همچنان به محدوده دسته جمعی از گیرنده های رادیویی مورد استفاده در شبکه محدود می شود. از آنجا که برنامه های مانیتورینگ AIS رایانه ای و فرستنده های رادیویی VHF معمولی دارای فرستنده AIS نیستند ، ممکن است از آنها با امکانات مستقر در ساحل استفاده شوند که نیازی به انتقال ندارند یا به عنوان یک جایگزین ارزان قیمت برای یک دستگاه اختصاصی AIS برای کشتی های کوچکتر برای مشاهده ترافیک محلی استفاده می شوند ، اما ، البته کاربر با توجه به سایر ترافیک های موجود در شبکه ، غافل می ماند.

استفاده ثانویه ، بدون برنامه ریزی و در حال ظهور برای داده های AIS ، این است که بدون نیاز به گیرنده AIS، آن را به صورت عمومی، در اینترنت قابل مشاهده کند. داده های فرستنده گیرنده جهانی AIS که از ایستگاه های ساحلی ماهواره ای و متصل به اینترنت جمع آوری شده اند جمع می شوند و از طریق تعدادی از ارائه دهندگان خدمات در اینترنت در دسترس می باشند. داده های جمع آوری شده از این طریق در هر وسیله اینترنت قادر به ارائه اطلاعات موقعیت مکانی جهانی و در زمان واقعی از هر نقطه جهان هستند. داده های معمولی شامل نام کشتی ، جزئیات ، مکان ، سرعت و عنوان در نقشه ، قابل جستجو ، دارای محدوده بالقوه نامحدود ، جهانی و تاریخ بایگانی شده است. اکثر این داده ها رایگان است اما داده های ماهواره ای و سرویس های ویژه مانند جستجو در بایگانی ها معمولاً با هزینه ای تهیه می شوند. داده ها یک نمایش فقط خواندنی است و کاربران در خود شبکه AIS مشاهده نخواهند شد. گیرنده های AIS مستقر در ساحل که به اینترنت کمک می کنند بیشتر توسط داوطلبان زیادی اداره می شوند. برنامه های تلفن همراه AIS نیز به راحتی قابل استفاده برای دستگاه های Android ، Windows و iOS هستند. برای داشتن لیستی از ارائه دهندگان خدمات AIS مبتنی بر اینترنت ،به لینک های خارجی زیرمراجعه کنید. صاحبان کشتی و توزیع کننده بار از این خدمات برای پیدا کردن و ردیابی کشتی ها و محموله های آنها استفاده می کنند در حالی که علاقه مندان به دریایی ممکن است به مجموعه عکس های خود بیفزایند.

برنامه ها

نمایشگر AIS فقط مکان یک کشتی ، محدوده ، یاتاقان ها و نامهای کشتی های اطراف را فهرست می کند
هدف اصلی AIS فقط اجتناب از تصادف بود اما بسیاری از برنامه های کاربردی دیگر از آن زمان توسعه یافته و همچنان توسعه می یابد. AIS در حال حاضر برای موارد زیر استفاده می شود:

جلوگیری از برخورد

سیستم AIS توسط کمیته های فنی IMO به عنوان یک فناوری برای جلوگیری از برخورد میان کشتی های بزرگ در دریا که در محدوده سیستم های مستقر در ساحل قرار ندارند ، توسعه یافته است. این فناوری ، هر کشتی را به صورت جداگانه ، همراه با موقعیت و حرکات خاص خود ، شناسایی می کند و باعث می شود یک تصویر مجازی در زمان واقعی ایجاد شود. استانداردهای AIS شامل انواع محاسبات خودکار بر اساس این گزارش های موقعیتی مانند نزدیکترین نقطه دستیابی (CPA) و زنگ های برخورد است. از آنجایی که AIS توسط همه کشتی ها استفاده نمی شود ، از AIS معمولاً در رابطه با رادار استفاده می شود. هنگامی که یک کشتی در حال پیمایش در دریا است ، اطلاعات در مورد حرکت و هویت سایر کشتی ها در مجاورت برای ناوگان مهم است تا تصمیم گیری کنند تا از برخورد با سایر کشتی ها و خطرات ( سنگ فرش یا سنگ) جلوگیری کنند. مشاهده بصری (به عنوان مثال ، بدون کمک ،دوربین شکاری ، و دید در شب ) ، مبادلات صوتی (به عنوان مثال ، سوت ، شاخ و رادیو VHF) و رادار یا کمک راداری اتوماتیک رادار برای این منظور از لحاظ تاریخی استفاده می شوند. این مکانیسم های پیشگیرانه بعضاً به دلیل تاخیر در زمان ، محدودیت های رادار ، محاسبه اشتباه و عملکرد نادرست در نمایشگر از بین می روند و می توانند منجر به برخورد شوند. در حالی که الزامات AIS فقط نمایش اطلاعات متنی بسیار اساسی است ، داده های بدست آمده می توانند با نمودار الکترونیکی گرافیکی یا صفحه نمایش رادار ادغام شوند و اطلاعات ناوبری تلفیقی را در یک صفحه نمایش واحد ارائه دهند.

کنترل ناوگان ماهیگیری

سیستم AIS توسط مقامات ملی برای ردیابی و نظارت بر فعالیت ناوگان های ماهیگیری ملی آنها به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. AIS به مقامات این امکان را می دهد تا بسته به موقعیت و کیفیت گیرنده ها و ایستگاه های پایه ساحلی با داده های تکمیلی از شبکه های مستقر در ماهواره ، فعالیت های کشتی های ماهیگیری را در امتداد خط ساحلی خود ، بطور معمول تا 100 کیلومتر (60 مایل) رصد کنند.

امنیت دریایی

سیستم AIS به مقامات امکان می دهد کشتی های خاص و فعالیت های خود را در داخل یا در نزدیکی منطقه اقتصادی انحصاری یک کشور شناسایی کنند . هنگامی که داده های AIS با سیستم های راداری موجود مخلوط می شوند ، مقامات قادرند راحت تر بین کشتی ها تفاوت قائل شوند. داده های AIS می توانند بطور خودکار پردازش شوند تا الگوهای فعالیت عادی شده برای کشتی های منفرد را ایجاد کنند ، که در صورت نقض شدن ، هشداری ایجاد می کنند ، بنابراین تهدیدات بالقوه را برای استفاده کارآمد تر از دارایی های امنیتی برجسته می کند. AIS آگاهی از حوزه دریایی را بهبود می بخشد و امنیت و کنترل افزایش می یابد. علاوه بر این ، AIS را می توان در سیستم های رودخانه های آب شیرین و دریاچه ها استفاده کرد .

کمک به ناوبری دریایی

استاندارد AIS به ناوبری (AtoN) استاندارد محصول با امکان پخش موقعیت ها و نام اشیاء غیر از کشتی ها ، از جمله موقعیت های راهنمایی و موقعیت نشانگر و داده های پویا که منعکس کننده محیط نشانگر است (به عنوان مثال جریان ها و شرایط آب و هوایی) ساخته شد. این کمکها می توانند در ساحل مانند فانوس دریایی یا روی آب ، سکوها یا شناورها واقع شوند. گارد ساحلی ایالات متحده پیشنهاد كرده است كه AIS ممكن است جایگزین راكون (چراغهای راداری) شود كه در حال حاضر برای وسایل ناوبری الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. [17]AtoN ها به مقامات این امکان را می دهند که از راه دور وضعیت یک شناور مانند وضعیت فانوس را کنترل کنند و همچنین داده های زنده را از سنسورها (مانند وضعیت آب و هوا و دریا) واقع در پشت شناور به کشتی های مجهز به فرستنده AIS یا مقامات محلی منتقل کنند. . یک AtoN موقعیت و هویت خود را به همراه تمام اطلاعات دیگر پخش می کند. استاندارد AtoN همچنین امکان انتقال موقعیتهای "Virtual AtoN" را فراهم می کند که به وسیله آن یک دستگاه ممکن است پیامهایی را با موقعیت "کاذب" ارسال کند به گونه ای که نشانگر AtoN در نمودارهای الکترونیکی ظاهر شود ، اگرچه ممکن است یک AtoN فیزیکی در آن مکان حضور نداشته باشد.

جستجو و نجات

برای هماهنگی منابع در صحنه یک عملیات جستجو و نجات دریایی (SAR) ، ضروری است که داده هایی در مورد موقعیت و وضعیت پیمایش کشتی های دیگر در مجاورت وجود داشته باشد. در چنین مواردی ، AIS می تواند اطلاعات اضافی ارائه دهد و آگاهی از منابع موجود را ارتقا بخشد ، حتی اگر محدوده AIS به محدوده رادیویی VHF محدود باشد. استاندارد AIS همچنین پیش بینی استفاده احتمالی در هواپیماهای SAR را بر عهده داشت و شامل پیامی (AIS Message 9) برای گزارش موقعیت آنها در هواپیما بود. برای کمک به کشتی ها و هواپیماهای SAR در یافتن مردم در پریشانی ، مشخصات (IEC 61097-14 Ed 1.0) برای فرستنده SAR مستقر در AIS (AIS-SART) توسط کارگروه IEC TC80 AIS تهیه شده است. AIS-SART به سیستم ایمنی اضطراب جهانی دریانوردی اضافه شدمقررات معتبر 1 ژانویه 2010. AIS-SART از حداقل 2009 تاکنون در بازار موجود است. [19] مقررات اخیر نصب سیستم های AIS را بر روی کلیه شناورها و شناورهای ایمنی زندگی در دریا (SOLAS) موظف کرده است.

تحقیقات تصادف

اطلاعات AIS دریافت شده توسط VTS برای تحقیق در مورد تصادف بسیار مهم است زیرا اطلاعات دقیق تاریخ را در مورد زمان ، هویت ، موقعیت مبتنی بر GPS ، عنوان قطب نما ، مسیر زمین ، سرعت (سرعت ورود به سیستم / SOG) و نرخ چرخش ارائه می دهد و نه کمتر اطلاعات دقیق ارائه شده توسط رادار. اگر می توانید جزئیات مربوط به حرکت کشتی ، ارتباطات صوتی و تصاویر راداری در هنگام تصادفات را نگه دارید ، اطلاعات کاملی از این رویدادها توسط داده های Voyage Data Recorder (VDR) بدست می آید . با این حال ، داده های VDR به دلیل محدود نگه داشتن دوازده ساعت توسط نیاز IMO ، حفظ نمی شوند .

تخمین جریان اقیانوس

تخمین جریان سطح سطح اقیانوس بر اساس تجزیه و تحلیل داده های AIS از دسامبر سال 2015 از طرف شرکت فرانسوی ، e-Odyn در دسترس بوده است.

حفاظت از زیرساخت ها

اطلاعات AIS توسط صاحبان زیرساخت های دریایی دریایی ، مانند کابل ها یا خطوط لوله ، برای نظارت بر فعالیت کشتی های نزدیک دارایی خود در نزدیکی زمان واقعی قابل استفاده است. این اطلاعات پس از آن می تواند برای ایجاد هشدار برای آگاهی از مالک و به طور بالقوه جلوگیری از حادثه ای که در آن ممکن است آسیب به دارایی وارد شود ، استفاده شود.

ردیابی ناوگان و بار

سیستم AIS منتشر شده در اینترنت می تواند توسط مدیران ناوگان یا کشتی ها مورد استفاده قرار گیرد تا موقعیت جهانی کشتی های خود را ردیابی کنند. ارسال کنندگان بار یا صاحبان کالاهای در حال ترانزیت می توانند پیشرفت محموله را ردیابی کرده و زمان ورود به بندر را پیش بینی کنند.