1.1.1 Staiile mobile AIS

Specificaiile ITU-R M.1371-1 privind echipamentele AIS mobile prevd dou categorii n care acestea s se ncadreze:

Staiile mobile AIS de tip A, conforme cu specificaiile IMO AIS relevante (standard IEC 61993-2);

Staiile mobile AIS de tip B, care nu trebuie s respecte n totalitate specificaiile de mai sus i care au versiuni prorii de transmitere VDL a mesajelor.

Componentele principale ale unei staii mobile AIS destinat navigaiei i informaiei privind condiiile de siguran pentru navigaie sunt urmtoarele:

Receptorul semnalelor de la sateliii de navigaie (SNS), cu rol n primul rnd de asigurare a temporizrilor i tactului general, pe baza cruia protocoalele de comunicaii asigur transferul datelor de la o staie AIS la alta; n felul acesta sunt evitate coliziunile ntre mesajele transmise de diferitele staii, utilizndu-se slot-urile temporale n mod adecvat;

Receptorul SNS poate fi cuplat cu un sistem propriu diferenial sau un sistem de arie larg DSNS i poate fi utilizat i pentru furnizarea informaiilor de poziie, vitez, vitez de giraie, curs deasupra fundului apei (SOG1, COG2 etc.);

Echipamentul de radiocomunicaii (emitor-receptor, sau transponder), format dintr-un emitor radio i dou receptoare, pentru operarea dup protocolul SOTDMA3. Transponderul transmite i recepioneaz semnalele radio ce interconecteaz staiile AIS ntre ele (stratul logic VDL). Sloturile temporale alocate unei transmisii singulare au durata de 26,6 ms. Emitorul radio din transponder trebuie s aib capabiliti foarte bune de trecere n starea de emisie (uzual 1 ms) de la zero la putere maxim i invers, pentru a se conforma cu momentele de timp cnd trebuie transmise datele (sloturile temporale). Receptoarele radio sunt compuse dintr-un bloc radio analogic i decodoare TDMA. n mod similar, emitorul din transponder are o parte digital pentru codarea TDMA i o parte analogic pentru transmiterea i modularea semnalelor radio pe frecvenele purttoare. Schema din figura urmtoare reprezint simplificat diagrama bloc a unei staii transponder AIS.

1 SOG Speed Over Ground viteza navei deasupra fundului apei 2 COG Course Over Ground cursul navei deasupra fundului apei 3 SOTDMA Self-Organising Time Division Multiple Access protocol cu autoorganizare pentru multiplexarea semnalelor cu diviziune n timp

SISTEM DE

NAVIGATIE

LA BORD

MODUL (D)GNSS

TACT

POZITIE

VITEZA

COG SOG

DECODOR

TDMA

DECODOR

TDMA

DECODOR

DSC

RECEPTOR

pt. TDMA

RECEPTOR

pt. DSC

RECEPTOR

pt. TDMA

CONTROLER

CODOR

TDMA

CODOR

DSC

MODUL ANALOGIC

EMISIE

COMUTATOR

ANTENA

MODUL INTEGRAT

DE TESTARE A

INTEGRITATII

BIIT

SURSA

ALIMENTARE

CIRCUITE

ALARMARE

INTERFATA

OM MASINA

f1

f2

DVHF

ITU 823

VHF DIFERENTIAL

IEC 61162

NMEA

2000

IEC 61162-2

SOCKET DB-9

IEC 61162-2

SOCKET DB-9

ALIMENTARE EXTERNA

ANTENE VHF

TRANSPONDER MOBIL AIS

CONTROL EMISIE/RECEPTIE

Fig. 1 Structura bloc a unui transponder AIS

La transponder se poate eventual cupla un sistem exterior de afiare a informaii lor (monitor integrat Inland ECDIS, radar etc.). De asemenea, interfaa om-main poate fi realizat i la distan, prin cuplarea tastaturii i monitorului n alt poziie dect n apropierea transponderului.

Un element important al transponderului este receptorul VHF-DSC, acordat pe canalul 70 pentru recepionarea comenzilor de administrare a canalelor de comunicaii (pentru desemnarea ariei regionale). De asemenea, modulul DSC din receptor poate fi utilizat i pentru transmisie alternativ de mesaje;

Controlerul administreaz funciile tuturor componentelor staiei AIS. Sunt procesate momentele temporale (time-slot-urile) alocate transmisiilor de mesaje, operrii emitorului i receptoarelor, administrate interfeele de comunicaii i distribuite diferitele mesaje ctre toate componentele funcionale ale transponderului;

Modulul de autotestare (BIIT4) are rolul de a monitoriza n mod continuu funciile i validitatea echipamentului transponder AIS. Starea acestuia este prezentat la pornire pe display-ul asociat i n caz de dispariie a unuia din semnalele senzorilor, sau de defectare a unui senzor sunt afiate informaiile pe modulul de alarmare i sunt modificate mesajele dinamice de stare n mod corespunztor.

4 Built-In Integrity Test test integrat de integritate

Pentru navele care fac voiaje n larg, exist posibilitatea interfarii modulului AIS cu sisteme de comunicaii prin satelit, pentru transmiterea la distan a informaiilor despre starea navei i condiiile deplasrii acesteia.

Transponderul AIS se poate interfaa cu diferite categorii de echipament extern, cum ar fi:

Dispozitive electronice pentru determinarea poziiei navei (EPFD5)

Girocompas, opional cu posibilitatea de preluare de la acesta a informaiilor privind viteza de girare a navei (ROT6);

Sisteme de afiare a informaiilor (ARPA, ECDIS, INS etc.);

Uniti de pilotare individuale (PPU) sau staii de lucru;

Sisteme de comunicaie radio la mare distan, prin satelit (de obicei se folosete sistemul INMARSAT-C).

Interfeele cu aceste periferice sunt menionate pe figura anterioar. La unitatea de pilotare individual pot fi transmise urmtoarele categorii de informaii:

Toate tipurile de date recepionate de la alte staii AIS (de baz sau mobile);

o Rapoarte de poziie;

o Date referitoare la voiaj sau alte date cu caracter static;

o Informaii de tip binar sau informaii legate de siguran;

o Mesaje pentru administrarea canalelor de comunicaii (stratul VDL) etc.

Informaiile proprii ale navei (atunci cnd acestea sunt transmise);

Informaii de interogare pentru comunicaii la mare distan;

Informaii privind starea senzorilor i date de la acetia, pentru senzorii conectai la transponderul AIS (rat de actualizare de 1 secund);

Mesajele de alarmare generate de blocul BIIT.

Toate staiile AIS de clas A sunt echipate cu un mecanism de autotestare BIIT, care ruleaz n mod continuu sau efectueaz verificri la intervale regulate, n mod simultan cu alte funcii din staie. Dac este detectat o defeciune sau o eroare ce poate altera n mod semnificativ integritatea sau poate opri funcionarea echipamentului AIS, atunci se iniiaz o alarm. Alarma este afiat pe display-ul dispozitivului i starea releului de alarmare este modificat n activ. Mesajul de alarmare este afiat pe aplicaia de prezentare i repetat la fiecare 30 secunde. Dac este detectat o alarm n una sau mai multe din funciile sau datele vitale, sistemul reacioneaz conform tabelului de mai jos:

Tab. 1 Condiii de operare la defeciune

Descriere alarm Mod de funcionare a sistemului n caz de depire a pragului de alarmare

Defeciune la emitorul radio AIS ntreruperea transmisiei

Limitele VSWR7 pe anten sunt depite Continu operarea

Raportare defeciune pe canalul 1 recepie ntrerupe emisia pe canalul afectat

5 EPFD Electronic Position Fixing Device dispozitiv electronic de determinare a poziiei navei 6 ROT Rate of Turn vitez de girare 7 VSWR Voltage Standing Wave Ratio riplu in repaus pe tensiunea de alimentare

AIS

Raportare defeciune pe canalul 2 recepie AIS

ntrerupe emisia pe canalul afectat

Raportare defeciune pe canalul 70 recepie AIS

ntrerupe emisia pe canalul afectat

Defeciune general AIS ntrerupe emisia

Conexiunea cu MKD8 ntrerupt Continu operarea cu DTE9 configurat pe 1

Pierdut contactul cu EPFS10 extern Continu operarea

Nu exist poziie curent utilizabil Continu operarea

Informaii SOG indisponibile Continu operarea folosind datele implicite

Informaii COG indisponibile Continu operarea folosind datele implicite

Informaiile privind direcia de navigaie (Heading) pierdute sau indisponibile

Continu operarea folosind datele implicite

Informaii ROT indisponibile Continu operarea folosind datele implicite

Toate sistemele AIS de bord trebuie s fie echipate cu o interfa om-main minimal, care s permit configurri sau operri ale echipamentului fr a fi nevoie de un monitor extern sau de o tastatur separat. Acest modul poart denumirea de MKD (Minimum Keyboard Display). El are urmtoarele funciuni:

Ajut la configurarea iniial i operarea sistemului;

Permite la afiarea unor informaii cu caracter minimal, dar eseniale pentru integritatea sistemului, pe cel puin trei rnduri de caractere;

Permite introducerea de la tastatur a caracterelor ASCII de 6 bii;

Afieaz toate datele recepionate privind: nume nav, distan, direcie de navigaie. MKD trebuie s afieze cel puin aceste date linie cu linie. Orice micare de deplasare a caracterelor pe ecran nu anuleaz informaiile de nume, distan i direcie. Este posibil deplasarea de pe un rnd pe altul, pentru a vedea ce nave se afl n zon i caracteristicile dinamice ale acestora;

Prezint condiiile de alarmare i mijloacele prin care alarmele pot fi vizualizate i luate la cunotin;

Indic schimbrile de stare interne ale transponderului AIS;

Permite introducerea unor date statice, precum numrul MMSI11, numrul IMO, Call Sign, punctele de referin pentru antenele SNS i multe alte date legate de voiaj, destinaie, ncrctur transportat etc.;

MKD poate fi utilizat i pentru introducerea de mesaje legate de siguran.

8 MKD Minimum Keyboard Device interfa minimal om-main pentru transponderul AIS 9 DTE Data Terminal Equipment echipament pentru transmiterea datelor 10 EPFS Electronic Position Fixing System sistem extern transponderului AIS pentru determinarea poziiei navei 11 MMSI Maritime Mobile Service Identity - Numr unic de identificare asociat unei nave destinate navigaiei maritime

1.1.2 Utilizarea AIS ca suport pentru navigaie (asisten pentru navigaie AtoN)

Sistemul complex AIS permite multiple faciliti ndreptate mai ales ctre creterea siguranei n navigaie. Una dintre aceste aplicaii este AtoN, sau Aids to Navigation. Scopul primar al acestor aplicaii este acela de a mbunti i promova elemente de siguran i securitate eficient, prin unul din urmtoarele mijloace:

Asigurarea unui mijloc efectiv i independent de condiiile meteo pentru identificarea unui element de semnalizare a navigaiei pe dispozitivul de afiare al transponderului AIS sau pe monitorul radar de la bordul navei;

Completarea mijloacelor curente de semnnalizare a navigaiei;

Transmiterea poziiilor exacte ale mijloacelor de semnalizare a navigaiei, eventual cu corecii DSNS12;

Indicarea strii pasive radio a unui mijloc de asistare a navigaiei;

Asigurarea de puncte de referin pentru radarele navale;

Asigurarea de mijloace virtuale de sprijin pentru navigaie;

Furnizarea de date hidro-meteorologice pentru navigaie etc.

n plus, prin utilizarea sistemelor AIS se pot asigura i activiti de mentenan pentru mijloacele de semnalizare a navigaiei, cum ar fi:

Telecomanda i telecontrolul strilor mijloacelor de semnalizare;

Urmrirea derivei mijloacelor de semnalizare;

Identificarea automat a navelor implicate n coliziuni cu mijloace de semnalizare naval;

Colectarea de date n timp real pentru monitorizarea condiiilor de navigaie;

Controlul de la distan al schimbrilor survenite n parametrii de funcionale ai mijloacelor de semnalizare naval etc.

Aceste sisteme de mbuntire a condiiilor de operare, de asisten la mentenan i de transmitere a informaiilor vitale de la mijloacele de semnalizare naval sunt disponibile pentru orice tip de mijloc de semnalizare, indiferent dac este pe uscat sau pe ap. Prin liniile directoare referitoare la AIS, document elaborat de organismele tehnice i de standardizare internaionale, sunt stabilite trei ci de implementare a acestor servicii suplimentare:

Instalarea unui terminal AIS pe un mijloc de semnalizare naval i completarea acestuia cu interfee pentru transmiterea de date i informaii relevante, stabilite de o autoritate competent;

Crearea de AIS AtoN virtuale, mai ales n cazul n care datele privind un anumit mijloc de semnalizare naval sunt transmise n alt loc, unde informaiile AIS trebuie completate cu aceste date). Exist dou tipuri de astfel de date: validate, cnd mijlocul de semnalizare exist i poziia sa este validat, dar informaiile provin din alt poziie (fie de la rm sau de la alt mijloc de navigaie); invalidate, cnd mijlocul exist dar poziia sa nu poate fi confirmat. Este posibil i crearea unui mesaj AIS

12 DSNS Differential Global Navigation Satellite System set de corecii difereniale aplicate sistemelor globale de poziionare prin satelit

AtoN, atunci cnd datele exist dar nu exist niciun mijloc efectiv de semnalizare n teren.

Recomandarea ITU-M R 1371.1 specific urmtoarele mesaje AIS de asisten pentru navigaie:

Mesajul 21, Aid to Navigation Report Message un mesaj standard AIS AtoN, transmis n permanen:

o Tipul de mijloc de asisten pentru navigaie;

o Numele mijlocului de asisten pentru navigaie;

o Poziia geografic;

o Indicator al preciziei de poziionare geografic;

o Mesaj RAIM13 de integritate a receptorului;

o Tipul dispozitivului care furnizeaz datele de poziie geografic;

o Mesaj de indicare a strii oprite;

o Data i ora curente;

o Puncte de referin i dimensiunile mijlocului de semnalizare pentru navigaie;

o Un segment de lungime 8 bii rezervat utilizrii de ctre autoriti competente regionale sau locale (ce poate include i starea tehnic a mijlocului de semnalizare);

o Alte informaii.

Mesajul 21 are urmtoarele elemente componente:

Tab. 2 Compunerea mesajului AtoN 21

Parametru mesaj

Lungime segment

[bii]

Descriere

Identificator mesaj

6 Identificator pentru mesajul 21 curent

Repetarea indicatorului

2 Utilizat de un repetor pentru a indica de cte ori a fost repetat mesajul; valoare implicit = 0; 3 = nu se mai repet;

Numrul de identificare

30 Numr propriu de identificare a echipamentului, MMSI

Tipul AtoN 5 Valoare implicit = 0 nedisponibil;

Numele AtoN 120 Maxim 20 caractere ASCII de 6 bii

Precizia de poziionare

1 1 = High < 10 m, 0 = Low > 10 m.

Longitudine a poziiei

mijlocului de semnalizare

28

Longitudinea se exprim n fraciuni de pn la 1/10000 minute de poziie, valoarea implicit fiind 181 grade (nedisponibil). Longitudinea este estic sau pozitiv i vestic sau negativ.

13 RAIM Receiver Autonomous Integrity Monitoring

Latitudinea poziiei

mijlocului de semnalizare

27 Latitudinea se exprim n fraciuni de pn la 1/10000 minute de poziie, valoarea implicit fiind 91 grade (nedisponibil). Latitudinea este nordic sau pozitiv i sudic sau negativ.

Dimensiunile AtoN cu

referin la poziie

30 Punctul de referin raportat pentru poziionare; mesajul indic, de asemenea i dimensiunile mijlocului de semnalizare, exprimate n metri

Tipul de dispozitiv care

furnizeaz informaiile de

poziie

4

0 nedefinit valoare implicit;

1 Navstar GPS;

2 SNS GLONASS14;

3 receptor combinat Navstar / GLONASS;

4 receptor Loran C15;

5 receptor Chaika16;

6 receptor cu sisteme integrate de navigaie;

7 poziie furnizat n urma unor msurtori topo-geografice de precizie (surveyed), utilizat mai ales pentru mijloace fixe de semnalizare.

8 15 bii neutilizai.

Mesaj de timp curent

6

Timpul UTC17 corespunztor momentului de transmitere a mesajului de stare, generat de EPFS (sistemul electronic de determinare a poziiei geografice): 60 nu este disponibil informaia de timp, 61 sistemul de poziionare opereaz n modul manual; 62 sistemul de furnizare a poziiei geografice funcioneaz n mod virtual, estimat (dead recogning); 63 sistemul de poziionare nu funcioneaz.

Indicator de stare

nchis/deschis 1

Se utilizeaz numai pentru mijloace de semnalizare plutitoare, 0 poziie deschis; 1 poziie nchis.

Spaiu rezervat aplicaiilor

regionale sau locale

8 Un segment de mesaj, configurat implicit la zero, dac nu este utilizat de o autoritate competent regional sau local

Indicator RAIM 1 1 indicator RAIM utilizat; 0 indicator RAIM neutilizat pentru dispozitivul de poziionare geografic de pe mijlocul

14 GLONASS GLObal NAvigation Satellite System numele comercial al sistemului de poziionare prin satelit, similar Navstare, dar de provenien ruseasc 15 LORAN LOng RAnge Navigation sistem circular de asisten pentru poziionare global, cu baza pe sol 16 Chaika n lb. rus nseamn pescru este de fapt un sistem de navigaie (de poziionare geografic) similar LORAN, cu baza la sol 17 UTC Universal Time Coordinated coordonat de timp a sistemului Navstar GPS, determinat prin integrarea i medierea timpului generat de ceasurile atomice de pe sateliii de navigaie. Este folosit ca baz de timp pentru sistemul GPS.

de semnalizare.

Indicator virtual AtoN

1 0 implicit, valoare real a poziiei indicate pentru AtoN; 1 AtoN nu exist n realitate, este generat virtual de o staie vecin AIS sub comanda unei autoriti competente.

Indicator de mod asignat

1 0 staia AIS opereaz n modul autonom i continuu;

1 staia AIS opereaz n modul asignat.

Rezerv 1 Bit neutilizat

Numele extensiei AtoN

0, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 84,...

Acest segment, de lungime avnd pn la 14 caractere ASCII de 6 bii pe durata a dou sloturi temporale AIS poate fi combinat cu la finalul parametrului transmis. Acest parametru poate fi emis atunci cnd nu sunt necesare mai mult de 20 de caractere pentru transmiterea numelui AtoN.

Rezerv 0 sau 2,

4, 6 Se folosete numai cnd este utilizat i numele AtoN

Numr de bii transmis

272 - 300

Numrul total de bii pentru aceste mesaje AtoN ocup dou sloturi temporale.