AIS: о принципах работы и классах

[Craus]

This topic in English:

О системе AIS слышали многие. Но многие ли знают его принцип работы и какой класс следует установить на свою яхту? Сейчас разберемся!

Что такое AIS, или Automatic Identification System? Многие люди, знакомые с морской тематикой с суши, думают, что это система, которая сделана для того, чтобы мы могли видеть положение всех судов где-нибудь на MarineTraffic. На самом деле, это один из тех случаев, когда не предусмотренный изначально способ использования технологии, пожалуй, превзошел по важности то, для чего технология AIS изначально была создана.

История AIS

AIS придумали в 90-х с целью улучшения безопасности навигации и предотвращения столкновений. С 2002 года IMO (International Maritime Organization) SOLAS (Safety of Life at Sea) требует установки AIS на все суда водоизмещением больше 300 тонн, которые выходят в международные воды.

Идея была в том, что до AIS единственным средством предупредить экипаж об угрозе столкновения ночью или в плохую погоду был радар, но радар показывает только, что вон там плывет какая-то железяка.



Преимущество AIS в возможности получить информацию не только о координатах другого судна, но и много других деталей – что это за судно, его скорость, идет ли оно прямо или поворачивает, и многое другое.

Принцип работы AIS

Но как это всё работает? Все AIS-транспондеры принимают и передают данные на одной частоте в диапазоне УКВ (VHF), примерно 160 МГц.

В этом диапазоне радиоволны распространяются примерно по прямой, как обычное FM радио, поэтому дальность определяется кривизной земли и высотой обоих антенн над уровнем моря.

Для обычных судов это примерно 10-20 морских миль (19-37 километров). Это не значит, что радиоволны не летят дальше – они ещё как летят, но это значит, что на уровне моря их уже не принять.

Проблемы в использовании

Дальше начинается интересное. Частота одна, а судов вокруг много. Что будет, если несколько транспондеров начнут передавать данные в один и тот же момент? Ничего хорошего, они смешаются, и разобрать что-либо будет невозможно.

Для того, чтобы уменьшить вероятность этого, в AIS используется довольно изощренный протокол – разновидность TDMA (time-division multiple access), когда разные станции стараются передавать свои данные в разные промежутки времени.



С учётом того, что в радиусе 10-20 миль обычно не слишком много судов, это в основном работает. В худшем случае, когда два транспондера передают одновременно, скорее всего, один будет ближе другого, соответственно, сигнал от него будет мощнее, и более далёкий и слабый сигнал будет подавлен. Очень хорошо для предотвращения столкновений, то, что ближе – важнее.

Элегантное решение проблемы

Но потом люди додумались, что можно просто принимать все сигналы AIS, и совершенно бесплатно знать всё о движении судов. Одна беда – радиус 10-20 миль от антенны.

Ситуацию улучшало то, что на берегу можно было поставить антенну выше, и тем увеличить радиус, но всё то, что происходит вдали от берега, оставалось загадкой. Но уже скоро, примерно с 2005 года, люди догадались, что радиоволны летят не только в стороны, но и вверх, начали пробовать ловить их со спутников – и у них получилось!



Тут же появились сайты вроде MarineTraffic, которые покажут вам все суда в любой точке мира. Казалось бы, теперь всем видно всё – но не всё оказалось так просто.

Большинство спутников, которые принимают сигналы AIS, летают на высотах порядка 200-400 километров, и принимают сигналы в радиусе где-то порядка 200 километров. Казалось бы, чем больше – тем лучше? Быстро обнаружилось, что в районах оживленного судоходства, и особенно возле больших портов, спутники работают плохо, и замены наземным приемником нет.

Class A и Class B

Как было сказано ранее, на суда, водоизмещением свыше 300 тонн, совершающие регулярные международные рейсы, и на суда любого тоннажа, осуществляющие пассажирские перевозки, установка системы АИС является обязательной.  Более того, на них должно устанавливаться только полноценное оборудование класса A.



Для всех яхтсменов, чьи лодки не входят в эти категории, предусмотрен класс B. Это упрощенная версия приемопередатчика. Отличия AIS класса B в том, что мощность системы не 12.5 Вт, а всего 2 Вт, поэтому радиус действия составляет примерно 5 миль, а не до сорока, как на «взрослой» версии.

Еще одно отличие кроется в том, что приоритет в передаче данных всегда отдается приборам класса A, а малые суда пользуются промежутками в эфире.

Визуально отличить класс аппарата довольно сложно. Часто класс указывается прямо на корпусе транспондера. В любом случае, морская бортовая электроника развивается также быстро, как и в остальных областях, поэтому вчерашние инновации сегодня уже выглядят раритетом. Транспондеры класса B могут выполняться как в виде полноценного модуля с дисплеем, так и в виде блока, подключаемого к картплоттеру по протоколу NMEA для вывода визуальной информации на его экран. Существуют и Wi-Fi модули, подключаемые к ноутбуку, планшету или к смартфону.

Источник