Лекция №5 Автоматическая идентификационная система на водном транспорте (1143059)
Текст из файла
Кафедра РЛ1 МГТУ им. Н.Э. БауманаПерспективные технологии, основанныена спутниковой навигацииЛекция 5Автоматическая идентификационная системана водном транспорте1Старший преподаватель каф.РЛ1: Мыкольников Яков Владимирович1Автоматическая идентификационная система (АИС)(Aвтоматическая идентификационная система, (англ. AIS AutomaticIdentification System) – в судоходстве система служащая для идентификации судов, ихгабаритов, курса и других данных с помощью радиоволн ОВЧ/УКВ— диапазона.В последнее время появилась тенденция трактовать АИС как Aвтоматическаяинформационная система, (англ. AIS Automatic Information System), что связано срасширением функциональности системы по сравнению с ординарной задачейидентификации судов.АИСВ соответствии с Конвенцией SOLAS 74/88 является обязательным для судовводоизмещением свыше 300 регистровых тонн совершающих международные рейсы,судов водоизмещением более 500 регистровых тонн не совершающих международныерейсы и всех пассажирских судов.
Суда и яхты с меньшим водоизмещением могут бытьоборудованы прибором класса Б. Передача данных осуществляется на международныхканалах связи AIS 1 и AIS 2 в протоколе SOTDMA (англ. Self Organising Time DivisionMultiple Accsess). Применяется частотная модуляция с манипуляцией GMSK.2Назначение АИС и решаемые задачиАИС предназначена для повышенияуровнябезопасности мореплавания,эффективности судовождения и эксплуатации центра управления движением судов (ЦУДС),защиты окружающей среды, обеспечивая выполнение следующих функций:•как средство предупреждения столкновений в режиме судно-судно;•как средство получения компетентными береговыми службами информации о судне игрузе;•как инструмент ЦУДС в режиме судно-берег для управления движением судов;•как средство мониторинга и слежения за судами, а также в операциях по поиску испасанию (SAR).В соответствии с правилом 19 СОЛАС-74 (Международная конвенция по охранечеловеческой жизни на море 1974 года) АИС должна:•автоматически предоставлять соответствующим образом оборудованным береговымстанциям, другим морским и воздушным судам информацию, включая идентификациюсудна, тип, координаты, курс, скорость, эксплуатационное состояние судна и другуюсвязанную с безопасностью информацию;•автоматически принимать такую информацию от подобным образом оборудованных судов;•вести сопровождение наблюдаемых судов;•обмениваться данными с береговыми средствами.3Состав АИСБортовой АИС включает в себя следующие компоненты:•УКВ передатчик;•один - два УКВ приемника;•приемник глобальной спутниковой навигации (например, ГЛОНАСС, GPS), для Россиимодуль ГЛОНАСС в приборе АИС является строго обязательным, основным источникомкоординат.
GPS - вспомогательным и может браться от внешнего приемника GPS по шинеNMEA;•модулятор/демодулятор (преобразователь аналоговых данных в цифровые и наоборот);•контроллер на основе микропроцессора;•оборудование ввода-вывода информации на элементы управления.Система АИС включает в себя следующие компоненты:•Судовые транспондеры АИС класса А/Б;•Береговой транспондер АИС;•Спутниковый сегмент передачи и обмена данными АИС;•Сетевая инфраструктура передачи данных.4Состав АИС5Автоматическая идентификационная система (АИС)Действие АИС основано на приёме и передачи сообщений по УКВ радиоканалу.Передатчик АИС работает в диапазоне длин волн 2 м, что позволяет производить обменинформацией не только на прямых расстояниях, но и местности, имеющей препятствия в виденебольших объектов, а также при плохих погодных условиях.
Хотя достаточно одногорадиоканала, 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, получаемуюавтоматическисэлементовуправленияобъектом(втомчислеснекоторыхэлектрорадионавигационных приборов),информацию о географических и временнойкоординатах, которые АИС получает отглобальнойнавигационнойспутниковойсистемы,информацию,вводимуювручнуюобслуживающимперсоналомобъекта(связанные с безопасностью).6Автоматическая идентификационная система (АИС)Предусмотрена передача дополнительной текстовой информации между терминалами АИС(пейджинг).
Передача такой информации возможна как в адрес всех терминалов в радиусе действия,так и одному определённому терминалу.В целях обеспечения унификации и стандартизации АИС в Международном РегламентеРадиосвязи закреплено для использования в целях АИС два канала: AIS-1 (87В — 161,975 МГц) иAIS-2 (88В — 162,025 МГц), которые должны использоваться повсеместно, за исключением регионовс особым частотным регулированием. Скорость передачи цифровой информации в канале АИСвыбрана 9600 бит/с.Работа каждой станции АИС (мобильной илибазовой) жёстко синхронизирована по времениUTC с погрешностью не более 10 мкс отвстроенного приёмника ГНСС (в РФ по сигналамкомбинированногоприёмникаГНССГЛОНАСС/GPS).
Для передачи информациииспользуются непрерывно повторяющиеся кадрыдлительностью 1 минута, которые разбиваются на2250слотов(временныхинтервалов)длительностью по 26,67 мс.7Автоматическая идентификационная система (АИС)Длительность одного слота составляет 26,7 мс, поэтому при скорости передачи данных 9600бит/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, котораяобеспечивает точность синхронизации по времени не хуже 10 мкс.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, используетсяспециальный алгоритм самоорганизации выбора занимаемых слотов. Этот алгоритмпредусматривает передачу каждым судном своего расписания передач на ближайший периодвремени. Кроме параметров по судну в типовое сообщение включаются номера забронированныхслотов, которые судно планирует использовать для последующих передач. Все другие судаанализируют панораму занятых слотов и соответственно планируют свои передачи только всвободных слотах. Такой алгоритм называется SOTDMA - Self Organizing TDMA.В зоне действия базовой (береговой) станции назначения слотов для передач каждого суднаосуществляет сама базовая станция.
Такой алгоритм называется FATDMA – fixed access TDMA,множественный фиксированный доступ с временным разделением каналов. В регионах, гдеосуществляется мониторинг береговыми станциями, могут использоваться другие частотные каналыАИС, если каналы 87В и 88В заняты другими службами. Кроме двух TDMA каналов станция АИСодновременно работает на канале DSC (канал 70). По этому каналу производится назначениерабочих каналов АИС со стороны береговой станции.Минутный интервал представляет собой кадр (или фрейм), включающий 2250 слотов.26,7 мкс × 2250 = 60 сек8Автоматическая идентификационная система (АИС)Для повышения надежности системы и повышения пропускной способности используются дваканала АИС, обеспечивая передачу/прием по 2250 слот/мин на каждом канале.
Таким образом,пропускная способность АИС на двух УКВ каналах составляет 4500 слот/мин.2250 слот/мин × 2 = 4500 слот/мин.9Требования к АИС на физическом уровне10Автоматическая идентификационная система (АИС)В передатчике осуществляется частотная манипуляция с предварительной низкочастотнойфильтрацией модулирующего сигнала (Gaussian minimum shift keying, GMSK/FM). Данныепредставляются так называемым «инверсным кодом без возвращения к нулю» (Non return to zero,inverse NRZI). Код NRZI меняет уровень сигнала на противоположный при передаче «единицы»данных. При передаче «нуля» уровень сигнала не изменяется. Далее сигнал NRZI проходит черезфильтр нижних частот (ФНЧ) с амплитудно-частотной характеристикой, близкой по форме кгауссовой кривой.
Этим и определяется название сигнала. Сглаживание сигнала необходимо дляуменьшения ширины полосы частот, занимаемой радиосигналом. Такой фильтр такжеминимизирует межсимвольные искажения сигнала.После ФНЧ модулирующий сигнал поступаетна генератор, управляемый напряжением (ГУН)для формирования частотно-манипулированногорадиосигнала. Частота радиосигнала на выходеГУН отклоняется в ту или иную сторону от среднейчастоты fo . Девиация частоты, т.е. максимальноеотклонениеотсреднегозначениячастотысоставляет Δf=2,4 кГц при широкой полосе (25 кГц)и Δf=1,2 кГц при узкой полосе (12,5 кГц).
Такаядевиация частоты обеспечивается при индексемодуляции 0,5 при работе на 25 кГц канале и 0,25при работе на 12,5 кГц канале. На выходе ГУН,таким образом, формируется сигнал GMSK/FM,излучаемый в эфир после требуемого усиления.11Структура сообщения АИС••••••••••••••••Статическая информация:Номер MMSIНомер Международной морской организации (IMO)Радиопозывной и название плавучего средстваГабаритыТип плавучего средстваДанные о месте антенны (от ГНСС Глонасс или GPS)Данные передаются каждые 6 минутДинамическая информация:Местоположение (широта и долгота)Время (UTC)Возраст информации (как давно обновлялась)Курс истинный (относительно грунта), курсовой уголСкорость истиннаяУгол крена, дифферентаУгол килевой качкиУгловая скорость поворотаНавигационный статус (к примеру: Не могу управляться или Ограничен в возможностиманеврировать) и прочая информация от репитеров и датчиков электрорадионавигационныхприборов и систем12Структура сообщения АИС••••••Другая информацияПункт назначенияВремя прибытия (ЕТА)Осадка суднаИнформация о грузе (класс\категория груза)Количество людей на бортуСообщения для предупреждения и обеспечения безопасности грузоперевозкиПропускная способность каждого канала — до 2000 сообщений в минуту.Интервалы передачи сообщений:Вид информацииИнтервал передачиСтатическая информацияКаждые 6 минут, при изменении данных и по требованиюДинамическая информацияСогласно таблице ниже, в зависимости от режима плавания, изменения скорости и курса.Информация о рейсеКаждые 6 минут, при изменении данных и по требованиюСообщения, относящиеся к безопасностимореплаванияПри необходимости13Интервал передач динамической информации АИССудно на якоре или в процессе швартовки, перемещающееся со ск 3 минутыоростью не более 3 узловСудно на якоре или в процессе швартовки, перемещающееся со ск 10 секундоростью более 3 узловСуда идущие со скоростью до 14 у3 — 10 секундзловот 14 до 23 узлов2 — 6 секундсвыше 23 узлов2 секундыСпортивные плавсредства30 секунд14Трафик АИС15Пример данных АИС на сетевом ресурсе16Пример транспондера АИС1718.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
