Полная реализация всех функциональных возможностей АИС возможна только при развертывании в районах интенсивного судоходства берегового сегмента АИС, в состав которого входят:
· цепь береговых станций АИС, включающая базовые станции, симплексные и дуплексные репитеры;
· сеть передачи данных АИС (AIS Network), связывающая базовые станции и береговые службы;
· оборудование, установленное в береговых службах в целях отображения информации АИС, а также формирования сообщений, передаваемых через базовые станции и канал связи АИС.
В отдельных регионах береговой сегмент АИС может выполнять различные функции – от пассивного режима работы (только получение информации от судов) до выполнения в полном объеме всех следующих функций:
· получение береговыми службами информации о судах, их местоположении и движении;
· двусторонний обмен береговых служб с судами навигационной и иной информацией, связанной с безопасностью мореплавания;
· передача на суда поправок ДГНСС по каналу связи АИС;
· передача на суда информации о местоположении и движении судов, не оборудованных АИС и сопровождаемых РЛС в составе СУДС;
· контроль за местоположением и состоянием плавучих средств навигационного оборудования (СНО);
· управление режимами работы мобильных судовых станций (назначение региональных частотных каналов АИС, интервала передачи сообщений и слотов для их передачи)
· обеспечение резервной временной синхронизация судовых станций.
Цепь береговых станций проектируется таким образом, чтобы обеспечить максимальное покрытие прибрежных морских вод, акваторий портов и подходов к ним рабочими зонами. В частном случае, цепь береговых станций может состоять из одной базовой станции, устанавливаемой в небольшом порту, расположенном на малоосвоенном побережье с низкой интенсивностью судоходства. В большинстве случаев цепь береговых станций состоит из нескольких базовых станций и репитеров, перекрывающих рабочими зонами участок побережья протяженностью 60 – 300 и более миль.
Обычно, для каждой цепи береговых станций АИС организуется центр управления и обработки информации. При образовании непрерывных рабочих зон береговых станций АИС вдоль побережья морских государств также преобладает региональный принцип организации – подразделение станций АИС на несколько цепей с выделением для каждой из них своего центра.
Базовые станции АИС соединяются радиорелейными, проводными или волоконно-оптическими линиям связи с центром управления и обработки информации. Репитеры, входящие в цепь береговых станций, взаимодействуют с ближайшей базовой станцией по каналу связи АИС и предназначены для расширения рабочих зон АИС там, где затруднена прокладка линий связи. Симплексные репитеры принимают сообщения на частотных каналах АИС и ретранслируют их по этим же частотным каналам, резервируя для своей работы дополнительные слоты. Таким образом, применение симплексных репитеров существенно увеличивает загруженность канала связи АИС и должно быть обосновано расчетами. Дуплексные репитеры принимают сообщения на одних частотных каналах АИС и одновременно ретранслируют их по другим частотным каналам. Применение дуплексных репитеров предполагает выделение дополнительных региональных частот АИС на национальной или региональной основе. Конфигурация цепи береговых станций АИС (количество, расположение и тип станций, высоты установки и диаграммы направленности антенн, рабочие зоны) определяется географическим особенностями района и местными характеристиками судоходства (типы судов, интенсивность и пути движения).
Радиус действия береговых станций (в режиме «судно-берег») при высоте установки антенн от 100 до 250 м составляет 30–45 миль и значительно превышает радиус действия судовых станций (в режиме «судно-судно»). Следовательно, в радиусе действия береговой станции могут оказаться суда (или группы судов), которые не имеют «радиоконтакта» друг с другом и выбирают для передачи своих сообщений те же самые слоты. Кроме того, в районах интенсивного судоходства при перегрузке канала связи АИС (см. п. 3.2) судовые станции часть своих сообщений передают в слотах, где также передают сообщения наиболее удаленные судовые станции. В этом случае береговая станция будет принимать наложенные друг на друга сообщения и часть информации от судов будет потеряна. Чем больше радиус действия базовой станции и выше интенсивность судоходства, тем больше вероятность такой ситуации.
Для предотвращения потери информации береговыми службами в районах интенсивного судоходства цепь береговых станций конфигурируется с использованием следующих мер или их комбинаций:
· радиус действия береговых станций ограничивается путем установки антенн на сравнительно небольшой высоте;
· береговые станции располагаются со значительным (до 50%) перекрытием зон действия с соответствующим увеличением числа станций;
· участки акватории с наиболее интенсивным судоходством одновременно перекрываются рабочими зонами 2-3 береговых станций;
· на части береговых станций применяют направленные антенны, обеспечивающие работу станций в заданном секторе;
· на одном объекте устанавливают две базовые станции, работающие в смежных секторах;
· используется комбинация из увеличенного числа станций, работающих только на прием (с небольшим радиусом действия или в заданном секторе) и меньшего числа станций с увеличенным радиусом действия, работающих на передачу.
Важной функцией базовой станции является передача дифференциальных поправок ГНСС через канал АИС. Необходимость данной функции объясняется сильным влиянием атмосферных и промышленных помех на длинноволновый диапазон, в котором работают радиомаяки ДГНСС (средняя длина волны 1000 м, частота 300 КГц). Особенно сильно это влияние на акваториях портов при крупных городах, где также возможны эффекты экранирования поля радиомаяка береговыми сооружениями или рядом находящимися судами. В результате, судовая станция может «терять» принимаемый сигнал радиомаяка ДГНСС, что приводит к мгновенному смещению на 15 – 30 метров символа АИС этого судна, наблюдаемого на экранах других судов или береговых служб. В подобных случаях базовые станции и канал связи АИС могут служить резервным средством обеспечения судов дифференциальными поправками ГНСС.
Данная функция может быть реализована за счет постоянного ввода в базовую станцию АИС поправок от опорной станции ДГНСС, расположенной в данном регионе, через выделенную линию связи и специальный порт модуля базовой станции. Альтернативным решением является установка аппаратуры опорной станции ДГНСС, выполненной в виде модуля 19 дюймового стандарта, непосредственно на базовых станциях АИС. Последнее решение имеет преимущество там, где еще не установлены опорные станции и радиомаяки ДГНСС, но требуется обеспечить высокую точность определения местоположения судов, уже оснащенных АИС, например танкеров или пассажирских судов.
Базовые станции АИС являются резервными источниками синхронизации (режим работы «семафор») для судовых станций АИС, которые не могут использовать в целях синхронизации внутренний приемник ГНСС, например, в случае поломки антенны. При этом судовые станции включают в свои сообщения специальный флаг, а базовые станции должны уменьшить интервал передачи своих сообщений с 10 до 3,33 с.
В большинстве стран и регионов роль центра управления и обработки информации АИС выполняют центры уже действующих в данном регионе СУДС (портовых или прибрежных).В качестве причин такого организационно-технического решения можно назвать следующие:
АИС, в перспективе, является наряду с РЛС одним из главных источников информации о судоходной обстановке в СУДС, что отражено в официальных формулировках назначения и основных функций АИС.
В достаточно длительный период внедрения АИС полная картина судоходной обстановки в прибрежных водах может быть предоставлена в распоряжение береговых служб только путем интеграции информации АИС с информацией, получаемой с помощью радиолокационного контроля судоходства и радиотелефонной связи.
Значительная часть традиционных функций СУДС (прием от судов статической и рейсовой информации, передача судам местных навигационных и метеорологических предупреждений, согласование с судном плана/маршрута перехода) может быть реализована средствами АИС.
Некоторые функции АИС тесно связаны с деятельностью СУДС, например, передача судам, оборудованным АИС, информации о местоположении и движении судов, не оборудованных АИС, но сопровождаемых радиолокаторами СУДС.
Необходимость в регулярном контроле работоспособности и в техническом обслуживании берегового сегмента АИС, что может быть обеспечено техническим службами СУДС.
Фрагмент структуры берегового сегмента АИС при совмещении центра управления и обработки информации АИС с центром СУДС показан на рисунке 3.5.
Рис. 3.5. Структура совместной обработки данных АИС и
радиолокационного сопровождения на центре СУДС
Базовые станции АИС подключены к центру управления и обработки информации по выделенным линиям связи через контроллер базовых станций. Контроллер базовых станций обеспечивает исключение избыточности информации в случае, если сообщение судна принимается одновременно несколькими базовыми станциями, а также включает компьютерный терминал для контроля и управления режимами работы базовых станций.
Полученные данные АИС, также как и данные радиолокационного сопровождения, выработанные соответствующим процессором, связанным с РЛС, хранятся в сервере данных сопровождаемых целей. В результате совместной обработки двух видов информации выявляются данные, относящиеся к одной и той же цели, которые затем связываются между собой, что позволяет автоматически идентифицировать эхосигналы и символы радиолокационного сопровождения. Технология совместной обработки данных АИС и радиолокационного сопровождения получила наименование «Multi Sensor Fusion». Ее основу составляет корреляционная обработка координат и вектора скорости цели, получаемых от нескольких датчиков (РЛС и АИС) в заданном интервале времени.
При совместной обработке информации АИС и РЛС должно быть предусмотрено преобразование данных из международной геодезической системы WGS-84, используемой в АИС, в местную (национальную) систему координат, применяемую в СУДС.
Данные АИС и радиолокационного сопровождения связываются с базой данных СУДС или местной морской администрации, где хранятся дополнительная информация по идентифицированному судну (эксплуатационно-технические характеристики, освобождение от обязательной лоцманской проводки, сведения по предшествующим посещениям порта, результаты инспектирования портовым контролем и т.д.). Данные радиолокационного сопровождения, данные АИС, а также сведения из базы данных отображаются на дисплеях рабочих станций СУДС. Эта же информация предоставляется внешним потребителям (береговым службам) через сервер доступа.
Взаимодействие указанных выше информационно-вычислительных модулей осуществляется по локальной вычислительной сети (LAN). Сервер доступа обеспечивает распределение информации АИС по береговым службам через региональную сеть передачи данных (WAN), при построении которой обычно используются маршрутизируемые протоколы TCP/IP. Работа сервера доступа может быть организована в двух режимах: с «вещательной» (broadcast) передачей информации всем подключенным к сети береговым службам или с обработкой запросов береговых служб на определенный вид информации. В первом случае береговые службы получают только «мгновенную» картину судоходной обстановки и должны самостоятельно организовывать дальнейшее хранение и обработку информации для получения «истории» движения судов. Кроме того, сервер доступа совместно с контроллером базовых станций должен обеспечить передачу сообщений АИС, поступающих от уполномоченных береговых служб (например, предупреждений о неработающих СНО от местной гидрографической службы), через базовые станции.
