АИС передает и принимает статическую, динамическую и рейсовую (или маршрутную) информацию, а также сообщения, касающиеся безопасности плавания.
Статические данные:
− идентификационный номер судна IMO (если он имеется);
− идентификационный номер морской подвижной службы MMSI;
− позывной сигнал и название судна;
− длина и ширина судна;
− тип судна;
− расположение антенн GNSS (внешнего и встроенного приемника) на судне.
Все статические данные вводятся при установке оборудования.
Динамические данные:
− координаты судна с признаком точности и состоянием целостности (автоматически обновляются, признак точности – менее или более 10 метров);
− время в UTC, час., мин., с. (автоматически обновляются);
− курс относительно грунта (COG) (автоматически обновляется);
− скорость относительно грунта (SOG) (автоматически обновляется);
− курс судна по гирокомпасу (автоматически обновляется);
− навигационное состояние судна (на якоре, неуправляемое и другие) – выбираются вручную;
− скорость поворота (ROT) (автоматически обновляется, может быть недоступна); − углы качки и дифферента (если они доступны).
Рейсовые данные:
− осадка судна (вводится в начале рейса, исправляется по мере необходимости);
− наличие (тип) опасного груза (вводится в начале рейса);
− порт назначения и время прибытия (вводится в начале рейса, исправляется по мере необходимости).
Сообщения по безопасности и двоичные сообщения.
Сообщения по безопасности представляют собой короткие текстовые сообщения в свободном формате с использованием кодировки ASCII, подобно SMS в персональных мобильных радиотелефонах. Они могут быть адресованы как конкретному судну (или береговой станции), так и всем станциям. Передача этих сообщений осуществляется оператором путем набора текста на пульте управления и отображения информации.
Кроме сообщений безопасности в АИС предусмотрена передача так называемых двоичных (или бинарных) сообщений. Двоичные сообщения могут использоваться для специальных приложений, одобренных ИМО. Например, в циркуляре 236 Комитета по безопасности мореплавания даны форматы ряда двоичных сообщений, которые содержат следующую информацию:
− метеорологические и гидрологические данные по какой-либо географической точке;
− подробные сведения об опасных грузах;
− сведения о прохождении фарватера;
− сведения о приливах;
− расширенная статическая и рейсовая информация и количество человек на борту;
− данные по псевдо-АИС целям.
Планируется испытательная передача двоичных сообщений в течение 4-хгодичного периода времени. После испытательного периода будет принято решение об их дальнейшем использовании.
Следует подчеркнуть, что использование АИС в режимах передач сообщений по безопасности и двоичных сообщений ни в коей мере не подменяет функции ГМССБ по безопасности мореплавания и поиску и спасанию.
Система АИС в настоящее время продолжает развиваться и является открытой для внедрения новых информационных приложений в границах пропускной способности каналов передачи данных
УКВ каналы АИС
Станции АИС обмениваются данными между собой по умолчанию на двух УКВ каналах с временным разделением сигналов (TDMA): 87В (161,975 МГц) и 88В (162,025 МГц). Станции АИС используют TDMA каналы на одинаковых частотах с разделением передач по времени. В качестве источника единого времени станции АИС используют внешний и внутренний GPS или ГЛОНАСС/GPS приемники.
Сущность временного разделения каналов заключается в том, что каждая станция АИС передает в строго определенном ей временном интервале слоте. Длительность одного слота составляет 27,6 мс. Так как один слот занимает по времени 26,7 мс, то при скорости передачи данных 9600 бит/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, которая обеспечивает точность синхронизации по времени не хуже 10 мкс. Таким образом, каждая станция как бы вклинивается для передачи в определенный слот.
Естественно возникает вопрос о назначении слотов для передач каждой станции. 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, используется специальный алгоритм самоорганизации выбора занимаемых слотов. Этот алгоритм предусматривает передачу каждым судном своего расписания передач на ближайший период времени.
Кроме параметров по судну в типовое сообщение включаются номера забронированных слотов, которые судно планирует использовать для последующих передач. Все другие суда анализируют панораму занятых слотов и соответственно планируют свои передачи только в свободных слотах.
Такой алгоритм называется SOTDMA - Self Organizing TDMA. Более подробно процедура выбора слотов для передачи поясняется в п. 2.3. Алгоритм SOTDMA используется судами в открытом море, когда все станции
АИС являются равноправными. В зоне действия базовой (береговой) станции назначения слотов для передач каждого судна осуществляет сама базовая станция. Такой алгоритм называется FATDMA – fixed access TDMA, множественный фиксированный доступ с временным разделением каналов.
В регионах, где осуществляется мониторинг береговыми станциями, могут использоваться другие частотные каналы АИС, если каналы 87В и 88В заняты другими службами.
Кроме двух TDMA каналов станция АИС одновременно работает на канале DSC (канал 70). По этому каналу производится назначение рабочих каналов АИС со стороны береговой станции.
Минутный интервал представляет собой кадр (или фрейм), включающий 2250 слотов. 26,7 мкс × 2250 = 60 сек
Помехоустойчивое кодирование для прямого исправления ошибок не используется. Время нарастания и спада сигнала радиопередатчика не должно превышать 1 мс после включения сигнала на передачу.
Время переключения каналов должно быть меньше 25 мс. Время, отводимое для переключения с передачи на прием и наоборот не должно превышать времени нарастания или времени спада. Должна иметься возможность приема сообщения от слота следующего непосредственно или предшествующего собственной передаче.
Передатчик АИС имеет возможность для установки двух уровней номинальной мощности (высокая мощность, низкая мощность) как требуют некоторые приложения. Операции транспондера по умолчанию должны использовать высокий уровень мощности. Изменения уровня мощности должны осуществляться только средствами, принятыми для управления каналами.
Номинальные уровни для двух значений мощности составляют 2 Вт и 12,5 Вт. Отклонения должны быть в пределах ±20%.
Оборудование АИС не должно выходить из строя в результате отсоединения или закорачивания антенного разъема.
2.3. Канальный уровень
На канальном уровне определяется порядок преобразования данных в
пакеты передачи и сама процедура передачи пакетов данных в УКВ АИС канале связи. Канальный уровень делится на три подуровня:
− контроль доступом к каналу передачи;
− обеспечение канала;
− управление каналом.
2.3.1. Формат слота
Подуровень контроля доступом к каналу передачи обеспечивает предоставление доступа к УКВ каналу с использованием технологии МДВР (TDMA):
– множественного доступа с временным разделением с использованием общей шкалы времени.
Для передач станции АИС отводится временной интервал – слот длительностью 26,7 мс. 2250 слотов составляют фрейм или кадр продолжительностью 60 секунд. Состав фрейма и слота представлен на рис. 2.3.
Временная синхронизация для всех станций осуществляется от единого источника UTC с помощью приемника GPS/GLONASS. Точность синхронизации составляет 10 мкс.
Формат слота представлен Выход передатчика на требуемую мощность и стабильность частоты осуществляется в течение периода нарастания, который по длительности соответствует 8-ми битовым интервалам.