자동식별시스템

Automatic identification system
이 기사는 선박 추적에 관한 것입니다.내륙 수로 전송 식별은 자동 송신기 식별 시스템(해상)을 참조하십시오.
AIS와 레이더를 사용하여 선박 교통을 관리하는 미국 해안 경비 작전 전문가.
선상 AIS를 갖춘 시스템은 레이더 형태의 표시 형식으로 인근 선박의 방위 및 거리를 나타낸다.
선상에서의 AIS 데이터의 그래픽 표시.

Automatic Identification System(AIS; 자동식별시스템)은 선박에서 트랜시버를 사용하는 자동추적시스템으로 선박교통서비스(VTS)에 의해 사용됩니다.AIS 시그니처를 수신하기 위해서 위성을 사용하는 경우는, Satellite-AIS(S-AIS)라는 용어가 사용됩니다.AIS 정보는 해상 레이더를 보완하는 것으로, 수상 [citation needed]수송의 주된 충돌 회피 수단이 되고 있습니다.ADS-B 시스템은 기술적으로나 운영상 별개이지만 AIS와 유사하며 항공기에 대해서도 유사한 기능을 수행합니다.

AIS 기기에 의해 제공되는 고유 식별 정보, 위치, 코스, 속도 등의 정보를 화면 또는 전자 차트 표시 및 정보 시스템(ECDIS)에 표시할 수 있습니다.AIS는 선박의 감시원을 돕고 해양 당국이 선박의 움직임을 추적하고 감시할 수 있도록 하기 위한 것이다.AIS는 표준 VHF 트랜시버를 GPS 수신기 등의 측위 시스템과 자이로 나침반이나 방향 지시등 등의 다른 전자 내비게이션 센서와 통합합니다.AIS 트랜시버를 탑재한 선박은 해안선을 따라 배치된 AIS 기지국에 의해 추적될 수 있습니다.또, 지상파 네트워크의 범위외의 경우, 다수의 시그니처의 경합을 해제할 수 있는 특수한 AIS 리시버를 탑재한 위성이 증가하고 있습니다.

국제해사기구(ISO)의 국제해양안전협약(International Convention for the Safety of Life of Sea)은 AIS를 총톤수(GT) 이상 국제선박과 [1]규모에 관계없이 모든 여객선에 장착하도록 규정하고 있다.여러 가지 이유로 출하 시 [2]AIS 트랜시버를 끌 수 있습니다.

AIS 데이터 표시 및 사용

AIS는 주로 선박이 해당 구역의 해양 트래픽을 표시하고 해당 트래픽으로 확인할 수 있도록 하기 위한 것입니다.이를 위해서는 전용 VHF AIS 트랜시버가 필요합니다.이것에 의해, 출하 자체에 관한 정보를 다른 AIS 리시버에 송신하면서, AIS 대응의 차트 플롯터 또는 컴퓨터 모니터로 로컬트래픽을 표시할 수 있습니다.항만 당국 또는 기타 해안 기반 시설에는 수신 장치만 설치할 수 있으므로 자체 위치를 전송할 필요 없이 로컬트래픽을 표시할 수 있습니다.AIS 트랜시버를 탑재한 모든 트래픽은 매우 신뢰성 있게 볼 수 있지만 VHF 범위(약 10~20해리)로 제한됩니다.

적절한 차트 플롯터를 사용할 수 없는 경우 로컬 영역 AIS 트랜시버 신호는 ShipPlotter, Gnuais 또는 OpenCPN과 같은 여러 컴퓨터 애플리케이션 중 하나를 사용하여 컴퓨터를 통해 볼 수 있습니다.AIS 주파수에 맞춰 조정된 수정된 해상 VHF 무선 전화로부터의 신호를 복조하여 컴퓨터가 모니터에 판독 및 표시할 수 있는 디지털 형식으로 변환합니다.이 데이터는 TCP 또는 UDP 프로토콜을 통해 로컬 또는 와이드 에리어 네트워크를 통해 공유될 수 있지만 여전히 무선 수신기의 집합 범위로 제한됩니다.ed를 [3]선택합니다.컴퓨터 AIS 모니터링 어플리케이션 및 일반 VHF 무선 트랜시버는 AIS 트랜시버를 탑재하지 않기 때문에 전송이 필요 없는 쇼어 기반 시설이나 로컬트래픽을 표시하기 위한 소형 선박 전용 AIS 디바이스의 저렴한 대체 수단으로 사용할 수 있지만 물론 사용자는 다른 트래픽에서는 보이지 않습니다.네트워크입니다.

AIS 데이터의 2차적이고 계획적이지 않은 새로운 용도는 AIS 리시버를 필요로 하지 않고 인터넷을 통해 데이터를 공개적으로 표시할 수 있도록 하는 것입니다.위성 및 인터넷에 연결된 쇼어 기반 스테이션에서 수집된 글로벌 AIS 트랜시버 데이터는 집약되어 다수의 서비스 공급자를 통해 인터넷에서 이용할 수 있게 됩니다.이와 같이 집계된 데이터는 모든 인터넷 지원 장치에서 볼 수 있으며, 전 세계 어디에서나 거의 실시간으로 위치 데이터를 제공할 수 있습니다.일반적인 데이터에는 선박명, 세부사항, 위치, 속도 및 지도상의 표제가 포함되며, 검색 가능하며, 잠재적으로 무제한이며, 전역 범위를 가지며, 이력이 보관됩니다.대부분의 데이터는 무료로 제공되지만 위성 데이터와 아카이브 검색과 같은 특수 서비스는 대개 유료로 제공됩니다.데이터는 읽기 전용 뷰이므로 사용자는 AIS 네트워크 자체에 표시되지 않습니다.인터넷에 공헌하는 쇼어 베이스의 AIS 리시버는,[4] 많은 수의 자원봉사자에 의해서 운용되고 있습니다.AIS 모바일 앱은 Android, Windows 및 iOS 기기에서도 쉽게 사용할 수 있습니다.인터넷 베이스의 AIS 서비스 프로바이더의 리스트에 대해서는, 다음의 외부 링크를 참조해 주세요.선박 소유자와 화물 발송 담당자는 선박과 화물을 찾고 추적하는 데 이러한 서비스를 사용하는 반면, 해양 애호가들은 사진 [5]수집품에 추가할 수 있습니다.

도입 이력

가장 단순한 수준에서 AIS는 무선 트랜시버 쌍 사이에서 작동하며, 그 중 하나는 항상 선박에 있습니다.다른 하나는 선박, 육지(지상) 또는 위성에 있을 수 있습니다.이들은 각각 선박 대 선박, 선박 대 해안, 선박 대 위성 운항을 나타내며 그 순서에 따릅니다.

선박 기반 AIS 트랜시버

2002년 IMO SOLAS 협정에는 300GT 이상의 선박이 국제 항해를 할 때 클래스 A 타입의 AIS 트랜시버를 장착하도록 요구하는 명령어가 포함되어 있습니다.이는 AIS 장비 사용에 대한 첫 번째 명령이었으며 약 100,000척의 선박에 영향을 미쳤다.

2006년, AIS 표준 위원회는, 보다 심플하고 저비용의 AIS 디바이스를 가능하게 하는 클래스 B 타입의 AIS 트랜시버 사양을 발표했습니다.같은 해에 저비용 클래스 B 트랜시버를 이용할 수 있게 되어, 많은 나라에 의한 의무적인 도입이 개시되어, 모든 규모의 선박에 대규모 AIS 디바이스를 상업적으로 설치할 [citation needed]수 있게 되었습니다.

2006년 이후, AIS 기술 표준 위원회는 최대 선박에서 소형 어선 및 구명정에 이르기까지 광범위한 응용 분야를 대상으로 AIS 표준 및 제품 유형을 지속적으로 발전시켜 왔습니다.이와 동시에, 정부와 당국은 안전과 보안을 개선하기 위해 다양한 등급의 선박에 AIS 장치를 장착하는 프로젝트를 추진해왔다.대부분의 명령은 상업용 선박에 집중되어 있으며 레저용 선박은 선택적으로 적합을 선택한다.2010년 유럽내륙수로에서 운항하는 대부분의 상업 선박은 내륙 수로 인증 A등급을 받도록 요구되었고, 15m 이상의 모든 EU 어선은 2014년 [6]5월까지 A등급을 받아야 하며, 미국은 2013년부터 시행될 예정인 기존 AIS 장착 규정을 장기간 연장하고 있다.2012년 현재 약 25만 척의 선박이 일부 유형의 AIS 트랜시버를 장착하고 있으며, 가까운 장래에 추가로 100만 척이 필요하며, 더 큰 프로젝트도 [citation needed]검토 중입니다.1

지상파 기반 AIS(T-AIS)

AIS는 1990년대에 고강도 단거리 식별 및 추적 네트워크로 개발되었습니다.선상 및 육상 기반 AIS 트랜시버는 수평 범위가 매우 다양하지만 일반적으로는 약 74km(46mi)에 불과합니다.대략적인 가시거리 전파 제한은 연안 수역 너머에서 지상파 AIS(T-AIS)가 상실됨을 의미합니다.[7] 항만 및 해사 당국이 운영하는 트랜시버 외에도 개인 소유 트랜시버로 구성된 대규모 네트워크가 있습니다.

위성 기반 AIS(S-AIS)

1990년대에는 AIS가 우주에서 감지될 것으로 예상되지 않았습니다.그럼에도 불구하고 2005년부터 다양한 단체가 위성 기반 수신기를 사용하여 AIS 송신을 탐지하는 실험을 해왔고, 2008년부터는 exactEarth, ORBCOM, Spacequest, Spire 등의 기업과 정부 프로그램도 위성에 AIS 수신기를 배치했다.AIS 시스템에서 사용되는 Time-Division Multiple Access(TDMA; 시분할 다중 액세스) 무선 액세스 방식에서는 클래스 A, 클래스 B, 식별자, AtoN 및 SART 등 모든 유형의 트랜시버로부터의 AIS 메시지의 신뢰성 높은 수신에 중대한 기술적 문제가 발생합니다.단, 업계에서는 새로운 테크놀로지의 개발을 통해 이러한 문제에 대처하는 방법을 모색하고 있으며, 향후 몇 년 동안 클래스 A 메시지에 대한 위성 AIS 시스템의 제한은 클래스 B 및 식별자 메시지의 추가에 의해 극적으로 개선될 가능성이 있습니다.

AIS 위성 오퍼레이터에게 있어서 근본적인 과제는, 위성의 큰 수신 풋 프린트에서 대량의 AIS 메시지를 동시에 수신할 수 있는 능력입니다.AIS 표준에는 고유의 문제가 있습니다.AIS 표준으로 정의되어 있다TDMA 무선 액세스 방식에서는 1분마다 4,500개의 타임슬롯이 작성되지만 이는 위성 수신 풋프린트와 AIS 트랜시버의 증가에 의해 쉽게 압도되기 때문에 메시지 충돌이 발생할 수 있습니다.이것에 의해, 위성 수신기는 c.주석 처리.exactEarth와 같은 회사들은 지상파 및 위성 기반 트랜시버에 내장된 ABSEA와 같은 새로운 기술을 개발하고 있으며, 이는 지상파 AIS의 성능에 영향을 미치지 않고 우주에서 클래스 B 메시지를 안정적으로 검출할 수 있도록 지원합니다.

위성 기반 클래스A 및 B 메시지를 추가하면 진정한 글로벌 AIS 커버리지가 가능하지만 위성 기반 TDMA 제한은 지상파 네트워크의 수신 퍼포먼스와 일치하지 않기 때문에 위성은 지상파 시스템을 대체하는 것이 아니라 증강됩니다.

AIS는 국제우주정거장(ISS)의 최대 400km 궤도에 이르는 수직 전송(수평 전송)이 훨씬 길다.

국제우주정거장에 탑재된 AIS 트랜시버가 보여주는 노르웨이 AIS 위성 프로그램의 장점을 보여주는 NASA 비디오.

2009년 11월 STS-129 우주왕복선 임무는 ISS의 콜럼버스 모듈에 2개의 안테나(AIS VHF 안테나 및 아마추어 무선 안테나)를 장착했습니다.두 안테나 모두 ESA와 ARISS 팀(ISS의 Amatur Radio)의 협력 하에 구축되었습니다.유럽우주국은 2010년 5월부터 노르웨이 국방연구소가 이끄는 컨소시엄에서 콩스베르그 시텍스(노르웨이)의 AIS 수신기를 우주 기반 선박 감시 기술 시연 프레임으로 테스트하고 있다.이는 위성 기반 AIS 모니터링 서비스를 [8]위한 첫 번째 단계입니다.

2009년 ORBCOMM은 미국 해안경비대 계약과 함께 AIS 대응 위성을 발사하여 우주에서 AIS 메시지를 수집할 수 있는 능력을 입증했습니다.2009년 룩셈부르크에 본사를 둔 Luxspace는 RUBIN-9.1 위성(AIS Pathfinder 2)을 발사했다.이 위성은 SES와 REDUL 우주 [9]서비스와의 협력을 통해 운영된다.2011년 말과 2012년 초, ORBCOMM과 Luxspace는 Vesselsat AIS 마이크로위성을 발사했다. 하나는 적도 궤도에 있고 다른 하나는 극궤도에 있다(VesselSat-2와 VesselSat-1).

2007년, 미국은 TacSat-2 위성으로 우주 기반의 AIS 추적을 테스트했다.그러나 위성 [10]풋프린트로부터 많은 신호를 동시에 수신했기 때문에 수신된 신호가 손상되었습니다.

2009년 7월 SpaceQuest는 AIS [11]수신기를 갖춘 AprizeSat-3와 AprizeSat-4를 출시했습니다.이 수신기는 2010년 [12]하와이 근해에서 미국 해안경비대의 SART 시험 비콘을 성공적으로 수신할 수 있었다.2010년 7월, SpaceQuest와 캐나다의 exactEarth는 AprizeSat-3와 AprizeSat-4의 데이터를 정확한 지구 시스템에 통합하고 그들의 정확한 일부로서 전 세계적으로 이용할 수 있도록 하는 협정을 발표했다.AIS(TM) 서비스

2010년 7월 12일 노르웨이 AISSat-1 위성이 성공적으로 극궤도로 발사되었다.인공위성의 목적은 북위권의 해양 활동 감시를 개선하는 것이다.AISSat-1은 Kongsberg Seatx가 만든 AIS 수신기를 가진 20×20×20cm 크기의 나노 위성이다.그것은 무게가 6킬로그램이고 [13][14]입방체 모양을 하고 있다.

2011년 4월 20일, 인도 우주 연구 기구는 인도양 탐색 구조(SAR) 구역의 해양 교통을 감시하기 위한 S-AIS 탑재물을 포함하는 Resourcesat-2를 발사했다.AIS 데이터는 National Remote Sensing Center에서 처리되며 인도 우주 과학 데이터 센터에 보관됩니다.

2013년 2월 25일, 알보르 대학교는 AAUSAT3를 출시했다.이것은 1U 큐벳으로 무게는 800그램이며, 전자 시스템 학과의 학생들에 의해서만 개발되었습니다.2개의 AIS 리시버(기존 리시버와 SDR 베이스 리시버)를 탑재하고 있습니다.이 프로젝트는 덴마크 해양 안전국에 의해 제안되고 후원되었다.이 서비스는 큰 성공을 거두어 첫 100일 동안 800,000개가 넘는 AIS 메시지와 여러 개의 1MHz 원시 무선 신호 샘플을 다운로드했습니다.양쪽 AIS 채널을 동시에 수신하여 클래스 A 및 클래스B 메시지를 수신했습니다.출시를 포함한 비용은 200,000유로 미만이었다.

캐나다에 본부를 둔 정확한 지구의 AIS 위성 네트워크는 8개의 위성을 사용하여 전 세계 커버리지를 제공합니다.2017년 1월부터 2019년 1월까지 L3Harris Corporation과의 파트너십을 통해 이리듐 NEXT [15]별자리에서 58개의 호스트 페이로드를 통해 네트워크를 대폭 확장했습니다.또한 exactEarth는 네트워크가 클래스 A뿐만 아니라 클래스 B 유형의 메시지의 높은 비율을 신뢰성 있게 검출할 수 있도록 하는 ABSEA 기술의 개발에 관여하고 있습니다.

ORBCOMM은 18개의 AIS 지원 위성을 포함하는 글로벌 위성 네트워크를 운영하고 있습니다.ORBCOMM의 OG2(ORBCOMM Generation 2) 위성은 선박 추적 및 기타 해양 항해 및 안전 노력을 위해 AIS가 장착된 선박으로부터의 송신을 수신 및 보고하고,[16] 전 세계 ORBCOM의 기존 16개 지구정거장에서 다운로드하기 위한 자동식별시스템(AIS) 탑재 페이로드를 갖추고 있다.

2014년 7월, ORBCOMM은 플로리다 케이프 커내버럴에서 스페이스X 팔콘 9 로켓에 실려 최초의 6개의 OG2 위성을 발사했다.각 OG2 위성은 AIS 리시버 페이로드를 전송합니다.6기의 OG2 인공위성은 모두 성공적으로 궤도에 배치되었고 발사 직후 ORBCOMM에 원격측정을 전송하기 시작했다.2015년 12월에는 SpaceX Falcon 9 로켓에 11기의 AIS 대응 OG2 위성을 추가 발사했다.이 전용 발사는 ORBCOMM이 차세대 위성 [16]별자리를 완성하는 두 번째이자 마지막 OG2 임무가 되었다.ORBCOMM의 OG2 위성은 현재의 OG1 위성과 비교하여 보다 빠른 메시지 전달, 보다 큰 메시지 크기, 보다 높은 위도에서의 통신 범위 및 네트워크 용량을 [16]향상시키도록 설계되었습니다.

Spire Global Inc.는 2017년 8월 40개 이상의 나노 위성 [17]별자리를 기반으로 기계 학습(Vessels and Predict)으로 강화된 S-AIS 데이터를 제공하는 API를 발표했습니다.

데이터 원본의 상관 관계

광학 및 레이더 이미지를 S-AIS 시그니처와 관련지어 최종 사용자는 모든 유형의 선박을 신속하게 식별할 수 있습니다.S-AIS의 큰 강점은 레이더, 광학, ESM 등 다른 소스의 추가 정보 및 GMDSS SARSAT 및 AMVER와 같은 SAR 관련 도구와 쉽게 상관할 수 있다는 것입니다.위성 기반 레이더 및 기타 선원은 특히 장거리 구조 작업을 조정하거나 VTS 문제를 처리할 때 유용한 속성인 특정 해양 영역의 모든 선박을 탐지함으로써 해양 감시에 기여할 수 있다.

적용들

선박의 텍스트 전용 AIS 디스플레이로, 주변 선박의 범위, 베어링 및 명칭이 나열됩니다.

AIS의 원래 목적은 충돌 회피뿐이었지만 그 후 많은 다른 응용 프로그램이 개발되어 계속 개발되고 있습니다.AIS는 현재 다음 용도로 사용됩니다.

충돌 회피
AIS는 IMO 기술 위원회가 해안 기반 시스템의 범위 내에 있지 않은 해상에서 대형 선박 간의 충돌을 피하기 위한 기술로 개발했습니다.이 기술은 특정 위치 및 움직임과 함께 모든 선박을 개별적으로 식별하여 실시간으로 가상 그림을 생성할 수 있도록 합니다.AIS 표준에는 근접한 Point of Access(CPA; 접근포인트)나 충돌알람 등 이러한 위치보고서에 기초한 다양한 자동계산 기능이 포함되어 있습니다.AIS가 모든 선박에서 사용되는 것은 아니기 때문에 AIS는 보통 레이더와 함께 사용됩니다.배가 해상을 항해할 때, 근처의 다른 배의 움직임과 정체성에 대한 정보는 항해자들이 다른 배와의 충돌과 위험(수목 또는 바위)을 피하기 위한 결정을 내리는 데 매우 중요합니다.시각 관측(예: 도움 없는 쌍안경 및 야간 시야), 음성 교환(예: 호루라기, 경적 및 VHF 라디오), 레이더 또는 자동 레이더 플롯 보조 장치가 이러한 목적을 위해 역사적으로 사용되었다.이러한 예방 메커니즘은 시간 지연, 레이더 제한, 오산 및 디스플레이 오작동으로 인해 고장나 충돌이 발생할 수 있습니다.AIS의 요구사항은 매우 기본적인 텍스트 정보만 표시해야 하지만, 얻은 데이터는 그래픽 전자 차트 또는 레이더 디스플레이와 통합되어 하나의 디스플레이에 통합된 내비게이션 정보를 제공할 수 있습니다.
어선단 감시 및 통제
AIS는 자국 어선단의 활동을 추적하고 감시하기 위해 국가 당국에 의해 널리 사용된다.AIS를 통해 당국은 연안 기반 수신기/기지국의 위치와 품질에 따라 일반적으로 100km(60mi) 범위까지의 해안선을 따라 어선 활동을 신뢰성 있고 비용 효율적으로 감시할 수 있다.
해상보안
AIS를 통해 당국은 특정 선박과 국가의 배타적 경제수역 내 또는 그 부근의 활동을 식별할 수 있다.AIS 데이터를 기존 레이더 시스템과 결합하면 당국은 선박을 더 쉽게 구별할 수 있다.AIS 데이터는 자동으로 처리되어 개개의 선박에 대해 표준화된 액티비티 패턴을 생성할 수 있습니다.이 패턴을 위반하면 경보가 생성되므로 보안 자산을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 잠재적 위협이 강조됩니다.AIS를 통해 해상 도메인에 대한 인식이 향상되고 보안과 제어가 강화됩니다.또한 AIS는 민물 하천 시스템과 호수에 적용할 수 있다.
내비게이션 지원
AIS 항법 지원(AtoN) 제품 표준은 항법 지원 및 마커 위치, 마커 환경(예: 전류 및 기후 조건)을 반영하는 동적 데이터 등 선박 이외의 물체의 위치와 이름을 브로드캐스트할 수 있는 기능과 함께 개발되었다.이러한 보조 장치는 등대나 물, 플랫폼 또는 부표와 같은 해안가에 위치할 수 있습니다.미국 해안 경비대는 AIS가 현재 전자 항법 [18]보조 장치로 사용되는 레이콘(레이더 비콘)을 대체할 수 있다고 제안했다.AtoN을 사용하면 당국은 랜턴 상태 등 부표 상태를 원격으로 감시할 수 있을 뿐만 아니라 부표 위에 위치한 센서(날씨 및 바다 상태 등)에서 실시간 데이터를 AIS 트랜시버가 장착된 선박이나 현지 당국에 전송할 수 있습니다.AtoN은 다른 모든 정보와 함께 위치 및 ID를 브로드캐스트합니다.또한 AtoN 규격에서는 'Virtual AtoN' 위치 전송을 허용하고 있습니다.이것에 의해, 단일의 디바이스는 전자 차트에 AtoN 마커가 나타나도록, 그 위치에 물리적인 AtoN이 존재하지 않을 수도 있습니다.
수색 및 구조
해양 탐색 구조(SAR) 작전의 현장 자원을 조정하기 위해서는 인근 다른 선박의 위치 및 항해 상태에 대한 데이터가 반드시 필요하다.이러한 경우, AIS 의 범위가 VHF 무선 범위로 한정되어 있는 경우에서도, AIS 는 추가 정보를 제공해, 사용 가능한 자원의 인식을 강화할 수 있습니다.AIS 표준은 또한 SAR 항공기에서의 사용 가능성을 상정했으며, 항공기의 위치 보고를 위한 메시지(AIS 메시지 9)를 포함했다.SAR 선박과 항공기가 조난자를 찾는 데 도움을 주기 위해, IEC TC80 AIS 작업 그룹에 의해 AIS 기반 SAR 송신기(AIS-SART)에 대한 규격(IEC 61097-14 Ed 1.0)이 개발되었다.AIS-SART는 2010년 [19]1월 1일부터 글로벌 해양 조난 안전 시스템 규제에 추가되었다.AIS-SART는 적어도 [20]2009년부터 시판되고 있습니다.최근 규정은 300톤 [21]이상의 모든 선박과 해상에서의 생명안전장치(SOLAS)에 AIS 시스템 설치를 의무화하고 있다.
사고 조사
VTS에 의해 수신된 AIS 정보는 레이더에 의해 제공되는 덜 정확한 정보보다 시간, 신원, GPS 기반 위치, 나침반 방향, 코스 오버 지상, 속도(로그/SOG), 회전률에 대한 정확한 이력 데이터를 제공하기 때문에 사고 조사에 중요하다.가능하다면 Voyage Data Recorder (VDR; Voyage Data Recorder) 데이터를 통해 사건의 더 완전한 그림을 얻을 수 있고 사고 중 선박의 움직임, 음성 통신 및 레이더 사진에 대한 자세한 내용을 선내에 유지할 수 있다.그러나 IMO [22]요구 사항에 따라 스토리지가 12시간 제한되기 때문에 VDR 데이터는 유지되지 않습니다.
해류 추정치
AIS 데이터 분석에 기초한 해수면 전류 추정치는 2015년 12월부터 프랑스 e-Odyn에서 제공되고 있다.
인프라스트럭처 보호
AIS 정보는 케이블이나 파이프라인과 같은 해양 해저 인프라의 소유주가 자산 가까이에 있는 선박의 활동을 실시간으로 모니터링하기 위해 사용할 수 있다.그런 다음 이 정보를 사용하여 소유자에게 알림을 트리거하고 자산에 손상이 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있습니다.
함대 및 화물 추적
인터넷 보급형 AIS는 함대 또는 선박 관리자가 선박의 글로벌 위치를 추적하기 위해 사용할 수 있습니다.화물 발송 담당자 또는 운송 중인 화물의 소유자는 화물의 진행 상황을 추적하고 항구의 도착 시간을 예상할 수 있습니다.
통계 및 경제
유엔 통계국은 AIS 데이터 분석을 실험하고 UN 글로벌 플랫폼에 통계를 제공하기 위해 AIS 데이터[23] 주간을 조직했습니다.다양한 통계 사무소의 다양한 사용 사례 연구를 다루었으며, AIS[24] 핸드북은 이 실험의 경험을 담아내기 위해 개발되었습니다.
  • 빠른 경제 지표:시간 포트 및 포트에서.
  • 해양 지표
  • 공식 해양 통계:포트 방문.
  • 내륙 수로에 통계를 마치고.
  • 범위 어업 활동
  • distress에 배들
  • 선박의 온실 가스 방출(질소 산화물, 황산화 그리고 이산화 탄소 계산).
  • 실시간 무역 흐름의 나우캐스팅
  • 일별 혈관 수 실험 통계량
  • Seaborne 건조 벌크 상품에 대한 실시간 데이터

메커니즘

미국 해안경비대 시스템 개요

기본적인 개요

AIS 트랜시버는 위치, 속도, 내비게이션상태 등의 정보를 트랜시버에 내장된 VHF 트랜스미터를 통해 정기적으로 브로드캐스트합니다.이 정보는 배의 항법 센서, 일반적으로 글로벌 항법 위성 시스템(GNSS) 수신기와 자이로 나침반에서 비롯된다.장비 설치 시 선박 이름 및 VHF 호출 신호와 같은 기타 정보가 프로그래밍되고 정기적으로 전송됩니다.신호는 다른 선박 또는 VTS 시스템 등의 육상 기반 시스템에 장착된 AIS 트랜시버에 의해 수신됩니다.수신된 정보는 화면 또는 차트 플로터에 표시되며 레이더 디스플레이와 거의 동일한 방식으로 다른 혈관의 위치를 표시할 수 있습니다.데이터는 스웨덴 발명가 H lanskan Lans가 설계한 자체 시분할다중접속(SOTDMA) 데이터링크를 이용한 추적 시스템을 통해 전송됩니다.

AIS 표준은 개별 제품 유형을 지정하는 "types"라고 불리는 여러 개의 서브표준으로 구성됩니다.각 제품 타입의 사양에는, 모든 제품 타입이 동작할 필요가 있는 글로벌 AIS 시스템의 전체적인 정합성을 보증하는 상세한 기술 사양이 기재되어 있습니다.AIS 시스템 표준에 기재되어 있는 주요 제품 유형은 다음과 같습니다.

클래스 A
SOTDMA를 사용하여 동작하는 선박 마운트형 AIS 트랜시버.SOTDMA는 전송 가능한 슬롯에 대한 사전 지식이 있도록 항상 갱신된 슬롯 맵을 메모리에 유지하기 위해 트랜시버가 필요합니다.그 후, SOTDMA 트랜시버는, 송신 슬롯을 효과적으로 예약하면서, 그 송신을 프리 아나운스 합니다.따라서 SOTDMA 전송은 AIS 시스템 내에서 우선됩니다.이는 연속 작동 중인 2개의 리시버를 통해 달성됩니다.클래스 A는 내장 디스플레이, 12.5 W의 전력으로 전송, 복수의 출하 시스템과의 인터페이스 기능, 고도의 특징과 기능을 갖추고 있을 필요가 있습니다.디폴트 전송 레이트는 몇 초마다입니다.AIS 클래스 A 타입 준거 디바이스는 모든 타입의 AIS [21]메시지를 수신합니다.
클래스 B
현재 클래스 B 트랜시버(더 가벼운 상업 및 레저 시장에서 사용)의 IMO 사양은 캐리어 센스 시분할다중접속(CSTDMA) 시스템과 (클래스 A와 같이) SOTDMA를 사용하는 시스템이라는2가지가 있습니다.
원본CSTDMA-based 시스템에서, ITUM.1371-0에서 불리는 정의된 B등급"CS"(또는 비공식 의견 개진으로 클래스 B/CS)[25]수신기로부터 동전을 넣는 지도에 앞서 전송하고 배경 소음들로 슬롯에 있는 '잡음' 같은(또는 유사한), 그럼으로써 그 구멍을 다른 값으로 사용되지 않고 있는지 여부를 나타내는 값은 슬롯을 듣는다. AIS디바이스. 클래스 B "CS"는 2 W로 전송하며 통합 디스플레이를 가질 필요가 없습니다.클래스 B "CS" 유닛은 수신된 메시지가 목록으로 표시되거나 차트에 중첩되는 대부분의 디스플레이 시스템에 연결할 수 있습니다.기본 전송 속도는 보통 30초마다이지만, 이는 선박 속도 또는 기지국으로부터의 지침에 따라 달라질 수 있습니다.클래스 B의 「CS」표준에는, 통합 GPS와 특정의 LED 인디케이터가 필요합니다.클래스 B의 "CS" 기기는 모든 유형의 AIS 메시지를 수신합니다.메시지를 수신합니다.
새로운 SOTDMA 클래스 B "SO"[26] 시스템은 클래스 B/SO 또는 클래스 B+[27][28]라고도 불리며 클래스 A와 동일한 타임슬롯 검색 알고리즘을 활용하고 클래스 A 송신기와 동일한 전송 우선순위를 가지므로 항상 전송할 수 있습니다.B급 'SO' 기술은 또한 B급 'CS'[29]의 30초마다 일정한 속도가 아닌 23노트에 걸쳐 최대 5초마다 전송 속도를 변경한다.마지막으로 클래스 B "SO"도 클래스 B "CS"[27][30]의 이전 2W가 아닌 5W의 전력으로 브로드캐스트합니다.
기지국
SOTDMA를 사용해 동작하는 쇼어 베이스의 AIS 트랜시버(송수신).기지국에는 AIS 표준으로 AIS 시스템과 그 안에서 동작하는 모든 디바이스를 제어할 수 있는 복잡한 기능 세트가 있습니다.개별 트랜시버를 조회하여 상태 보고서를 작성하거나 주파수 변경을 전송할 수 있습니다.
내비게이션 지원(AtoN)
고정 액세스 시분할다중접속(FATDMA)을 사용하여 동작하는 쇼어 베이스 또는 부이 베이스의 트랜시버(송수신).해상 및 기상 조건과 관련된 데이터를 수집 및 전송하고 네트워크 커버리지를 확장하기 위해 AIS 메시지를 중계하도록 설계되어 있습니다.
검색 및 구조 트랜시버(SART)
프리아나운스 시분할다중접속(PATDMA) 또는 '수정된SOTDMA'라고 불리는 긴급 조난 비콘으로 작성된 스페셜 AIS 디바이스.디바이스는, 송신할 슬롯을 랜덤으로 선택해, 분당 8 개의 메시지의 버스트를 송신해, 송신에 성공할 가능성을 최대한으로 높입니다.SART는 최대 5마일을 전송해야 하며 다른 AIS 장치에서 인식되는 특수한 메시지 형식을 전송합니다.이 디바이스는 슬롯 맵에 부하가 걸리는 PATDMA 타입의 동작에 의해, 정기적으로, 긴급시에만 사용하도록 설계되어 있습니다.
스페셜리스트 AIS 트랜시버
IMO/IEC의 AIS 사양이 공표되어 있습니다만, 많은 당국은 하이브리드 AIS 디바이스의 개발을 허가 및 권장하고 있습니다.이러한 디바이스는, 동작의 신뢰성을 확보하기 위해서, 코어 AIS 전송 구조 및 설계의 정합성을 유지하려고 하고 있습니다만, 그 고유의 요건에 맞추어 다양한 기능을 추가하는 것을 목적으로 하고 있습니다.「Identifier」AIS 트랜시버는, 코어 클래스 B CSTDMA 테크놀로지가, 디바이스가 IMO 사양에 완전하게 준거하도록 설계되어 있습니다만, 배터리의 전력 공급, 저비용, 대량의 인스톨과 도입이 용이하게 되도록, 많은 변경이 행해지고 있습니다.이러한 장치는 관련 사양의 일부를 준수하기 때문에 IMO 사양에 대한 국제 인증을 받지 않습니다.통상, 당국은, 디바이스의 코어 동작이 국제 AIS 시스템에 해를 끼치지 않는 것을 확인하기 위해서, 독자적인 상세한 기술 평가와 테스트를 실시합니다.

AIS 리시버는 송신하지 않기 때문에, AIS 표준에는 지정되어 있지 않습니다.AIS 시스템의 무결성에 대한 주요 위협은 비준거 AIS 전송입니다.따라서 모든 송신 AIS 디바이스의 사양에 주의합니다.단, AIS 트랜시버는 모두 AIS 표준에 따라 여러 채널로 송신하는 것에 주의해 주십시오.이러한 단일 채널(멀티플렉스)로서 리시버는 모든 AIS 메시지를 수신하지 않습니다.모든 AIS 메시지를 수신하는 것은 듀얼 채널리시버뿐이에요

형식 테스트 및 승인

AIS는 IMO의 후원으로 기술위원회에 의해 개발된 기술입니다.기술위원회는 일련의 AIS 제품 사양을 개발하여 공표하고 있습니다.각 사양은 정의된 다른 모든 AIS 디바이스와 정확하게 동작하도록 신중하게 작성된 특정 AIS 제품을 정의하기 때문에 AIS 시스템의 글로벌 상호 운용성을 보증합니다.규격 무결성의 유지는 AIS 시스템의 성능과 이 기술을 사용하는 선박 및 당국의 안전을 위해 매우 중요한 것으로 간주됩니다.따라서 대부분의 국가에서는 AIS 제품을 독립적으로 테스트하고 특정 규격에 적합하도록 인증해야 합니다.관할 당국에 의해 테스트 및 인증되지 않은 제품은 AIS에 의해 공표된 필수 사양에 준거하지 않을 수 있으며, 따라서 현장에서 예상대로 작동하지 않을 수 있습니다.가장 널리 인정되고 인정된 인증은 R&TTE 지침, 미국 연방통신위원회 및 캐나다 산업부입니다. 이 모든 인증은 자격 있고 독립적인 테스트 기관의 독립적인 검증을 필요로 합니다.

메시지 유형

ITU M.1371-5에 정의되어 있는 27종류의 최상위 메시지는 AIS [31][32]트랜시버에서 송신할 수 있습니다(64 의 가능성 중).

AIS 메시지 6, 8, 25 및 26은 "Application Specific Messages"(ASM; 응용 프로그램 고유 메시지)를 제공합니다.이것에 의해, 「적합한 당국」은, 추가의 AIS 메시지의 서브 타입을 정의할 수 있습니다.메시지에는, 「addressed」(ABM)와 「broadcast」(BBM)의 양쪽 종류가 있습니다.행선지 메시지는, 행선지 MMSI 가 포함되어 있는 동안은 프라이빗하지 않기 때문에, 어느 수신자도 디코딩 할 수 있습니다.

ASM의 첫 번째 용도 중 하나는 세인트로렌스 씨웨이에서 AIS 바이너리 메시지(메시지 타입 8)를 사용하여 수위, 잠금 순서 및 날씨에 대한 정보를 제공하는 것이었습니다.파나마 운하는 운하를 따라 내리는 비와 자물쇠 안의 바람에 대한 정보를 제공하기 위해 AIS 타입 8 메시지를 사용합니다.2010년 국제해사기구는 타입 6 [33]및8 메시지에 대한 다음 ASM 반복을 정의하는 Circular 289를 발행했습니다.Alexander, Schwehr 및 Zetterberg는 이러한 메시지와 [34]그 사용 장소의 지역 등록부를 유지하기 위해 유능한 당국의 공동체가 협력할 것을 제안했다.IALA-AISM(International Association of Marine Aids to Navigation and Lighthouse Authorities)은 이제 지역별 신청 메시지 [35]수집 프로세스를 확립했다.

상세설명:클래스 A 유닛

각 AIS 트랜시버는 1대의 VHF 송신기, 2대의 VHF TDMA 수신기, 1대의 VHF Digital Selective Calling(DSC; 디지털 선택 콜) 수신기 및 표준 해상 전자 통신(NMEA 0183 등, IEC 61162라고도 불린다)을 경유하는 선상 디스플레이 및 센서시스템에의 링크로 구성됩니다.클래스 A 유닛의 적절한 동기 및 슬롯매핑(송신 스케줄링)에는 타이밍이 필수적입니다.따라서 모든 장치에는 글로벌 내비게이션 위성 시스템([36]예: GPS) 수신기와 동기화된 내부 타임베이스가 필요합니다.이 내부 수신기는 위치 정보에도 사용할 수 있습니다.그러나 위치는 일반적으로 GPS, LORAN-C 또는 관성 항법 시스템과 같은 외부 수신기에 의해 제공되며 내부 수신기는 위치 정보의 백업으로만 사용됩니다.AIS에 의해 브로드캐스트되는 기타 정보는 이용 가능한 경우 표준 해상 데이터 연결을 통해 선상 장비에서 전자적으로 취득됩니다.방향 정보, 위치(위도와 경도), "지상 속도" 및 선회 속도는 일반적으로 AIS가 장착된 모든 선박에 의해 제공됩니다.목적지 및 ETA와 같은 기타 정보도 제공될 수 있습니다.

AIS 트랜시버는 일반적으로 외해, 연안, 내륙 어느 지역에서 동작하고 있는지에 관계없이 자율적이고 연속적인 모드로 동작합니다.AIS 트랜시버는 VHF 해상채널 87B(161.975MHz)와 88B(162.025MHz)의 2개의 다른 주파수를 사용하며 High-Level Data Link Control(HD; 고레벨 데이터링크 제어) 패킷프로토콜을 사용하여 25kHz 채널 상에서 9.6kbit/s의 Gaus Minimum Shift Keying(GMSK; 가우스 최소 시프트 키잉) 변조를 사용합니다.비록 하나의 무선 채널만 필요하지만, 각 스테이션은 간섭 문제를 피하고 다른 선박으로부터의 통신 손실 없이 채널을 이동할 수 있도록 하기 위해 두 개의 무선 채널을 통해 송수신합니다.시스템은 자신과 다른 스테이션 간의 자동 경합 해결을 제공하며 과부하 상태에서도 통신 무결성이 유지됩니다.

서로 다른 트랜시버의 VHF 전송이 동시에 발생하지 않도록 하기 위해 신호는 자기조직화 시분할다중접속(SOTDMA)이라고 불리는 기술을 사용하여 시간 다중화됩니다.이 기술의 설계는 [37]특허이며, 이 특허가 SOLAS 선박의 사용을 위해 포기되었는지 여부는 AIS 시스템 제조업체와 특허권자인 Hakan Lans 간에 논쟁의 대상이다.게다가 미국 특허 상표국(USPTO)은 [38]2010년 3월 30일에 원래의 특허에 관한 모든 클레임을 취소했습니다.

대역폭을 가장 효율적으로 사용하기 위해, 정박 중이거나 느리게 이동하는 선박은 빠르게 이동 중이거나 기동 중인 선박보다 전송 빈도가 낮습니다.업데이트 속도는 정박 또는 계류 중인 선박의 경우 3분, 빠른 이동 또는 기동 선박의 경우 2초이며, 이는 기존 해양 레이더와 유사하다.

각 AIS 스테이션은 데이터 링크트래픽 이력 및 다른 스테이션에 의한 향후 예상되는 액션을 인식하고, 독자적인 송신 스케줄(슬롯)을 결정합니다.1개의 스테이션으로부터의 위치 리포트는 각 주파수로 60초마다 확립된 2,250개의 타임슬롯 중 하나에 들어갑니다.슬롯 전송의 오버랩을 피하기 위해서, AIS 스테이션은 서로 계속적으로 동기합니다.AIS 스테이션에 의한 슬롯 선택은 정의된 간격 내에 랜덤화되어 4~8분간의 랜덤타임아웃으로 태그가 붙습니다스테이션은 슬롯 할당을 변경하면 새로운 로케이션과 그 로케이션의 타임아웃을 모두 방송합니다.이와 같이 갑자기 다른 선박과 가까운 무선 범위 내에 들어온 방송국을 포함한 새로운 방송국은 항상 해당 선박에 의해 수신된다.

IMO 퍼포먼스 표준에 따라 출하 시의 보고 용량은 분당 최소 2,000 타임슬롯이지만 시스템은 분당 4,500 타임슬롯을 제공합니다.SOTDMA 브로드캐스트모드에서는 슬롯 공유를 통해 시스템을 400~500% 과부하시킬 수 있으며, 출하 시 모드에서도 서로 8~10nmi 이상의 throughput을 제공합니다.시스템 과부하가 발생할 경우, 더 멀리 있는 목표물만 폐기 대상이 되며, 이는 선박 운영자들에게 더 큰 관심사인 더 가까운 목표물에 우선권을 부여하기 위함이다.실제로, 이 시스템의 용량은 거의 무제한이며, 많은 수의 선박을 동시에 수용할 수 있다.

시스템의 커버리지 범위는 다른 VHF 어플리케이션과 비슷합니다.VHF 무선의 범위는 송신 안테나의 높이와 품질, 수신 안테나의 높이와 품질 등 여러 요인에 의해 결정됩니다.전파가 레이더보다 뛰어나 파장이 길기 때문에 땅덩어리가 크지 않으면 굴곡부나 섬 뒤까지 도달할 수 있다.바다의 전망 거리는 명목상 20nmi(37km)이다.중계기 스테이션의 도움으로 선박과 VTS 스테이션의 커버리지를 크게 개선할 수 있습니다.

이 시스템은 디지털 선택 콜시스템과의 하위 호환성이 있기 때문에 쇼어 기반의 GMDSS 시스템이 저렴한 비용으로 AIS 운용채널을 확립하고 AIS 탑재 선박을 식별 및 추적할 수 있습니다.기존 DSC 기반의 트랜시버 [citation needed]시스템을 완전히 대체하는 것을 목적으로 하고 있습니다.

현재 전 세계에서 쇼어 기반의 AIS 네트워크 시스템이 구축되고 있습니다.완전한 라우팅 기능을 갖춘 최대 규모의 완전 가동 실시간 시스템 중 하나가 중국에 있습니다.이 시스템은 2003년에서 2007년 사이에 구축되었으며 Saab Transpondere Tech에 [citation needed]의해 제공되었습니다.중국 해안선 전체에는 핫 스탠바이 구성의 약 250개의 기지국이 있으며, 여기에는 3개의 주요 지역의 70개의 컴퓨터 서버가 포함됩니다.약 25개 선박교통서비스(VTS) 센터를 포함한 수백 명의 해안 이용자들이 네트워크에 접속해 해상사진을 볼 수 있고, SRM(안전 관련 메시지)을 이용해 각 선박과 통신할 수도 있다.모든 데이터는 실시간입니다.이 시스템은 선박과 항구 시설의 안전과 보안을 향상시키기 위해 고안되었다.또한 소켓 기반 연결을 갖춘 SOA 아키텍처에 따라 설계되었으며 VTS 사용자에게 IEC AIS 표준화 프로토콜을 사용합니다.베이스 스테이션에는 핫 스탠바이 유닛(IEC 62320-1)이 있어 네트워크는 제3세대 네트워크 솔루션입니다.

2007년 초까지 AIS 기지국에 대한 새로운 세계 표준인 IEC 62320-1 표준이 승인되었습니다.오래된 IALA 권고사항과 새로운 IEC 62320-1 표준은 일부 기능이 호환되지 않으므로 연결된 네트워크 솔루션을 업그레이드해야 합니다.이는 사용자에게 영향을 미치지 않지만 시스템 구축업체는 새로운 표준을 충족하기 위해 소프트웨어를 업그레이드해야 합니다.AIS 기지국에 대한 표준은 오랫동안 기다려져 왔습니다.현재 클래스 A 모바일을 가진 애드혹네트워크가 존재합니다.베이스 스테이션은 지역 내의 AIS 메시지트래픽을 제어할 수 있기 때문에 패킷콜리전의 수를 줄일 수 있습니다.

브로드캐스트 정보

AIS 트랜시버는 선박의 진행 중 속도에 따라 2~10초마다, 선박이 정박 중일 때는 3분마다 다음 데이터를 전송합니다.

  • Vessel Maritine Mobile Service Identity(MMSI): 일의의 9자리 식별 번호.
  • 항법 상태: 예: "정박 중", "엔진 사용 중", "명령되지 않음" 등
  • 회전 속도: 오른쪽 또는 왼쪽, 분당 0 ~720도
  • 지상 속도: 0.19km/h 해상도 (0~102노트)
  • 위치 해상도:
    • 경도: 0.0001분까지
    • Latitude: 최대 0.0001분
  • 지상의 코스: 0.1°의 진북을 기준으로 함
  • 참 방향: 0 ~ 359° (자이로 나침반 등)
  • 자체 위치에서의 참 베어링: 0 ~ 359°
  • UTC 초:이러한 데이터가 생성된 UTC 시간의 seconds 필드.완전한 타임스탬프가 존재하지 않습니다.

또한 다음 데이터는 6분마다 브로드캐스트됩니다.

  • IMO 선박 식별번호: 선박의 등록이 다른 나라로 이전될 때 변경되지 않는 7자리 번호
  • 무선 호출 부호: 국제 무선 호출 부호(최대 7자), 선박 등록 국가에 의해 선박에 할당됨
  • 이름: 선박 이름을 나타내는 20자
  • 선박/화물의 종류
  • 선박의 치수, 가장 가까운 미터
  • 선박에 탑재된 포지셔닝 시스템(예: GPS) 안테나의 위치: 뱃머리 및 좌현 또는 우현 수 미터 단위
  • 위치 확인 시스템 유형: GPS, DGPS 또는 LORAN-C.
  • 흘수: 0.1~25.5m
  • 수신처: 최대 20자
  • 도착지 ETA(도착 예상 시간): UTC 월/일시: 분
  • 옵션: 고정밀 시간 요청, 선박이 다른 선박에 고정밀 UTC 시간 및 데이터 스탬프를 제공할 수 있습니다.

상세설명:클래스 B 유닛

클래스 B 트랜시버는 클래스 A 트랜시버보다 작고 단순하며 비용도 저렴합니다.각 수신기는 1개의 VHF 송신기, 2개의 VHF Carrier Sense Time Division Multiple Access(CSTDMA; 캐리어 감지 시분할다중접속) 수신기 및 GPS 액티브안테나로 구성됩니다.데이터 출력 형식은 머리글 정보를 지원하지만 일반적으로 나침반과 인터페이스가 없기 때문에 이 데이터는 거의 전송되지 않습니다.출력은 RS232 및 NMEA 형식 중 하나 또는 둘 다로 38.400 kbit/s의 표준 AIS 데이터 스트림입니다.사용 가능한 대역폭의 과부하를 방지하기 위해 전송 파워는 약 5~10 mi의 범위에서2 W로 제한됩니다.

클래스 B 유닛에는 다음 4개의 메시지가 정의되어 있습니다.

메시지 14
안전 관련 메시지:이 메시지는 사용자에 대한 요구에 따라 전송됩니다.일부 트랜시버에는 송신할 수 있는 버튼이 있거나 소프트웨어 인터페이스를 통해 송신할 수 있습니다.미리 정의된 안전 메시지를 보냅니다.
메시지 18
표준 클래스 B CS 포지션 리포트:이 메시지는 Speed over Ground(SOG; 지상속도)가 2노트 미만일 경우 3분마다, 고속일 경우 30초마다 전송됩니다.MMSI, 시간, SOG, COG, 경도, 위도, 참 제목
메시지 19
확장 클래스 B 기기 위치 보고서:이 메시지는 SOTDMA 프로토콜용으로 설계되었으며 CSTDMA로 전송하기에는 너무 길다. 그러나 연안 스테이션은 이 메시지를 전송하기 위해 트랜시버를 폴링할 수 있다.MMSI, 시간, SOG, COG, 경도, 위도, 참 표제, 선박 유형, 치수.
메시지 24
클래스 B CS 스태틱데이터 리포트:이 메시지는 클래스A 트랜스폰더와 같은 시간 간격으로 6분마다 전송됩니다.이 메시지는 길이가 길기 때문에 두 부분으로 나뉘어 서로 1분 이내에 전송됩니다.이 메시지는 원래 AIS 사양 이후에 정의되었기 때문에 일부 클래스A 유닛에서는 이 메시지를 디코딩하기 위해 펌웨어 업그레이드가 필요할 수 있습니다.MMSI, 보트명, 선박종류, 콜사인, 치수 및 기기 벤더 ID.

상세설명:AIS 리시버

많은 제조원이 AIS 리시버를 제공하고 있어 AIS 트래픽을 감시하도록 설계되어 있습니다.이러한 장치에는 두 개의 수신기가 있어 두 주파수를 동시에 모니터링하거나 주파수 간에 전환할 수 있습니다(따라서 다른 채널에서 메시지가 누락되지만 가격이 저렴합니다).일반적으로 RS232, NMEA, USB 또는 UDP 데이터를 출력하여 전자 차트 플로터 또는 컴퓨터에 표시합니다.전용 무선과 함께 소프트웨어 정의 무선도 신호를 [39]수신하도록 설정할 수 있습니다.

기술사양

RF 특성

AIS는 글로벌하게 할당된 Marine Band 채널87 및 88을 사용합니다.

AIS는 2개의 VHF 무선 「채널」(87B)과 (88B)로부터의 듀플렉스의 하이 사이드를 사용합니다.

  • 채널 A 161.975MHz(87B)
  • 채널 B 162.025MHz (88B)

심플렉스 채널 87A 및 88A는 더 낮은 주파수를 사용하기 때문에 이 할당의 영향을 받지 않으며 해상 이동 주파수 계획에 지정된 대로 사용할 수 있습니다.

대부분의 AIS 전송은 여러 메시지의 버스트로 구성됩니다.이 경우 메시지 간에 AIS 송신기는 채널을 변경해야 합니다.

송신하기 전에, AIS 메시지는 Non-Return-to-Zero Inverted(NRZI; 비제로 반전) 부호화 되어 있을 필요가 있습니다.

AIS 메시지는 Gausian Minimum-Shift Keying(GMSK; 가우스 최소 시프트 키 입력) 변조를 사용하여 전송됩니다.데이터 전송에 사용되는 GMSK 변조기 BT 제품은 최대 0.4(가장 높은 공칭값)이어야 합니다.

GMSK 부호화된 데이터는 VHF 송신기를 주파수 변조해야 합니다.변조 지수는 0.5여야 합니다.

전송 비트환율은 9600비트/초입니다.

통상의 VHF 리시버는, 필터링을 디세블로 한 상태로 AIS 를 수신할 수 있습니다(필터링에 의해서 GMSK 데이터가 파기됩니다).다만, 무선으로부터의 오디오 출력을 디코딩 할 필요가 있습니다.이를 가능하게 하는 PC 어플리케이션은 여러 가지가 있습니다.

신호는 최대 75km를 주행할 수 있습니다.

메시지 구성

AIS 메시지를 송신하는 자동 기기가 다수 존재하기 때문에 경합을 피하기 위해 RF 공간은 프레임으로 편성됩니다.각 프레임은 정확히 1분 동안 지속되며 각 분 경계에서 시작됩니다.각 프레임은 2250 슬롯으로 분할됩니다.2개의 채널에서 전송이 가능하기 때문에 분당 4500개의 슬롯을 사용할 수 있습니다.기기의 타입과 상태 및 AIS 슬롯 맵의 상태에 따라 각 AIS 트랜스미터는 다음 중 하나의 방식을 사용하여 메시지를 발송합니다.

  1. 증분 시분할다중접속(ITDMA)
  2. 랜덤 액세스 시분할 다중 액세스(RATDMA)
  3. 고정접속 시분할다중접속(FATDMA)
  4. 자기조직 시분할다중접속(SOTDMA)

ITDMA 액세스 방식에서는, 디바이스는, 반복할 수 없는 문자의 송신 슬롯을 사전에 통지할 수 있습니다.ITDMA 슬롯은 1개의 추가 프레임용으로 예약되도록 마킹되어 있어야 합니다.이것에 의해, 디바이스는 자율 동작과 연속 동작의 할당을 사전에 통지할 수 있습니다.

ITDMA는 다음 3가지 경우에 사용됩니다.

  • 데이터 링크 네트워크 엔트리
  • 정기 보고 간격의 일시적인 변경 및 전환
  • 안전 관련 메시지의 사전 통지.

RATDMA 는, 디바이스가 사전에 통지되지 않은 슬롯을 할당할 필요가 있는 경우에 사용됩니다.이것은, 통상, 최초의 송신 슬롯 또는 반복 불가능한 문자의 메세지에 대해서 행해집니다.

FATDMA는 기지국에서만 사용됩니다.반복 메시지에는 FATDMA에 할당된 슬롯이 사용됩니다.

SOTDMA는 자율 및 연속 모드로 작동하는 모바일 장치에서 사용됩니다.액세스 스킴의 목적은 제어 스테이션의 개입 없이 경합을 신속하게 해결하는 액세스알고리즘을 제공하는 것입니다.

메시지 형식

AIS 슬롯의 길이는 26.66 밀리초입니다.데이터 변조는 9600비트/초이므로 각 슬롯의 최대 용량은 256비트입니다.프레임은 ISO/IEC 13239:2002에 기술된 HDLC 표준에서 파생되었습니다.

각 슬롯은 다음과 같이 구성되어 있습니다. <8 bit ramp up><24 bit preamble><8 bit start flag><168 bit payload><16 bit CRC><8 bit stop flag><24 bit buffer>

  • 24비트 프리암블: 0101의 시퀀스입니다...
  • 시작 플래그: 0x7e
  • 168비트 페이로드, 이것은 AIS 메시지 본문입니다.더 많은 데이터가 필요한 메시지의 경우 여러 슬롯(최대 5 슬롯)을 사용해야 합니다.
  • 16 비트 CRC-16-CCITT: 체크섬을 계산하기 위한 16비트 다항식.
  • 정지 플래그: 0x7e
  • 비트 스터핑, 동기화 지터 및 거리 지연에 사용되는 24비트 버퍼.
AIS Message modulation shown as time-plot
AIS 메시지 GMSK 변조 신호 예시

VHF 캐리어상의 신호는 NRZI로 부호화되어 비트 스터핑을 사용하여 의도하지 않은 정지 플래그가 데이터에서 발생하는 것을 방지합니다.따라서 위에서 설명한 실제 사용 가능한 메시지 포맷에 도달하려면 먼저 원시 비트를 디코딩하고 스터핑 비트를 제거해야 합니다.

메시지

무선으로 송수신되는 메시지

모든 AIS 메시지는 다음 3가지 기본적인 정보를 전송합니다.

  1. 송신기를 고정하는 선박 또는 기기의 MMSI 번호(기지국, 부표 등)
  2. 송신되는 메시지의 식별 정보(아래 표 참조)
  3. 릴레이 디바이스에 의한 장애물에 대한 메시지 반복에 사용하도록 설계된 반복 표시기.

다음 표에 현재 사용되고 있는 모든 AIS 메시지의 개요를 나타냅니다.

AIS 메시지 사용. 평.
메시지 1, 2, 3: Position Report Class A(리포트 클래스 A) 보고서 탐색 정보 이 메시지는 선박용 내비게이션과 관련된 정보를 전송합니다.경도 및 위도, 시간, 방향, 속도, 배송 내비게이션 상태(전원 아래, 정박 중...)
메시지 4: 기지국 보고서 기지국이 존재감을 나타내기 위해 사용합니다. 메시지는 정확한 위치와 시간을 보고합니다.다른 선박의 정적 참조로 사용됩니다.
메시지 5: 정적 및 항해 관련 데이터 배와 그 여행에 대한 정보를 제공한다. 데이터가 수동으로 입력되는 몇 안 되는 메시지 중 하나.이 정보에는 배의 길이, 폭, 외풍, 배의 목적지와 같은 정적 데이터가 포함됩니다.
메시지 6: 이진 주소 지정 메시지 이진 페이로드가 지정되지 않은 주소 지정 포인트 투 포인트메시지
메시지 7: 이진 확인 메시지 메시지 수신을 확인하기 위해 발송됨6
메시지 8: 바이너리 브로드캐스트메시지 이진 페이로드가 지정되지 않은 브로드캐스트메시지
메시지 9: 표준 탐색 및 구조 항공기 위치 보고서 해상에서의 수색 및 구조 작업(즉, 해상에서의 사고 생존자 수색 및 복구)과 관련된 항공기(헬리콥터 또는 비행기)에 의해 사용된다. 위치(고도 포함) 및 시간 정보 전송
메시지 10: UTC/날짜 문의 기지국에서 시각 및 날짜 가져오기 AIS 기지국으로부터의 UTC/날짜 정보 요구.일반적으로 GPS에서 로컬로 시간과 날짜가 단말기에 없을 때 사용됩니다.
메시지 11: 유니버설 타임/날짜 응답 조정 메시지 10으로부터의 응답 메시지 4와 동일합니다.
메시지 12: 수신인 안전 관련 메시지 지정된 선박에 문자 메시지를 보내는 데 사용됩니다. 텍스트 메시지는 일반 영어, 상용 코드 또는 암호화 형식일 수 있습니다.
메시지 13: 안전 관련 확인 메시지 12로부터의 응답
메시지 14: 안전 관련 브로드캐스트 메시지 메시지 12와 동일하지만 브로드캐스트
메시지 15: 질문 최대 2개의 다른 AIS 디바이스의 상태를 취득하기 위해 베이스 스테이션에 의해 사용됩니다.
메시지 16: Assigned mode 명령어 베이스 스테이션에서 AIS 슬롯 관리에 사용
메시지 17: 글로벌 내비게이션-위성 시스템 브로드캐스트 이진 메시지 기지국에서 GPS의 차동 보정 브로드캐스트에 사용됩니다.
메시지 18: 표준 클래스 B 기기 위치 보고서 B급 송신기를 사용하는 선박의 경우 유형 1-3보다 상세하지 않은 보고서 내비게이션 상태 및 회전율은 포함되지 않습니다.
메시지 19: 확장 클래스 B 기기 위치 보고서 레거시 클래스 B 기기의 경우 메시지 18로 대체됩니다.
메시지 20: 데이터 링크 관리 메시지 베이스 스테이션에서 AIS 슬롯 관리에 사용 이 메시지는 AIS 기지국 네트워크 내에서 TDMA 슬롯을 사전 할당하기 위해 사용됩니다.
메시지 21: Aids-to-Navigation 보고서 항법 장치(부이, 등대 등)에 대한 (AtN) 보조 장치에 사용됩니다. 정확한 시간과 장소 및 AtN의 특성을 전송합니다.
메시지 22: 채널 관리 베이스 스테이션이 VHF 링크를 관리하기 위해 사용합니다.
메시지 23: 그룹 할당 명령어 베이스 스테이션이 다른 AIS 스테이션을 관리하기 위해 사용합니다.
메시지 24: 정적 데이터 보고서 클래스 B 기기를 사용하는 선박의 타입5 메시지에 상당합니다.
메시지 25: 싱글 슬롯 바이너리 메시지 디바이스 간에 바이너리 데이터를 전송하기 위해 사용
메시지 26: 통신 상태가 있는 다중 슬롯 바이너리 메시지 디바이스 간에 바이너리 데이터를 전송하기 위해 사용
메시지 27: 장거리 자동 식별 시스템 브로드캐스트 메시지 이 메시지는 AIS 클래스A 및 클래스B 선박의 장거리 검출에 사용됩니다(통상은 위성). 메시지 1, 2, 3과 동일

선박 내 다른 장비로 전송되는 메시지

AIS 기기는 NMEA 0183 문장을 사용하여 다른 기기와 정보를 교환합니다.

NMEA 0183 규격에서는 AIS 데이터에 2개의 주요 문장을 사용합니다.

  • !AIVDM(다른 혈관으로부터 수신된 데이터)
  • !AIVDO(자선 정보)

일반적인 NMEA 0183 표준 AIS 메시지:!AIVDM,1,1,,A,14eG;o@034o8sd<L9i:a;WF>062D,0*7D

순서:

!AIVDM: NMEA 메시지유형, 기타 NMEA 디바이스 메시지는 1문장 수(일부 메시지는 1개 이상 필요, 일반적으로 최대는 9)1문장 수(복수문장이 아닌 경우 1문장 수)공백은 시퀀셜메시지 ID(멀티센스메시지의 경우)AIS 채널(A 또는B), 듀얼 채널트랜스폰더의 경우 사용되는 채널14eG와 일치해야 합니다.부호화 AIS 데이터(AIS-ASCII6 0* End of data 사용) 부호화 데이터 끝에 있는 미사용 비트 수(0-5) 7D NMEA 체크섬(NMEA 0183 Standard CRC16)

보안.

AIS는 의도적으로 오픈[40] 스탠다드로 설계되었으며, AIS의 인증되지 않은 암호화되지 않은 특성 때문에 최근 Balduzi, Pasta, Wilhoit 등은 AIS가 스푸핑, 하이잭 및 가용성 중단과 같은 다양한 위협에 취약하다는 것을 보여주고 있습니다.이러한 위협은 온라인 공급자의 구현과 프로토콜 사양 모두에 영향을 미쳐 모든 트랜스폰더 설치와 관련된 문제가 됩니다(300,000 [41][42][43][44]이상으로 추정됨).

일반적으로 이용 가능한 선박 감시 웹사이트는 자원봉사에 의해 운영되는 AIS 수신기 네트워크로부터의 대부분 인증되지 않은 데이터 피드에 의존하고 있습니다.이 네트워크의 메시지는 AIS 패킷을 원시 데이터 스트림에 주입함으로써 비교적 쉽게 위조되거나 SDR과 같은 약간 복잡한 기기를 사용하여 온에어로 송신됩니다.단, Cl.에서 선박 간 통신은 전송됩니다.ass B 트랜스폰더는 통합 수신기에서 GPS 위치만 제공하도록 인증되었기 때문에 이러한 메시지를 회피하려면 SDR 또는 GPS [40]스푸핑이 필요합니다.

스푸핑

2021년 6월 18일 우크라이나 초르노모르스크에 있는 AIS 수신기는 오데사에 선박이 안전하게 계류되어 있는 동안 HMS Defender와 HNLMS Evertsen이 부속 크림반도의 세바스토폴 러시아 군사기지를 향해 항해했다고 보고했는데, 이는 AIS 데이터가 시스템에 주입되었음을 암시하는 수많은 라이브 포트 웹 카메라와 목격자들에 따르면n 알 수 없는 파티.[45]며칠 후, 6월 22-23일, 그 배들은 오데사를 떠나 크림 연안으로 항해했고, 러시아는 그 배들이 자국 영토를 침범했다고 비난했고, 영국 사령부는 그 배들이 공해상에서 [46]항해했다고 주장했다.

2021년 3월 스웨덴군도 유사한 사건을 등록했는데, AIS는 이 선박을 [47]칼리닌그라드 인근 러시아 해역을 항해하는 것처럼 잘못 표시했다.

2021년 7월, 연구원 Bjorn Bergman은 2020년 9월과 2021년 8월 사이에 거의 100개의 가짜 AIS 데이터를 발견했는데, 그 중 거의 대부분이 가짜 나토와 유럽 [48]군함이었다.그는 데이터가 마치 위성 수신기가 아닌 지상 수신기로 수신된 것처럼 시스템에 표시돼 가짜 무선 송신이 아닌 AIS [48]웹사이트에서 사용되는 데이터 스트림에 데이터가 주입되고 있다고 믿게 됐다고 말했다.오스틴 텍사스 대학의 방사선 항법 연구소의 책임자인 Todd Humphreys는 "누가 이 일을 하고 있는지 확실히 말할 수는 없지만, 데이터는 우리의 러시아 친구들이 관여하는 [48]경향이 있는 허위 정보의 패턴에 부합한다"고 말했다.

조사.

선원의 안전과 최적화를 위해 AIS 데이터를 활용하는 방법에 대한 문헌이 증가하고 있다. 즉, 교통 분석, 이상 감지, 경로 추출 및 예측, 충돌 감지, 경로 계획, 기상 라우팅, 대기 굴절률 추정 등이 그것이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크