USCG RDC & Electronic Aids To Navigation

Автор: д-р Чарльз Джудис, сотрудник IEEE и вспомогательный FSO-NS USCG. (Примечание: члены USCG Ирен Гонин и Ли Люфт внесли свой вклад в эту статью.

© Rob Bouwman / Adobe Stock

Previous Next

Для рекреационных лодочников «Помощь в навигации» (ATON) - это знакомые красные и зеленые буи (и дневные маркеры), которые соединяют наши внутренние водные пути. О чем они могут не знать, это то, что буйки были со времен Римской и Египетской империй. В течение десятилетий после создания нашей страны на наших водных путях начали появляться буи в каждой форме и окраске. Конгресс только в 1850 году согласовал их развертывание, тем самым поощряя привычную «красную, правую, возвращающуюся» мантру. Быстрое препровождение в XXI веке в ответ на теракт в 2001 году Конгресс уполномочил USCG разработать национальную автоматизированную систему идентификации (NAIS), которая в настоящее время действует в 69 крупных портах США и водных путях. NAIS позволила создать сложную мобильную цифровую сеть для связи между кораблями, кораблем и берегом. Эта сеть доказала свою ценность после ураганов Harvey, Mathew и Irma, когда виртуальные ATON были задействованы задолго до того, как физический ATON мог быть стратегически позиционирован.

Роль USCG в этих достижениях была бы невозможна без посвященных специалистов в их Центре исследований и разработок (RDC) в Нью-Лондоне. За 40 лет работы в неправительственном бизнесе R & D меня никогда больше не интересовала широта технологий и фокусировалась на клиенте, поскольку я все больше узнал о RDC USCG. Учрежденный в 1972 году, УЦКБ США имеет широкую миссию в отношении повышения безопасности и безопасности наших водных путей. Исследуя экологически чувствительные кабели для крепления буев до дна океана до разработки протоколов связи верхнего уровня для существующего набора конкретных приложений автоматической системы идентификации (AIS), RDC использует свою небольшую рабочую силу, сотрудничая с партнерами и взаимодействуя с соответствующими международными стандартами ассоциации.

С первых дней RDC были выбраны проекты, чтобы помочь Береговой охране выполнить свою «миссию по размещению буев». Наряду с программным обеспечением Aids to Navigation Information System (ATONIS) Дифференциал Loran-C был разработан и продемонстрирован как средство позиционирования для настройки буев. В конце концов эти методы были заменены цифровым GPS. На протяжении многих лет RDC также выполнял значительную работу в области мощности и освещения, которые так важны для навигации в ночное время. Даже до того, как было AIS, RDC усердно работает над улучшением точности, снижая стоимость установки, обслуживания и управления обширной коллекцией буев в США водных путей. Эти усилия послужили основой для участия центра в электронной навигации.

Понятие электронной навигации, как это определено Международной морской организацией (ИМО), составляет лишь около десятилетия, но в то же время достигнут значительный прогресс. Комитет по морской транспортной системе (CMTS) использует определение eNAV для разработки своей стратегии продвижения eNAV в США. Их целью является: «согласованный сбор, интеграция, обмен, представление и анализ морской информации на борту и на берегу с помощью электронных средств для улучшения причала для навигации и связанных с ним услуг, для обеспечения безопасности и охраны на море и защиты морской среды ». RDC разработала архитектуры AIS, которые соответствуют этим международным стандартам. Чтобы быть более конкретным в отношении одного аспекта дизайна, RDC придерживался рекомендации Международного союза электросвязи (МСЭ):

а) что использование универсальной судовой АИС позволяет эффективно осуществлять обмен навигационными данными между судами и между судами и береговыми станциями, тем самым улучшая безопасность судоходства;

b) что, хотя эта система предназначена для использования в первую очередь для наблюдения и обеспечения безопасности судоходных целей при использовании судов для судов, судовых сообщений и служб движения судов (СДС), она может также использоваться для других сообщений, связанных с морской безопасностью, при условии, что основные функции не нарушены;

c) что эта система способна расшириться для дальнейшего расширения числа пользователей и диверсификации заявок, включая суда, которые не подпадают под требования перевозки ИМО AIS, средства для навигации и поиска и спасания;

[Для тех, кто незнаком с AIS, вот простой учебник. AIS представляет собой систему передачи данных, которая использует УКВ-каналы 87 и 88 для передачи и приема данных. Эти два канала разбиты на 2250 временных интервалов, где данные размещаются либо на судне, либо на береговой станции. Временные интервалы синхронизируются локально с использованием функции синхронизации GPS. Судно резервирует временной интервал, используя протокол, называемый самоорганизующимся (множественный доступ TDDMA с временным разделением, который является очень эффективным и надежным). Первоначально AIS был разработан для отправки или получения только 22 сообщений, связанных с идентификацией судна, скоростью, направлением и другими факторами. С развитием ASM небо (или земная поверхность) является пределом. В США были протестированы многочисленные АСМ. Одним из таких сообщений является сообщение об окружающей среде, в котором представлена ​​информация о ветре, приливах, уровнях воды, текущем состоянии, состоянии моря, и другие метеорологические и гидрологические данные.Другим является сообщение об управлении водными путями, содержащее информацию, которая может быть использована для операций разводного моста и блокировки. Третья АСМ представляет собой географическое уведомление, которое может определять область и предоставлять информацию о мерах предосторожности, которые должны выполняться в этой области. ASM находятся в черновом варианте или в настоящее время тестируются.]

Работа RDC в этой области была далеко идущей. Например, несколько лет назад RDC сотрудничал с Инженерным корпусом армии США (USACE), чтобы использовать набор сообщений, маршрутизаторы и серверы NAIS, чтобы позволить USACE разрабатывать усовершенствованные системы - совместимые с NAIS - для повышения безопасности и эффективность действующих внутренних шлюзов. Было определено несколько стандартных ASM и разработаны методы создания сообщений, маршрутизации, организации очередей, передачи и мониторинга. Сегодня для реализации эффективной и надежной передачи этих конкретных ASM была разработана архитектура передачи AIS, соответствующая международным стандартам.

По оценкам, водные пути нашей страны обеспечивают более 4,6 триллиона долларов экономической деятельности на 360 плюс порты. Береговая охрана несет обязательную ответственность за эксплуатацию и поддержание системы морских средств для облегчения навигации и предотвращения бедствий, столкновений и затонувших кораблей. Чтобы выполнить эту миссию, береговая охрана управляет более чем 53 000 вспомогательных средств на всей территории Соединенных Штатов, Гавайских островов, Аляски и других штатов США, таких как Гуам и Пуэрто-Рико. Однако это не тот случай, когда история заканчивается. Сегодня рекреационные лодочники могут загрузить несколько приложений для смартфонов, чтобы: идентифицировать и контактировать с близлежащими судами; предупредить USCG о недостаточном ATON, навигационных опасностях и загрязнении окружающей среды; и, самое главное, ориентироваться более безопасно и с большей безопасностью. По мере того, как программные средства электронной навигации становятся широко распространенными, а сторонние разработчики могут опираться на возможности подключения активов NAIS, мы увидим значительные успехи в роли цифровых технологий в рамках Системы морских перевозок
Рассмотрим следующий сценарий: вы выходите из Mayport, FL, Inlet и не понимаете, что 30-тысячный автомобильный перевозчик ползет на вашей корме на 7 узлов. Ваш радар поднял это, но вы были слишком заняты подготовкой к входу в море. К счастью, ваш сын упал ниже игры «Фортнайт» на своем iPhone, когда его предупредили о надвигающейся катастрофе. Он говорит папе, и катастрофа предотвращена. Это возможно сегодня из-за гибкости и стандартизации пакетов обмена сообщениями ASM высокого уровня передачи данных NAIC (HDLC), а также надежности и универсальности его сетевой инфраструктуры. Такой инцидент произошел с моим другом (без помощи передовой АИС).

Сборник e-ATON, виртуального ATON, системы автоматической идентификации / конкретных приложений (AIS-ASM), поискового и спасательного транспондера (SART), спутникового AIS (S-AIS) и других, предоставляет правительственным, коммерческим и частным разработчикам инструменты создавать новые и захватывающие способы повышения безопасности, безопасности, эффективности, комфорта и удовольствия судна. Сегодняшняя ситуация не похожа на силу, которая была развязана в компьютерной индустрии, когда открытый исходный код и функциональная совместимость были не просто целью, а реальностью. В этом семестре я буду поощрять мой класс STEM средней школы искать способы, позволяющие игрокам-рейдерам выгодно использовать сеть AIS. USCG RDC продолжает лидировать в том, чтобы не просто предсказать будущее, а сделать это.

[Автор заметки: автор хотел бы поблагодарить многих сотрудников Штаб-квартиры USCG RDC с их помощью в написании этого отчета. Я особенно хочу отметить вклад Ирины Гонин и Ли Люфт.]