Automatisches Identifizierungssystem (AIS)

Einführung zum Automatischen Identifizierungssystem (AIS) AIS ist Teil des Global Maritime Distress and Safety System (GMDSS) und ist vorgeschrieben für alle Schiffe über 300 Tonnen auf internationalen Fahrten, über 500 Tonnen auf nicht-internationalen Fahrten und alle Passagierboote, die Informationen in digitaler Form über UKW übermitteln müssen, um anzugeben, wer sie sind, wo sie sind, welche Art von Boot sie sind, sowie nützliche Informationen wie Weg, Geschwindigkeit und Steuerkurs.^[1]

Diese Informationen können direkt angefordert werden und stehen außerdem auf verschiedenen Internetseiten zur Verfügung.^[2]

Auch Boote, für die eine Installation von AIS nicht vorgeschrieben ist, können mit AIS ausgerüstet werden. Die meisten Fischerboote funken nicht über AIS und die meisten Seeschiffe nutzen AIS nicht, obwohl sie die Kapazität dazu haben. Bootskapitäne können ihre Übertragungen ausschalten, um die Sicherheit des Schiffs zu schützen, was in Gebieten mit häufig vorkommender Piraterie angebracht ist.

Das System wurde um AIS-Sender an großen Navigationsmarkierungen erweitert, die als „Aids to Navigation“ (Navigationshilfen) oder kurz „Atons“ bezeichnet werden. Dies hat sich zu dem Konzept der „virtuellen Atons“ weiterentwickelt, auf das im Folgenden eingegangen wird.

Arten von AIS-Geräten

Für die Bootsinstallation gibt es drei Typen von AIS-Geräten, Klasse A, Klasse B und nur Empfangsgeräte. Klasse A ist für Boote bestimmt, bei denen der Einbau vorgeschrieben ist.

Klasse A überträgt mehr Informationen häufiger und mit höherer Leistung als Klasse B. Die meisten Informationen bei der AIS-Übertragung stammen von anderen Instrumenten auf dem Boot, zum Beispiel COG (course over the ground) und SOG (speed over the ground) vom GPS, doch es gibt einige Informationen, die eine manuelle Eingabe erfordern, wie etwa der Status des Boots, der „auf Fahrt“, „vor Anker“, „längsseits“ usw. sein kann. Oder auch der nächste Anfahrhafen und die Zahl der Passagiere.

Klasse B ist für Boote mit freiwilliger Installation von AIS vorgesehen. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um „einbauen und vergessen“ und es sind keine manuellen Aktualisierungen erforderlich. Bootsdetails werden bei der Installation eingegeben, und dann überträgt das System den Bootsnamen, das Rufzeichen (MMSI), Position, COG und SOG.

Sowohl Klasse A als auch Klasse B empfangen Daten von anderen Booten, und diese Daten werden verwendet, um Symbole auf dem Bildschirm des Plotters zu platzieren. Diese können nacheinander abgefragt werden, um alle Bootsdaten anzuzeigen.

Die dritte Option für ein kleines Boot besteht darin, nur AIS-Übertragungen von anderen Booten zu empfangen und sie anzuzeigen. Früher hatten kleine Boote nur die Option, ein reines Empfangsgerät zu installieren, bevor die Klasse B aufkam, die mittlerweile bevorzugt wird. Wenn Boote nur empfangen können, bedeutet dies, dass Sie sehen können, was andere Boote tun, doch andere Boote können Sie nicht sehen. Große Boote gewöhnen sich langsam daran, kleinere Boote auf dem AIS zu sehen, und Boote, die über AIS übertragen, erhalten wahrscheinlich mehr Aufmerksamkeit als Boote ohne AIS.

Vor kurzem sind AIS-Mann-über-Bord-Geräte verfügbar geworden, und mindestens ein Hersteller integriert AIS in seine Rettungswesten. Diese Geräte haben einen Vorteil gegenüber den herkömmlichen satellitengestützten Einheiten (EPIRBS), da sie auf Kartenplottern auf benachbarten Booten angezeigt werden, während das EPIRB nur die Notfallrettung an der Küste alarmiert.

AIS im Internet

Es gibt eine Reihe von Websites und Anwendungen im Internet, die es Ihnen ermöglichen, sich AIS anzusehen, beispielsweise Marine Traffic (www.marinetraffic.com). Diese arbeiten mit den Daten von einer Reihe von Empfangspunkten rund um die Küste und setzen sie zu einem Gesamtbild zusammen. Die Abdeckung nimmt weiter zu, es gibt jedoch Lücken. Wenn Sie ein Boot verfolgen, das den Abdeckungsbereich verlässt und dann wieder in ihn eintritt, zieht die Anwendung eine gerade Linie zwischen den beiden Punkten. Einmal, als ich um North Foreland segelte, zeigte mir das Internet an, dass ich auf der M2, der Autobahn in Kent, unterwegs wäre, was an Land für etwas Verwirrung sorgte.

Es gibt auch Anwendungen, die AIS von einem Tablet oder Smartphone aus „übertragen“ (http://www.marinetraffic.com/en/p/mais). Es ist wichtig zu beachten, dass diese Geräte nicht über UKW senden, sondern Daten über den Netzwerkdatendienst direkt ans Internet senden. Das bedeutet, dass diese Informationen auf einem normalen UKW-AIS-Empfänger auf Schiffen in einer Entfernung von bis zu vier Seemeilen nicht angezeigt werden.

Die Technologie

AIS wird auf zwei reservierten Kanälen in der UKW-Zuteilung für den Seeverkehr (87B und 88B) übertragen. Genau wie bei Ihrem normalen UKW-Funk hängt die Reichweite von der Antennenhöhe ab, allerdings ist das AIS-Signal hinsichtlich der Geschwindigkeit etwas robuster, da der Bereich etwas größer ist. In der Regel empfangen Sie Signale von Booten, die bis zu 20 Meilen entfernt sind.

Um Signale von vielen Booten über nur zwei Kanäle zu empfangen, wird ein System namens TDMA (Time Division Multiple Access) verwendet. Das bedeutet, dass ein Zeitraum in eine Reihe von Zeitfenstern unterteilt wird. Wenn eine Klasse A oder B eingeschaltet wird, sucht sie nach einem freien Zeitfenster und reserviert es. Andere Gerätetypen im Bereich vermeiden diese Zeitfenster und wählen ein anderes aus. Ein präzises Timing ist erforderlich, um sicherzustellen, dass alle Boote synchronisiert sind, und dies wird vom GPS abgeleitet; daher haben Geräte der Klassen A und B ihren eigenen GPS-Empfänger.

Vor kurzem ist es möglich geworden, AIS-Informationen weltweit über Satellit zu empfangen. Diese ist bei mehreren Anbietern erhältlich, in der Regel über ein Abonnement, und wird von Flottenbetreibern genutzt. Aus technischer Sicht war es nicht einfach, da der Satellit über eine große Fläche hinweg empfangen kann, und innerhalb dieser Fläche kann es mehrere verschiedene Boote geben, die dasselbe Zeitfenster verwenden (sie konnten keine Signale untereinander empfangen, daher würden beide annehmen, dass das Zeitfenster frei ist). Es gibt den Prozess der „Konfliktbehebung“, um sicherzustellen, dass alle Boote identifiziert werden und ein vollständiges Bild vermittelt wird.

Neben den bordseitigen Systemen übertragen zunehmend auch größere Navigationsmarkierungen Atons (AIS-Navigationshilfen). An einem Aton gibt es einen AIS-Sender und eine Antenne, und das AIS-Signal kommt von diesem Ort. Dies muss jedoch nicht der Fall sein. Das Symbol erscheint auf dem Kartenplotter an einer Position mit dem Breiten- und Längengrad, die in den AIS-Sender eingespeist werden. Normalerweise ist das der Ort, an dem sie sich befinden, aber es ist möglich, dass sich der Sender beispielsweise im Büro des Hafenmeisters befindet und die Position der Mitte-Fahrwasser-Boje an der Hafeneinfahrt überträgt. Dies wird als virtuelles Aton bezeichnet und das Aton-Symbol wird auf dem Kartenplotter an der richtigen Stelle angezeigt, doch physisch ist dort nichts vorhanden. Es ist verständlich, dass Behörden die Kosten und den Aufwand scheuen, Bojen zu versetzen, doch es hat etwas sehr Beruhigendes, Bojen dort zu sehen, wo sie sein sollten, wenn Sie einen Hafen anfahren.

Installation

AIS zu einem modernen System hinzuzufügen ist einfach und das Gerät benötigt nur Strom, eine Antenne und eine Verbindung zum Hauptsystem. Bei aktuellen Raymarine-Systemen geschieht dies über Seatalk NG.

Ältere Systeme können über NMEA-0183 angeschlossen werden. Dieses System ist insofern sehr begrenzt, als es nur eine Datenquelle (den „Talker“) verarbeiten kann, aber die Daten an mehrere Stellen („Listener“) weitergeleitet werden können. Das System läuft normalerweise mit 4.800 Baud, aber für AIS muss es mit einer höheren Geschwindigkeit von 34.800 Baud laufen. Das bedeutet, dass Sie einen NMEA-Anschluss an einem Kartenplotter für AIS abstellen und die Geschwindigkeit auf 34.800 einstellen müssen. Wenn dies bereits eingerichtet ist, verwenden Sie einen NMEA-Multiplexer, um den 4.800er- und den 34.800er-Verkehr zu kombinieren.

Das AIS-Gerät kann über eine eigene Antenne verfügen oder über einen Splitter die gleiche Antenne wie die UKW-Funkanlage verwenden. Der Verlust an Empfindlichkeit für das UKW-Funkgerät durch das Hinzufügen eines Splitters ist marginal und kein Problem, aber einige ältere UKW-Antennen eignen sich möglicherweise nicht für AIS, da die verwendeten Frequenzen am Rand des Seebands liegen und einige Antennen an den Bandrändern nicht gut funktionieren. Wenn Sie ein AIS verwenden, das sendet (Klasse A/B), muss der Splitter für die Übertragung geeignet sein; dies ist insbesondere dann der Fall, wenn Sie von einem reinen Empfangsgerät auf Klasse B aufrüsten.

Idealerweise sollte die Antenne so hoch wie möglich sein, um sicherzustellen, dass Sie AIS von anderen Booten empfangen und aus maximaler Entfernung empfangen werden können.

Bei Systemen der Klassen A und B müssen bei einer neuen Installation die Bootsdaten eingegeben werden. Dies geschieht über einen PC, auf dem ein Programm namens Pro AIS ausgeführt wird, das mit dem Gerät geliefert wird. Im Vereinigten Königreich ist es für einen Bootsbesitzer akzeptabel, diese Angaben einzugeben; in den USA muss dies von einem autorisierten Installateur vorgenommen werden.

Auf dem Kartenplotter

AIS-Informationen können sowohl auf der Karte als auch auf dem Radarbildschirm angezeigt werden. Boote, die AIS senden, erscheinen als ein blauer Keil, wobei die Spitze des Keils den Kurs des Bootes anzeigt (dies ist der Steuerkurs, nicht der COG, also Vorsicht bei doppelseitigen Fähren wie die der Isle of Wight, da sie manchmal vergessen, den Steuerkurs zu wechseln und mit 12 Knoten in Heckrichtung angezeigt werden). Die neueste Softwareversion unterscheidet zwischen Bootstypen. Im Folgenden sehen Sie die neuesten Entwicklungen.

Jedes AIS-Symbol kann abgefragt werden und gibt Informationen zum Zielboot an, einschließlich Name, Position, Größe, COG und SOG sowie nächster Annährungspunkt (CPA) und Zeit bis zum Erreichen des CPA (TCPA). Es ist besonders nützlich, um die Identität des anderen Bootes zu erfahren, wenn Sie es über UKW-Funk kontaktieren möchten.

Wenn ein AIS-Ziel eine Bedrohung für Sie darstellt, wird das Symbol rot und ein Alarm ertönt (wenn der Alarm aktiviert ist). Die Bedrohung wird anhand von Kriterien beurteilt, die Sie festlegen können. Es wird geprüft, ob das Ziel innerhalb einer festgelegten Zeit in eine bestimmte Entfernung kommt, beispielsweise innerhalb von 0,5 Meilen innerhalb der nächsten 6 Minuten. Sie können mit einem Blick auf den CPA sehen, wie nah das Ziel kommen wird.

Mit den Informationen können Sie das Kollisionsrisiko einschätzen und geeignete Maßnahmen gemäß den COLREGS^[3] ergreifen.

Fallstricke

AIS ist einer der großen Fortschritte in den Bereichen Bootselektronik und Sicherheit auf See. Wenn man über den Ärmelkanal fährt, ist es eine Freude, den kommerziellen Verkehr vor einem sehen zu können und seinen Weg durch die Reihe von Booten wählen zu können, die in Trennungsbereiche ein- und ausfahren. Es ist jedoch sehr verlockend, sich auf die AIS-Ziele auf dem Bildschirm zu konzentrieren und zu vergessen, dass es da draußen Boote gibt, die kein AIS verwenden. Es wird immer ein oder zwei Fischerboote geben, die etwas Seltsames tun, und diese sind nur visuell oder über Radar zu erkennen.

AIS ermöglicht die Berechnung des nächsten Annäherungspunktes (Closest Point of Approach, CPA), gibt jedoch keine Hinweise darauf, ob Sie vor oder hinter einem anderen Boot vorbeifahren werden. Es liegt an Ihnen, die Informationen zu nutzen, um diese Situation zu meistern und im Einklang mit den Vorschriften (COLREGS) die richtigen Entscheidungen zu treffen. Diese Einschränkung wurde in der neuesten Softwareversion (R15) für die a-, e-, gS- und eS-Kartenplotter von Raymarine angegangen, die AIS in seiner Anwendbarkeit einen Schritt weiter führt.

Neueste Entwicklungen (v15)

Die neueste Version der Kartenplotter-Software von Raymarine bietet zwei neue Funktionen für AIS.

Die erste ist, dass verschiedene Bootstypen mit unterschiedlichen Symbolen angezeigt werden können, statt nur einem Symbol für alle Boote. Dies hängt davon ab, ob der Bootstyp des sendenden Bootes korrekt ist, doch das System kann nun zwischen Segelbooten, Motorbooten, schnellen Fähren, kommerziellen Booten, Rettungshubschraubern und Atons unterscheiden.

Das zweite Merkmal, das einen wichtigen Schritt nach vorn darstellt, ist die Hinzufügung von „vorhergesagten Gefahrenbereichen“. Der Kartenplotter zeigt einen Vektor, der die Richtung Ihres Bootes angibt, und einen Vektor für ein Boot, das Ihren Weg kreuzt. Es wird dann ein schraffierter roter Bereich vor dem anderen Boot angezeigt. Wenn Ihr Vektor sich durch diesen Bereich bewegt, besteht ein Kollisionsrisiko. Wenn er vor diesem Bereich vorbeizieht, dann fahren Sie vor dem Ziel vorbei. Wenn Sie sich Heck dieses Bereichs befinden (nicht unbedingt am Heck des AIS-Ziels), dann passieren Sie das Ziel am Heck. Das liefert eine Menge nützlicher Informationen, aber es sind auch nur Informationen. Sie müssen sich der COLREGS bewusst sein und diese einhalten, insbesondere indem Sie Ihre Absichten durch entschiedene und frühzeitige Schritte deutlich machen. Bei der Ermittlung der Größe des vorhergesagten Gefahrenbereichs fügt das System seine eigenen Sicherheitsmargen hinzu. Wenn Sie jedoch vor einem großen Boot kreuzen, sollten Sie sicherstellen, dass Sie eine Marge haben, mit der Sie sich wohlfühlen.

Abschließend

AIS ist eine wichtige Entwicklung in der Sicherheit auf See und bietet Informationen, um bessere Entscheidungen treffen zu können. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass es viele Gefahren gibt, die dort auftreten, wo AIS nicht übertragen wird, und dass es immer noch erforderlich ist, ein gutes Verständnis der COLREGS zu haben und diese anzuwenden. Das neue Merkmal der vorhergesagten Gefahrenzone der V15-Software ist ein großer Schritt nach vorn, wenn es darum geht, AIS-Informationen visuell darzustellen, aber sie ersetzt immer noch nicht den gesunden Menschenverstand und das Kapitänshandwerk. 

Referenzen

1 Internationale Seeschifffahrts-Organisation.

2 Es gibt eine Reihe von Websites, einige kostenlos, einige abonnementpflichtig, die AIS-Daten bereitstellen. Eine Website mit breiter Abdeckung ist http://www.marinetraffic.com/

3 Vollständiger Text der COLREGS http://www.collisionregs.com/MSN1781.pdf