AIS

AIS tarkoittaa merenkulun alusten tunnistusjärjestelmää (Automatic Identification System) joka mahdollistaa alusten seurannan ja tunnistamisen toisilta aluksilta. Myös pelastushelikoptereissa, öljynporauslautoilla ja majakoilla voi olla AIS-transponderi. Transponderi on pakollinen varuste laivoilla joiden paino on yli 300 tonnia. Nykyään on myös olemassa edullisia transpondereita huviveneilyn tarpeisiin.

Yksinkertaistettuna AIS-järjestelmä voidaan kuvailla seuraavasti: Transponderi kerää dynaamista tietoa aluksen muista elektronisista navigointijärjestelmistä, kuten sijainti, nopeus, määränpää jne. Staattinen tieto, esim. nimi, leveys, pituus syötetään transponderiin sitä asennettaessa alukseen. Tämä informaatio lähetetään datapaketteina meri-VHF-kanavilla. Muut alukset VHF:n kantavuusalueella voivat vastaanottaa tiedot, purkaa datapaketit, ja esittää informaation omassa navigointiaitteistossaan. AIS:ia on sanottu myös köyhän miehen tutkaksi, koska esim. pelkällä VHF-vastaanottimella ja kannettavalla tietokoneella jossa on sopiva ohjelmisto, saadaan lähiympäristön alusten sijainnit, suunnat ja nopeudet näkymään omassa veneessä.

Joillakin rannikkoseuduillamme on harrastajien AIS-vastaanottimia jotka syöttävät dataa http://aprs.fi/ järjestelmälle, joka kykenee näyttämään alusten sijainteja karttapohjalla. Esimerkkeinä Kokkola, Pietarsaari, Turku ja Helsinki.

Yleistä

Järjestelmä on kehitetty ja otettu käyttöön jotta lähialueella olevista aluksista saataisiin enemmän tietoa kuin esim. tutkan avulla voidaan saada. AIS:n avulla saadaan tiedot myös vaikka alus on tutkapeiton ulottumattomissa, esim. saaren takana. Järjestelmä käyttää protokollaa S-TDMA, joka on ruotsalaisen Håkan Lans'n keksimä.

YK:n elin IMO (International Maritime Organization) päätti 2001 että kaikilla aluksilla jotka kuuluvat kansainvälisen SOLAS-sopimuksen piiriin ja ovat suurempia kuin 300 tonnia, on oltava AIS. Vaatimus koskee kaikkia aluksia 1.7.2007 lähtien, ja vaatimus on voimassa sen lisäksi kaikille matkustaja-aluksille koosta riippumatta.

Tekniikka

AIS käyttää kaksi meri-VHF-kanavaa vuorottain: 87 & 88, eli 161.975 & 162.025 MHz. Näillä kanavilla tiedot lähetetään lyhyinä datapurskeina hyvin määritellyissä ja synkronoiduissa ajanjaksoissa. Viimeksi lähetetty sanoma on aina ajankohtaisin, riippumatta kanavasta. Viesti lähetetään nopeudella 9,6 kbps ja lähetyksessä käytetään GMSK-modulaatiota (Gaussian Minimum Shift Keying). Kaistanleveys on joko 25 kHz tai 12,5 kHz.

Tietoliikennekolarien ehkäisemiseksi käytetään S-TDMA-protokollaa (Self-Organized Time Division Multiple Access). Lyhyesti tämä tarkoittaa että jokainen lähetys informaation lisäksi sisältää seuraavan lähetysajan varauksen. Ensimmäinen lähetys tapahtuu vasta kun järjestelmä on kerännyt tietoa muiden järjestelmien aikavarauksista.

Tiedot kuten paikkatieto, suunta ja nopeus lähetetään 2 - 10 s jaksoissa. Aluksen tiedot, kuten koko, kuorman tyyppi, määränpää jne. lähetetään harvemmin.

	Aikaväli
Alus 0 - 14 solmua	10 sek. (class B 30 sek.)
Alus 0 - 14 solmua kurssimuutoksen aikana	4 sek.
Alus 14 - 23 solmua	6 sek.
Alus 14 - 23 solmua kurssimuutoksen aikana	3.33 sek.
alus > 23 knop	2 sek.
Alus > 23 solmua kurssimuutoksen aikana	2 sek.
Alus ankkurissa tai laiturissa, ja nopeus yli 3 solmua	10 sek.
Alus ankkurissa tai laiturissa, ja nopeus alle 3 solmua	3 min.
Staattinen informaatio, esim. nimi ja alustyyppi	6 min.
Matkatieto, esim. määränpää ja ETA	6 min.

AIS-transponderi koostuu VHF-lähettimestä, kahdesta VHF-vastaanottimesta, VHF DSC-vastaanottimesta (Digital Selective Calling) ja liittyy aluksen muihin järjestelmiin ja sensoreihin esim NMEA-protokollan avulla. Paikkatieto haetaan GPS-vastaanottimesta, mutta muitakin paikkatietojärjestelmiä voidaan käyttää, esim. LORAN-C tai DGPS.

Muiden alusten data vastaanotetaan VHF-vastaanottimilla, ja puretaan NMEA-ksi joka sitten lähetetään edelleen muihin aluksen navigointijärjestelmiin. Käytettäviä NMEA-lauseita ovat esim. AISDM ja AISDO.

Markkinoilla on myös pelkästään AIS-vastaanottimia, nämä ovat tarkoitettuja navigointitueksi pienemmille aluksille, esim. veneille joilla ei ole pakko olla transponderia. Näissä on yksi tai kaksi VHF-vastaanotinta, kaksi on suositeltavaa suuremman päivitysnopeuden takia. AIS-viestejä voidaan vastaanottaa myös tavallisella VHF-vastgaanottimella (esim. skannerilla) ja tietokoneella jossa on äänikortti ja softaperustainen AIS-dekooderi. Radiossa on kuitenkin oltava diskriminaattorilähtö. Esimerkiksi AISMON (freeware) ja Shipplotter ovat softapohjaisia, PC:lle soveltuvia AIS-dekooderiohjelmistoja.

S-TDMA lyhyesti

Ruotsalaisen Håkan Lans'n patentoima, protokolla S-TDMA perustuu GPS:n kahteen ominaisuuteen: Paikkatietoon ja jokaisen liikennöintiin osallistuvan aseman tarkan ajan saamiseen GPS-satelliiteista. Järjestelmä kehitettiin alun perin ilmailun lennonvarmennukseen, mutta on myös käytössä meriliikenteessä nimellä AIS. Osallistuvien asemien lähetys tapahtuu AIS-järjestelmässä kahdella VHF-kanavalla jolloin rajoiteteaan kuuluvuutta niin että järjestelmä voidaan implementoida maailmanlaajuisena "mosaiikkina". Jokainen kuuluvuusalueella oleva asema voi vastaanottaa muiden osallistuvien lähetyksen.

Protokollassa siirretään tietoa seuraavasti: 1. Käynnistystietue (8 bittiä) joka sisältää mm. koodin joka ilmaisee onko kyseessä spontaani lähetys vai synkronoitu lähete 2. Aseman identifiointitietue (48 bittiä, 8 kpl kuusibittistä merkkiä) 3. Sijantitietue (pituus-ja leveystieto), 24 bittinen latitudi ja 25 bittinen longitudi, kumpikin minuutin tuhannesosina 4. Mopeus, 11 bittiä, kahden solmun askelina 5. Suunta, 12 bittiä, asteen kymmenesosina 6. Korkeus, 12 bittiä, 16 jalan askelina 7. Aika, 6 bittiä, milloin lähetetyt tiedot olivat ajankohtaisia (0-60 sek.) 8. Statusbittejä, joista selviää mm. aikalohkon vaihdot etukäteen (lähetysajan varaus) 9. Tarkistussumma 10. Loppulippu

Tarkempi selitys on luettavissa patentin kuvauksesta (http://www.gpc.se/patent/stdmauspat.htm) sekä GNSS-transponderin kuvauksesta (http://www.gpc.se/press/transp85.htm). AIS-järjestelmä on meriliikenneimplementointi ym. artikkeleissa kuvatusta lentoliikenteen tietoliikennejärjestelmästä.

AIS-vastaanotin Televa 703-LYVV

Televa 703-vastaanotin, joka aiemmin oli viranomaiskäytössä (VSS-vastaanottimena kunnissa), ja joita löytyy poistettuna (esim. RATS:lta), on hyvin helppo modifioida AIS-vastaanottoon sopivaksi, koska se on valmiiksi sopivalla taajuusalueella. Muokkausohje löytyy wikistä.