Το USCG RDC & Ηλεκτρονικά βοηθήματα στην πλοήγηση

Ο συγγραφέας: Δρ. Charles Judice, Συνεργάτης IEEE και Βοηθητικό FSO-NS της USCG. (Σημείωση: Τα μέλη του USCG Irene Gonin και ο Lee Luft συνέβαλαν σε αυτό το άρθρο.

© Rob Bouwman / Adobe Stock

Previous Next

Για σκάφη αναψυχής, το Aids to Navigation (ATON) είναι οι οικείοι κόκκινοι και πράσινοι σημαντήρες (και δείκτες ημέρας) που ευθυγραμμίζουν τις εσωτερικές πλωτές οδούς μας. Αυτό που ίσως δεν γνωρίζουν είναι ότι οι σημαδούρες ήταν γύρω από τις ημέρες των ρωμαϊκών και αιγυπτιακών αυτοκρατοριών. Τις δεκαετίες μετά τη δημιουργία της χώρας μας, άρχισαν να εμφανίζονται σημαντήρες σε κάθε μορφή και χρώμα στις πλωτές οδούς μας. Μόνο το 1850 το Κογκρέσο εναρμόνισε την ανάπτυξή τους, ενθαρρύνοντας έτσι το γνωστό μάντρα "Κόκκινο, Δεξιά, Επιστρεφόμενο". Γρήγορη διαβίβαση στον 21ο αιώνα, ως απάντηση στην τρομοκρατική επίθεση το 2001, το Κογκρέσο εξουσιοδότησε την USCG να αναπτύξει ένα Εθνικό Σύστημα Αυτοματοποιημένης Ταυτοποίησης (NAIS), το οποίο λειτουργεί πλέον σε 69 μεγάλες λιμένες και πλωτές οδούς των ΗΠΑ. Το NAIS ενεργοποίησε ένα εξελιγμένο, κινητό ψηφιακό δίκτυο για επικοινωνίες από πλοίο σε πλοίο, από πλοίο σε ακτή και από πλοίο σε ATON. Το δίκτυο αυτό απέδειξε την αξία του μετά από τους τυφώνες Harvey, Mathew και Irma, όταν η εικονική ATON ενεργοποιήθηκε πολύ πριν η φυσική ATON τοποθετηθεί στρατηγικά.

Ο ρόλος της USCG σε αυτές τις εξελίξεις δεν θα ήταν εφικτός χωρίς τους αφοσιωμένους επαγγελματίες στο Κέντρο Έρευνας και Ανάπτυξης (RDC) στο Νέο Λονδίνο. Στα 40 χρόνια μου στην μη κυβερνητική επιχείρηση Ε & Α ποτέ δεν είχα εντυπωσιαστεί περισσότερο από το εύρος των τεχνολογιών και επικεντρώθηκα στον πελάτη, όπως έμαθα όλο και περισσότερο για το USCG RDC. Ιδρύθηκε το 1972, η USCG RDC είχε μια ευρεία αποστολή σε σχέση με τη βελτίωση της ασφάλειας και της ασφάλειας των πλωτών οδών μας. Από τη διερεύνηση οικολογικά ευαίσθητων καλωδίων για την αγκύρωση σημαντήρων στο πάτωμα των ωκεανών στην ανάπτυξη πρωτόκολλων επικοινωνίας ανώτερου στρώματος για το υπάρχον Set ASM, το RDC αξιοποιεί το μικρό του εργατικό δυναμικό, συνεργαζόμενο με τους συνεργάτες και εμπλέκοντας τα σχετικά διεθνή πρότυπα ενώσεις.

Από τις πρώτες μέρες του RDC, επιλέχθηκαν έργα για να βοηθήσουν την Ακτοφυλακή να επιτελέσει την αποστολή της σε σχέση με την τοποθέτηση σημαδιών. Μαζί με το λογισμικό του συστήματος πληροφοριών πλοήγησης Aids (ATONIS), το Differential Loran-C αναπτύχθηκε και αποδείχθηκε ως βοήθημα τοποθέτησης για τη ρύθμιση των σημαντήρων. Τελικά αυτές οι τεχνικές αντικαταστάθηκαν από το ψηφιακό GPS. Με την πάροδο των χρόνων, το RDC έκανε σημαντική δουλειά όσον αφορά τις δυνατότητες ισχύος και φωτισμού, οι οποίες είναι τόσο σημαντικές για τη νυχτερινή πλοήγηση. Ακόμη και πριν υπάρξει το AIS, η RDC εργάστηκε σκληρά για τη βελτίωση της ακρίβειας, μειώνοντας το κόστος δημιουργίας, συντήρησης και διαχείρισης της μεγάλης συλλογής σημαντήρων στις υδάτινες οδούς των ΗΠΑ. Οι προσπάθειες αυτές χρησίμευσαν ως βάση για την εμπλοκή του κέντρου στην ηλεκτρονική πλοήγηση.

Η έννοια της ηλεκτρονικής ναυσιπλοΐας, όπως ορίζεται από τον Διεθνή Ναυτιλιακό Οργανισμό (IMO), είναι μόλις μια δεκαετία παλιά, αλλά έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος. Η Επιτροπή για το Σύστημα Θαλασσίων Μεταφορών (CMTS) χρησιμοποιεί τον ορισμό του eNAV για να αναπτύξει τη στρατηγική της για την πρόοδο του eNAV στις ΗΠΑ. Στόχος τους είναι η «εναρμονισμένη συλλογή, ολοκλήρωση, ανταλλαγή, παρουσίαση και ανάλυση των θαλάσσιων πληροφοριών επί του σκάφους και στην ξηρά με ηλεκτρονικά μέσα να ενισχυθεί η ναυσιπλοΐα και οι συναφείς υπηρεσίες, η ασφάλεια και η ασφάλεια στη θάλασσα και η προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος ». Η RDC ανέπτυξε αρχιτεκτονικές AIS που ευθυγραμμίζονται με αυτά τα Διεθνή Πρότυπα. Για να είναι πιο συγκεκριμένη σχετικά με μια πτυχή του σχεδιασμού, η RDC ακολούθησε τη σύσταση της Διεθνούς Ένωσης Τηλεπικοινωνιών (ITU):

α) ότι η χρήση ενός παγκόσμιου πλοίου AIS επιτρέπει την αποτελεσματική ανταλλαγή δεδομένων πλοήγησης μεταξύ πλοίων και μεταξύ πλοίων και σταθμών ξηράς, βελτιώνοντας έτσι την ασφάλεια της ναυσιπλοΐας ·

β) ότι παρόλο που το εν λόγω σύστημα προορίζεται κυρίως για επιτήρηση και ασφάλεια πλοήγησης για χρήση από πλοίο σε πλοίο, υποβολή εκθέσεων για πλοία και υπηρεσίες θαλάσσιας κυκλοφορίας (VTS), μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για άλλες επικοινωνίες σχετικές με τη θαλάσσια ασφάλεια, οι πρωταρχικές λειτουργίες δεν υποβαθμίζονται.

γ) ότι το εν λόγω σύστημα είναι ικανό να επεκταθεί για να διευκολύνει τη μελλοντική επέκταση του αριθμού των χρηστών και τη διαφοροποίηση των εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων των σκαφών που δεν υπόκεινται στις απαιτήσεις μεταφοράς του AIS του ΔΝΟ, οι ενισχύσεις στη ναυσιπλοΐα και την αναζήτηση και διάσωση ·

[Για όσους δεν είναι εξοικειωμένοι με το AIS, εδώ είναι ένα απλό αστάρι. Το AIS είναι ένα σύστημα μετάδοσης δεδομένων που χρησιμοποιεί τα κανάλια VHF 87 και 88 για τη μετάδοση και λήψη δεδομένων. Αυτά τα δύο κανάλια χωρίζονται σε 2.250 χρονοθυρίδες όπου τα δεδομένα τοποθετούνται είτε από το πλοίο είτε από ένα σταθμό ξηράς. Οι χρονικές θυρίδες συγχρονίζονται τοπικά χρησιμοποιώντας τη λειτουργία χρονισμού GPS. Ένα πλοίο διατηρεί ένα χρονικό περιθώριο χρησιμοποιώντας ένα πρωτόκολλο που ονομάζεται αυτο-οργάνωσης (time division multiple accessTDMA το οποίο είναι πολύ αποτελεσματικό και αξιόπιστο.) Αρχικά το AIS σχεδιάστηκε για να στέλνει ή να λαμβάνει μόνο 22 μηνύματα σχετικά με την ταυτότητα, την ταχύτητα, την κατεύθυνση και άλλους παράγοντες του πλοίου. Με την ανάπτυξη του ASM, ο ουρανός (ή η γήινη επιφάνεια) είναι το όριο.Στις ΗΠΑ, πολυάριθμες ASM έχουν δοκιμαστεί.Ένα τέτοιο μήνυμα είναι ένα περιβαλλοντικό μήνυμα που παρέχει πληροφορίες για τον άνεμο, την παλίρροια, τα επίπεδα νερού, καθώς και άλλα μετεωρολογικά και υδρολογικά δεδομένα, ενώ ένα άλλο μήνυμα είναι ένα μήνυμα διαχείρισης των πλωτών οδών που περιέχει πληροφορίες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για πλωτές εργασίες και κλειδαριές.Η τρίτη ASM είναι μια γεωγραφική ανακοίνωση που μπορεί να καθορίσει μια περιοχή και να παράσχει πληροφορίες σχετικά με τις προφυλάξεις που πρέπει να ασκούνται σε αυτήν την περιοχή. Το ASM είναι υπό μορφή σχεδίου ή βρίσκεται υπό δοκιμή.]

Το έργο του RDC σε αυτόν τον τομέα ήταν πολύ εκτεταμένο. Για παράδειγμα, πριν από λίγα χρόνια, η RDC συνεργάστηκε με το Σώμα των Μηχανικών του Στρατού των ΗΠΑ (USACE) για να χρησιμοποιήσει το σύνολο μηνυμάτων, δρομολογητών και εξυπηρετητών NAIS, ώστε να μπορέσει η USACE να αναπτύξει βελτιωμένα συστήματα - συμβατά με το NAIS - αποτελεσματικότητα της λειτουργίας των εσωτερικών κλειδαριών. Έχουν οριστεί αρκετά πρότυπα ASM και έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι για τη δημιουργία μηνυμάτων, τη δρομολόγηση, την αναμονή, τη μετάδοση και την παρακολούθηση. Σήμερα, αναπτύχθηκε μια αρχιτεκτονική μετάδοσης AIS ευθυγραμμισμένη με τα διεθνή πρότυπα για την εφαρμογή της αποδοτικής και ισχυρής μετάδοσης αυτών των ειδικών ASM.

Εκτιμάται ότι οι πλωτές οδούς του έθνους μας επιτρέπουν οικονομική δραστηριότητα άνω των 4,6 τρισεκατομμυρίων δολαρίων σε 360 επιπλέον λιμάνια. Το Λιμενικό Σώμα έχει τη νομική ευθύνη να λειτουργεί και να διατηρεί ένα σύστημα θαλάσσιων ενισχύσεων για τη διευκόλυνση της ναυσιπλοΐας και την πρόληψη καταστροφών, συγκρούσεων και ναυαγίων. Για να εκπληρώσει αυτή την αποστολή, το Λιμενικό Σώμα λειτουργεί πάνω από 53.000 βοηθήματα σε όλες τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Χαβάη, την Αλάσκα και άλλες τοποθεσίες των ΗΠΑ όπως το Γκουάμ και το Πουέρτο Ρίκο. Ωστόσο, αυτό δεν είναι όπου η ιστορία τελειώνει. Σήμερα, τα σκάφη αναψυχής μπορούν να κατεβάσουν μερικές εφαρμογές smartphone για: να εντοπίσουν και να επικοινωνήσουν με τα κοντινά σκάφη. να ειδοποιήσει το USCG για την έλλειψη ATON, τους κινδύνους ναυσιπλοΐας και τη ρύπανση του περιβάλλοντος · και, το πιο σημαντικό, να πλοηγηθείτε πιο ασφαλή και με μεγαλύτερη ασφάλεια. Καθώς τα εργαλεία λογισμικού της e-Navigation καθίστανται ευρέως διαδεδομένα και οι προγραμματιστές τρίτων κατασκευαστών μπορούν να αξιοποιήσουν τη συνδεσιμότητα των στοιχείων του NAIS, θα δούμε σημαντική πρόοδο στον ρόλο που διαδραματίζουν οι ψηφιακές τεχνολογίες στο σύστημα θαλάσσιων μεταφορών
Σκεφτείτε το ακόλουθο σενάριο: Πλοηγείτε από το Mayport, FL, Inlet και δεν συνειδητοποιήσατε ότι ένας μεταφορέας αυτοκινήτων 30.000 τόνων ανεβαίνει στην πρύμνη σας σε 7 κόμβους. Το ραντάρ σας το πήρε, αλλά ήμασταν πολύ απασχολημένοι με την προετοιμασία να μπείτε στη θάλασσα. Ευτυχώς, ο γιος σου ήταν κάτω κάτω παίζοντας το Δεκαπενθήμερο στο iPhone του, όταν είχε ειδοποιηθεί για την επικείμενη καταστροφή. Λέει στον μπαμπά και αποφευχθεί μια καταστροφή. Αυτό είναι δυνατό σήμερα, λόγω της ευελιξίας και της τυποποίησης των πακέτων μηνυμάτων ASM υψηλού επιπέδου ελέγχου δεδομένων δεδομένων NAIS (HDLC) και της αξιοπιστίας και της καθολικότητας της δικτυακής υποδομής. Ένα τέτοιο περιστατικό συνέβη πραγματικά με έναν φίλο μου (χωρίς τη βοήθεια του προηγμένου AIS).

Η συλλογή του e-ATON, του Virtual ATON, του Συστήματος Αυτόματου Αναγνώρισης / Ειδικών Μηνυμάτων Εφαρμογής (AIS-ASM), του Αναγνώστης Αναζήτησης Αναζήτηση και Διάσωσης (SART), του Δορυφορικού AIS (S-AIS) να δημιουργήσουμε νέους και συναρπαστικούς τρόπους βελτίωσης της ασφάλειας των μεταφορών, της ασφάλειας, της απόδοσης, της άνεσης και της απόλαυσης. Η σημερινή κατάσταση δεν είναι αντίθετη με την εξουσία που εξαπολύθηκε στον κλάδο των ηλεκτρονικών υπολογιστών, όταν η ανοιχτή πηγή και η διαλειτουργικότητα ήταν κάτι περισσότερο από στόχος αλλά πραγματικότητα. Σε αυτό το εξάμηνο θα ενθαρρύνω την τάξη STEM της μέσης μου σχολής να αναζητήσω τρόπους να επιτρέψω στους ενοίκους να εκμεταλλευτούν με πλεονεκτήματα το δίκτυο AIS. Το USCG RDC συνεχίζει να πρωτοστατεί όχι μόνο στην πρόβλεψη του μέλλοντος, αλλά και στην πραγματοποίηση του.

[Συγγραφέας Σημείωση: Ο συγγραφέας θα ήθελε να ευχαριστήσει τα πολλά μέλη του προσωπικού της USCG RDC με τη βοήθειά τους στη σύνταξη αυτής της έκθεσης. Θέλω ιδιαίτερα να σημειώσω τις συνεισφορές της Ειρήνης Γκονίν και του Λι Λέφτ.]