USCG RDC & Electronic Aids To Navigation

د. تشارلي جوديس ، يو إس سي جي أوكسيرليست • 8 صفر 1440

المؤلف: الدكتور تشارلز جوديس ، زميل IEEE و USCG مساعد FSO-NS. (ملاحظة: ساهم أعضاء إي يو أس جي إيرين ، ولي لوفت في هذا المقال.

أما بالنسبة إلى المراكبي الترفيهية ، فإن المساعدات إلى الملاحة (ATON) هي العوامات الحمراء والخضراء المألوفة (وعلامات اليوم) التي تبسط طرقنا المائية الداخلية. ما قد لا يكون على علم به هو أن العوامات كانت موجودة منذ أيام الإمبراطوريتين الرومانية والمصرية. في العقود التي تلت إنشاء بلدنا ، بدأت العوامات في كل شكل ولون تظهر في المجاري المائية لدينا. لم يوافق الكونغرس حتى عام 1850 على نشرهم ، وبالتالي شجعوا شعار "الأحمر ، اليمين ، العائد" المألوف. تقديم سريع إلى القرن الحادي والعشرين ، رداً على الهجوم الإرهابي في عام 2001 ، أذن الكونجرس لـ USCG بتطوير نظام تحديد الهوية الآلي على مستوى البلاد (NAIS) والذي يعمل الآن في 69 ميناء وممرات مائية كبرى في الولايات المتحدة. تمكن نظام NAIS من إنشاء شبكة رقمية متطورة متحركة للاتصالات من سفينة إلى سفينة ومن سفينة إلى سفينة ومن سفينة إلى ATON. أثبتت هذه الشبكة قيمتها في أعقاب الأعاصير هارفي وماثيو وإيرما عندما تم تنشيط ATON الظاهري قبل وقت طويل من وضع ATON الفعلي في موقع استراتيجي.

لم يكن دور USCG في هذه التطورات ممكنا من دون المتخصصين المتفانين في مركز البحوث والتنمية (RDC) في نيو لندن. خلال الأربعين عامًا التي قضيتها في مجال البحث والتطوير غير الحكومي ، لم أكن أبداً أكثر تأثراً بتنوع التقنيات والتركيز على العملاء حيث تعلمت المزيد والمزيد عن مركز USCG RDC. تأسست شركة USCG RDC في عام 1972 ، وكان لديها مهمة واسعة فيما يتعلق بتحسين سلامة وأمن طرقنا المائية. من البحث عن الكوابل الحساسة بيئيًا لإرساء عوامات إلى قاع المحيط إلى تطوير بروتوكولات اتصال الطبقة العليا من أجل نظام رسائل التطبيق المحدد الآلي (AIS) ، تعمل RDC على تعزيز قوتها العاملة الصغيرة من خلال التعاون مع الشركاء والالتزام بالمعايير الدولية ذات الصلة ذات الصلة.

منذ الأيام الأولى للمركز ، تم اختيار المشاريع لمساعدة خفر السواحل في أداء مهمته فيما يتعلق بوضع العوامات. جنبا إلى جنب مع البرمجيات إلى نظام معلومات الملاحة (ATONIS) ، تم تطوير تفاضلي لوران- C وعرضها كمساعدات لتحديد المواقع لوضع العوامات. في نهاية المطاف تم استبدال هذه التقنيات بنظام GPS الرقمي. على مر السنين ، قام مركز RDC بعمل هام فيما يتعلق بإمكانيات الطاقة والإضاءة ، والتي تعتبر حيوية للغاية للملاحة الليلية. وحتى قبل وجود نظام AIS ، كانت شركة RDC تعمل جاهدة على تحسين الدقة ، مما أدى إلى خفض تكلفة إعداد وصيانة مجموعة واسعة من العوامات في المجاري المائية في الولايات المتحدة. وكانت هذه الجهود بمثابة أساس لمشاركة المركز في الملاحة الإلكترونية.

إن مفهوم الملاحة الإلكترونية ، كما حددته المنظمة البحرية الدولية (IMO) ، لا يتجاوز عمره عقدًا تقريبًا ، ومع ذلك يتم إحراز تقدم كبير. تستخدم لجنة نظام النقل البحري (CMTS) تعريف eNAV لتطوير إستراتيجيتها لتقدم eNAV في الولايات المتحدة. هدفهم هو: "الجمع المتكامل والتكامل وتبادل وعرض وتحليل المعلومات البحرية على متن السفينة والشاطئ بالوسائل الإلكترونية لتعزيز رصيف الملاحة والخدمات ذات الصلة ، من أجل السلامة والأمن في البحر وحماية البيئة البحرية ”. وضعت RDC معماريات AIS التي تتوافق مع تلك المعايير الدولية. لكي تكون أكثر تحديدًا حول أحد جوانب التصميم ، اتبعت شركة RDC توصية اتحاد الاتصالات الدولي (ITU):

أ) أن استعمال نظام AIS العالمي المحمول على متن السفن يسمح بتبادل فعال للبيانات الملاحية بين السفن وبين السفن والمحطات الساحلية ، وبالتالي تحسين سلامة الملاحة ؛

ب) أنه على الرغم من أن الغرض من هذا النظام هو استعماله في المقام الأول من أجل المراقبة وسلامة الأغراض الملاحية في استعمال السفن إلى السفن ، وتقديم التقارير عن السفن وخدمات نقل السفن (VTS) ، فإنه يمكن أيضاً استخدامه في الاتصالات الأخرى المتعلقة بالسلامة البحرية ، شريطة أن لا تنحط الوظائف الأساسية ؛

ج) أن هذا النظام قادر على التوسع لاستيعاب التوسع المستقبلي في عدد المستعملين وتنويع التطبيقات ، بما في ذلك السفن التي لا تخضع لمتطلبات النقل AIS من المنظمة البحرية الدولية ، ومساعدة الملاحة ، والبحث والإنقاذ ؛

[بالنسبة لأولئك غير المألوفين مع AIS ، هنا هو تمهيد بسيط. نظام AIS هو نظام نقل بيانات يستخدم القنوات VHF 87 و 88 لإرسال واستقبال البيانات. يتم تقسيم هاتين القناتين إلى 2،250 فتحات الوقت حيث يتم وضع البيانات إما عن طريق السفينة أو محطة الشاطئ. تتم مزامنة الفترات الزمنية محليًا باستخدام وظيفة توقيت GPS. تحتفظ السفينة بفتحة زمنية باستخدام بروتوكول يسمى التنظيم الذاتي (accessTDMA المتعدد التقسيم الزمني والذي يتميز بالكفاءة والموثوقية. أصلاً تم تصميم AIS لإرسال أو استقبال 22 رسالة فقط تتعلق بهوية السفينة وسرعتها واتجاهها وعوامل أخرى. مع تطور ASM ، فإن السماء (أو سطح الأرض) هي الحد الأقصى ، ففي الولايات المتحدة ، تم اختبار العديد من الرسائل ASM ، إحدى هذه الرسائل هي رسالة بيئية توفر معلومات عن الرياح والمد والجزر ومستويات المياه والحالة البحرية الحالية. آخر هو رسالة إدارة الممرات المائية التي تحتوي على معلومات يمكن استخدامها في عمليات الجسر والتهوية ، والآخر ASM هو إشعار جغرافي يمكن أن يحدد منطقة ويقدم معلومات عن الاحتياطات التي ينبغي ممارستها في تلك المنطقة. ASM هي في شكل مسودة أو يجري اختبارها حاليا.]

عمل RDC في هذا المجال كان بعيد المدى. على سبيل المثال ، قبل بضع سنوات ، تعاونت شركة RDC مع سلاح المهندسين الأمريكي (USACE) للاستفادة من مجموعة رسائل NAIS ، وأجهزة التوجيه ، والخوادم لتمكين USACE من تطوير أنظمة محسنة - متوافقة مع NAIS - لتعزيز السلامة و كفاءة تشغيل الأقفال الداخلية. تم تعريف العديد من ASMs القياسية وطورت طرق لإنشاء الرسالة ، والتوجيه ، والصف ، والإرسال والمراقبة. واليوم ، تم تطوير بنية إرسال لنظام AIS تتماشى مع المعايير الدولية من أجل تنفيذ الإرسال الفعال والقوي لأجهزة ASM المحددة هذه.

تشير التقديرات إلى أن الممرات المائية في بلدنا تتيح نشاطًا اقتصاديًا يزيد على 4.6 تريليون دولار أمريكي في 360 منفذًا إضافيًا. يتحمل خفر السواحل المسؤولية القانونية لتشغيل وصيانة نظام المساعدات البحرية لتسهيل الملاحة ومنع الكوارث والتصادمات وحطام السفن. ولتحقيق هذه المهمة ، يعمل خفر السواحل على تشغيل أكثر من 53000 معونة في جميع أنحاء الولايات المتحدة وهاواي وألاسكا ومواقع أمريكية أخرى مثل غوام وبورتوريكو. ومع ذلك ، ليس هذا هو المكان الذي تنتهي القصة. اليوم ، يمكن للراكبيين الترفيهيين تنزيل بعض تطبيقات الهواتف الذكية إلى: التعرف على السفن المجاورة والاتصال بها ؛ تنبيه USCG من القصور ATON ، والأخطار الملاحية ، والتلوث البيئي ؛ والأهم من ذلك ، التنقل بأمان أكبر وبأمان أكبر. ومع انتشار أدوات برمجية الملاحة الإلكترونية على نطاق واسع ، وتمكن مطورو الأطراف الثالثة من البناء على اتصال أصول NAIS ، فسوف نرى تطورات مهمة في الدور الذي تلعبه التقنيات الرقمية في نظام النقل البحري.
النظر في السيناريو التالي: أنت تبحر من Mayport ، FL ، Inlet ولم تدرك أن الناقل سيارة 30،000 طن يزحف على المؤخرة في 7 عقدة. لقد اختار جهاز الرادار هذا الأمر ولكنك كنت مشغولاً جداً تستعد لدخول البحر. لحسن الحظ ، كان ابنك أقل من اللعب بألف ليلة على هاتف iPhone الخاص به عندما تم تنبيهه إلى الكارثة الوشيكة. يخبر أبي وتجنب كارثة. وهذا ممكن اليوم بسبب مرونة وتوحيد رزم التراسل ASM رفيعة المستوى للتحكم في ارتباط البيانات (HDLC) وموثوقية وعالمية البنية التحتية للشبكة. حدث مثل هذا فعلا لصديق لي (دون مساعدة من AIS المتقدمة).

مجموعة e-ATON ، ATON الظاهري ، نظام التعرف التلقائي / رسائل التطبيق المحددة (AIS-ASM) ، Search and Rescue Transponder (SART) ، الأقمار الصناعية AIS (S-AIS) والمزيد من المطورين الحكوميين والتجاريين والخاصين لخلق طرق جديدة ومثيرة لتحسين سلامة النقل في السفن ، والأمن ، والفعالية ، والراحة ، والتمتع. الوضع اليوم لا يختلف عن القوة التي تم إطلاق العنان لها في صناعة الكمبيوتر عندما كان المصدر المفتوح والتشغيل البيني أكثر من مجرد هدف ولكن حقيقة واقعة. هذا الفصل الدراسي الأول سوف أقوم بتشجيع دراستي في STEM بالمدرسة المتوسطة للبحث عن طرق تسمح لمجارف المجداف باستخدام شبكة AIS بشكل مفيد. تواصل USCG RDC قيادة الطريق في ليس فقط التنبؤ بالمستقبل ولكن تحقيق ذلك.

[ملاحظة المؤلف: يود الكاتب أن يشكر الأعضاء الكثيرين في فريق عمل مركز خدمة المؤتمرات التابع لجامعة جنوب كاليفورنيا على مساعدتهم في كتابة هذا التقرير. أود بشكل خاص أن أشير إلى مساهمات إيرين غونين ، ولي لوفت.]

البحرية إلكترونيات, التنقل الاقسام