מערכת זיהוי אוטומטי

מערכת זיהוי אוטומטי (באנגלית: Automatic Identification System), הידועה בראשי תיבות AIS, היא מערכת למעקב אוטומטי הנמצאת בשימוש בכלי שיט ובשירותי בקרת תעבורת כלי שיט לצורך זיהוי ומיקום כלי שיט באמצעות תשדורות מידע אלחוטיות עם כלי שיט אחרים ותחנות בסיס של AIS. המידע ממערכת AIS משלים את המידע המתקבל ממערכת מכ"ם ימי, שהוא הכלי העיקרי למניעת התנגשויות בים.
את המידע הנמסר במערכת AIS, כגון אות הזיהוי הייחודי של כלי השיט, מיקומו, כיוון שיוטו ומהירותו, ניתן להציג על מסך טקסט ייעודי או על מפה אלקטרונית. מערכת AIS נועדה לסייע בניווט לקציני המשמרת בספינה וכן לרשויות כדי לעקוב ולנטר תנועות ימיות. מערכת AIS מכילה משדר ומקלט VHF תקני וכן מערכת לקביעת מיקום, כגון LORAN-C או GPS, וכן אמצעי חישה אלקטרוניים אחרים כגון מצפן. כלי שיט המצוידים במערכת AIS נמצאים במעקב בתחנות AIS המוצבות לאורך החוף, או באמצעות לוויינים המצוידים במקלטי AIS.
על פי האמנה הבינלאומית לבטיחות החיים בים של ארגון הימאות הבינלאומי קיימת חובה להתקין מערכת AIS בכל כלי שיט השט בנתיבים בינלאומיים בתפוסה ברוטו (GT) העולה על 300 טון, ובכל ספינות הנוסעים ללא קשר לגודלן. על פי הערכות, יותר מ-40,000 כלי שיט מצוידים במערכת AIS בסיווג A. בשנת 2007 הוכרז תקן חדש, סיווג B, למערכת המאפשר יצירת דור חדש של מערכות AIS זולות יותר. הוזלת המערכת הביא מדינות רבות לדרוש את התקנתה במאות אלפי כלי שיט נוספים. בשנת 2010 חייב האיחוד האירופי את רוב כלי השיט המסחריים בנתיבי המים הפנימיים של יבשת אירופה להתקין מערכת AIS בסיווג A. כל ספינות הדיג של מדינות האיחוד האירופי, אשר אורכן עולה על 15 מטר, חויבו עד לשנת 2014 להתקין את המערכת.

מניעת התנגשויות

AIS פותח כדי למנוע התנגשויות בין כלי שיט גדולים בים, המשייטים מחוץ לטווח של תחנות חוף. על פי התקנות הבינלאומיות למניעת התנגשויות בים, עקב המגבלות של שידורי VHF, ומכיוון שלא כל כלי השיט מצוידים במערכת AIS, המערכת מיועדת לשמש כאמצעי תצפית כדי לקבוע את מידת הסיכון של התנגשות ולא כאמצעי ניווט אוטומטי המונע התנגשות.
בעת שכלי שיט מנווט בים, המידע על התנועות והזהות של כלי שיט אחרים בקרבתו הוא חיוני לצורך קבלת החלטות בקביעת נתיב השיט המונע סכנת התנגשות עם כלי שיט אחרים או מכשולים נייחים (כגון שוניות). תצפית בעין (בין בעין בלתי מזוינת או באמצעות משקפת), תשדורות קוליות (בצופר או ברדיו), ומעקב במכ"ם, הם אמצעי הניווט הוותיקים המסייעים לבטיחות השיט.
אף שמערכת AIS מציגה רק נתונים בסיסיים ביותר בתצוגת טקסט, ניתן לשלב מידע זה עם מפה אלקטרונית, או תצוגת מכ"ם, כך שלקצין המשמרת בכלי השיט ניתן מידע משולב בתצוגה אחת.

שירות תעבורת כלי שיט

בנתיבי מים הומים ובנמלים, עשוי לפעול שירות תעבורת כלי שיט (באנגלית: Vessel Traffic Service, בר"ת VTS) אשר נועד לסייע בהכוונת בטוחה של תנועת כלי השיט. מערכת AIS מספקת מידע נוסף לשירות VTS על אופי כלי השיט ותנועתם.

ביטחון ימי

מערכת AIS מאפשרת לרשויות הביטחון לזהות כלי שיט ופעילותם בתוך וסמוך לאזור כלכלי בלעדי של המדינה. כאשר המידע המתקבל ממערכת AIS משולב עם מערכות מכ"ם קיימות, ניתן להבחין בקלות רבה יותר בין כלי שיט שונים. מערכת AIS תורמת להעלאת רמת הביטחון בזירה הימית וניתן לישמה אף בנהרות ובאגמים.

כלי עזר לניווט

מערכת AIS יכולה אף לשדר את מיקומם ושמם של עצמים נייחים ואף לשדר את תנאי הים הנמצאים בסביבת כלי העזר, כגון מהירות זרמי ים ותנאי מזג אוויר. כלי עזר אלה עשויים להיות ממוקמים על החוף, כגון מגדלור, או בלב ים, כגון אסדה, או מצוף.
היכולת של מערכת AIS לשדר מיקום כלי עזר לניווט יצרה את המושג של "AIS מלאכותי". כך ניתן לשדר את מיקומו של סמן פיזי בים ממשדר שאינו ממוקם על הסמן עצמו. לדוגמה, תחנת חוף יכולה לשדר מיקום של עשרה מצופים הממוקמים בים, הקטנים מכדי להכיל משדר AIS. ניתן אף במערכת מיקום של אזורי סכנה בים, כגון שוניות תת-ימיות, או אוניות טבועות, גם אם אין מצוף הממוקם במקום.

חיפוש והצלה

תאום מאמצי חיפוש והצלה מחייב ידיעת מיקומם של כלי השיט המשתתפים במבצע וכן מיקום כלי שיט אחרים הנמצאים בקרבת מקום. מערכת AIS יכולה לתרום לתאום מבצעי חיפוש והצלה ולניצול טוב יותר של כלי השיט המשתתפים בהם. המערכת מאפשרת אף מיקום משדר AIS על מטוסים המשתתפים במבצעים כאלה. החל משנת 2009 משווקת מערכת המשלבת מערכת AIS במשדר מצוקה ימי (Global Maritime Distress Safety System, GMDSS) והחל משנת 2010 קיים תקן בינלאומי למכשיר זה.

חקירת תאונות

מידע ממערכות AIS הנקלט בתחנות שירות תעבורת כלי שיט משמש כלי חשוב לחקירת תאונות ימיות מכיוון שניתן להפיק ממנו נתונים מדויקים על הזמן, הזהות, המיקום, הכיוון, המהירות, ושיעור הפניה של כלי שיט, לעומת מידע פחות מפורט המתקבל ממכשיר מכ"ם.
ניתן לקבל מידע מדויק אף יותר על כלי השיט מתוך "קופסה שחורה", אם קיימת כזו על כלי השיט, כיוון שזו מקליטה אף את התשדורות הקוליות שנעשו ואת תצוגת המכ"ם סמוך למועד התאונה. אולם המידע בקופסאות שחורות מוגבל בדרך כלל להקלטה של 12 שעות בלבד, על פי דרישות IMO.

מסרים בינארים

שבעה סוגי מסרים בינאריים במערכת AIS מספקים "מסרים לישומים ספציפיים" (Application Specific Messages, ASM), המאפשרים ל"רשויות המוסמכות" להגדיר מסרים נוספים במערכת AIS. מסרים אלה יכולים להיות משודרים לכתובת מסוימת, אף שאינם מקודדים וניתן לפענחם בכל מקלט.
אחד השימושים הראשונים ב-ASM נערך בנתיב המים סנט לורנס כדי לספק מידע לכלי שיט על עומק המים, סדר הכניסה לתאי השיט ומזג אוויר. רשות תעלת פנמה עושה שימוש במסר מסוג 8 כדי לספק לכלי שיט מידע על גשם בתעלה ותנאי רוח בתאי השיט. בשנת 2010 פרסם ארגון הימאות הבינלאומי את חוזר 289 המגדיר את השימושים למסרים ליישום ספציפי.

רשתות מחשוב

קיימות מספר תוכנות מחשב שנוצרו לצורך עיבוד נתוני AIS. חלק מן התוכנות, כגון ShipPlotter ו-Gnuais נועדו להמיר את השידור הקולי ממקלט VHF העובד בתדרי AIS (ערוץ 87 ב- MHz‏ 161.975 וערוץ 88 ב-MHz‏ 162.025) למידע AIS.
חלק מן התוכנות נועדו לאפשר שידור מחדש של מידע AIS לרשת מקומית או עולמית (דרך TCP או UDP)) ובכך לאפשר לציבור, או למנויים רשומים, לעקוב אחר תנועות כלי שיט באינטרנט. חלק מן התוכנות מציגות מידע AIS המתקבל באמצעות מקלט AIS ייעודי על גבי תצוגת מפה אלקטרונית.

מגבלות טווח ומעקב לוויני

טווח השידור של משדרי AIS על כלי שיט איננו אחיד, אולם משדר AIS טיפוסי משדר לטווח אופקי של עד 74 ק"מ. טווח השידור האנכי גדול יותר ומגיע עד 400 ק"מ לחלל, שהוא גובה מסלול תחנת החלל הבינלאומית.
ביוני 2008 שיגרה חברת ORBCOMM לווין למסלול לווייני נמוך כחלק מרשת התקשורת בין מכונות של החברה, לווין זה ולוויינים אחרים של החברה מכילים מקלט AIS, זאת בנוסף לחוזה שחתמה החברה עם משמר החופים האמריקני לשיגור לווין הדגמה המצויד במקלט AIS. חברת ORBCOMM הפכה לחברת הלוויינים הראשונה המספקת שירות מסחרי למנויים של AIS בתקשורת לוויינים, זאת מאז 2009. החברה תשלב מקלטי AIS ב-18 לוויני תקשורת הנמצאים עדיין בפיתוח. על כדור הארץ הוקימה החברה 15 תחנות קליטה שיעבירו את המידע באופן מיידי ללקוחות החברה. החברה אף שיתפה פעולה עם חברת Luxspace לשיגור שני לוויינים לצורך קליטת AIS בלבד. הראשון שבהם, במסלול גאוסטציונרי, שוגר ב-12 באוקטובר 2011 מהודו. הלוויין השני, במסלול קוטבי, שוגר מסין ב-9 בינואר 2012.
החל משנת 2008 שיגרה חברה קנדית בשם COM DEV סדרת לוויינים זעירים לקליטת אותות AIS. החל משנת 2010, עם פריסת רשת הלוויינים, היא החלה מספקת שירות בשם exactEarth למידע AIS. בנוסף לאלה, קיימים בחלל לוויינים נוספים המצוידים במקלטי AIS.

סקירה כללית

מכשירי AIS משדרים באופן אוטומטי מידע על מיקומם, מהירות תנועה ונתונים נוספים, בפרקי זמן קבועים מראש באמצעות משדר VHF המהווה חלק מן המערכת. המידע המשודר נאסף מחיישני ניווט המותקנים בכלי השיט וכוללים מקלט מערכת ניווט לוויינית, ומצפן גירוסקופי. מידע נוסף, כגון שם כלי השיט, ואות הקריאה ב-VHF מתוכנתים במערכת בעת התקנתה ואף הם משודרים באופן קבוע. אותות השידור נקלטים במקלטי AIS, שאף הם מהווים חלק מן המערכת, בכלי שיט ובתחנות בסיס על היבשה. את המידע שנקלט ניתן להציג על מסך המכשיר, או על מפה אלקטרונית, וממנו ניתן ללמוד על מיקום כלי שיט אחרים באזור.
התקן שנקבע למערכת AIS מורכב ממספר תתי-תקנים, המכונים "סוגים" ומתייחסים למספר סוגי מוצרים. המפרט לכל סוג מוצר מכיל פירוט של הדרישות הטכניות המבטיחות כי המוצר ישתלב באופן מהימן במערכת העולמית של AIS. סוגי המוצרים העיקריים במערכת AIS הם:

סיווג A

משדר-מקלט AIS המותקן על כלי שיט ופועל בשיטת STDMA. המערכת מיועדת לכלי שיט מסחריים גדולים. שיטת השידור מקנה עדיפות לשידורי AIS הפועלים בשיטת STDMA. תדירות השידורים היא מדי מספר שניות. עוצמת השידור היא 12W. המערכת מסוגלת לקלוט שידורי AIS מכל סוג. למערכת חייב להיות מסך תצוגה ייעודי.

סיווג B

משדר-מקלט AIS הפועל בשיטת CSTDMA או STDMA ומיועד לכלי שיט מסחריים קטנים יותר וליאכטות. עוצמת השידור היא 2W ואין דרישה למסך תצוגה ייעודי. ניתן לחבר את המערכת למערכות ניווט אחרות ולהציג את המידע המתקבל ממנה באופן משולב על מפה אלקטרונית. תדירות השידור האופיינית היא מדי 30 שניות, אולם התדירות משתנה בהתאם למהירות כלי השיט, או להוראות המתקבלות מתחנות בסיס. המערכת קולטת את כל סוגי שידורי AIS.