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SaMariS



Satellitengestützte Maritime Sicherheit

Projektüberblick

Das Projekt SaMariS ist ein Verbundprojekt, das aus Projektideen entstand, die als Gewinner des Innovationswettbewerbs 2011 in Mecklenburg-Vorpommern für eine Förderung ausgewählt worden. Die Verbesserung der Sicherheit bei der Schiffsnavigation ist das übergeordnete Ziel aller 3 Teilprojekte:

 
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Forschungshafen Rostock (Quelle: HERO)

 
  • Das Teilprojekt „SiMod-Man“ wird durch den Fachbereich Seefahrt der Hochschule Wismar realisiert. Das Teilprojekt widmet sich der Entwicklung von Methoden und Applikationen für eine verbesserte Nachbildung von dynamischen Schiffsbewegungen durch Bereitstellung von höherwertigeren Parametern für komplexe, nichtlineare Schiffsbewegungsmodelle. Dazu ist eine Erweiterung der Methoden zur Parameterbestimmung aus normalen und speziellen Schiffsmanövern vorgesehen. Des Weiteren wird eine simulationsbasierte Planung von effektiven und sicheren Manöverstrategien mittels Fast Time Simulation Methoden angestrebt. Zum Projektende sollen evaluierte Software-Werkzeuge zur Verfügung stehen, die Anwendungen im Kontext der Manöverplanung und -umsetzung unterstützen.
  • Die Abteilung „Regelungstechnik“ am Institut für Automatisierungstechnik der Universität Rostock  realisiert das Teilprojekt „SiMod-Aut“, das auf eine Verbesserung der automatischen Bahnführung von Schiffen in begrenzten Fahrwassern abzielt. Zum Projektbeginn ist eine Überarbeitung bestehender Schiffsdynamikmodelle - vor allem für den Niedriggeschwindigkeits-bereich - umzusetzen. Ein neues Planungstool wird basierend auf diesen Modellen entwickelt, welches das bahngeregelte Schiff im Planungsprozess berücksichtigt. Das Planungstool zeichnet sich gegenüber den klassischen Tools durch eine erhöhte Funktionalität aus. Weiterführend werden auch die Steuerungs- und Regelungsalgorithmen an die überarbeiteten Modelle und Planungsmethoden angepasst, so die Regelgüte und damit die Schiffssicherheit zu erhöhen. Der gesamte Prozess der Planung, Steuerung und Regelung wird über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle visualisiert und überwacht werden.
  • Das Teilprojekt „AIS/PNT-Datenintegrität“ wird durch das Institut für Kommunikation und Navigation des DLR realisiert und widmet sich der Gewinnung und dem Austausch von Informationen, die die Integrität von nautischen Daten beschreiben. Diese Daten beinhalten Positions-, Navigations-, und Zeitdaten (engl. Position, Navigation, and Time: PNT) und Daten des Automatischen Identifikations-Systems (AIS). Diese Informationen werden sowohl für die landseitige Verkehrslageerfassung und als auch für die Schiffsführung genutzt. Angestrebtes Projektergebnis ist ein experimentell validiertes Konzept zur Bestimmung und Gewährleistung von Datenintegrität innerhalb des AIS/PNT-Systems, das mit räumlich verteilten Komponenten und Diensten operiert.

Obwohl das Projekt aus 3 Teilprojekten besteht, sind die geplanten Entwicklungen streng vernetzt. Positions-, Navigations- und Zeitdaten stellen eine wesentliche Datenquelle für die Entwicklung von effizienten Manöverstrategien als auch verbesserten Modellen der Schiffsdynamik dar. Verbesserte Schiffsmodelle wie auch genaue PNT-Daten sind Grundlagen, um die Leistungsfähigkeit von Tools zur Entwicklung, Umsetzung und Überwachung von Manöverstrategien zu erhöhen. Folglich ist zum Projektende eine gemeinsame Validierung der entwickelten Teilsysteme geplant. Für diesen Zweck notwendige Schnittstellen, die die Datenaustauschprozesse zwischen den entwickelten Teilsystemen absichern, werden in der Definitionsphase des Projekts spezifiziert.  

Teilprojekt AIS/PNT-Datenintegrität

 
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Sicherheit durch verlässliche nautische Daten (Quelle HGE)

 

Untersuchungen der Liverpool John Moores Universität im Jahr 2007 haben gezeigt, dass ein unbefriedigend hoher Anteil von statischen und dynamischen Daten, die mit Hilfe des Automatischen Identifikations- Systems (AIS) verteilt werden, unvollständig oder fehlerhaft sind. Daraus wurde die Empfehlung abgeleitet, dass AIS-Daten nicht als primäres Mittel zur Verkehrslageerfassung und -bewertung genutzt werden sollten. Nicht akzeptable Genauigkeiten in scheinbar plausiblen Positions-, Navigations-, und Zeitdaten (engl. position navigation and time: PNT) sind ein nicht bestimmbarer Fehleranteil in den AIS-Daten bis heute. Folglich dient ein Arbeitspaket der Entwicklung von Methoden, die eine Überwachung der Plausibilität und Konsistenz von AIS-Daten in Echtzeit ermöglichen. Dafür wird das Maritime Ground Based Augmentation System (MGBAS) im Forschungshafen Rostock mit einem AIS-Monitoringsystem (Empfänger, zusätzliche Datenprozessierungsmodule) ausgestattet, das eine experimentelle Validierung der entwickelten Algorithmen unter Echtzeitbedingungen ermöglicht.

Gegenwärtig lassen sich aus den AIS-Daten keine Schlussfolgerungen bzgl. der momentan erreichten Genauigkeit und Zuverlässigkeit von schiffsdynamischen Daten ableiten, da die AIS-Angaben zum genutzten PNT-Systemweder Rückschlüsse auf die genutzten Signale von Globalen Navigationssatellitensystemen (GNSS) (System, Frequenzbänder) noch auf die angewandten Verfahrenunterstützt. Auch sind Genauigkeitsangaben für PNT-Daten wie z.B. Speed over Ground (SOG) in den Formaten der AIS-Nachrichten nicht vorgesehen. Folglich ist die konzeptionelle Weiterentwicklung der AIS-Nachrichtenformate eine geplante Projektaktivität im Kontext des globalen AIS-Evolutionsprozesses.

Die Bereitstellung PNT-relevanter Maritime Sicherheitsinformationen (MSI) ist ein diskutierter Lösungsansatz, der ermöglicht, dass maritime Nutzer über die aktuelle Integrität von verfügbaren Diensten und nutzbaren Verfahren informiert werden können. Um diese Informationen bereitstellen zu können, wird das MGBAS mit weiteren Monitoren ausgestattet, die die Anwendbarkeit und Leistungsfähigkeit von Diensten und Verfahren bewerten. Eine Aufrüstung der GNSS-Empfangstechnik des MGBAS ist vorgesehen, um zu ermöglichen, dass alle verfügbaren GNSS-Signale auch bewertet werden können.

Zum Projektende soll die Machbarkeit demonstriert werden, dass Integritätsindikatoren für AIS/PNT-Daten bestimmt werden können, die durch im Überseehafen operierende Schiffe bereitgestellt worden. Diese Informationen sind eine notwendige Grundlage, um über die aktuelle Verwendbarkeit von AIS/PNT-Daten für eine Manöverplanung und -umsetzung entscheiden zu können.

 

Förderung:

Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Kultur Mecklenburg-Vorpommern  

Laufzeit: 2013-2014


Kontakt
Ralf Ziebold
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Kommunikation und Navigation
, Navigation
Tel: +49 3981 480-195

Fax: +49 3981 480-123

E-Mail: Ralf.Ziebold@dlr.de
URL dieses Artikels
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