20. November 2018
Bessere Küstenüberwachung mit AIS-Plus

Neu­es Emp­fangs­sys­tem des DLR er­höht Si­cher­heit in der Schiff­fahrt auch bei dich­tem Ver­kehr

Tests im Hafen von Rotterdam
AIS-Plus im Test
Bild 1/2, Credit: ©DLR.

AIS-Plus im Test

Wäh­rend des Pro­jekts in­stal­lier­ten die Wis­sen­schaft­ler des DLR-In­sti­tuts für Kom­mu­ni­ka­ti­on und Na­vi­ga­ti­on in ver­schie­de­nen Hä­fen neue AIS-Plus-Emp­fangs­sta­tio­nen. Dann un­ter­such­ten sie in ver­schie­de­nen Sze­na­ri­en, wie vie­le Schif­fe von AIS-Plus im Ge­gen­satz zum her­kömm­li­chen AIS-Sys­tem er­kannt wer­den. Das Bild zeigt Tests im Ha­fen von Rot­ter­dam.
Lagebild vom Rotterdamer Hafen
La­ge­bild vom Rot­ter­da­mer Ha­fen
Bild 2/2, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Lagebild vom Rotterdamer Hafen

Die oran­ge­far­be­nen Punk­te zei­gen die Schiffs­si­gna­le, die nur über AIS-Plus emp­fan­gen wur­den und so­mit für das her­kömm­li­che Sys­tem un­sicht­bar blie­ben. Das graue Recht­eck zeigt die Reich­wei­te der her­kömm­li­chen AIS-Emp­fangs­sta­ti­on, das oran­ge­far­be­ne die ver­bes­ser­te Reich­wei­te der AIS-Plus-Sta­ti­on.
  • Das DLR entwickelte zusammen mit dem Industriepartner Weatherdock AG das Schiffs-Informationssystem AIS-Plus.
  • Mit dieser verbesserten Variante des herkömmlichen AIS-Empfängers (Automatic Identification System) werden auch bei hohem Verkehrsaufkommen und schlechten Übertragungsbedingungen zuverlässig Positionsmeldungen empfangen.
  • Ziel des Projekts ist es, ein vollständiges Lagebild der Hafensituation zu erstellen.
  • Schwerpunkt: Maritime Sicherheit

Etwa 370 Schiffe laufen im Schnitt täglich in Rotterdam ein. Derzeit liegen mehr als 1000 Schiffe im größten Hafen Europas. Dies zeigt das aktuelle Lagebild des Informationssystems AIS-Plus, das gemeinsam vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Weatherdock AG entwickelt wurde. Das System empfängt Positionsmeldungen von Schiffen in Küstennähe mit größerer Zuverlässigkeit und höherer Reichweite als herkömmliche AIS-Empfänger. Zum Projektabschluss wurde AIS-Plus nun erfolgreich im Rotterdamer Hafen getestet und im Rahmen der Mittelstandskonferenz 2018 am 19. und 20. November 2018 in Berlin vorgestellt.

Das AIS-System (Automatic Identification System) eines Schiffes sendet während der Fahrt regelmäßig Daten zu Position, Kurs und Geschwindigkeit, aber auch Schiffsinformationen wie dessen Namen oder Funkrufzeichen. So wird die Lenkung des Schiffsverkehrs verbessert und die Gefahr von Kollisionen verringert sich. In stark befahrenen Gebieten wie Häfen werden viele Funksignale gleichzeitig gesendet. Dies kann dazu führen, dass mit herkömmlichen AIS-Empfängern ein Teil der Signale verloren geht, da sie durch andere überlagert werden. "Mit AIS-Plus haben wir uns vorgenommen, das herkömmliche System so zu modifizieren, dass wir ein vollständiges Lagebild der Hafensituation erstellen können und so die Küstenüberwachung vervollständigen", sagt Dr. Simon Plass vom DLR-Institut für Kommunikation und Navigation.

Mit seinem Team verbesserte er die Algorithmen der Signalverarbeitung des AIS-Empfängers, sodass in Küstenregionen nun bis zu 50 Prozent mehr Signale empfangen werden können. Außerdem lässt sich die Empfangsreichweite von 65 auf bis zu 95 Kilometer erhöhen, abhängig von der Umgebung. "Wir haben alles erfüllt, was wir uns vorgenommen haben und unsere Erwartungen sogar noch übertroffen", freut sich der Wissenschaftler.

Zuverlässige Überwachung illegaler Fischerei

Neben dem vollständigen Lagebild der Hafensituation ist es mit den neuen Empfängerstrukturen nun auch leichter möglich, Fischerboote zuverlässig zu detektieren, die sich beispielsweise in verbotenen Küstenbereichen aufhalten. "So können wir auch bei der illegalen Fischerei im regionalen Bereich mit AIS-Plus eine Lücke schließen", ergänzt Plass.

Der Industriepartner Weatherdock AG aus Nürnberg stellte die Empfangshardware zur Verfügung, auf der die DLR-Forscher ihre Signalverarbeitungsalgorithmen implementieren konnten. Im Zuge des Projekts installierten die Forscher in den Häfen von Hamburg, Danzig, Barcelona und Rotterdam eine neue AIS-Plus-Empfangsstation. In mehreren Tests verglichen sie ihre modifizierte Version mit dem herkömmlichen System.

Signalempfang auch von Flugzeugen

Während herkömmliche AIS-Stationen Signale nur in Küstennähe empfangen können, detektieren AIS-Satelliten die Signale auch über dem offenen Meer. Der Nachteil dabei ist, dass sich einzelne Signale aufgrund des großen Empfangsbereichs der Satelliten überlagern und daher teilweise nicht unterschieden werden können. Außerdem erreichen die AIS-Satelliten wegen ihrer festgelegten Orbits keine vollständige Abdeckung der Meere. Dahingegen werden heute bereits 96 Prozent aller Schiffe von Linienflugzeugen überflogen. Die DLR-Forscher testeten den AIS-Plus-Empfänger auch auf einem Flugzeug. Aufgrund der geringeren Flughöhe ist die Gefahr der Signalüberlagerung bei einem Flugzeug geringer. Bei ihren Flugversuchen konnten sie zeigen, dass das neue AIS-Plus-System Schiffe auf dem offenen Meer zuverlässiger detektieren kann als Satelliten aus dem All. Aus dem DLR-Vorhaben "Forschung und Entwicklung für die Maritime Sicherheit und entsprechende Echtzeitdienste" entwickelten Simon Plass und sein Team ein Konzept, bei dem die modifizierten AIS-Empfänger in Linienflugzeuge integriert werden. So lässt sich das Lagebild auf den Meeren vervollständigen. Aber Plass denkt auch schon weiter: "Unsere Vision ist es, ein System aufzubauen, bei dem Flugzeuge und Schiffen Informationen austauschen, um die Kommunikationsmöglichkeiten dieser beiden Verkehrssysteme noch besser auszuschöpfen."

Diese Animation zeigt, wie AIS-Plus die existierenden AIS-Empfangssysteme unterstützt:

You­Tu­be - Si­cher­heit in der Schiff­fahrt - das Emp­fangs­sys­tem AIS-Plus (Ani­ma­ti­on)

Kontakt
  • Dr. Simon Plass
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Na­vi­ga­ti­on und Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 8153 28-2874
    Oberpfaffenhofen-Weßling
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  • Julia Heil
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