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SaMariS

Satellitengestützte Maritime Sicherheit

Das Projekt SaMariS ist ein abgeschlossenes Verbundprojekt, das aus Projektideen entstand, die als Gewinner des Innovationswettbewerbs 2011 in Mecklenburg-Vorpommern für eine Förderung ausgewählt worden. Das übergeordnete Ziel des Projektes war die Verbesserung der Sicherheit bei der Schiffsnavigation. Das Teilprojekt „AIS/PNT-Datenintegrität“ wurde durch das Institut für Kommunikation und Navigation des DLR realisiert und widmete sich der Gewinnung und dem Austausch von Informationen, die die Integrität von nautischen Daten beschreiben und die für die Verkehrslageerfassung und die Schiffsführung genutzt werden. Die Projektergebnisse haben wesentlich zur Standardisierung des Maritimen PNT Systems im Rahmen der Internationalen Maritimen Organisation (IMO) beigetragen. Das Projekt wurde im Mai 2015 in Rostock mit einer Abschlusspräsentation und Demonstration beendet.

Projektinhalte

Das Verbundprojekt SaMariS, gliederte sich in folgende drei Teilprojekte

• Das Teilprojekt „SiMod-Man“ wurde durch den Fachbereich Seefahrt der Hochschule Wismar realisiert und widmete sich der simulationsbasierten Planung von effektiven und sicheren Manöverstrategien unter Berücksichtigung der aktuellen Manövrierbarkeit des einzelnen Schiffs in Relation zu dem zur Verfügung stehenden Manöverraum.
• Das Institut für Automatisierung der Universität Rostock realisierte das Teilprojekt „SiMod-Aut“, das auf eine Verbesserung dynamischer Schiffsmodelle durch Anwendung von steuerungs- und regelungstechnischen Methoden zielte. Mit dynamischen Schiffsmodellen ist eine verbesserte Beschreibung von langsam als auch schnell beweglichen Schiffen unter Berücksichtigung verschiedener Antriebe möglich. Der Mehrwert solcher Modelle wurde anhand einer teilautomatisierten Realisierung von Funktionalitäten zur Manöverplanung und -überwachungen demonstriert.
• Das Teilprojekt „AIS/PNT-Datenintegrität“ wurde durch das Institut für Kommunikation und Navigation des DLR realisiert und widmete sich der Gewinnung und dem Austausch von Informationen, die die Integrität von nautischen Daten beschreiben, die für die Verkehrslageerfassung und die Schiffsführung genutzt werden. Weiteres dazu siehe Teilprojekt AIS/PNT-Datenintegrität.

Obwohl das Projekt aus 3 Teilprojekten bestand, waren 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 und Umsetzung von Manöverstrategien zu erhöhen.

Das Projekt wurde im Mai 2015 in Rostock mit einer Abschlusspräsentation und Demonstration beendet.

Teilprojekt AIS/PNT-Datenintegrität

Untersuchung der Liverpool John Moores Universität im Jahr 2007 hatten gezeigt, dass ein unbefriedigend hoher Anteil von statischen und dynamischen Daten, die mit AIS verteilt werden, unvollständig oder fehlerhaft ist. 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 PNT-Daten sind ein nicht bestimmbarer Fehleranteil in den AIS-Daten bis heute. Folglich diente ein Arbeitspaket der Entwicklung von Methoden, die eine Überwachung der Plausibilität und Konsistenz von AIS-Daten in Echtzeit ermöglichen. Dafür wurde 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 ermöglichte.
Bisher lassen sich aus AIS-Daten keine Schlussfolgerungen bzgl. der momentan erreichten Genauigkeit und Zuverlässigkeit von schiffsdynamischen Daten ableiten, da die AIS-Angaben zum genutzten PNT-System  weder Rückschlüsse auf die genutzten GNSS-Signale (System, Frequenzbänder) noch auf die angewandten Verfahren  unterstützt. Auch sind Genauigkeitsangaben für PNT-Daten wie z.B. Speed over Ground (SOG) in den Formaten der AIS-Nachrichten nicht vorgesehen. Folglich war die konzeptionelle Weiterentwicklung der AIS-Nachrichtenformate eine weitere 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, wurde das MGBAS mit weiteren Monitoren ausgestattet, die die Anwendbarkeit und Leistungsfähigkeit von Diensten und Verfahren bewerten.

Abbildung 1: Graphische Oberfläches des im Rahmen des Projektes entwickelten IALA Beacon Monitors

Zum Projektende wurde in Zusammenarbeit mit den anderen Projektpartnern im Schiffssimulationssystem der Hochschule Wismar die Machbarkeit demonstriert, dass mittels spezieller Integritätsindikatoren aus den PNT-Daten eines im Überseehafen operierenden Schiffes eine Verbesserung in der Manöverplanung auf Basis von Fast Time Prediktion erzielt werden kann.

Abbildung 2: Stena Line Fährschiff ,Mecklenburg Vorpommern‘, welches als gemeinsame Entwicklungsplattform für das Projekt SaMariS diente

Weiterführende Links: SaMariS Video (https://www.youtube.com/watch?v=IAnNiMRrukw)

Förderung:

Das Projekt wurde seitens des Ministeriums für Bildung, Wissenschaft und Kultur Mecklenburg-Vorpommern unter dem Förderkennzeichen AU11034A gefördert.

Laufzeit:

Februar 2013 - Mai 2015

Partner:

Das Verbundprojekt LAESSI wurde vom DLR  geleitet und zusammen mit den Partnern Institut für Automatisierung der Universität Rostock und Hochschule Wismar Bereich Seefahrt in Warnemünde durchgeführt.