O USCG RDC e Auxílios Eletrônicos à Navegação

O Autor: Dr. Charles Judice, Membro do IEEE e Auxiliar do USCG FSO-NS. (Nota: membros da USCG Irene Gonin e Lee Luft contribuíram para este artigo.

© Rob Bouwman / Adobe Stock

Previous Next

Para as embarcações de recreio, as ajudas à navegação (ATON) são as conhecidas bóias vermelhas e verdes (e os marcadores do dia) que revestem as nossas vias navegáveis ​​interiores. O que eles podem não estar cientes é que as bóias existem desde os dias dos impérios romano e egípcio. Nas décadas que se seguiram à criação do nosso país, bóias de todas as formas e cores começaram a aparecer nos nossos cursos de água. Não foi até 1850 que o Congresso harmonizou a sua implantação, encorajando assim o familiar mantra “Vermelho, certo, retornando”. Avanço rápido para o século 21, em resposta ao ataque terrorista em 2001, o Congresso autorizou a USCG a desenvolver um Sistema de Identificação Automatizado Nacional (NAIS) que agora está operacional em 69 principais portos e hidrovias dos EUA. O NAIS permitiu uma sofisticada rede digital móvel para comunicações de navio a navio, navio-terra e navio-para-ATON. Esta rede provou seu valor no rescaldo dos furacões Harvey, Mathew e Irma quando o ATON virtual foi energizado muito antes de o ATON físico poder ser estrategicamente posicionado.

O papel da USCG nesses avanços não teria sido possível sem os profissionais dedicados em seu Centro de Pesquisa e Desenvolvimento (RDC) em New London. Em meus 40 anos no setor não governamental de P & D, nunca fiquei tão impressionado com a amplitude de tecnologias e o foco no cliente, pois aprendi cada vez mais sobre o RDC da USCG. Fundada em 1972, a RDC da USCG tem uma missão ampla no que diz respeito à melhoria da segurança e proteção de nossas hidrovias. Desde a pesquisa de cabos ecologicamente sensíveis para ancorar bóias ao leito oceânico até o desenvolvimento de protocolos de comunicação da camada superior para o ASM (Application Specific Message System) existente, o RDC aproveita sua pequena força de trabalho cooperando com parceiros e interagindo com padrões internacionais relevantes associações.

Desde os primórdios da RDC, projetos foram selecionados para ajudar a Guarda Costeira a executar sua missão com relação à colocação de bóias. Juntamente com o software Aids to Navigation Information System (ATONIS), o diferencial Loran-C foi desenvolvido e demonstrado como uma ajuda de posicionamento para a fixação de bóias. Eventualmente, essas técnicas foram substituídas pelo GPS digital. Ao longo dos anos, a RDC também fez um trabalho significativo em relação às capacidades de energia e iluminação, que são tão vitais para a navegação noturna. Mesmo antes da AIS, a RDC estava trabalhando duro para melhorar a precisão, reduzindo o custo de configuração, manutenção e gerenciamento da vasta coleção de bóias nos canais dos EUA. Esses esforços serviram de base para o engajamento do centro na navegação eletrônica.

A noção de e-Navegação, conforme definida pela Organização Marítima Internacional (IMO), tem apenas cerca de uma década, mas ainda há muito progresso. O Comitê sobre o Sistema de Transporte Marítimo (CMTS) está usando a definição de eNAV para desenvolver sua estratégia para avanços de eNAV nos EUA. Seu objetivo é: “a coleta harmonizada, integração, troca, apresentação e análise de informação marítima a bordo e em terra por meios eletrônicos. melhorar o atracamento para ancorar na navegação e serviços correlatos, para a proteção e segurança no mar e a proteção do meio ambiente marinho ”. A RDC desenvolveu arquiteturas AIS que estão alinhadas com essas Normas Internacionais. Para ser mais específico sobre um aspecto do design, a RDC seguiu a recomendação da União Internacional de Telecomunicações (ITU):

a) que a utilização de um AIS universal embarcado permite a troca eficiente de dados de navegação entre navios e entre navios e estações costeiras, melhorando assim a segurança da navegação;

b) que, embora este sistema se destine a ser utilizado principalmente para fins de vigilância e segurança da navegação em navios, navios e serviços de tráfego de navios (VTS), também pode ser utilizado para outras comunicações relacionadas com a segurança marítima, desde que as funções primárias não são prejudicadas;

c) que este sistema é capaz de expansão para acomodar futuras expansões no número de usuários e diversificação de aplicações, incluindo embarcações que não estão sujeitas aos requisitos de transporte da AIS da IMO, ajudas à navegação e busca e salvamento;

[Para aqueles que não estão familiarizados com o AIS, aqui está uma cartilha simples. O AIS é um sistema de transmissão de dados que usa os canais VHF 87 e 88 para transmitir e receber dados. Esses dois canais são divididos em 2.250 intervalos de tempo em que os dados são colocados pelo navio ou por uma estação terrestre. Os intervalos de tempo são sincronizados localmente usando a função de tempo do GPS. Um navio reserva um horário usando um protocolo chamado auto-organização (time division multiple accessTDMA que é muito eficiente e confiável. Originalmente, o AIS foi projetado para enviar ou receber apenas 22 mensagens relacionadas à identidade, velocidade, direção e outros fatores do navio. Com o desenvolvimento do ASM, o céu (ou superfície da Terra) é o limite.Nos EUA, numerosos ASM foram testados.Uma dessas mensagens é uma mensagem ambiental que fornece informações sobre vento, marés, níveis de água, corrente, estado do mar, e outros dados meteorológicos e hidrológicos Outra é uma mensagem de gerenciamento de hidrovias contendo informações que podem ser usadas para operações de ponte levadiça e trava Um terceiro ASM é um aviso geográfico que pode definir uma área e fornecer informações sobre precauções a serem exercidas nessa área. ASM estão em forma de rascunho ou estão sendo testados atualmente.]

O trabalho da RDC nesta área tem sido muito abrangente. Por exemplo, há alguns anos, o RDC colaborou com o Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA (USACE) para utilizar o conjunto de mensagens, roteadores e servidores do NAIS para permitir que o USACE desenvolvesse sistemas aprimorados - compatíveis com o NAIS - para melhorar a segurança e eficiência de operar fechaduras internas. Vários ASMs padrão foram definidos e métodos foram desenvolvidos para criação de mensagens, roteamento, enfileiramento, transmissão e monitoramento. Hoje, uma arquitetura de transmissão AIS alinhada com os padrões internacionais foi desenvolvida para implementar a transmissão eficiente e robusta desses ASMs específicos.

Estima-se que as hidrovias de nosso país permitam mais de US $ 4,6 trilhões em atividade econômica em mais de 360 ​​portos. A Guarda Costeira tem responsabilidade estatutária de operar e manter um sistema de auxílio marítimo para facilitar a navegação e prevenir desastres, colisões e naufrágios. Para cumprir essa missão, a Guarda Costeira opera mais de 53.000 ajudas nos Estados Unidos, no Havaí, no Alasca e em outros locais dos EUA, como Guam e Porto Rico. No entanto, isso não é onde a história termina. Hoje, os velejadores recreativos podem baixar alguns aplicativos de smartphone para: identificar e contatar embarcações próximas; alertar o USCG de ATON deficientes, riscos de navegação e poluição ambiental; e, mais importante, navegar com mais segurança e segurança. À medida que as ferramentas de software da e-Navigation forem amplamente divulgadas e os desenvolvedores de terceiros puderem aproveitar a conectividade dos ativos do NAIS, veremos avanços significativos no papel que as tecnologias digitais desempenham dentro do Sistema de Transporte Marítimo
Considere o seguinte cenário: Você está navegando para fora do Mayport, FL, Inlet e não percebeu que uma transportadora de 30.000 toneladas está subindo em sua popa a 7 nós. Seu radar pegou isso, mas você estava muito ocupado se preparando para entrar no mar. Felizmente, seu filho estava em baixo jogando Quinzena em seu iPhone quando foi alertado sobre o desastre iminente. Ele diz pai e uma catástrofe é evitada. Isso é possível hoje devido à flexibilidade e padronização dos pacotes de mensagens ASM de controle de enlace de dados de alto nível (HDLC) do NAIS e à confiabilidade e universalidade de sua infraestrutura de rede. Tal incidente realmente aconteceu com um amigo meu (sem a ajuda de AIS avançado).

A coleção de e-ATON, ATON virtual, Sistema de Identificação Automática / Mensagens Específicas de Aplicação (AIS-ASM), Transponder de Busca e Resgate (SART), AIS por satélite (S-AIS) e mais fornece aos desenvolvedores governamentais, comerciais e privados as ferramentas criar maneiras novas e empolgantes de melhorar a segurança, a segurança, a eficiência, o conforto e o prazer dos transportes de embarcações. A situação hoje não é diferente do poder que foi desencadeado na indústria de computadores quando o código aberto e a interoperabilidade eram mais do que um objetivo, mas uma realidade. Neste semestre, estarei encorajando minha turma do ensino médio STEM a procurar maneiras de permitir que pensionistas de paddle usem com vantagem a rede AIS. O USCG RDC continua a liderar o caminho não apenas prevendo o futuro, mas fazendo acontecer.

[Nota do autor: O autor gostaria de agradecer aos muitos membros da equipe do RDC da USCG por sua ajuda ao escrever este relatório. Eu quero especialmente notar as contribuições de Irene Gonin e Lee Luft.]