Il sistema A - istitutonauticokr.edu.itse sia noi che il bersaglio manterremo l’attuale rotta e...
Transcript of Il sistema A - istitutonauticokr.edu.itse sia noi che il bersaglio manterremo l’attuale rotta e...
A. Vega – Appunti di radionavigazione
31
5. – Il sistema A.I.S.
A.I.S. è l’acronimo di
Automatic Identification System, si
tratta di un sistema automatico di
tracciamento utilizzato su navi
mercantili e da diporto.
Fin dagli anni '90 l'AIS viene
adottato dall'IMO come strumento
obbligatorio a bordo delle navi
mercantili e passeggeri. Dal 2004
diventa obbligatorio anche per le unità
di oltre i 24 metri di lunghezza, 300
tonnellate di stazza e con più di 11
passeggeri.
Nel 2007 è stato introdotto sul mercato l'AIS Classe B che ha permesso una nuova
generazione di apparati AIS a basso costo rendendo così appetibile per qualunque natante l'uso di
questo strumento. Come si vede dall’immagine sottostante, il ricevitore AIS visualizza l’elenco
delle navi presenti in zona riportando la distanza ed il rilevamento rispetto alla nave propria, di cui
sono riportate le coordinate LAT e LONG, rotta (COG) e velocità(SOG).
L’utilizzo dell’AIS risulta molto utile per la visualizzazione sul PPI (Plan Positioning
Indicator) del radar, agevolando così l’identificazione delle navi attraverso il loro nome e la
categoria di appartenenza, nel caso trasportassero merci pericolose e/o le loro condizioni di
navigabilità fossero compromesse dalla presenza di bassi fondali o altri condizionamenti alla
sicurezza della navigazione.
Le unità dotate di AIS possono trasmettere e ricevere dati attraverso frequenze radio VHF
che avviene su due canali (87B e 88B) della banda destinata alle trasmissioni radio fra mezzi navali.
I dati vengono trasmessi periodicamente, la frequenza con cui vengono aggiornate le informazioni è variabile e dipende dall'attività dell'unità, può andare da una trasmissione ogni 3 minuti per i mezzi
all'ancora o ormeggiati fino a una ripetizione ogni 2 secondi per unità in manovra o in rapido
movimento. Date le caratteristiche delle frequenze radio utilizzate, ricevibili solo in condizioni di
portata ottica, il segnale copre una distanza relativamente ridotta, dipendente dall'altezza delle
antenne, in genere attorno le 20 miglia nautiche.
Per le unità da diporto è invece molto utile (e relativamente economico) adottare un sistema
AIS passivo, cioè in grado solo di ricevere le informazioni inviate dalle navi ma non di trasmettere
A. Vega – Appunti di radionavigazione
32
le proprie. La condizione di passività risulta molto utile anche per le navi da traffico quando si
trovano ad attraversare tratti di mare caratterizzati dalla possibile presenza di pirati o in altre
situazioni legate a conflitti.
I sistemi AIS che appartengono alla
classe A sono apparati idonei all'utilizzo
sulle navi addette al traffico e quindi dotati
di un sistema ricevente e trasmittente, in
grado di lavorare a una potenza regolabile
fino a un massimo di 25 Watt.
I modelli in classe B invece sono per
lo più idonei per l'utilizzo diportistico e sono
prevalentemente solo riceventi; solo alcuni
modelli in classe B sono dotati di
transponder con una potenza in uscita
massima di 2 Watt.
Esistono anche dei siti e delle applicazioni che utilizzano i dati AIS e caratterizzano le
diverse categorie di navi visualizzandole con appositi colori, come mostrato nell’immagine sopra
riportata. Le informazioni AIS possono essere visualizzate tramite il sistema ECDIS (Electronic
Chart Display Information System) che permette di ricevere e visualizzare su di un monitor un gran
numero di informazioni riguardanti le unità dotate di AIS presenti nella zona intorno alla nave
propria e trasmettere loro la nostra posizione ottenuta con il sistema GPS. Oppure essere mostrate in
maniera autonoma dagli altri sistemi di bordo.
Interfacciando l’AIS al sistema ECDIS si riesce ad avere una visione più immediata della
distribuzione e posizione delle altre navi intorno alla propria. La figura riporta una tipica schermata
ECDIS, se osserviamo nel dettaglio si può vedere la nostra unità (identificata dalla sagoma scura di
uno scafo) che è all’ormeggio nel Marina di Arega, inoltre leggermente a sinistra sono presenti tre
A. Vega – Appunti di radionavigazione
33
bersagli AIS (sagome chiare di scafo) nel porto di Sanremo, un bersaglio AIS è presente attivo a
sud/est di Monaco.
L’attivazione di un bersaglio AIS sull’ECDIS avviene andandoci semplicemente sopra con il
cursore, in questo modo si apre una finestra con i principali dati identificativi:
i dati identificativi della nave:
1) Codice MMSI,
2) Nome: Royal Princess,
3) Beam (larghezza), 24 metri,
4) Lenght (lunghezza): 180 metri.
Il sistema AIS fornisce anche altri dati: tipologia di nave e condizioni di navigabilità, porto
di partenza, porto di destinazione, ora presunta di arrivo alla destinazione ETA etc., che possono essere o meno visualizzati dall’unità ricevente in base alle configurazioni del software.
Le coordinate geografiche (latitudine e longitudine) della nave non vengono indicate in
maniera esplicita perché il bersaglio viene posizionato direttamente sulla carta elettronica nella
posizione indicata.
i dati di navigazione nel caso dell’esempio in figura sono:
1) COG (Course Over Ground) è la rotta vera Rv 155,5° fornita dal GPS della nave
2) SOG (Speed Over Ground) è la velocità effettiva Veff = 11,4 nodi
i dati di rilevamento:
1) BRG (bearing) è il rilevamento vero della nave dalla nostra posizione: 217,4°
2) RNG (range) è la distanza tra la nostra nave ed il bersaglio: 24,7 miglia
Possono anche essere forniti i dati cinematici in caso di pericolo collisione:
1) CPA (Closest Point of Approach) è la distanza minima a cui ci troveremo dal bersaglio se sia noi che il bersaglio manterremo l’attuale rotta e velocità. Nel caso dell’esempio la
distanza minima sarà di 21,8 miglia.
2) TCPA (Time to CPA) è il tempo previsto per giungere al punto di minore distanza. Nel caso dell’esempio è negativo in quanto abbiamo già superato il punto di massima
vicinanza. E’ molto utile invece in navigazione perché ci permette di stabilire subito se
una nave è potenzialmente pericolosa (CPA inferiori alle 2 miglia) e quanto tempo
abbiamo prima di rischiare una collisione.
Molti software permettono anche di impostare allarmi che si attivano solo se il CPA o il
TCPA scendono sotto un valore impostato precedentemente.
Alcuni errori dovuti magari ad una discontinua copertura del segnale GPS od una instabilità
della nostra rotta e/o velocità (o del bersaglio) possono causare grandi variazioni del CPA e/o del
TCPA, rischiando di non indicare situazioni potenzialmente pericolose. Appare evidente pertanto
che tutti gli ausili alla navigazione possono risultare molto comodi, ma è sempre bene non cadere
nella tentazione di affidarsi completamente a loro, come se navigare fosse un videogioco.
Il sistema AIS permette riporta sia l’MMSI che il nome della nave, in questo modo risulterà
molto più facile contattare la nave via VHF in caso di potenziale pericolo, sia con una chiamata
individuale se il nostro apparato è fornito di DSC che con una chiamata in fonia sul canale 16.
A. Vega – Appunti di radionavigazione
34
5.2 – La carta elettronica (ECDIS)
La carta elettronica, nota con
l’acronimo di ECDIS (Electronic Chart
Display and Information System), è un sistema
di informazione cartografica per la
navigazione marittima che rispetta le
prescrizioni IMO come moderna alternativa
alla carta nautica tradizionale. Tali
disposizioni sono definite dalle linee guida
contenute nelle pubblicazioni S-57 e S-52
dell’IHO (International Hydrographic
Organization).
L’IMO impone che un sistema simile debba soddisfare alle specifiche delle carte ECSs (Electronic
Chart Systems) con caratteristiche equivalenti alle carte nautiche tradizionali attraverso la Regola
V/19 della SOLAS ed i suoi successivi emendamenti ed integrazioni. Le prestazioni richieste ai
sistemi ECDIS sono state definite dall’IMO attraverso test standard che sono stati sviluppati in
accordo con gli standard IEC 61174 dell’IEC (International Electrotechnical Commission).
Come si evince dal diagramma di Gant dalla figura, l’introduzione dell’ECDIS è
obbligatorio per le navi di nuova costruzione già dal luglio 2013, per poi estendersi entro il mese di
luglio del 2018 anche le navi già in servizio ed aventi una stazza superiore a 10000 TSL, con
l’esclusione di tutte quelle navi destinate alla demolizione entro il 2020.
Le principali tipologie di ECDIS utilizzate sono due:
le ENCs (Electronic Navigational Charts) che sono carte VETTORIALI conformi a quanto richiesto per soddisfare i requisiti necessari per il database, la struttura ed il formato utili ad
ottenere la conformità e la possibilità di utilizzo al posto delle carte tradizionali per come
richiesto dall’IMO. Questa tipologia di carte vettoriali è anche conforme alle specifiche
contenute nella Pubblicazione IHO S-57.
A. Vega – Appunti di radionavigazione
35
le RNCs (Raster Navigational Charts) sono carte RASTER ossia ottenute mediante una
scansione che converte in formato elettronico una carta nautica tradizionale e risultano
conformi alla regola IHOS-61. L’immagine ottenuta è simile ad un foto digitale, può quindi
essere ingrandita per avere un maggiore numero di dettagli, come si fa con le carte ENC, ma
con risultati di qualità inferiore.
La risoluzione IMO MSC.86(70) permette di operare con un sistema RCDS (Raster Chart
Display System) in assenza di una carta ENC. Queste ultime possono contenere informazioni
supplementari in aggiunta a quanto contenuto sulle carte tradizionali, in quanto possono essere
programmate per fornire avvisi di pericolo in relazione alla posizione ed al movimento delle altre
navi nella zona intorno alla nave propria, aiutando ad evitare collisioni o altre situazioni pericolose.
Un sistema ECDIS integra le informazioni fornite da una carta elettronica o digitale (DNC –
Digital Nautical Chart) con i dati sulla posizione, rotta e velocità ottenuti attraverso sistemi di
riferimento e sensori di navigazione. L’interfacciamento con il radar, l’AIS, l’ecoscandaglio, la
girobussola ed i sistemi satellitari GNSS permette di semplificare la gestione della navigazione
attraverso l’utilizzo di un unico display che visualizza gli elementi del moto della nave e quanto
accade intorno ad essa. L’ECDIS fornisce in continuità
informazioni sulla posizione e sulla
navigazione, aumentando il livello di
sicurezza mediante allarmi visivi e sonori
quando si naviga in prossimità di pericoli o
zone di traffico congestionato come in
prossimità dei TSS (Traffic Separation
Scheme).
Lo sviluppo futuro delle carte ENC
si baserà sulle specifiche dell’IHO
Universal Hydrographic Data Model,
meglio conosciuto come S-100 o S-101
ossia un progetto di sviluppo ed
integrazione della rappresentazione
cartografica con le possibilità che potranno
essere supportate ed integrate dai sistemi informatici e dall’ulteriore sviluppo ed
innovazione degli strumenti di bordo.
I sistemi ECDIS sono gestiti mediante una tastiera ed un trackball ai cui lati sono presenti
dei tasti per attivare le varie funzioni della carta, dagli allarmi alle varie informazioni richieste.
A. Vega – Appunti di radionavigazione
36
Quanto mostrato sul display può essere modificato in base alle condizioni di navigabilità
della nave ed alle necessità dell’operatore; si può dividere lo schermo in due parti per visualizzare
informazioni aggiuntive, richiamare finestre che forniscono rotta, rilevamento e coordinate di un
target, inserire settori di allarme e distanze di sicurezza.
L’impostazione dei parametri di sicurezza dipende dalla scala della carta selezionata per la
navigazione e dall’estensione della zona di sicurezza che si decide di adottare, potendo così
generare allarmi anti incaglio, aree di allerta, controllo della velocità effettiva (SOG), transito in NO
GO AREAS e similari. Una sintesi di ciò è mostrato in figura.
In figura viene mostrato un esempio di creazione di zona di sicurezza e dei parametri per
definirne l’estensione nel caso nell’area monitorata dovessero entrare elementi di potenziale
pericolo per la navigazione, in relazione alle tipologie selezionate. In particolare, le linee in
grassetto, definiscono spazi ampi 0,20 miglia sia a dritta che a sinistra nave (evidenziati dalle
finestre che sono contornate dalle linee in rosso) e degli allarmi attivati in relazione al rischio di
incaglio, indicati nell’elenco in colore verde.
Questi allarmi avvisano pure della presenza di eventuali correnti non note e si attivano
qualora la nave dovesse uscire dal rettangolo di warning che è stato impostato e settato.
Nella figura successiva è invece mostrato l’esempio di impostazione (settaggio) per un
allarme legato al cosiddetto tirante d’acqua, ossia la disponibilità di acqua sotto la chiglia
(clearance) che viene fissato asseconda delle caratteristiche della nave, delle sue condizioni di
carico e quindi in funzione della sua immersione (draft) ed assetto (trim).
I valori impostati non possono essere superiori alla profondità disponibile, per ovvie ragioni
di sicurezza. Al contrario se viene impostato un valore inferiore alla profondità disponibile, il
sistema accetta tale valore come valore di warning e, se si cambia carta, ed il livello di clearance
richiesto non è più disponibile in quel tratto di mare si attiva l’allarme.
In questo caso il valore settato diventa automaticamente uguale alla maggiore profondità
disponibile in quella zona di mare.
A. Vega – Appunti di radionavigazione
37
La profondità di sicurezza (Safety depth) può essere settata dall’operatore durante il
controllo di una determinata area delimitata, utilizzandola come criterio per definire una
profondità ritenuta pericolosa per la navigazione. Le profondità minori o uguali alla safety depth
sono evidenziate dal sistema, che attiva gli allarmi se la nave entra in tali zone di pericolo.
Nei sistemi ECDIS solitamente le zone pericolose sono segnate in grigio.
La figura mostra anche i colori che solitamente indicano le zone non sicure per la
navigazione (Non-navigable Area) in blu e azzurro e le zone sicure o navigabili (Navigable Area)
che sono convenzionalmente indicate in grigio chiaro o in bianco. Una linea batimetrica in grassetto
evidenzia la separazione tra le aree navigabili e quelle pericolose.
Tra le funzioni di base di un sistema ECDIS (Basic Navigational Functions) rientra il
controllo della rotta (Route check) che attiva un allarme se la nave attraversa accidentalmente la
linea di separazione tra la zona navigabile e quella pericolosa, evidenziate, come già detto, da colori
diversi.
A. Vega – Appunti di radionavigazione
38
In figura è mostrato un esempio di come può
essere rappresentato sull’ECDIS un settore di
sicurezza impostato tenendo conto della funzione
route check e della safety depth. Si notino i vari
simboli e colori adoperati per la rappresentazione dei
fanali, dei way point e delle altre unità presenti in
zona.
Ovviamente, asseconda dei parametri di
sicurezza adottati può cambiare la rappresentazione e
lo stile di un determinato oggetto, sempre il relazione
alla natura dell’oggetto stesso e della sua pericolosità
in rapporto alla sicurezza della navigazione.
Se nella zona navigabile si trova riportato un
pericolo isolato (isolated danger) e questo si trova
all’interno della zona di attenzione settata, si attiva un
allarme. Se invece il pericolo isolato si trova
all’interno di una zona non navigabile il sistema non
attiva alcun allarme.
La pianificazione della rotta mira a
determinare le migliori condizioni di sicurezza per
giungere a destinazione, mantenendo le appropriate
condizioni di navigabilità.
In relazione a ciò, i sistemi ECDIS hanno diverse funzionalità per facilitare la
pianificazione del percorso come il calcolo dell’ETA, la scelta dei waypoint, l’ampiezza dei raggi
di accostata, le distanze ed i settori di sicurezza sopra richiamati, il calcolo dei livelli di marea e
delle correnti di marea in funzione degli UKC da fissare durante la pianificazione. Tutto ciò può
ovviamente essere stampato o interfacciato ai radar, al GPS ed altri strumenti. Ciascuna rotta può
essere memorizzata dal sistema con un nome assegnato e richiamata al bisogno visualizzandola sul
display; in questa fase verranno visualizzate tutte le scelte operate e memorizzate.
A. Vega – Appunti di radionavigazione
39
Per la creazione e memorizzazione dei waypoint si utilizza il mouse o il trackball della tastiera del
sistema trascinandolo sulla carta e fissando il punto da memorizzare. I Wpt creati compariranno in
una lista identificati da un numero o da un nome. Per ciascuno di essi verrà visualizzata la
latitudine, la longitudine e la XTD (Cross Track Distance) di sicurezza settata e il raggio di
accostata che bisogna mantenere. Nel caso mostrato in figura tale distanza è pari a 0.10 miglia. Il
sistema durante la navigazione controlla che tali margini vengano rispettati. I limiti della zona di
sicurezza sono normalmente fissati dalle direttive di sicurezza della compagnia di navigazione ed
eventualmente modificate dal comandante della nave tenendo in considerazione le dotazioni
strumentali e l’efficienza della plancia, adattandoli alle condizioni di visibilità diurne e/o notturne,
alle correnti presenti ed alle condizioni meteo marine.
Quando la rotta è stata caricata il sistema tiene conto automaticamente dei criteri di sicurezza
utilizzati per l’intera durata della traversata, anche nelle varie fasi di accostata. Ovviamente, per
garantire il livello di sicurezza prescelto è necessario che la carta sia aggiornata alle ultime
correzioni disponibili.
L’aggiornamento della carta viene effettuato periodicamente e quando ne esiste la necessità, ma non
può assolutamente essere fatto quando la nave è in navigazione e il sistema è in uso.
La figura mostra la videata di una rotta creata ed avviata su di un sistema ECDIS della Transas.
Per il monitoraggio del percorso è necessario che l’impostazione data all’ECDIS soddisfi ai
requisiti di base:
L'ECDIS sia caricato con carte ENC ad adeguata scala e con gli ultimi aggiornamenti.
i parametri di sicurezza impostati siano congruenti con la nave propria.
il viaggio creato sia controllato per i criteri di sicurezza impostati e siano attivate le opportune funzioni di allarme e si attivi il monitoraggio del percorso
Appare evidente dunque che il monitoraggio del percorso durante la navigazione tiene conto degli
allarmi e delle relative funzioni che l’ufficiale di rotta intende attivare per soddisfare alle necessità
A. Vega – Appunti di radionavigazione
40
del suo viaggio e adatto alle caratteristiche della propria nave. Un sistema ECDIS è progettato per
soddisfare ed andare incontro a una moltitudine di utenti e attività; alcune delle funzioni potrebbero
risultare non rilevanti per una nave mercantile.
Si consideri inoltre che non esiste un'impostazione generale per il settaggio degli allarmi di
sicurezza, ma la scelta appropriata dipende dall'area in cui si opera e dalle necessità di quella nave
per quel determinato viaggio.
Gli allarmi possono anche
differire tra la pianificazione del
viaggio e il monitoraggio del percorso.
Durante il viaggio lungo un percorso
pre-pianificato, l'ECDIS esegue il
monitoraggio dei progressi della
navigazione. Una volta caricato un
percorso ed avviato il "monitoraggio
attivo" sono disponibili le funzionalità
legate al XTD, che viene monitorato e
visualizzato, l’avviso di avvicinamento
ad un WPT e l'allarme per la
differenza di direzione dal percorso.
Potrebbero esserci casi in cui
l'ufficiale di guardia debba lasciare la
rotta monitorata a causa di eventi
imprevisti (per esempio per evitare una
collisione o assistere una nave in
pericolo). Le funzionalità dell’ ECDIS
in relazione alla sicurezza consentono
il monitoraggio automatico e la
generazione di avvisi e funziona
indipendentemente dal percorso, ma
non sono destinate a sostituire il
processo della pianificazione del
viaggio e della tenuta del servizio di
guardia in plancia.