von Thorsten Libotte, Senior Consultant bei BusinessCode
Als Team-Mitglied der BlueBox bin ich mit diesem Thema dieses Jahr in Berührung gekommen. Wir haben dieses Jahr unsere BlueBox-Luftfracht in eine BlueBox-Cargo Applikation erweitert, indem wir nun neben Luft- auch See-Fracht-Tracking anbieten. AIS manifestierte sich durch Handhabung und Auswertung von Schiffspositionen als neues Thema. Ich fand dieses Thema interessant, spannend und es passte zu dem Vorhaben in einem Privatprojekt einen Raspberry Pi einzusetzen.
Was ist AIS?
Das Automatische Identifikationssystem (AIS) ist ein Ortungssystem, das auf Schiffen verwendet wird, um Kollisionen zu verhindern und die Sicherheit auf See zu verbessern. AIS ist eine ältere Technologie, die im UKW-Funkband arbeitet. Es wurde eingeführt, um Kollisionen zwischen großen Schiffen auf See zu verhindern, insbesondere wenn sie sich außerhalb der Reichweite landgestützter Systeme befinden.
Seit 2002 schreibt das Übereinkommen der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) zum Schutz des menschlichen Lebens auf See (SOLAS) vor, dass alle Schiffe über 300 BRZ, die im internationalen Verkehr unterwegs sind, sowie alle Passagierschiffe unabhängig von ihrer Größe, AIS-Klasse-A-Geräte an Bord haben müssen.
Wie funktioniert AIS?
Schiffe sind mit AIS-Transceivern ausgestattet, die Informationen über das Schiff, wie seine Position, Geschwindigkeit und Kurs, senden.
Datenerfassung: Diese Signale werden von Bodenstationen entlang der Küsten oder von Satelliten im Weltraum empfangen.
Datenaggregation: Die gesammelten Daten werden dann von Organisationen, die sich auf maritime Informationen spezialisiert haben, gesammelt und verarbeitet. Sie verwandeln die Rohdaten in nützliche Informationen.
Datenanalyse: Schließlich analysieren Nutzer der AIS-Daten, wie Reedereien und maritime Behörden, diese Informationen, um die Schiffsbewegungen zu überwachen, die Navigationssicherheit zu verbessern und den Seeverkehr zu verwalten. AIS ist entscheidend dafür, dass Schiffe sicher und effizient navigieren können, wodurch das Risiko von Unfällen auf See verringert wird. Wenn ein Schiff sein AIS ausschaltet, deutet dies oft auf schlechte Absichten hin. Dies wird typischerweise getan, um Aktivitäten wie illegale Fischerei, Schmuggel oder Piraterie zu verbergen.
AIS-Nachrichten
Um AIS zu verstehen, müssen wir die verschiedenen Arten von AIS-Nachrichten kennen. Diese Nachrichten können in drei Haupttypen kategorisiert werden: statische Informationen, dynamische Informationen und reisebezogene Informationen.
Statische Informationen: Dazu gehören Details, die sich nicht oft ändern: MMSI-Nummer, IMO-Nummer, Name und Rufzeichen, Länge und Breite, Schiffstyp, Standort der Positionsbestimmungsantenne.
Dynamische Informationen: Diese Art von Informationen ist entscheidend für die Analyse, da sie die Bewegungen des Schiffes erfasst: Position des Schiffes mit Genauigkeitsangabe, Zeitstempel der Position (in UTC), Kurs über Grund (COG).
Reisebezogene Informationen: Dazu gehören Details über die Reise des Schiffes, wie Zielort, geschätzte Ankunftszeit und Tiefgang. Diese Eigenschaften werden manuell von der Besatzung eingegeben/geändert. Daher können die Informationen in unstrukturierter Form vorliegen.
All diese Informationen werden von AIS-Empfängern erfasst und dann, wie bereits beschrieben, aggregiert, um ein umfassendes Bild des Schiffsverkehrs zu liefern.
Wie man AIS-Daten erhält
Wir wissen, dass AIS verwendet wird, um die Bewegungen von Schiffen zu verfolgen. Aber wie können wir diese Daten erhalten? AIS funktioniert, indem es Funksignale aussendet. Diese Signale können von Einzelpersonen erfasst werden, wenn sie die richtige Ausrüstung haben. Es gibt zwei Hauptmethoden, um AIS-Daten zu erfassen:
Satellitennetzwerke: Satelliten erfassen die Bewegungen von Schiffen auf hoher See.
Terrestrische Empfänger: Diese Empfänger, die eine Reichweite von etwa 40 Seemeilen haben, erfassen die Bewegungen von Schiffen, wenn sie in Häfen ein- und auslaufen.
Es gibt mehrere Datenanbieter, die AIS-Daten anbieten. Diese können kommerzielle Unternehmen, Gemeinschaftsgruppen, Hafenbehörden oder Küstenwachen sein. Zum Beispiel erfassen Küstenwachen in vielen Ländern diese Signale und können die Daten verfügbar machen.
Bau des Empfängers
Für den Bau des Empfängers hatte ich mir untenstehende Teile bestellt und in handwerklicher Kunst zu einem Ganzen zusammengesetzt. Beim Raspberry Pi entschied ich mich für das 5er Modell, weil dieser schon mit einem Dualband-WLAN bestückt ist. Mit dem Raspberry Pi Imager war die Installation eines Betriebssystems auf dem Raspberry per SD-Karte sehr einfach. Eine ausgediente Funk-Maus sowie ein Funk-Keyboard aus den Privatbeständen vervollständigten das Setup. Damit waren dann auch schon alle vier verfügbaren USB-Anschlüsse belegt: Maus, Keyboard, Strom für den Bildschirm und der AIS-Dongle.
Ich wollte alle Dinge in einer handlichen Holzbox haben, damit man alle Komponenten einfach und unfallfrei (ins Büro) transportieren konnte. Die größte Schwierigkeit war es den AIS-Dongle in Betrieb zu nehmen. Ich habe verschiedene Programme ausprobiert und bin dann nach etlichen Fehlversuchen beim AIS-Catcher geblieben. Nach erfolgreicher Test-Phase sendet der Empfänger nun seine Daten an AIS-Catcher. Mit der Empfängerstation kann man mehrere Datenanbieter parallel bedienen. Als „Belohnung“ erhält man meistens eine Premium-Mitgliedschaft, mit der man die jeweilige Plattform weiter erforschen kann.
