Będący w finalnej fazie specyfikacji technicznej system VDES powiększy poprzez segment satelitarny zasięg łączności oraz umożliwi szybką wymianę danych w morskim paśmie VHF, tworząc tym samym pole na nowe usługi zwiększające bezpieczeństwo i ochronę żeglugi.

Spitsbergen, największa wyspa Svalbardu, to od dwudziestu lat częsty cel statku szkoleniowo-badawczego „Horyzont II”. Nierzadko są to pionierskie wyprawy w słabo poznane rejony archipelagu stanowiącego swoiste, niezwykle ważne laboratorium przyrodnicze. Należąca do Uniwersytetu Morskiego w Gdyni jednostka pełni także funkcje zaopatrzeniowe: dostarcza żywność, paliwo i sprzęt do stacji PAN w Hornsundzie. Obok polarników na pokład zabierani są studenci Wydziału Elektrycznego, którzy w trakcie kilkutygodniowych rejsów odbywają programową praktykę morską. To, co dla nich jest obfitującą w doznania wyprawą na daleką Północ, dla dowodzących statkiem stanowi duże wyzwanie. Wszystko z powodu ograniczeń technicznych systemów monitorujących ruch statków, które nie zapewniają pokrycia obszarów takich, jak Arktyka. Może się to zmienić za sprawą rozwiązania, nad którym pracują m.in. naukowcy z Zakładu Telekomunikacji Morskiej UMG w ramach międzynarodowych projektów finansowanych przez Europejską Agencję Kosmiczną i Unię Europejską.

Wielki Brat na wodzie

Obecnie śledzenie ruchu na morzach i oceanach odbywa się w oparciu o systemy Automatycznej Identyfikacji Statków (AIS) oraz – w mniejszym stopniu – Long Range Identification and Tracking (LRIT). Każda jednostka wyposażona jest w dedykowany transponder, który co pewien czas rozgłasza informacje pozwalające na jej identyfikację, lokalizację, określenie prędkości i kursu, którym się porusza, a także rodzaju transportowanego ładunku. Dzięki temu, jeżeli w trakcie rejsu dojdzie do niebezpiecznej sytuacji, służby ratownicze dostają wszelkie informacje na temat tego, gdzie i w jaki sposób przeprowadzić akcję poszukiwawczo-ratowniczą oraz jakie środki w nią zaangażować.

– Przy czym nie chodzi tu tylko o przybrzeżne jednostki ratownicze, ale także inne statki znajdujące się w danym regionie, które należy poinformować o zaistniałej sytuacji i skierować do miejsca zdarzenia – tłumaczy prof. dr hab. inż. Krzysztof Górecki, dziekan Wydziału Elektrycznego UMG.

Jak dodaje, system AIS od kilkunastu lat sprawdza się bez zarzutu w strefach przybrzeżnych, ale w związku z ograniczeniami fizycznymi nie jest w stanie odbierać danych na otwartych akwenach morskich czy w strefach polarnych. Odkąd ruch statków zaczął się tam zwiększać (szczególnie w rejonie tzw. przejścia północnego), rozwiązanie problemu ograniczeń systemów śledzenia i monitorowania ruchu morskiego nabrało priorytetowej rangi. Ale to nie wszystko. Rozbudowa systemu AIS o kolejne urządzenia i usługi doprowadziła w ostatnim czasie do znacznego obciążenia jego interfejsu radiowego, co destrukcyjnie wpływa na stabilność działania całości. Dało to impuls do podjęcia prac nad opracowaniem nowego systemu wymiany danych w morskim paśmie VHF – VHF Data Exchange System (VDES).

Krótkie pakiety

Podobnie jak inne systemy używane w cyfrowej łączności morskiej, tak i ten zapewni wymianę danych w trybie dupleksowym w relacjach ląd – statek, statek – statek czy statek – satelita. Aby nie doszło do wzajemnych zakłóceń między statkami, których tysiące będzie jednocześnie korzystało z systemu, transfer zaplanowano nie w trybie ciągłym, lecz w pewnych odstępach czasu. Każda jednostka będzie miała zapewnione jedynie krótkie „okno” transmisyjne do przekazania pakietu danych.

– Następnie służby administracji morskiej odpowiedzialne za rejon, w którym znajduje się dany statek, otrzymają te informacje i w zależności od ich treści przystąpią do określonego działania – wyjaśnia prof. Górecki.

Zwraca przy tym uwagę, że nie ma mowy o zapewnieniu bezpiecznej żeglugi kosztem choćby bezpieczeństwa transmisji danych. Oba te elementy są w dzisiejszych czasach nierozłączne i wzajemnie na siebie wpływają. Przywołuje na dowód przykłady piractwa morskiego, które wbrew pozorom nie jest problemem historycznym. Statek uprowadzony u wybrzeży Nigerii, atak na inny płynący po wodach Zatoki Meksykańskiej, akty pirackie w rejonie rogu Afryki, porwanie marynarzy w Zatoce Gwinejskiej – to tylko kilka przykładów z ubiegłego roku.

Piractwo to wszak nie jedyny problem, z jakim przychodzi się zmagać na morzu. W przypadku nagłego zagrożenia życia bądź zdrowia członków załogi lub pasażerów statku trzeba błyskawicznie skierować odpowiednią ekipę ratunkową albo udzielić choćby zdalnej konsultacji medycznej. Podobnie gdy dochodzi do awarii technicznej, której załoga nie jest w stanie samodzielnie usunąć. Wreszcie zdarzyć się może np. wyciek paliwa czy utrata kontenerów w trakcie sztormu.

– Wówczas należy możliwie szybko raportować odpowiednim służbom oraz ostrzegać innych uczestników danego szlaku żeglugowego – opisuje dziekan Wydziału Elektrycznego.

Titanic (byłby?) ocalony

Będący w finalnej fazie specyfikacji technicznej system VDES powiększy poprzez segment satelitarny zasięg łączności oraz umożliwi szybką wymianę danych w morskim paśmie VHF, tworząc tym samym pole na nowe usługi zwiększające bezpieczeństwo i ochronę żeglugi. Być może, gdyby działał już przed z górą stu laty, udałoby się uratować Titanica – puszczają wodze fantazji pracownicy Zakładu Telekomunikacji Morskiej UMG.

To właśnie tu mgr inż. Marcin Waraksa i dr inż. Jerzy Żurek, współpracujący na co dzień m.in. z Europejską Agencją Bezpieczeństwa Morskiego, Międzynarodową Organizacją Morską, a także instytucjami odpowiedzialnymi za definicję i standaryzację systemów telekomunikacyjnych oraz satelitarnych (Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny, Europejska i Polska Agencja Kosmiczna), opracowali zarówno segment satelitarny systemu AIS, jak i usługi możliwe do wdrożenia w systemie VDES, które pozwolą na dalszy rozwój aplikacji związanych bezpośrednio z bezpieczeństwem i ochroną żeglugi (także w obszarach podbiegunowych), ochroną środowiska morskiego i poprawą efektywności transportu morskiego.

Wdrożenie systemu VDES planowane jest w ciągu kilku najbliższych lat. Proces ten obejmuje opracowanie algorytmów i schematów modulacyjnych, które trzeba będzie zaimplementować w docelowych urządzeniach nadawczo-odbiorczych. Następnie na wybranych jednostkach zostaną wykonane niezbędne badania i testy. W kolejnym etapie trzeba uzyskać akceptacje organizacji międzynarodowych i towarzystw klasyfikacyjnych, które potwierdzą, że system działa poprawnie i nie zakłóca współistniejących na statkach i lądzie systemów łączności radiowej.

– To jeszcze nie koniec. Trzeba pamiętać, że to proces znacznie dłuższy niż w przypadku systemów na powierzchni Ziemi. Każdy system satelitarny składa się bowiem z dwóch segmentów: tzw. naziemnego i kosmicznego. Ten drugi obejmuje konstelację od kilku do kilkunastu satelitów, które muszą się znaleźć na określonych orbitach i dopiero wtedy można mówić o sprawnym działaniu całości – sięga w przyszłość prof. Górecki.

Projekt Jericho-VDES, wart 150 tys. euro, jest kolejnym po POL-SAT-AIS (30 tys. euro) i SAT-AIS-PL (200 tys. euro), który na Uniwersytecie Morskim w Gdyni realizowany jest we współpracy konsorcjów naukowo-przemysłowych z Europejską Agencją Kosmiczną. To kontynuacja wcześniejszego, czteroletniego przedsięwzięcia EfficienSEA o budżecie 7,7 mln euro, finansowanego ze środków UE w ramach programu Baltic Sea Region Programme 2007–2013.