El USCG RDC y las ayudas electrónicas a la navegación

El autor: Dr. Charles Judice, miembro de IEEE y USCG Auxiliary FSO-NS. (Nota: los miembros de USCG Irene Gonin y Lee Luft contribuyeron a este artículo.

© Rob Bouwman / Adobe Stock

Previous Next

Para los navegantes recreativos, las ayudas a la navegación (ATON, por sus siglas en inglés) son las conocidas boyas rojas y verdes (y marcadores diurnos) que bordean nuestras vías fluviales interiores. De lo que quizás no sepan es que las boyas han existido desde los días de los imperios romano y egipcio. En las décadas posteriores a la creación de nuestro país, comenzaron a aparecer boyas en todas las formas y colores en nuestros canales. No fue hasta 1850 que el Congreso armonizó su despliegue, fomentando así el mantra familiar "Rojo, Derecho, Regreso". Avanzando rápidamente hacia el siglo XXI, en respuesta al ataque terrorista de 2001, el Congreso autorizó a USCG a desarrollar un Sistema de identificación automatizado a nivel nacional (NAIS) que ahora funciona en 69 puertos y vías fluviales principales de los EE. UU. NAIS habilitó una sofisticada red digital móvil para comunicaciones de barco a barco, de barco a tierra y de barco a ATON. Esta red demostró su valía después de los huracanes Harvey, Mathew e Irma cuando ATON virtual se activó mucho antes de que ATON físico pudiera posicionarse estratégicamente.

El rol de USCG en estos avances no hubiera sido posible sin los profesionales dedicados en su Centro de Investigación y Desarrollo (RDC) en New London. En mis 40 años en el negocio no gubernamental de investigación y desarrollo, nunca me ha impresionado más la amplitud de las tecnologías y me he centrado en el cliente, ya que he aprendido más y más sobre el RDC de USCG. Fundada en 1972, el USCG RDC ha tenido una misión amplia con respecto a mejorar la seguridad y protección de nuestras vías fluviales. Desde la investigación de cables ecológicamente sensibles para el anclaje de boyas hasta el fondo oceánico hasta el desarrollo de protocolos de comunicación de capa superior para el conjunto de mensajes específicos de aplicación (ASM) del Sistema de identificación automatizado (AIS) existente, RDC aprovecha su pequeña fuerza de trabajo cooperando con socios y comprometiéndose con las normas internacionales pertinentes. asociaciones

Desde los primeros días de RDC, se seleccionaron proyectos para ayudar a la Guardia Costera a cumplir su misión con respecto a la colocación de boyas. Junto con el software del Sistema de Información de Ayudas a la Navegación (ATONIS), se desarrolló y demostró el Diferencial Loran-C como una ayuda de posicionamiento para el establecimiento de boyas. Eventualmente estas técnicas fueron sustituidas por el GPS digital. A lo largo de los años, también RDC realizó un trabajo importante con respecto a las capacidades de potencia e iluminación, que son vitales para la navegación nocturna. Incluso antes de que existiera AIS, RDC estaba trabajando arduamente para mejorar la precisión, reducir el costo de instalación, mantenimiento y manejo de la amplia colección de boyas en las vías fluviales de los EE. UU. Estos esfuerzos sirvieron de base para la participación del centro en la navegación electrónica.

La noción de e-Navegación, tal como la define la Organización Marítima Internacional (OMI), tiene solo una década, pero se está progresando mucho. El Comité sobre el Sistema de Transporte Marítimo (CMTS) está utilizando la definición de eNAV para desarrollar su estrategia para los avances eNAV en los EE. UU. Su objetivo es: "la recopilación, integración, intercambio, presentación y análisis armonizados de la información marítima a bordo y en tierra por medios electrónicos. "mejorar la navegación de amarre a otro y los servicios relacionados, para la seguridad y protección en el mar y la protección del medio ambiente marino". RDC desarrolló arquitecturas AIS que están alineadas con esas Normas Internacionales. Para ser más específico sobre un aspecto del diseño, el RDC siguió la recomendación de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT):

a) que el uso de un AIS universal a bordo de buques permite un intercambio eficiente de datos de navegación entre buques y entre buques y estaciones costeras, lo que mejora la seguridad de la navegación;

b) que aunque este sistema está destinado a ser utilizado principalmente para la vigilancia y seguridad de la navegación en aplicaciones de uso de barco a barco, notificación de buques y servicios de tráfico de buques (VTS), también puede utilizarse para otras comunicaciones relacionadas con la seguridad marítima, siempre que Las funciones primarias no están deterioradas;

c) que este sistema es capaz de expandirse para adaptarse a futuras expansiones en el número de usuarios y diversificación de aplicaciones, incluidos los buques que no están sujetos a los requisitos de transporte AIS de la OMI, ayudas a la navegación y búsqueda y rescate;

[Para aquellos que no están familiarizados con AIS, aquí hay un manual simple. AIS es un sistema de transmisión de datos que utiliza los canales 87 y 88 de VHF para transmitir y recibir datos. Estos dos canales se dividen en 2,250 intervalos de tiempo donde los datos son colocados por el barco o por una estación costera. Los intervalos de tiempo se sincronizan localmente mediante la función de temporización del GPS. Un barco reserva un intervalo de tiempo utilizando un protocolo denominado autoorganización (acceso múltiple por división de tiempo, TDMA, que es muy eficiente y confiable. Originalmente, el AIS estaba diseñado para enviar o recibir solo 22 mensajes relacionados con la identidad, la velocidad, la dirección y otros factores del barco. Con el desarrollo de ASM, el cielo (o la superficie de la tierra) es el límite. En los EE. UU., Se han probado numerosos ASM. Uno de esos mensajes es un mensaje ambiental que proporciona información sobre el viento, las mareas, los niveles de agua, el estado actual del mar, y otros datos meteorológicos e hidrológicos. Otro es un mensaje de administración de vías fluviales que contiene información que se podría usar para operaciones de puente levadizo y bloqueo. Un tercer ASM es un aviso geográfico que puede definir un área y proporcionar información sobre las precauciones que se deben tomar en esa área. Los ASM están en forma de borrador o están siendo probados actualmente.]

El trabajo de RDC en esta área ha sido muy amplio. Por ejemplo, hace unos años, el RDC colaboró ​​con el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. (USACE) para utilizar el conjunto de mensajes, enrutadores y servidores NAIS para permitir que USACE desarrolle sistemas mejorados, compatibles con NAIS, para mejorar la seguridad y Eficiencia de funcionamiento de las esclusas interiores. Se definieron varios ASM estándar y se han desarrollado métodos para la creación, enrutamiento, puesta en cola, transmisión y monitoreo de mensajes. Hoy en día, se ha desarrollado una arquitectura de transmisión AIS alineada con los estándares internacionales para implementar la transmisión eficiente y robusta de estos ASM específicos.

Se estima que las vías fluviales de nuestro país permiten una actividad económica de más de $ 4.6 billones en más de 360 ​​puertos. La Guardia Costera tiene la responsabilidad legal de operar y mantener un sistema de ayudas marítimas para facilitar la navegación y prevenir desastres, colisiones y naufragios. Para cumplir con esta misión, la Guardia Costera opera más de 53,000 ayudas a lo largo de los Estados Unidos, Hawai, Alaska y otros lugares de los EE. UU., Como Guam y Puerto Rico. Sin embargo, aquí no es donde termina la historia. Hoy en día, los navegantes recreativos pueden descargar algunas aplicaciones de teléfonos inteligentes para: identificar y contactar a los buques cercanos; alertar a la USCG de ATON deficiente, riesgos de navegación y contaminación ambiental; y, lo más importante, navegar de forma más segura y con mayor seguridad. A medida que las herramientas de software de e-Navigation se difundan ampliamente y los desarrolladores externos puedan aprovechar la conectividad de los activos de NAIS, veremos avances significativos en el papel que juegan las tecnologías digitales dentro del Sistema de Transporte Marítimo.
Considere el siguiente escenario: Usted está saliendo de Mayport, FL, Inlet y no se dio cuenta de que un transportista de 30,000 toneladas de automóviles se está arrastrando en su popa a 7 nudos. Su radar detectó esto, pero estaba demasiado ocupado preparándose para entrar en el mar. Afortunadamente, su hijo estaba abajo jugando Fortnight en su iPhone cuando fue alertado del inminente desastre. Él le dice a papá y se evita una catástrofe. Esto es posible hoy en día debido a la flexibilidad y la estandarización de los paquetes de mensajería ASM de control de enlace de datos (HDLC) de alto nivel de NAIS y la confiabilidad y universalidad de su infraestructura de red. Tal incidente realmente le sucedió a un amigo mío (sin la ayuda de AIS avanzado).

La colección de e-ATON, ATON virtual, Sistema de identificación automática / Mensajes específicos de la aplicación (AIS-ASM), Transpondedor de búsqueda y rescate (SART), AIS satelital (S-AIS) y más le brinda a los desarrolladores gubernamentales, comerciales y privados las herramientas para crear nuevas y emocionantes formas de mejorar la seguridad, la seguridad, la eficiencia, la comodidad y el disfrute del transporte marítimo. La situación actual no es diferente del poder que se desató en la industria de la computación cuando el código abierto y la interoperabilidad eran más que un objetivo, sino una realidad. Este semestre animaré a mi clase STEM de la escuela secundaria a buscar formas de permitir que los internos de las paletas utilicen de manera ventajosa la red AIS. El USCG RDC continúa liderando el camino no solo para predecir el futuro, sino también para lograrlo.

[Nota del autor: El autor desea agradecer a los muchos miembros del personal de USCG RDC con su ayuda para escribir este informe. Especialmente quiero señalar las contribuciones de Irene Gonin y Lee Luft.]