Title:
AIS-Datenübertragung
Kind Code:
B4


Abstract:

Verfahren zur AIS-Datenübertragung mittels AIS-standardkonformen AIS-Signalen, wobei zu übertragende AIS-Daten (5) senderseitig in AIS-Signale gewandelt und über einen Hauptkanal (41) ausgesendet werden, wobei die AIS-Signale in einem AIS-Empfänger (2, 3) empfangen und in empfangene AIS-Daten (6, 7) zurückgewandelt werden, wobei senderseitig aus den zu übertragenden AIS-Daten (5) oder Teilen dieser Daten fehlerkorrigierende Redundanz-Daten erzeugt werden, die empfängerseitig zur Fehlerkorrektur der empfangenen AIS-Daten (6, 7) genutzt werden können, und die Redundanz-Daten senderseitig in Redundanz-Signale gewandelt und über einen zusätzlich zum Hauptkanal (41) vorhandenen Hilfskanal (42) ausgesendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskanal (42) durch wenigstens eines der folgenden Merkmale realisiert wird:
a) der Hilfskanal (42) wird durch eine andere Modulationsart der Signalübertragung als die Modulationsart des Hauptkanals (41) realisiert,
b) der Hilfskanal (42) wird durch Nutzung freier Zeitslots der AIS-Datenübertragung des Hauptkanals (41) realisiert. embedded image




Inventors:
Bischl, Hermann, Dr. (94501, Aldersbach, DE)
Dammann, Armin, Dr. (86899, Landsberg, DE)
Plass, Simon, Dr. (82229, Seefeld, DE)
Application Number:
DE102015121506A
Publication Date:
06/14/2017
Filing Date:
12/10/2015
Assignee:
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., 51147 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102015112570A1N/A2016-02-11



Foreign References:
89042572014-12-02
Attorney, Agent or Firm:
Gramm, Lins & Partner Patent- und Rechtsanwälte PartGmbB, 30173, Hannover, DE
Claims:
Verfahren zur AIS-Datenübertragung mittels AIS-standardkonformen AIS-Signalen, wobei zu übertragende AIS-Daten (5) senderseitig in AIS-Signale gewandelt und über einen Hauptkanal (41) ausgesendet werden, wobei die AIS-Signale in einem AIS-Empfänger (2, 3) empfangen und in empfangene AIS-Daten (6, 7) zurückgewandelt werden, wobei senderseitig aus den zu übertragenden AIS-Daten (5) oder Teilen dieser Daten fehlerkorrigierende Redundanz-Daten erzeugt werden, die empfängerseitig zur Fehlerkorrektur der empfangenen AIS-Daten (6, 7) genutzt werden können, und die Redundanz-Daten senderseitig in Redundanz-Signale gewandelt und über einen zusätzlich zum Hauptkanal (41) vorhandenen Hilfskanal (42) ausgesendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskanal (42) durch wenigstens eines der folgenden Merkmale realisiert wird:
a) der Hilfskanal (42) wird durch eine andere Modulationsart der Signalübertragung als die Modulationsart des Hauptkanals (41) realisiert,
b) der Hilfskanal (42) wird durch Nutzung freier Zeitslots der AIS-Datenübertragung des Hauptkanals (41) realisiert.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass empfängerseitig wahlweise nur die AIS-Signale aus dem Hauptkanal (41) ausgewertet werden, um die empfangenen AIS-Daten (6, 7) zu bilden, oder die AIS-Signale aus dem Hauptkanal (41) unter zusätzlicher Auswertung empfangener Redundanz-Signale ausgewertet werden, um die empfangenen AIS-Daten (6, 7) zu bilden und dabei in den empfangenen AIS-Daten (6, 7) oder Teilen davon vorhandene Übertragungsfehler zumindest zum Teil zu korrigieren.

Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die fehlerkorrigierenden Redundanz-Daten durch Kodierung mittels eines systematischen Codes erzeugt werden, der eine Fehlerkorrektur der Daten erlaubt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die über den Hauptkanal (41) übertragenen AIS-Signale durch die Übertragung der Redundanz-Signale auf dem Hilfskanal (42) nicht oder nur insoweit beeinflusst werden, dass nicht zur Auswertung der Redundanz-Signale eingerichtete AIS-Empfänger (3) dennoch die AIS-Signale zu den empfangenen AIS-Daten (7) wandeln können.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Redundanz-Daten zumindest eine Fehlerkorrektur der AIS-Daten „Schiffskennung“ und „Position des Schiffs“ erlauben.

AIS-Sender (1), der eingerichtet ist zur Ausführung der senderseitigen Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

AIS-Sender nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass den AIS-Sender (1) einen Redundanz-Datengenerator (11) aufweist, zur Erzeugung der Redundanz-Daten aus ihm zugeführten AIS-Daten (5) oder von Teilen davon eingerichtet ist, wobei dem Redundanz-Datengenerator (11) ein Redundanz-Signalsender (12, 13) nachgeordnet ist, der zur Umwandlung der Redundanz-Daten in die Redundanz-Signale und zum Aussenden der Redundanz-Signale über den Hilfskanal (42) eingerichtet ist.

AIS-Empfänger (2), der eingerichtet ist zur Ausführung der empfängerseitigen Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

AIS-Empfänger nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der AIS-Empfänger (2) einen Redundanz-Signalempfänger (21) aufweist, der zum Empfangen der Redundanz-Signale und zur Umwandlung dieser Redundanz-Signale in Redundanz-Daten eingerichtet ist, wobei dem Redundanz-Signalempfänger (21) eine Fehlerkorrektureinheit (22) nachgeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, anhand der Redundanz-Daten eine Fehlerkorrektur der empfangenen AIS-Daten (6, 7) oder von Teilen davon durchzuführen.

AIS-Transceiver, aufweisend einen AIS-Sender (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 7 und einen AIS-Empfänger (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 9.

System von AIS-Sendern (1) und AIS-Empfängern (2, 3), aufweisend:
a) wenigstens einen AIS-Sender (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 7,
b) wenigstens einen AIS-Empfänger (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 9,
c) wenigstens einen AIS-Empfänger (3), der nicht zur Auswertung der Redundanz-Signale eingerichtet ist, wobei die von den AIS-Sendern (1) übertragenen AIS-Daten sowohl von AIS-Empfängern (2) gemäß Merkmal b) als auch von AIS-Empfängern (3) gemäß Merkmal c) empfangen und ausgewertet werden können.

Computerprogramm mit Programmcodemitteln, eingerichtet zur Durchführung der senderseitigen Verfahrensschritte und/oder der empfängerseitigen Verfahrensschritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner ausgeführt wird.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur AIS-Datenübertragung mittels AIS-standardkonformen AIS-Signalen, wobei zu übertragende AIS-Daten senderseitig in AIS-Signale gewandelt und über einen Hauptkanal ausgesendet werden, wobei die AIS-Signale in einem AIS-Empfänger empfangen und in empfangene AIS-Daten zurückgewandelt werden. Die Erfindung betrifft ferner einen dementsprechenden AIS-Sender, einen dementsprechenden AIS-Empfänger sowie einen AIS-Transceiver. Die Erfindung betrifft ferner ein System von AIS-Sendern und AIS-Empfängern gemäß Anspruch 11 und ein Computerprogramm gemäß Anspruch 12.

AIS ist die Abkürzung für das Automatic Identification System, das im Schiffsverkehr zur Kommunikation von Schiffen untereinander und mit Stationen an Land oder in der Luft oder im Weltraum genutzt wird. Die AIS-Datenübertragung wird von den Schiffen z.B. zur Kollisionsvermeidung genutzt. Ferner kann ein globales Lagebild der Schiffsbewegungen erstellt werden, wobei die AIS-Signale auch per Satellit empfangen werden können. Für die AIS-Datenübertragung werden zu übertragende AIS-Daten senderseitig in AIS-Signale gewandelt, z.B. durch Modulation, und die AIS-Signale per Funk übertragen. Hierfür werden zwei Kanäle im UKW-Seefunkbereich genutzt, nämlich AIS1 = Kanal 87B und AIS2 = Kanal 88B. Die Reichweite der Funkübertragung ist daher durch die Ausbreitungsbedingungen im UKW-Frequenzbereich festgelegt.

Bei der AIS-Datenübertragung kann es zu Übertragungsfehlern kommen. Konzeptbedingt ist bei der AIS-Datenübertragung eine vorrangige Fehlerquelle die Überlagerung von AIS-Signalen aus Sicht eines Empfängers, der in Funkreichweite zu mehreren AIS-Sendern ist. Diese AIS-Sender können sich häufig nicht bezüglich der Nutzung des Übertragungskanals abstimmen, da sie nicht in Funkreichweite zueinander sind. So kommt es z. B. zu erheblichen AIS-Signal-Überlagerungen beim Empfang der AIS-Signale an Satelliten, da diese einen großen Footprint (Erfassungsgebiet) haben. AIS-Signal-Überlagerungen entstehen auch bei hoch gelegenen Boden-Empfangsstationen, wenn die Küstengebiete dicht mit Schiffen befahren sind. Bei größeren Übertragungsstrecken, z. B. zum Satelliten oder zu einer hoch gelegenen Boden-Empfangsstation, kommt es auch zu nennenswerten Signalabschwächungen, was die Fehlerraten bei der Übertragungen zusätzlich erhöht.

Aus der US 8,904,257 B2 gehen Vorschläge für die Übertragung von AIS-Daten mit zusätzlicher Fehlerschutzkodierung hervor. Dort wird vorgeschlagen, dass die zu übertragenden AIS-Daten, also die Nutzdaten, mittels einer Fehlerschutzkodierung kodiert und in einem Botschaftsrahmen eingekapselt werden. Dies hat zur Folge, dass die vom AIS-Sender ausgesendeten AIS-Signale nicht mehr AISstandardkonform sind, was insbesondere zur Folge hat, dass diese AIS-Signale nicht von der Vielzahl der Schiffe, die bereits mit AIS-standardkonformen Empfängern ausgerüstet ist, ausgewertet werden können. Dementsprechend wird dort keine AIS-Datenübertragung mittels AIS-standardkonformen AIS-Signalen offenbart.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Vorschläge für eine AIS-Datenübertragung mittels AIS-standardkonformen AIS-Signalen zu machen, die robuster gegenüber Störeinflüssen ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung hat den Vorteil, dass die AIS-Datenübertragung mit vergleichsweise geringem Aufwand wesentlich robuster gegenüber Störeinflüssen gestaltet werden kann und damit ein verbesserter Signal/Stör-Abstand erreicht werden kann. Dies gilt sowohl für Störungen aufgrund von AIS-Signal-Überlagerungen als auch für alle anderen Arten von Übertragungsstörungen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass die eigentliche Übertragung der AIS-Daten und AIS-Signale weiterhin AIS-standardkonform erfolgen kann, sodass sämtliche bereits im Einsatz befindlichen AIS-Empfänger und AIS-Transceiver auch die AIS-Daten eines erfindungsgemäß ausgebildeten, verbesserten AIS-Senders empfangen können, allerdings ohne Nutzung der Redundanz-Daten. Für die Nutzung der Redundanz-Daten zur Fehlerkorrektur ist allerdings ein entsprechendes Upgrade solcher AIS-Empfänger bzw. AIS-Transceiver erforderlich, um die Redundanz-Signale zu empfangen und auszuwerten, was aber je nach Nutzer, Betreiber des Geräts oder Schiffsbetreiber zum jeweils geeigneten Zeitpunkt vorgenommen werden kann. Insbesondere bei Neu-Ausrüstungen von Schiffen können die verbesserten AIS-Empfänger bzw. AIS-Transceiver, die die Redundanz-Signale empfangen und auswerten können, als Ausrüstung vorgesehen werden. Der hierfür erforderliche Zusatzaufwand ist vergleichsweise gering, da je nach Implementation des Hilfskanals keine Hardware-Modifikationen erforderlich sind, sondern die Erweiterungen in Form von Software-Ergänzungen vorgenommen werden können, oder allenfalls geringe Hardware-Änderungen erforderlich sind. Auch eine reine Hardware-Implementation des Hilfskanals ist vorteilhaft möglich.

Als AIS-standardkonforme AIS-Signalen werden hierbei insbesondere solche AIS-Signale verstanden, die die ITU Recommendation ITU-R M.1371-5 und/oder deren aktuelle Versionen erfüllen.

Die zu übertragenden AIS-Daten, die Redundanz-Daten und die empfangenen AIS-Daten können ganz oder teilweise in Form von Binärdaten (Bits) und/oder noch nicht entschiedenen Soft-Werten solcher Binärdaten, welche zur Decodierung der AIS Daten verwendet werden (im Sinne einer Soft Decision Decodierung), realisiert sein. So können empfängerseitig z.B. Soft-Werte der empfangenen AIS-Daten und Soft-Werte der Redundanz-Daten zur Decodierung und Bereitstellung der empfangenen AIS-Daten verknüpft werden.

Der für den Hauptkanal und den Hilfskanal verwendete Begriff „Kanal“ ist dabei als Kanal im nachrichtentechnischen Sinne zu verstehen, d. h. als irgendwie gearteter Übertragungsweg für die drahtlose Signalübertragung. Der Hauptkanal ist bei der AIS-Datenübertragung entsprechend dem AIS-Standard entweder der Kanal AIS1 oder der Kanal AIS2, wobei automatisch zwischen diesen Kanälen gewechselt wird. Als Hilfskanal kann jeder andere Teil des Signalraums, der für die AIS-Signalübertragung zugelassen ist, genutzt werden, z. B. im AIS-Frequenzbereich oder in der Nähe des AIS-Frequenzbereichs, z. B. bei freien Frequenzlücken. Als Hilfskanal kann auch ein Signalraum genutzt werden, der nicht zur Übertragung von AIS Signalen vorgesehen ist. Der Hilfskanal kann z. B. durch eine andere Modulationsart der Signalübertragung realisiert werden als die Modulationsart des Hauptkanals. Für den Hauptkanal kann als Modulationsart eine AIS-standardkonforme Modulationsart, z. B. jede Art der Frequenzumtastung (Frequency Shift Keying, FSK), genutzt werden. Insbesondere kann für den Hauptkanal die GMSK-Modulation genutzt werden (Gaussian Minimum Shift Keying). Hierdurch wird für die Übertragung der AIS-Signale nur wenig Bandbreite benötigt.

Der Hilfskanal kann aber auch anders als durch eine andere Modulationsart des Hauptkanals realisiert werden, z. B. durch eine zeitlich gemultiplexte Übertragung (zeitlicher Versatz zwischen der Übertragung der AIS-Signale und der Redundanz-Signale), oder durch Nutzung des jeweils anderen AIS-Kanals, d. h. entweder AIS1 oder AIS2, je nachdem ob dieser gerade frei ist und nicht für die eigene Übertragung der AIS-Signale genutzt wird. So können insbesondere freie Zeitslots in einem der AIS-Kanäle für die Übertragung der Redundanz-Signale und damit für die Realisierung des Hilfskanals genutzt werden.

Die Redundanz-Daten sind, wie erwähnt, als fehlerkorrigierende Redundanz-Daten ausgebildet, die empfängerseitig eine Fehlerkorrektur der dort empfangenen AIS-Daten erlauben. Je nach Art und Umfang der Redundanz-Daten können dabei mehr oder weniger Übertragungsfehler korrigiert werden, d. h. ab einer gewissen Fehlerrate sind keine vollständigen Korrekturen mehr möglich. Dennoch lässt sich durch solche Redundanz-Daten die Qualität der Datenübertragung deutlich verbessern und die Datenverluste können verringert werden. Im Gegensatz zu Redundanz-Daten, die lediglich als fehlererkennende Redundanz-Daten wie z. B. Checksummen ausgebildet sind, ist somit nicht nur eine Fehlererkennung möglich, sondern direkt empfängerseitig eine Fehlerkorrektur zumindest einiger Übertragungsfehler.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass empfängerseitig wahlweise nur die AIS-Signale aus dem Hauptkanal ausgewertet werden, um die empfangenen AIS-Daten zu bilden, oder die AIS-Signale aus dem Hauptkanal unter zusätzlicher Auswertung empfangener Redundanz-Signale ausgewertet werden, um die empfangenen AIS-Daten zu bilden und dabei in den empfangenen AIS-Daten oder Teilen davon vorhandene Übertragungsfehler zumindest zum Teil zu korrigieren. Dies hat den Vorteil, dass ein noch nicht zur Auswertung der Redundanz-Signale ausgerüsteter AIS-Empfänger dennoch die AIS-Daten übertragen kann. Ein zur Auswertung der AIS-Redundanz-Signale ausgerüsteter AIS-Empfänger kann diese Redundanz-Signale dann empfangen und auswerten und zur Fehlerkorrektur der empfangenen AIS-Daten oder von Teilen davon nutzen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die fehlerkorrigierenden Redundanz-Daten durch Kodierung mittels eines systematischen Codes erzeugt werden, der eine Fehlerkorrektur der Daten erlaubt. Dies hat den Vorteil, dass bei geringem zusätzlichem Übertragungsaufwand für die Redundanz-Daten eine deutliche Verbesserung der AIS-Datenübertragung bei Übertragungsfehlern erreicht werden kann. Hierbei werden die zusätzlichen Bits des erzeugten Codeworts, das zur Fehlerkorrektur genutzt werden kann, als Redundanz-Daten bzw. als die genannten Redundanz-Signale über den Hilfskanal übertragen. Empfängerseitig können dann die empfangenen AIS-Daten mit den Redundanz-Daten kombiniert werden und eine entsprechende Dekodierung einschließlich Fehlerkorrektur durchgeführt werden. Der verwendete systematische Code kann insbesondere ein aus der Informationstechnik bekannter fehlerkorrigierender Code sein, z. B. ein Turbo-Code, Faltungscode, RS-Code oder LDPC Code.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die über den Hauptkanal übertragenen AIS-Signale durch die Übertragung der Redundanz-Signale auf dem Hilfskanal nicht oder nur insoweit beeinflusst werden, dass nicht zur Auswertung der Redundanz-Signale eingerichtete AIS-Empfänger dennoch die AIS-Signale zu den AIS-Daten wandeln können. Auf diese Weise können insbesondere vorhandene, nicht zur Auswertung der Redundanz-Signale ausgerüstete AIS-Empfänger weiterhin genutzt werden und die AIS-Signale dort empfangen und zu AIS-Daten gewandelt werden. Eventuelle geringfügige Beeinflussungen der AIS-Signale im Hauptkanal durch die Redundanz-Signale werden dabei durch ohnehin im AIS-Empfänger vorhandene Filtermaßnahmen weggefiltert.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Redundanz-Daten zumindest eine Fehlerkorrektur der AIS-Daten „Schiffskennung“ und „Position des Schiffs“ erlauben. Auf diese Weise werden die für die Sicherheit im Schiffsverkehr besonders bedeutsamen AIS-Daten besser gegen Übertragungsfehler abgesichert. Zudem können die für die Fehlerkorrektur zu berücksichtigenden AIS-Daten auf ein geringes Maß reduziert werden, so dass der Aufwand für die Übertragung der Redundanz-Daten relativ gering ist, insbesondere auf relativ wenige Bits reduziert werden kann. Auf diese Weise wird für die Realisierung des Hilfskanals keine große Übertragungs-Bandbreite benötigt.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch einen AIS-Sender, der eingerichtet ist zur Ausführung der senderseitigen Verfahrensschritte eines Verfahrens der zuvor erläuterten Art. Auch hiermit können die eingangs erläuterten Vorteile realisiert werden. Die senderseitigen Verfahrensschritte sind insbesondere die Umwandlung der zu übertragenden AIS-Daten in AIS-Signale, z.B. durch Modulation, und das Aussenden dieser AIS-Signale über den Hauptkanal, ferner das Erzeugen der fehlerkorrigierenden Redundanz-Daten aus den zu übertragenden AIS-Daten oder Teilen dieser Daten sowie das Wandeln der Redundanz-Daten in Redundanz-Signale, z.B. durch Modulation, und das Aussenden der Redundanz-Signale über den Hilfskanal. Je nach Realisierung des Hilfskanals können diese Verfahrensschritte im AIS-Sender z.B. durch entsprechende Programmierung realisiert werden, d.h. durch eine Erweiterung oder Änderung der Software des AIS-Senders.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der AIS-Sender einen Redundanz-Datengenerator aufweist, zur Erzeugung der Redundanz-Daten aus ihm zugeführten AIS-Daten oder von Teilen davon eingerichtet ist, wobei dem Redundanz-Datengenerator ein Redundanz-Signalsender nachgeordnet ist, der zur Umwandlung der Redundanz-Daten in die Redundanz-Signale und zum Aussenden der Redundanz-Signale über den Hilfskanal eingerichtet ist. Der Redundanz-Datengenerator kann in Form von einem oder mehreren Schaltungs-Bauteilen (Hardware), durch eine Softwareerweiterung oder eine Kombination daraus realisiert werden. Dem Redundanz-Signalsender werden dabei die vom Redundanz-Datengenerator erzeugten Redundanz-Daten zugeführt.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch einen AIS-Empfänger, der eingerichtet ist zur Ausführung der empfängerseitigen Verfahrensschritte eines Verfahrens der zuvor erläuterten Art. Auch hiermit können die eingangs erläuterten Vorteile realisiert werden. Die empfängerseitigen Verfahrensschritte sind insbesondere das Empfangen der AIS-Signale vom Hauptkanal sowie das Zurückwandeln der empfangenen AIS-Signale in empfangene AIS-Daten, z.B. durch Demodulation, ferner das Empfangen der Redundanz-Signale vom Hilfskanal und das Umwandeln der Redundanz-Signale in Redundanz-Daten, z.B. durch Demodulation, sowie eine Fehlerkorrektur der empfangenen AIS-Daten oder von Teilen davon anhand der Redundanz-Daten. Je nach Realisierung des Hilfskanals können diese Verfahrensschritte im AIS- Empfänger z.B. durch entsprechende Programmierung realisiert werden, d.h. durch eine Erweiterung oder Änderung der Software des AIS- Empfängers.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der AIS-Empfänger einen Redundanz-Signalempfänger aufweist, der zum Empfangen der Redundanz-Signale und zur Umwandlung dieser Redundanz-Signale in Redundanz-Daten eingerichtet ist, wobei dem Redundanz-Signalempfänger eine Fehlerkorrektureinheit nachgeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, anhand der Redundanz-Daten eine Fehlerkorrektur der empfangenen AIS-Daten oder von Teilen davon durchzuführen. Der Fehlerkorrektureinheit werden dabei die vom Redundanz-Signalempfänger erzeugten Redundanz-Daten zugeführt.

Die zuvor erläuterten Einrichtungen, nämlich der AIS-Sender und der AIS-Empfänger, können auch Teil eines AIS-Transceivers sein, d.h. einer Einrichtung, die sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von AIS-Signalen eingerichtet ist. Dementsprechend wird die eingangs genannte Aufgabe auch gelöst durch einen AIS-Transceiver, aufweisend einen AIS-Sender der zuvor erläuterten Art und einen AIS-Empfänger der zuvor erläuterten Art.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System von AIS-Sendern und AIS-Empfängern, aufweisend:

  1. a) wenigstens einen AIS-Sender der zuvor erläuterten Art,
  2. b) wenigstens einen AIS-Empfänger der zuvor erläuterten Art,
  3. c) wenigstens einen AIS-Empfänger der nicht zur Auswertung der Ais-Redundanz-Signale eingerichtet ist,
wobei die von den AIS-Sendern übertragenen AIS-Daten sowohl von AIS-Empfängern gemäß Merkmal b) als auch von AIS-Empfängern gemäß Merkmal c) empfangen und ausgewertet werden können. Auf diese Weise ist ein Mischbetrieb in dem System mit „alten“ AIS-Empfängern, die nicht zur Auswertung der AIS-Redundanz-Signale eingerichtet sind, und erfindungsgemäß ausgebildeten AIS-Empfängern möglich, wobei zwischen allen Teilnehmern die AIS-Daten standardkonform ausgetauscht werden können. Die Vorteile der Erfindung im Hinblick auf die verbesserte Störsicherheit können allerdings nur bei der Datenübertragung zwischen AIS-Sendern gemäß Merkmal a) und AIS-Empfängern gemäß Merkmal b) realisiert werden. Dennoch ist die Datenübertragung weiterhin AIS-standardkonform und damit abwärtskompatibel.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, eingerichtet zur Durchführung der senderseitigen Verfahrensschritte und/oder der empfängerseitigen Verfahrensschritte des Verfahrens der zuvor erläuterten Art, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner ausgeführt wird. Auch hiermit können die eingangs erläuterten Vorteile realisiert werden. Der Rechner kann z.B. ein Rechner, z.B. ein Mikrocomputer oder Mikroprozessor, eines AIS-Senders, eines AIS-Empfängers oder eines AIS-Transceivers sein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Hilfskanal z.B. durch eine der nachfolgend erläuterten Ausführungsformen oder durch eine Kombination von mehreren der nachfolgend erläuterten Ausführungsformen realisiert werden:

  1. 1) Übertragung der Redundanz-Signale derart, dass sie im Frequenzbereich außerhalb der AIS-Signale oder dicht neben den AIS-Signalen liegen, z.B. durch OFDM-Signale (OFDM - Orthogonal Frequency-Divison Multiplexing = orthogonales Frequenzmultiplexverfahren), die dicht neben den AIS-Signalen liegen.
  2. 2) Übertragung der Redundanz-Signale als Spread Spectrum Signale, die den AIS-Signalen oder anderen Signalen überlagert werden können.
  3. 3) Übertragung der Redundanz-Signale durch Amplitudenmodulation der AIS-Signale.
  4. 4) Übertragung der Redundanz-Signale als zusätzliche Signale im AIS-Frequenzbereich, z.B. durch Wiederholungen der AIS-Signale als Redundanz-Signale.
  5. 5) Übertragung der Redundanz-Signale über den jeweils anderen AIS-Kanal, der nicht für die Übertragung der AIS-Signale genutzt wird.
  6. 6) Übertragung der Redundanz-Signale durch eine sonstige andere Modulationsart, die konfliktfrei der für die Übertragung der AIS-Signale genutzten Modulationsart diesen AIS-Signalen überlagert werden kann.
  7. 7) Zeitmultiplex für die Übertragung der Redundanz-Signale, d.h. Übertragung zu Zeiten, zu denen keine AIS-Signale übertragen werden, z.B. freie Zeitslots der AIS-Datenübertragung.

In allen Fällen können nicht zur Auswertung der Redundanz-Signale ausgerüstete AIS-Empfänger dennoch die AIS-Signale empfangen und auswerten, auch wenn es z. B. bei den oben genannten Ausführungsformen 2, 4 und 5 zu Interferenzen kommen kann, die aber im AIS-Empfänger wie ein erhöhter Rauschpegel aufgenommen werden und dementsprechend durch die Empfangsfilter oder andere Maßnahmen ausgefiltert werden. Bei der zuvor genannten Ausführungsform 3 kommt es aus Sicht des AIS-Empfängers zu Schwankungen der Signalstärke der AIS-Signale, was aber auch im Rahmen der regulären AIS-Signalübertragung auftreten kann, z. B. bei Reichweitenschwankungen, und dementsprechend nicht zur Verfälschungen führen darf.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

  • 1 eine erste Ausführungsform eines Systems von AIS-Sendern und AIS-Empfängern und
  • 2 eine zweite Ausführungsform eines Systems von AIS-Sendern und AIS-Empfängern.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.

Die 1 zeigt in schematischer Darstellung ein System, das einen AIS-Sender 1 sowie zwei AIS-Empfänger 2, 3 aufweist. Der AIS-Sender 1 ist erfindungsgemäß mit der senderseitigen Redundanz-Signalübertragung ausgebildet. Der AIS-Empfänger 2 ist ebenfalls erfindungsgemäß ausgebildet, sodass er die Redundanz-Signale des AIS-Senders 1 empfangen und auswerten kann. Der AIS-Empfänger 3 ist ein Standard-AIS-Empfänger, der nicht zur Auswertung der Redundanz-Signale eingerichtet ist.

Dem AIS-Sender 1 werden zu übertragende AIS-Daten 5 zugeführt, z.B. von Sensoren und/oder anderen Geräten. Als zu übertragende AIS-Daten werden beispielsweise die Schiffskennung des Schiffs, auf dem der AIS-Sender 1 eingesetzt wird, zugeführt, außerdem die Position des Schiffs in Form von geographischen Daten, die z.B. von einem globalen Navigationssystem bereitgestellt werden können.

Die zu übertragenden AIS-Daten 5 werden einem AIS-Signalgenerator 10 des AIS-Senders 1 zugeführt. Hierdurch werden die AIS-Daten 5 in AIS-Signale gewandelt, die anschließend drahtlos über den Hauptkanal 41 ausgesandt werden können, nämlich über einen der zulässigen AIS-Kanäle. Die AIS-Daten 5 werden zudem einem Redundanz-Datengenerator 11 des AIS-Senders 1 zugeführt. Dort werden aus den AIS-Daten 5 mit einem fehlerkorrigierenden Code gebildete codierte Daten erzeugt, die insbesondere die Redundanz-Daten umfassen. So können z.B. im Sinne einer systematischen Kodierung aus n Datenbits der AIS-Daten 5 insgesamt n + k codierte Datenbits erzeugt werden. Hiervon werden die hinzugefügten k Datenbits als Redundanz-Daten weiter übertragen. Diese Redundanz-Daten werden vom Redundanz-Datengenerator 11 einem Redundanz-Signalsender 12 zugeführt, der die Redundanz-Daten in aussendbare Redundanz-Signale wandelt, z.B. durch entsprechende Modulation. Diese Redundanz-Signale werden von dem Redundanz-Signalsender 12 dann über einen zusätzlich zum Hauptkanal 41 vorhandenen Hilfskanal 42 ausgesendet. Das Aussenden der AIS-Signale über den Hauptkanal 41 und der Redundanz-Signale über den Hilfskanal 42 kann über dieselbe Antenne des AIS-Senders 1 oder über separate Antennen erfolgen.

Die von dem AIS-Sender 1 über die Übertragungsstrecke 4 ausgesendeten AIS-Signale und die Redundanz-Signale können grundsätzlich von jedem AIS-Empfänger in Funkreichweite empfangen werden. Ein Empfangen einschließlich einer Auswertung der Redundanz-Signale ist jedoch nur durch entsprechend aufgerüstete AIS-Empfänger entsprechend dem hier dargestellten AIS-Empfänger 2 möglich. Der nach dem bisherigen Standard ausgebildete AIS-Empfänger 3 kann die über die Übertragungsstrecke 4 über den Hauptkanal 41 übertragenen AIS-Signale des AIS-Senders 1 wie bisher problemlos auswerten, d.h. über seinen AIS-Signalwandler 30 die AIS-Signale vom Hauptkanal 41 in empfangene AIS-Daten 7 wandeln und an andere Geräte ausgeben. Die über den Hilfskanal 42 übertragenen Redundanz-Signale mögen physikalisch wohl auch an dem AIS-Empfänger 3 bzw. dessen Antenne ankommen, führen aber zu keiner weiteren Auswertung, wie in der 4 durch den lediglich gestrichelt dargestellten Pfeil 40 angedeutet ist.

In dem AIS-Empfänger 2 werden die AIS-Signale vom Hauptkanal 41 ebenfalls empfangen und über einen AIS-Signalwandler 20 in empfangene AIS-Daten gewandelt, die bis auf mögliche Übertragungsfehler den AIS-Daten 5 entsprechen. In dem AIS-Empfänger 2 werden zusätzlich die Redundanz-Signale vom Hilfskanal 42 empfangen und über einen Redundanz-Signalempfänger 21 des AIS-Empfängers 2 in die Redundanz-Daten gewandelt. Diese Redundanz-Daten werden einer Fehlerkorrektureinheit 22 zugeführt, der auch die von dem AIS-Signalwandler 20 ausgegebenen empfangenen AIS-Daten zugeführt werden. Durch die Fehlerkorrektureinheit 22 wird soweit möglich eine Fehlerkorrektur der empfangenen AIS-Daten oder von Teilen davon durchgeführt. Die entsprechend fehlerkorrigierten AIS-Daten werden von der Fehlerkorrektureinheit 22 dann als empfangene AIS-Daten 6 abgegeben.

Die Erfindung umfasst, wie eingangs erläutert, auch Realisierungsmöglichkeiten, bei denen der Hilfskanal derart mit dem Hauptkanal gekoppelt ist, dass die in 1 getrennt dargestellten Übertragungswege für den Hauptkanal 41 und den Hilfskanal 42 sich in der Darstellung vereinigen. Dies wird anhand des Beispiels der 2 erläutert. Bei der Ausführungsform gemäß 2 erfolgt die Realisierung des Hilfskanals beispielsweise durch Amplitudenmodulation der vom AIS-Sender 1 ausgesendeten AIS-Signale.

Dementsprechend ist bei 2 der AIS-Sender 1 wiederum mit dem AIS-Signalwandler 10 sowie dem Redundanz-Datengenerator 11 ausgebildet. Im Unterschied zur Ausführungsform der 1 werden senderseitig, d.h. im AIS-Sender 1, die vom AIS-Signalwandler 10 abgegebenen AIS-Signale in einem Modulator 13 mit den Redundanz-Signalen vom Redundanz-Datengenerator 11 moduliert, z.B. entsprechend der erwähnten Amplitudenmodulation. Die auf diese Weise gewonnenen auszusendenden AIS-Signale erfüllen weiterhin die durch den AIS-Standard vorgegebenen Grenzwerte, wobei innerhalb derselben Signalübertragung der Hauptkanal 41 und der Hilfskanal 42 gebildet sind. Diese AIS-Signale werden über die Übertragungsstrecke 4 wiederum zu dem AIS-Empfänger 2 und dem AIS-Empfänger 3 übertragen.

Der AIS-Empfänger 3 ist, wie schon anhand der 1 erläutert, nicht zu Auswertung der Redundanz-Signale eingerichtet. Er empfängt die über die Übertragungsstrecke 4 übertragenen AIS-Signale, kann aber nur die Signalanteile des Hauptkanals 41 auswerten und wandelt diese in die empfangenen AIS-Daten 7.

Bei dem AIS-Empfänger 2 erfolgt eine Auswertung der Redundanz-Signale, die in dem über die Übertragungsstrecke 4 übertragenen Signal enthalten sind. Die über die Übertragungsstrecke 4 empfangenen Signale werden in dem AIS-Empfänger 2 dem AIS-Signalwandler 20 sowie in diesem Fall zusätzlich dem Redundanz-Signalempfänger 21 zugeführt. Der Redundanz-Signalempfänger 21 ist in diesem Fall technisch anders ausgebildet als bei der Ausführungsform der 1, da er bei der Ausführungsform der 2 aus dem gemeinsamen Signal den Anteil der Redundanz-Signale herausfiltern bzw. demodulieren muss.

Wie bei der Ausführungsform der 1 werden die von dem AIS-Signalwandler 20 abgegebenen empfangenen AIS-Daten sowie die von dem Redundanz-Signalempfänger 21 gewonnenen Redundanz-Daten der Fehlerkorrektureinheit 22 zugeführt, durch die die erläuterte Fehlerkorrektur durchgeführt wird. Die hiervon abgegebenen Daten werden letztendlich als empfangene AIS-Daten 6 ausgegeben.