Système d'identification automatique

Schéma général

L'AIS est composé d'un émetteur, de 2 récepteurs TDMA VHF[2], d'un calculateur, d'un système ASN (appel sélectif numérique), d'un système de positionnement par satellite, d'un DCU (Display Control Unit : écran de contrôle) et est interfacé avec les instruments du navire (compas gyroscopique ou satellitaire, indicateur de vitesse de changement de cap (optionnel), loch…).

Le signal est multiplexé pour éviter que les navires ne se brouillent mutuellement en émettant au même moment. Pour accroître la capacité du système, la fréquence de rafraîchissement est modulée en fonction de la vitesse du navire et de ses évolutions : un navire lent et suivant une route rectiligne rafraîchira ses données avec une fréquence plus espacée.

Le multiplexage temporel est assez complexe. Chaque minute est divisée en 2 250 intervalles ('slots' en anglais). L'attribution d'un intervalle d'émission (incrémental, fixe, aléatoire, auto-organisé)[3] fait appel à plusieurs algorithmes en fonction du mode de fonctionnement. La référence temporelle peut être primaire (UTC) ou secondaire (basée sur la réception d'autres messages).

La portée des communications VHF au sol étant limitée par la rotondité de la Terre, plusieurs entreprises se sont lancées dans la réception des signaux AIS par satellite[4]^,[5]^,[6]. Le système n'ayant pas été prévu pour une telle réception, il a fallu résoudre certaines difficultés techniques, notamment la résolution des collisions entre messages émanant de nombreux navires se trouvant dans la zone de couverture[7].

Trame AIS. On distingue clairement le préambule et les deux marqueurs HDLC.

AIS utilise les deux fréquences VHF 161,975 MHz et 162,025 MHz qui ont été réservées dans le monde entier pour cette application[8] ). Le type de modulation est GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) et le débit 9 600 bauds. Les paquets contiennent 168 ou 440 bits, ils sont précédés d'un préambule de 24 bits permettant de synchroniser le récepteur. Les trames sont de type HDLC (qui comporte un code de contrôle de redondance cyclique (CRC) et sont encodées en NRZI[9]. L'empreinte sonore de AIS est proche du bruit de fond, et les trames ne durent que 30 ms.

La liaison avec l'ordinateur s'effectue généralement par communication série (plus récemment en communication série sur USB) en suivant la norme NMEA 0183[10] avec des lignes du genre :

!AIVDM,1,1,,A,133i3fgP00PIiB0Lw57@0?vl2@?Q,0*6E
!AIVDM,1,1,,B,533i3fT00000uC;OK01@<P4q@<PE>380000000000P@64ufj00hk2ACU84hE2DiP@00000,0*66

L'AIS permet d'identifier les navires lorsque la reconnaissance visuelle ou radar n'est plus possible (nuit, temps de brume, faible échos radars). Des systèmes AIS sont installés sur des marques flottantes (bouées) ou fixes (phares) afin de pouvoir les identifier plus rapidement.

L'AIS peut être utile pour éviter les collisions mais avec certaines limitations liées à sa faible présence actuelle à bord des petits bateaux, mais surtout il n'est pas mentionné dans le texte du règlement international pour prévenir les abordages en mer. Certains dysfonctionnements ont été rapportés (mauvaise position de la cible), il est conseillé comme pour tout système électronique de ne pas lui accorder une confiance aveugle, mais de toujours vérifier par d'autres moyens, ce n'est pas un appareil de navigation.

D'autres utilisations sont envisagées comme la transmission aux navires par les stations terrestres des positions des obstructions (épaves, écueils).

L'AIS devrait également faciliter la coordination des opérations de sauvetage en permettant aux stations terrestres (sémaphores, CROSS) d'identifier les navires les plus à même de se porter sur les lieux du sinistre. L'efficacité de l'AIS dans ce domaine est toutefois limitée par la portée de la radio VHF (30 à 50 milles).

Il permet la transmission de messages adressés à tous, ou à une cible particulière (identifiée à portée).

Depuis décembre 2015, l'AIS est également utilisé pour mesurer les courants de surface des océans en temps-réel[11].

DCU

Données d'une cible

Toutes les 2 à 10 secondes, un navire équipé de l'AIS transmet les informations suivantes (NB : certains capteurs supplémentaires sont nécessaires pour cette liste) :

• Numéro MMSI : identifiant unique du navire
• Statuts de navigation, par exemple : amarré, au mouillage, faisant route au moteur, à capacité de manœuvre restreinte, échoué, en opérations de pêche, handicapé par son tirant d'eau, faisant route à la voile (cette information n'est pas toujours très fiable car indiquée par le chef de quart qui oublie parfois de changer de statut ; on peut croiser de nombreux exemples de navires "amarrés" au milieu de l'océan faisant route à 15 nœuds)
• Route sur le fond
• Vitesse sur le fond
• Vitesse de changement de cap (Taux instantané de giration)
• Position : latitude et longitude avec une précision de 1/10000 de minute (précision non fiable aujourd'hui)
• Cap vrai (information venant d'un compas)
• Heure UTC

De plus, toutes les six minutes les informations suivantes sont transmises :

• Numéro d'appel sélectif
• Nom du navire
• Type de bâtiment ou de cargaison (ex. : marchandises dangereuses)
• Dimensions du navire
• Position de l'antenne AIS sur le bateau
• Type d'instrument de positionnement satellitaire : GPS ou DGPS
• Tirant d'eau (les mises à jour à l'initiative du chef de quart)
• Destination (indiquée par le chef de quart)
• ETA : estimation de l'heure d'arrivée à destination (renseigné par le chef de quart)
• Nombre de personnes à bord (indiqué par le chef de quart)

Il est possible de couper l'émission des données, cette possibilité doit être effectuée en toute connaissance de cause, car il sera possible en cas d'événement de mer (par exemple : abordage, opérations SAR) de connaître par la suite l'heure de la coupure de ces émissions, qui demeure sous l'entière responsabilité du capitaine. Le fait de mettre l'écran de contrôle (DCU) sur arrêt ne coupe pas l'émission des données, il faut entrer dans un menu. Arrêter le DCU peut par contre perturber le système de navigation intégré si celui-ci en fait partie.

L'information fournie peut être affichée sur un ordinateur interfacé avec un récepteur VHF à condition de disposer d'un logiciel de décodage. Pour la plaisance, l'exploitation des signaux AIS uniquement en réception peut donc être un complément au radar lorsqu'il faut franchir les dispositifs de séparation du trafic (« rails »).