Beitrag 06

Pilot's Mate - Assistenzsystem für den seeseitigen Einsatz

Dr.-Ing. Anke Zölder, Dipl.-Ing. Kai Pankow, Dipl.-Math. René Eyrich, Prof. Dr.-Ing. Reinhard Müller
Schiffahrtsinstitut Warnemünde e.V., Hochschule WiFachbereich Seefahrt

Abstract
  1. Innovation
  2. Technische Systemkonfiguration des Lotsen-Assistenzsystem
    1. Allgemein
    2. Positionssensor
    3. AIS - Einheit
  3. Erläuterung zur Software
    1. Systemmerkmale
    2. Betriebsarten - Überblick
    3. Traffic Situation Display (TSD)
    4. Automatic Conflict Detection (ACD)
    5. Manual Route Manager (MRM)
    6. Recommended Route Editor (RR-E)
    7. Zusätzliche Systemmerkmale
      1. Recommended Track
      2. Korrektur der GPS-Antennen-Position
      3. On-Track-Monitor
  4. Erste Erfahrungen mit Pilot's Mate
  5. Zusammenfassung
  6. Literatur


Abstract

In küstennahen Revieren sowie in Hafengebieten wird die Schiffsführung an Bord durch Lotsen unterstützt. Für Schiffe mit gefährlicher Ladung z.B. Tanker sowie für Schiffe ab einer bestimmten Größe und/oder Tiefgang besteht in den Revieren eine Lotsenannahmepflicht.

Lotsen sind erfahrene Seeleute, die sich durch ihre besonderen Revierkenntnisse und Erfahrungen auszeichnen. Durch ihren Einsatz tragen sie wesentlich zur Erhöhung der Schiffssicherheit bei.

Zur Unterstützung der Arbeit der Lotsen vor, während und nach der Lotsung wurde das Assistenzsystem "Pilot's Mate" entwickelt. Das System nutzt die Vorteile der neuen AIS- Technologie, die im Juli 2002 für Schiffe ab einer bestimmten Größe zur Pflichtausrüstung wird.
Pilot's Mate entstand mit Unterstützung der Lotsen der Lotsenbrüderschaft WIROST. Diese führte erste Testfahrten mit dem Pilot's Mate durch.

Die Ergebnisse wurden im Rahmen des BMBF-Forschungsprojektes "NACOM" [8] gewonnen. Das BMBF-Forschungsprojekt NACOM wurde unter Trägerschaft der DLR e.V. realisiert.


1 Innovation

Das Assistenzsystem Pilot's Mate ist für den seeseitigen Einsatz als eigenständiges Lotsen- Unterstützungssystem entwickelt worden. In Pilot's Mate wurde ein neues Konzept in der computergestützten Verkehrsassistenz ([2],[3]) realisiert.
Autonome Sensoren liefern die eigene Positionsinformation (GPS-Sensor) sowie die Informationen von anderen Fahrzeugen (AIS-Datenempfänger, Radardaten via Remote Control). Im Assistenzsystem wird anhand der empfangenen Positionsinformationen die aktuelle Verkehrssituation ermittelt. Die Darstellung und Verarbeitung der Informationen erfolgt in der ECDIS. Unter Kenntnis des Reiseziels (nächster Wegpunkt) der Fahrzeuge können die Fahrzeugrouten automatisch berechnet oder manuell erstellt werden. Dies ist die Voraussetzung für eine kontinuierliche zeitdiskrete Voraussimulation des zukünftigen Verkehrsablaufes unter Berücksichtigung dynamischer Schiffseigenschaften. Dabei werden Strandungs- und Kollisionsrisiken automatisch ermittelt. Unzulässige Begegnungssituationen zwischen Fahrzeugen werden unter Beachtung von fahrzeugabhängigen Sicherheitsbereichen sowie Strandungsgefahren aufgrund der Kenntnis fahrzeugabhängiger Tiefgänge erkannt und visuell in graphischer und/oder numerischer Form dargestellt.

Zur Beseitigung von gefährlichen Situationen erarbeitet sich der Lotse einen Lösungsvorschlag, indem er die vorhandene Schiffsroute manuellverändert. Wegpunkte können gesetzt, verschoben oder auch gelöscht bzw. Fahrtänderungen für Wegpunkte vorgenommen werden. Zur schnelleren Routenmodifikation können vom Lotsen vordefinierte Routen (Recommended Routes) in die eigene Fahrzeug-Route integriert werden. Die modifizierten Routen werden kontinuierlich auf Gefahrensituationen überprüft, so dass eine sofortige Überprüfung der Modifikationen erreicht wird.
Zur Unterstützung des Lotsen existiert ein On-Track-Monitor, mit dem für ein Fahrzeug in einer vergrößerten Darstellung die Einhaltung der Route in bestimmen Toleranzbereichen überwacht werden kann.


2 Technische Systemkonfiguration des Lotsen-Assistenzsystem

2.1 Allgemein

Zur minimalen Systemkonfiguration des Lotsen - Assistenzsystems gehören:

  • Wassergeschütztes Notebook
  • GPS-Empfänger zur Ermittlung der eigenen Position.

Zur Erreichung der maximalen Systemperformance ist die Konfiguration zu erweitern um:

  • AIS - Empfangseinheit oder
  • Datenlink zum Empfang von Radarzielen von einer Verkehrszentrale oder
  • Schnittstelle zum schiffseigenen Radar (Abbildung 1).

Abbildung 1: Systemkonfiguration für ein seeseitiges Assistenzsystem

Nachteil der schiffsseitigen Radar-Verbindung ist, dass die Unabhängigkeit von der Bordsensorik verloren geht. Das Herstellen der Verbindung ist zusätzlich mit technischem und zeitlichem Aufwand verbunden und häufig nicht realisierbar.


2.2 Positionssensor

Zur Bestimmung der eigenen Position wird ein 12-Kanal-GPS-Empfängermodul [9] verwendet. Das GPS-Modul in kompakter Bauform (GPS-Maus, Abbildung 2) besteht aus einem GPS-Empfänger mit Interfacekabel, integrierter Antenne und einem Strom/Datenkabel. Das Modul kann per Magnethalter befestigt werden. Sein Gewicht ist sehr gering (110g ohne Kabel). Die GPS-Maus ist in einem wasserresistenten Gehäuse integriert und somit auch für extreme Umgebungsbedingungen geeignet.

Abbildung 2: 12-Kanal-GPS-Empfängermodul GARMIN GPS 35 LVS PC

Der 12 Kanal-Empfänger GARMIN GPS 35 LVS PC empfängt und verarbeitet bis zu 12 Satelliten gleichzeitig und bestimmt daraus die Position. Über RTCM besteht die Möglichkeit der DGPS-Korrektur.
Die Gleichspannungsversorgung von 3,6V - 6V erfolgt über den PS2-Stecker direkt aus der Mausschnittstelle des Laptops. Das GPS-Modul liefert die Daten im Format NMEA 0183, so dass diese direkt über die RS232-Schnittstelle in den Laptop gespeist und verarbeitet werden können.
Mit der GPS-Maus ist eine Genauigkeit von 15m ohne und 5m mit DGPS-Korrektur erreichbar.


2.3 AIS - Einheit

Zur Verbesserung der Identifizierung von Schiffen und zur Erhöhung der Sicherheit wurde das Automatische Identifizierungssystem (AIS) entwickelt. Von der Internationalen Maritimen Organisation (IMO) wurde hierfür eine Ausrüstungspflicht für Schiffe auf internationaler Fahrt entsprechend einer zeitlichen und größenabhängigen Staffelung ab Juli 2002 festgelegt [1].

Durch die AIS - Ausrüstung der Schiffe besteht die Möglichkeit des automatischen und kontinuierl ichen Datenaustausches zwischen ausgerüsteten Schiffen sowie zu Landstationen. Die Übertragung der Daten erfolgt im VHF-Bereich. AIS arbeitet nach einem selbstorganisierenden Zeitschlitzverfahren (STDMA). Jede AIS-Einheit reserviert einen Zeitschlitz, in dem dann die Übertragung der Informationen im Broadcast-Verfahren erfolgt. Die AIS-Einheit empfängt Daten von Fahrzeugen, die sich innerhalb der AIS-Reichweite befinden. Die AIS-Daten werden in dynamische, statische und reiseabhängige Daten eingeteilt. Die dynamischen Daten sind die Daten, die sich ständig aufgrund der Bewegung des Schiffes ändern wie Position, Zeitstempel, Kurs, Geschwindigkeit, Drehrate (Rate of Turn), die Lage des Schiffes (Heading) und Navigationsstatus. Diese Bewegungs-informationen werden mit einer hohen, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit sowie Kursänderungsdifferenz bestimmten Updaterate übertragen. Statische Daten beinhalten Informationen über das Schiff, die sich nur bei Wechsel des Eigentümers bzw. bei baulichen Veränderungen ergeben. Dazu zählen: IMO-Nummer, Rufzeichen, Schiffsname, Länge und Breite des Schiffes, Schiffstyp sowie der Antennenstandort. Die reiseabhängigen Daten sind während einer Reise konstant. Folgende Daten sind definiert: Tiefgang des Schiffes, Beladungsart, geschätzte Ankunftszeit sowie der Zielhafen. Die Übertragungsraten für die statischen und reiseabhängigen Daten sind wesentlich geringer, da diese sich während der Reise nicht verändern (alle 6 Minuten). Damit wird eine verringerte Belastung des Übertragungskanals durch diese Daten erreicht.

AIS besteht aus einem GPS Empfänger mit Antenne, einem Kommunikationsprozessor und einer Sende- und Empfangseinheit (Transmitter/Receiver). Der GPS- Empfänger liefert einerseits eine hochgenaue Zeitbasis (time stamp) zur Synchronisation und zum anderen arbeitet er als Positionssensor.
Der Kommunikationsprozessor übernimmt die interne Steuerung und Koordinierung der verschiedenen Module innerhalb von AIS, regelt den Zugriff auf den Datenlink, die Kodierung der zu sendenden Informationen sowie die Decodierung der empfangenen Nachrichten. Die VHF Radio Einheit ist eine High Performance Tranceiver Einheit, die aus 2 AIS-Empfängern, einem DSC-Empfänger und einer Sendeeinheit besteht. Durch die Nutzung von zwei AIS-Empfängern, die auf zwei unterschiedlichen Frequenzen erarbeiten, erfolgt eine Kapazitätserhöhung.

Da in Zukunft bei lotsenpflichtigen Schiffen auf internationaler Fahrt von einer AIS - Ausstattung ausgegangen werden kann, wurde für das Lotsenassistenzsystem nur eine AIS-Empfangseinheit vorgesehen. Die AIS-Empfangseinheit ist ein AIS, reduziert um die Sendeeinheit. Das hat den Vorteil, dass der Energieaufwand wesentlich geringer als bei einem kompletten AIS ist. Der wesentliche Vorteil besteht aber darin, dass der Lotse die AIS-Schiffsinformationen des zu lotsenden Schiffes schon empfangen kann, bevor er an Bord des Schiffes ist.


3 Erläuterung zur Software

3.1 Systemmerkmale

Die Assistenzsoftware von Pilot's Mate [7] zeichnet sich durch die folgenden Merkmale aus:

  • Nutzung von ECDIS -Informationen für Darstellung und Berechnungen,
  • Waypoint Manager zur detaillierten Wegfindung und zur Erzeugung optimaler Routen in Abhängigkeit des Verkehrs und des Fahrzeug-Tiefgangs,
  • Simulation des zukünftigen Verkehrsablaufs anhand der Routen-Information und der Schiffsdynamik,
  • Automatischer oder manueller Sicherheitsscheck zur Erkennung von Strandungs- und Kollisionsrisiken,
  • Visualisierung gefährlicher Begegnungssituationen und Tiefgangsbehinderungen,
  • On-Track-Monitoring zur Erkennung von Abweichungen von der Route,
  • Anzeige der Sensor-Empfangsqualität (GPS),
  • Korrektur der Sensor - Antennenposition in Abhängigkeit vom realen Standort,
  • Automatische Trackaufzeichnung während der Fahrt und Speicherung als Trackempfehlung,
  • Erzeugung von Routenempfehlungen anhand der gespeicherten Trackinformationen,
  • Automatische Identifikation der Schiffsparameter (Data Base) oder manuelle Parametereingabe.Diese Merkmale sind in verschiedene Betriebsarten gegliedert und ermöglichen so eine Assistenz des Lotsen vor, während und nach der Lotsung.


3.2 Betriebsarten - Überblick

Die Assistenzsoftware ist in funktionsabhängige, in sich konsistente Betriebsarten unterteilt:

  • Traffic Situation Display (TSD)
  • Automatic Conflict Detection (ACD)
  • Manual Route Management (MRM)
  • Recommended Route Editor (RR-E)
  • User Defined Settings (ADM).

Abbildung 3 gibt einen Überblick über die verschiedenen Funktionen der Betriebsarten und deren Hierarchie in der Bearbeitung [5].

Abbildung 3: Überblick über die Betriebsarten


3.3 TRAFFIC SITUATION DISPLAY (TSD)

Im TSD wird die Verkehrssituation entsprechend der am Pilot's Mate angeschlossenen Sensoren (AIS-Empfänger, Radar) in der elektronischen Seekarte dargestellt. Bei Anschluss nur des GPS-Empfängers wird die eigene Fahrzeugposition angezeigt. Anhand der Daten erfolgt eine Visualisierung der momentanen Targetpositionen sowie der Vorausvektoren mit Angabe von Kurs und Fahrt.
Für die weitere Systemunterstützung müssen die Fahrzeuge initialisiert werden. Die Initialisierung umfasst die folgenden Schritte:

  • Eingabe statischer Schiffsdaten,
  • Definition des Zielwegpunktes,
  • Automatische Routenberechnung unter Berücksichtigung des Fahrzeugtiefganges.

Die statischen Schiffsdaten können manuell eingegeben, aus der Schiffsdatenbank gelesen oder durch Auswertung der empfangenen AIS-Daten ermittelt werden.

Die Daten für das zu lotsende Schiff werden der Lotsenstation bei der Lotsenanforderung mitgeteilt. Dazu zählen:

  1. Schiffsname und Rufzeichen
  2. Länge, Breite, Großtonnage
  3. ETA Lotsenversetzposition
  4. Tiefgang
  5. Bestimmungshafen
  6. Agentur.

Anhand dieser Informationen kann der Lotse den Zielwegpunkt für das zu lotsende Schiff (i.a. Wegpunkt bis wohin die Lotsung erfolgt) manuell eingeben.
Für alle anderen Targets können die Zielwegpunkte durch Auswertung der empfangenen AIS-Daten ermittelt oder ebenfalls manuell festgelegt werden.

Für Trainings- oder Demonstrationszwecke können diese Verkehrsdaten aus Szenariendateien gelesen werden.


3.4 AUTOMATIC CONFLICT DETECTION (ACD)

In der Betriebsart "Automatische Konflikterkennung" werden für initialisierte Targets die Routen auf Abfahrbarkeit unter Berücksichtigung von definierten Sicherheitsabständen zu statischen und dynamischen Hindernissen überprüft. Basis hierfür ist die Voraussimulation des zukünftigen Verkehrsablaufes unter Beachtung dynamischer Schiffseigenschaften und der Routeninformation ([4],[6]).
Sicherheitsbereichsverletzungen (Begegnungskonflikte) mit anderen Fahrzeugen werden bei Unterschreitung einer Mindestdistanz und Strandungskonflikte bei Unterschreitung der Mindestdistanz zur vorgeschriebenen Sicherheitstiefe aufgrund der Kenntnis des Fahrzeug-Tiefganges erkannt. Die Größe der Sicherheitsbereiche wird anhand der Fahrzeugparameter berechnet, sie kann jederzeit manuell den geänderten Bedingungen angepasst werden.
Zur Visualisierung kritischer Routenabschnitte können die folgenden verschiedenen Darstellungen einzeln oder in Kombination gewählt werden:

  • Konfliktkreise,
  • farbliche Trackkennzeichnung,
  • alphanumerische Anzeige der Konflikt-Information (Abbildung 4).

Abbildung 4: Visualisierung von automatisch erkannten Begegnungskonflikten

Die Konflikte werden entsprechend einem berechneten Prioritätsfaktor visualisiert. Der Prioritätsfaktor wird aus Parametern wie z.B. der Fahrzeugkategorie, der Art der Begegnungssituation, der Zeit bis zur Sicherheitsbereichsverletzung, der Grad der Gefährdung in Abhängigkeit der Beladung berechnet.
Die Größe der Konfliktkreise ist proportional zur Konfliktpriorität und in drei Stufen skaliert. Die Position des Konfliktkreises entspricht dem Mittelpunkt aus den beiden Positionen der Konfliktpartner, bei der die erste, untereinander festgestellte Sicherheitsbereichsverletzung auftrat.
Im Konfliktinformationsfenster sind die konfliktbehafteten Fahrzeuge aufgelistet. Die Reihenfolge entspricht ebenfalls der Konfliktpriorität, die durch eine zusätzliche farbliche Kennzeichnung hervorgehoben wird.


3.5 MANUAL ROUTE MANAGER (MRM)

Mit dem MRM hat der Lotse die Möglichkeit einer detaillierten und konfliktfreien Wegefindung während der Lotsung. Der Lotse kann den MRM nutzen, um sich die Konsequenzen einer Routenänderung von der geplanten Route visuell sichtbar zu machen. Bei erkannten Konflikten sollen die Modifikationen zur Beseitigung unzulässiger Annäherungen zwischen Targets und zu Tiefengebieten führen. Die Modifikationen können aber auch vorgenommen werden, wenn eine zuvor berechnete Route durch lokale Veränderungen oder Hindernisse innerhalb des Seegebietes wie z.B. Bergungsarbeiten, Berücksichtigung von gesperrten Gebieten z.B. durch Vermessung, Tonnen setzen oder einholen usw. geändert werden muss.
Die Routenmanipulation kann für jeweils ein Fahrzeug von der momentanen Fahrzeugposition oder von einem anderen Wegpunkt ausgehend, manuell vorgenommen werden. Variationen der Route erfolgen durch Hinzufügen, Verschieben oder Löschen von Wegpunkten. Die geänderten Wegpunkte werden sofort bei der Eingabe auf Gültigkeit überprüft. Nach der Routenmanipulation wird die geänderte Route durch Voraussimulation auf Konfliktfreiheit überprüft.
Zur Erleichterung der Arbeit können Routenempfehlungen (sogenannte Recommended Route) in die Route integriert werden. Diese Routenempfehlungen können zuvor mit dem RECOMMENDED ROUTE EDITOR oder durch Speicherung von Routenabschnitten als Recommended Route erzeugt werden. Dadurch wird eine Erleichterung bei der Routenhandhabung in häufig befahrenen Revierabschnitten erreicht.
In den Abbildungen 5 und 6 wird die Bearbeitung einer Fahrzeugroute im "Manual Route Management"-Menü gezeigt. Nach Auswahl des Fahrzeuges wird seine Route als rote, gestrichelte Linie sichtbar sowie die Routeninformation (Positions-, Fahrt-, Kurs- und Zeitinformation der Wegpunkte) wird im separaten Fenster angezeigt. Bestehende gefährliche Begegnungssituationen werden durch Konfliktkreise graphisch und die Konfliktinformation im Textfenster visualisiert.
Im Beispiel wurde eine gefährliche Begegnungssituation zwischen Fahrzeug 2 und Fahrzeug 3 im ACD erkannt, die durch eine manuelle Routenkorrektur von Fahrzeug 2 beseitigt werden soll. Dazu wird ein zusätzlicher Wegpunkt als Kursänderungspunkt manuell in die Route eingefügt (Abbildung 6). Nach der Korrektur erfolgt eine Überprüfung der vorgenommenen Änderungen. In diesem Fall war die Korrektur erfolgreich, der Begegnungskonflikt wurde beseitigt. Für den Lotsen wird dies sichtbar durch die Löschung des Konfliktkreises sowie die geänderte Anzeige im Konflikt-Informationsfenster. Änderungen können beliebig oft wiederholt bzw. auch rückgängig gemacht werden.

Abbildung 5: Anzeige der Route von Fahrzeug 2 vor der manuellen Bearbeitung und Konfliktanzeige zwischen Fahrzeug 2 und 3

Abbildung 6: Anzeige der Fahrzeugroute nach der manuellen Bearbeitung; Konfliktbeseitigung


3.6 RECOMMENDED ROUTE EDITOR (RR-E)

Der Recommended Routes Editor ermöglicht dem Lotsen eine effektive Vorbereitung auf die Lotsungen durch die manuelle Erzeugung von Routenempfehlungen. Recommended Routes (RR) sind vom Lotsen individuell festgelegte und unter seiner Kennung gespeicherte Routenabschnitte, die Passwort geschützt sind. Diese Routenabschnitte können während der Lotsung in die geplante Route integriert werden und gewährleisten so eine schnellere und effizientere Beeinflussung der Fahrzeugrouten. Im Menü RR-Editor können Recommended Routes neu erzeugt oder vorhandene Recommended Routes bearbeitet werden. Durch Vorgabe von Wegpunkten (Setzen) werden Recommended Routes manuell erzeugt. Diese können jederzeit verändert werden (Editieren, Löschen und Hinzufügen von Wegpunkten). Weiterhin besteht die Möglichkeit, während einer Lotsung ganze Routen bzw. Routenabschnitte als Recommended Routes zu speichern, um diese für weitere Lotsungen zu verwenden. Schon einmal bearbeitete Routen können in mehrere Routenabschnitte unterteilt und gesichert werden z.B.: - Ein- bzw. Auslaufen in/aus ein(em) Hafengebiet, - häufig frequentierte Wegabschnitte, - spezielle Routen für unterschiedliche Schiffstypen. Vorteile des RR-Editors für den Lotsen ergeben sich daraus, dass sich der Lotse vorab auf bestimmte Revierabschnitte der Lotsung vorbereiten kann. Dies bringt ihm eine Zeitersparnis während der Lotsung und somit volle Konzentration auf die Lotsung.


3.7 Zusätzliche Systemmerkmale

3.7.1 Recommended Track

Während einer Lotsung werden im Intervall von 30 Sekunden die Positionen des Fahrzeuges automatisch aufgezeichnet (Trackaufzeichnung). Die Speicherung dieser Daten als Trackempfehlung obliegt dem Lotsen. Er hat dadurch die Möglichkeit, seine eigene Recommended-Track -Datenbank aufzubauen, die ihm dann für Auswertungen und Trainingsmaßnahmen zur Verfügung steht. Vorteile bestehen in der Nutzung der eigenen Erfahrungen in der Vorbereitung auf weitere Lotsungen und damit eine wesentliche Erleichterung und Zeiteinsparung. Diese "gespeicherten Erfahrungen" in Form von abfahrbaren Tracks können veranschaulicht und auch an andere Lotsen weitergegeben werden.
Ein weiterer Vorteil ist die Verwendung der Recommended Tracks zur Erstellung von Routenvorschlägen.

Ein Recommended Track enthält die folgenden Daten:

  • Positionsinformationen (alle 30 sec.; Anzeige in graphischer Form)
  • Zusatzinformationen (Anzeige in alphanumerischer Form)
    • Trackname
    • Schiffsinformationen (Schiffsname, Rufzeichen, Tiefgang)
    • Track-Informationen (Track-Datum, Startzeit, Trackdauer, Trackentfernung, spezielle Trackdaten).

Der Trackname ist vom Lotse frei wählbar. Er dient ihm als Kennung für gespeicherte Tracks.
Die Targetinformationen werden automatisch vom initialisierten Fahrzeug übernommen.
Die numerischen Track-Daten sowie das Datum werden automatisch berechnet. Von Vorteil ist die Möglichkeit, spezielle, der Fahrt betreffende Daten manuell einzugeben (maximal 128 Zeichen).

Beim Aufrufen eines Recommended Tracks werden gleichzeitig eine Route und deren Wegpunkte berechnet, die dann ebenfalls als Routenempfehlung (Recommended Route) gespeichert werden kann.

Recommended Tracks sind nur dem jeweiligen Systemnutzer zugänglich und können auch nur vom Nutzer gelöscht werden.

Abbildung 7: Recommended Track-Menü


3.7.2 Korrektur der GPS-Antennen-Position

Zur Erreichung einer vom GPS-Antennenstandort unabhängigen Darstellung der Schiffsposition in der Karte ist die Eingabe des realen GPS Antennen- Standortes erforderlich. Die Korrektur muss vom Lotsen manuell durchgeführt werden, indem der Abstand von der Backbord-Seite sowie der Abstand vom Heck vorgegeben wird (Abbildung 8).
Daraufhin erfolgt eine Korrektur der empfangenen GPS- Daten auf die geometrische Schiffsmitte.

Abbildung 8: Eingabe des GPS- Antennenstandortes


3.7.3 On-Track-Monitor

Der On-Track-Monitor ermöglicht eine verbesserte Beobachtung, ob ein Fahrzeug sich auf seinen voraussimulierten Fahrzeugtrack bewegt (Soll-Ist-Vergleich). Der On-Track-Monitor ist eine spezielle Darstellungsform in einem separaten Fenster, in dem der aktuelle Trackabschnitt auf dem ECDIS- Hintergrund vergrößert sichtbar ist (Abbildung 9).
Ein visueller Vergleich des Solltracks mit der aktuellen Fahrzeugposition ist für den Lotsen auf einem Blick möglich.
Die aktuelle Position des Fahrzeuges ist der Istwert (schwarzer Kreis). Das Fahrzeug darf sich innerhalb des grün gefärbten Toleranzkreises bewegen. Im Vergleich wird festgestellt, ob sich das Fahrzeug auf dem Track innerhalb dieses definierten Toleranzbereiches bewegt. Abweichungen vom Track werden unmittelbar sichtbar.
Bei jeder Routenänderungen wird der Solltrack aktualisiert.
Der On-Track-Monitor kann jederzeit ein- bzw. ausgeblendet werden.

Abbildung 9: On-Track Monitor


4 Erste Erfahrungen mit Pilot's Mate

Pilot's Mate wurde im Revier Rostock durch die Lotsenbrüderschaft Wismar/Rostock/Stralsund getestet. Sie sammelten erste Erfahrungen im Umgang mit dem System sowie deren Bedienung. Es wurden Untersuchungen zur Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit durchgeführt. Zur Überprüfung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Trackvorhersage wurde als Sensor nur die GPS-Maus installiert. Hierbei wurde festgestellt, dass die Genauigkeit der GPS-Maus für die Navigation im Revier ausreichend ist. Im ECDIS-Kartenmaterial wurden keine wesentlichen Fehler erkannt. Die reduzierte Darstellung hinsichtlich Tonnen, Wracks, Beschriftung etc. wurde positiv aufgefasst, da die Lotsen umfangreiche Revierkenntnisse besitzen. Die vorhandene Trackaufzeichnung erwies sich als nützliche Ergänzung zur Nachbereitung der Lotsung. Das System arbeitete zuverlässig.
Die Hinweise der Lotsen wurden in der weiteren Entwicklung berücksichtigt.

Abbildung 10 zeigt die Trackaufzeichnung im Bereich des Rostocker Hafens.

Abbildung 10: Trackaufzeichnung im Revier des Rostocker Hafens


5 Zusammenfassung

Mit Pilot's Mate besitzt der Lotse sein eigenständiges und schiffsunabhängiges Assistenzsystem an Bord eines jeden Schiffes. Der Lotse erreicht damit eine Redundanz zu bzw. eine Verbesserung der vorhandenen Bordausrüstung. Dank seiner Merkmale ermöglicht Pilot's Mate dem Lotsen eine große Flexibilität.

Pilot's Mate liefert dem Lotsen jederzeit seine gewohnte und wohl vertraute Umgebung. Die eigenständige Ausrüstung hat zusätzlich den Vorteil, dass die Reiseplanung und Reisevorbereitung vor dem Anbordgehen und dadurch ohne Zeitdruck erfolgen kann, was wiederum zu einer Entlastung von Routineaufgaben an Bord führt.

Während der Reise zeichnet Pilot's Mate den Fahrttrack automatisch mit, so dass die Möglichkeit der Speicherung besteht. Eine Auswertung und ein Vergleich mit aufgezeichneten Tracks nach der Lotsung ist somit möglich. Erfahrungen können gesammelt und anschließend anderen Lotsen zur Verfügung gestellt werden. Erkenntnisse für zukünftige Lotsungen können gezogen werden. Ein Training anhand der aufgezeichneten Daten ist ebenfalls realisierbar. Mit zunehmender Nutzungsdauer wird eine verbesserte und detailliertere Datenbasis erzeugt, so dass dann eine Erleichterung der täglichen Arbeit erreicht wird.

Seine volle Leistungsfähigkeit erreicht der Pilot's Mate, wenn als Sensor ein AIS-Datenempfänger verwendet wird. Hierdurch hat der Lotse die Möglichkeit, die AIS-Informationen des zu lotsenden Schiffes schon vor der eigentlichen Lotsung zu empfangen (auf den Weg des Lotsenversetzers zum Schiff). Dadurch kennt der Lotse noch vor dem Anbordkommen das aktuelle Verkehrslagebild. An Bord kann er seine Arbeit ohne Verzögerung aufnehmen.


6 Literatur

[1]ITU Recommendation on the Technical Characteristics for a Universal Shipborne Automatic Identification System (AIS) using Time Division Multiple Access in the Maritime Mobile Band (ITU-R M.1371)
[2]R. Müller: The influence of satellite communication technology on navigation; in Proceedings IALA Conference London 1999
[3]Müller, R.; Zölder, A.; Weißflog, T.: The Transponders are coming; DGON 1/98
[4]A. Zölder, K. Pankow, R. Eyrich, R. Müller: AIS-Routenüberwachung im VTS; in Ortung und Navigation Heft 2/2000, Seite 79-87
[5]R. Müller, A. Zölder, K. Pankow: Automatische Kommunikation in der Navigation; Schriftenreihe des Schiffahrtsinstitutes Warnemünde e.V., Warnemünde 2001, Band 3, Seite 69 - 83
[6]R. Müller, A. Zölder, K. Pankow, R. Eyrich: Projekt NACOM - Navigations-unterstützung durch integrierte Kommunikation; Schriftenreihe des Schiffahrtsinstitutes Warnemünde e.V., Warnemünde 2001, Band 3, Seite 147 - 156
[7]A. Zölder, K. Pankow, R. Eyrich, R. Müller: Benutzerhandbuch PILOT'S MATE, Schiffahrtsinstitut Warnemünde 2001, unveröffentlicht
[8]Zölder, A.; Eyrich,R.; Pankow, K.; Müller, R.: Abschlußbericht zum Projekt NACOM, Hochschule Wismar Fachbereich Seefahrt Warnemünde 2002, TIB Hannover 2002
[9]Produktunterlagen zum GPS-Empfängermodul GARMIN GPS 35 LVS PC