USCG Navigation Center: Steering Kurs für sichere, effiziente und effiziente Wasserstraßen

Küstenwache Cutter Cypress bei Sonnenuntergang. Foto von Petty Officer 3. Klasse Lora Ratliff, US-Küstenwache District 8.

Elektronische Navigationskarten zeigen virtuelle Bojen auf den schwimmenden Führungswänden von Olmsted Locks and Dam. Diese Markierungen sind die erste Welle eines Projekts zur Verbesserung der Sicherheit und Effizienz maritimer Einsätze. (Foto von USACE)

Der obige Screenshot zeigt die Anzeige der virtuellen Navigationshilfe, die in Partnerschaft zwischen der US-Küstenwache und dem US-Army Corps of Engineers am Mississippi eingerichtet wurde. Die virtuelle Hilfe ist insofern von Bedeutung, als sie es den Seeleuten ermöglicht, eine Gefahr zu sehen, wenn es nicht möglich ist, eine schwimmende Hilfe zu platzieren, um sie zu markieren. US-Küstenwache Bild.

Die Crew der oceangoing Boje Tender US-Küstenwache Cutter Maple folgt der Besatzung der kanadischen Küstenwache Icebreaker Terry Fox durch die eisigen Gewässer der Franklin Strait, in Nunavut Kanada, 11. August 2017. US Coast Guard Foto von Petty Officer 2. Klasse Nate Littlejohn.

Mitarbeiter der Küstenwache, die Aids to Navigation Team Galveston zugeteilt sind, arbeiten am San Jacinto River mit einer Navigationsboje. Küstenwache Foto von Petty Officer 2. Klasse Prentice Danner

Aids to Navigation Teammitglieder aus Dulac, La., Richten ein Solarpanel aus, das das Beleuchtungssystem der Hilfe auflädt. US-Küstenwache Foto von Petty Officer 3. Klasse Thomas Atkeson.

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Das Navigationszentrum der US-Küstenwache (NAVCEN) ist an einer Reihe von Aktivitäten beteiligt, die Auswirkungen auf alle Amerikaner haben, auch wenn sie es nicht erkennen.
Von den Autofahrern, die die Richtungen mit ihrem GPS (Global Positioning System) überprüfen, über die Bootsführer bis hin zu den Schiffen, die in die US-Häfen ein- und auslaufen, spielt der NAVCEN eine unsichtbare, aber entscheidende Rolle.
Mit einem Stab von 19 Offizieren, 17 Mannschaften und 19 Zivilisten gehört NAVCEN zum Direktor der Marinetransportsysteme (CG-5PW) am USCG-Hauptquartier und ist ein Mieterkommandant des TISCOM-Stützpunktes für Telekommunikation und Informationssysteme in Alexandria. VA.
Das Zentrum arbeitet ständig mit den Küstenwachen, Hauptquartieren, Regierungsbehörden, maritimen Interessengruppen und GPS-Benutzern auf der ganzen Welt zusammen.
NAVCEN unterstützt die US-Aids-Navigations-Informations-Management-System (USAIMS) und integrierte Aids-Navigations-Informationssystem (Legacy IATONIS) -Datenbanken, die als offizielle Aufzeichnung aller USCG und privaten Beihilfen für Navigationshilfen zur Navigation (ATON) dienen.
"Wir bieten den 48 Tausend Zuschauern, Bojen, festen Strukturen, die in den Vereinigten Staaten von der Küstenwache gewartet und verwaltet werden, Aufsicht an, um sichere, schiffbare Wasserwege für alle bereitzustellen", sagte Captain Russell Holmes vom NAVCEN kommandierender Offizier. "Sie sind alle in den USA Aids to Navigation Information Management System USAIMS aufgeführt."
Das Legacy-IATONIS-System erstellt die wöchentliche und jährliche Light List, die von der NAVCEN-Website heruntergeladen werden kann. USCG-Bezirksämter verwenden IATONIS, um eine wöchentliche lokale Mitteilung an Mariners zu erstellen, die von der NAVCEN-Website heruntergeladen werden kann. ATON-Einheiten der Küstenwache - wie die Ausschreibungen für Binnenschiffe und Hochseeschiffe - verwenden die USAIMS, um den Status und den Zustand der Hilfen zu aktualisieren, wenn sie diese untersuchen und warten. Die Küstenwache plant, die Funktionalität von dem alten IATONIS-System zu USAIMS zu migrieren, um eine integrierte Anwendung für alle ATON-Aktivitäten zu erstellen.

Die meisten Seeleute, einschließlich der Freizeitsegler am Wochenende, sind mit "Mitteilungen an Seefahrer" vertraut, und fast jeder hat einen Leuchtturm oder eine der "Navigationshilfen" gesehen, die Kanäle markieren oder vor Untiefen warnen. Der NAVCEN verwaltet diese lokalen Mitteilungen an Seeleute (LNMs) und veröffentlicht sie über ein breites öffentliches Vertriebssystem.
LNMs können die Seeleute vor Gefahren warnen, wie zum Beispiel einer Boje, die sich außerhalb der Station befindet, einem erloschenen Licht, einem verlassenen Schiff oder einem kürzlichen Wechsel auf eine Navigationskarte sowie Sicherheitszonen melden. Mit der Erweiterung des Panamakanals rufen nun größere Post-Panamax-Schiffe die Häfen der Ostküste an, die ausgebaggert wurden, um sie aufzunehmen. Das bedeutet, dass Diagramme mit den neuen Tiefen aktualisiert oder Navigationsmarkierungen neu positioniert werden müssen.
"Menschen können Diskrepanzen auf der NAVCEN-Website melden, etwa wenn eine Struktur fehlt oder eine Boje außerhalb der Station steht oder ein Licht brennt oder erloschen ist", sagte Holmes. "Wir stellen diese Informationen dem Distrikt zur Verfügung. Der beste Weg, um zu wissen, dass eine Hilfe nicht richtig funktioniert, ist, wenn wir einen Bericht von der Öffentlichkeit erhalten.
Mariners und Freizeitkapitäne können auch Diskrepanzen mit der mobilen App "Coast Guard Boating Safety" melden. "Durchschnittlich 15 oder 20 pro Monat, die über die mobile App gemeldet werden. Sie passen auf. Aber die Menschen sind sich dessen noch nicht voll bewusst. "
"Jeder Distrikt hat eine Beziehung zu seinem örtlichen Küstenwache-Hilfsdienst, der Programme hat, um Hilfsmittel zu überprüfen - entweder per Boot oder auf dem Luftweg", sagte Gene Schlechte, Chef der Engineering Division von NAVCEN.
NAVCEN arbeitet mit dem Department of Transportation und dem Committee on Marine Transportation Systems, das aus 28 Bundesbehörden besteht, zusammen, um unsere Aktivitäten zu koordinieren und ist Teil der Arbeitsgruppe Zukunft der Navigation. Das Zentrum arbeitet mit der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), dem Army Corps of Engineers und der National Geospatial Intelligence Agency zusammen, die für Küsten-, Binnen-, internationale und militärbezogene Charts zuständig sind. "Wir haben enge Beziehungen zu diesen Agenturen", sagte Holmes. "Das Army Corps of Engineers ist abhängig von der Vermessungsflotte der NOAA für Informationen zur Bodenkontur; NOAA ist auf die Küstenwache angewiesen, um Updates für visuelle Navigationshilfen zu erhalten, und wir sind auf das Army Corps angewiesen, um Informationen über das Ausbaggern zu erhalten. "
Mit dem Aufkommen von elektronischen Karten können Aktualisierungen in Tagen oder Wochen anstelle von Monaten oder Jahren an Benutzer gesendet und gesendet werden. Und während die Karten aktualisiert werden, stellt das Zentrum den Cuttern und Booten der Coast Guard aktuelle elektronische Karten zur Verfügung.

Global Positioning System
DOT beauftragte die Küstenwache mit der zivilen Führung der US-Regierung auf GPS-Basis, da die Küstenwache mit LORAN- und Omega-Funknavigationssystemen vertraut war, die zu ihrer Zeit die Präzisions-Navigations- und Zeitmesssysteme der Erde waren. Jetzt verlassen wir uns auf globale Navigationssatellitensysteme (GNSS), die Sichtlinien-Funkübertragungen verwenden, um eine räumliche Position, einschließlich Höhe oder Höhe, und Zeitinformationen bereitzustellen. GPS ist das US-GNSS und verwendet eine Konstellation von Satelliten. GPS ist nicht das einzige GNSS. Die Europäische Union hat Galileo; Russland hat GLONASS; und China hat das Beidou-System. Es gibt auch andere Länder, die Systeme mit begrenzter regionaler Abdeckung betreiben.

Bis zu einer kürzlichen organisatorischen Verlagerung zum neu gegründeten CG Cyber ​​Command verwaltete der NAVCEN das zivile Nationwide Differential GPS (NDGPS) -System, das ein Netzwerk von bodengestützten Referenzstationen verwendet, um die Satellitensignale zu verstärken und die Differenz zwischen den von der GPS-Satellitensystem und bekannte feste terrestrische Positionen durch Berechnung von differentiellen Korrekturen für seinen eigenen Ort und Zeit. Der DGPS-Dienst alarmiert außerdem die Benutzer, wenn ein GPS-Satellit eine abnormale Leistung erbringt.
NAVCEN beteiligt sich als stellvertretender Vorsitzender und Exekutivsekretariat des zivilen GPS-Service-Schnittstellen-Komitees (CGSIC) unter dem Vorsitz von DOT. CGSIC ist die Organisation, die die primäre Schnittstelle der US-Regierung mit zivilen GPS-Nutzern bereitstellt. Zu den GPS-Verantwortlichkeiten von NAVCEN gehören das Empfangen von GPS-Ausfallmeldungen und das Koordinieren der Untersuchung dieser Vorfälle mit anderen Regierungsbehörden. Ein weiteres Ministerium für innere Sicherheit, das Nationale Koordinierungszentrum für Kommunikation, das Teil des Nationalen Cybersecurity & Communications Integration Center (NCCIC) ist, beschäftigt sich mit vielen kommerziellen Telefongesellschaften und Unternehmen. "Sie verlassen sich auf das GPS-Zeitmessgerät und ungefähr 80% aller Benutzer verwenden tatsächlich GPS für die extrem genaue Zeit", sagte Holmes.
"Die Leute können uns anrufen, wenn es ein Problem mit GPS gibt", sagte Holmes. "Wir sammeln Informationen von anderen Agenturen, um sie mit der Öffentlichkeit zu teilen, und wir halten regelmäßige Treffen mit Experten ab, die über das System, Entwicklungen, Technologien und verschiedene Anwendungen der Verwendung von GPS sprechen. Es ist ein offenes Forum, in dem es im Prinzip ein kostenloses Torschuss ist, an dem jeder Fragen stellen kann. "
Aus Gründen der Ausfallsicherheit sind wir zwar auf GPS angewiesen, verlieren aber GPS oder Satelliten für die Navigation, und wir haben immer noch physische Bojen in den Wasserstraßen. "Wir benutzen alle unser GPS während der Fahrt, aber wir haben nicht alle Abfahrtsschilder von den Autobahnen oder die Straßenschilder von den Straßen entfernt. Also werden wir nicht nur jede Boje aus dem Wasser entfernen ", sagte Holmes. "Es ist ein weiteres situatives Werkzeug, um dir bewusst zu machen, wo du bist."

Automatisches Identifikationssystem
AIS ist das automatische Identifikationssystem und findet sich auf fast allen kommerziellen Schiffen, einschließlich Schleppern - und sogar einigen Freizeitschiffern. AIS verwendet Very High Frequency (VHF) Funksignale, um autonom Informationen zwischen Schiffen zur Kollisionsvermeidung auszutauschen. AIS sendet Informationen über Schiffstyp, Länge, Breite, Entwurf und mehr. "AIS nutzt GPS, so dass es Ihren Standort, Kurs und Geschwindigkeit bereitstellen kann. In der Vergangenheit würden Sie Ihren gelben Fettstift verwenden, und Sie würden ein Diagramm und einen Punkt auf einem Radarschirm machen, dann drei Minuten warten und eine weitere Handlung machen oder sechs Minuten warten und die drei Minuten oder sechs Minuten benutzen Sie sollten wissen, wie nah das Schiff sein wird und ob Sie manövrieren müssen, um eine Kollision zu vermeiden ", sagte Holmes. "Jetzt können Sie auf eine Schaltfläche klicken und sofort haben Sie alle diese Informationen zur Hand. Es hilft also aus Sicht der Schiffssicherheit und -navigation, aber es hilft auch beim maritimen Domänenbewusstsein, weil wir sehen können, welche Schiffe in unsere Häfen ein- und ausfahren und wohin sie unterwegs sind. Es hilft auch bei der Einhaltung von Umweltrichtlinien wie Geschwindigkeitszonen in Gebieten, in denen wir Glattwale oder schwefelarme Treibstoffemissionsanforderungen vermeiden müssen. Wenn wir eine Verschüttung finden, können wir sehen, wer in dieser Gegend war. Das können wir aus der Entfernung beobachten, indem wir die Schiffsbewegungen mit AIS verfolgen. Deshalb kann der NAVCEN so viele Missionen der Küstenwache unterstützen.
"Wir machen historische Datenanfragen für viele Küstenwache-Einheiten und andere Regierungsbehörden, wo sie eine Analyse der Schiffsbewegungen durchführen wollen, wenn sie ein Schiff aus der Perspektive der Strafverfolgung verfolgen oder für die Meeresplanung, wie die Platzierung von Windparks." sagte Holmes. "AIS gibt uns mehr Bewusstsein für das, was in unseren Häfen und in unseren Flüssen und Gewässern unterwegs ist, und es hilft uns auch bei der Datenanalyse, um herauszufinden, wo das Army Corps vielleicht mehr ausbaggern müsste oder wo NOAA könnte Sie müssen Diagramme aktualisieren, weil Sie immer Wasserstraßen haben, die sich im Laufe der Zeit bewegen, und so haben Sie vielleicht ein Diagramm, das Land zeigt, aber jetzt, indem Sie AIS-Daten betrachten, können Sie eine Reihe von Schiffen sehen, die überfahren sei Land auf einer Karte, aber klar, es gibt genug Wasser unter ihrem Kiel, damit sie sicher passieren können. "
Historische AIS-Daten können analysiert werden, um Entscheidungen über Baggerarbeiten oder Änderungen an Wasserstraßen zu treffen. "Das Zentrum entwickelte den Vestin Information Verification Service (VIVS), um die Qualität der statischen AIS-Daten zu verbessern, was wiederum die Datenanalyse und die Sicherheit auf den Wasserstraßen verbessert", sagte Holmes. "Wir können sehen, wie sich die Trends im Laufe der Zeit verändert haben, um weiterhin allen Nutzern eine sichere Wasserstraße bieten zu können."
Das Zentrum erstellt Heatmaps, um großräumige Verkehrsmuster anzuzeigen. Daten können verschiedene Parameter oder Informationen darstellen, wobei verschiedene Farben die Verkehrsdichte anzeigen. Die Küstenwache kann mit Hilfe von Schiffskapazitätshitzekarten historische Trends nach Standort oder Schiffstyp für die Planung visualisieren.
AIS hilft auch Hafenpartnern und Kommandozentralen, wo sich die Küstenwache befindet. "Wir erziehen Stakeholder dazu, besser zu verstehen, wo die verschiedenen Ressourcen und Ressourcen verfügbar sind, die für Such- und Rettungseinsätze, Umweltreaktionen oder einfach nur aus der maritimen Situationsperspektive verfügbar sind", sagte Holmes.
Der NAVCEN konzentriert sich derzeit auf genaue statische Daten, wie z. B. Schiffsabmessungen, sowie auf die korrekte Position der GPS-Antennen auf dem Schiff.
"Piloten möchten die richtigen Abmessungen des Schiffes wissen, das um die Kurve kommt, aber sie möchten auch wissen, wo diese GPS-Antenne in Bezug zu diesen Dimensionen steht. Wenn sie das Schiff auf ihrem Display sehen, sehen sie, wo sich die GPS-Antenne befindet. Sie wollen wissen, dass viel Schiff vor dieser Antenne ist und wie viel Schiff dahinter steckt ", sagt Schlechte.
Das Zentrum hat festgestellt, dass viele Schiffe tatsächlich ungenaue AIS-Informationen senden. "Wir glauben nicht, dass es beabsichtigt ist. Vielleicht haben sie die richtigen Informationen nicht eingegeben, als sie ihren Transponder installierten, und so bemerken sie nicht einmal, dass sie etwas falsch senden. Hier bei NAVCEN haben wir mit dem Operations Support Center (OSC) in Martinsburg, West Virginia, zusammengearbeitet, damit Seeleute unsere Website besuchen und einen beliebigen Schiffsnamen eingeben können, und sie werden abrufen, was sie tatsächlich über AIS übertragen und was wir denken, dass sie übertragen sollten, basierend auf einer Sammlung verschiedener Datenbanken und der Dokumentation, die bei der Küstenwache registriert ist und deren FCC-Lizenz. So können Benutzer sehen, ob sie ihre Informationen korrigieren müssen. Wenn unsere Inspektoren der Küstenwache an Bord eines Schiffes gehen, können sie auch das System der MISLE (Marine Information for Safety and Law Enforcement) nutzen, um diese Informationen zu sehen und diese Diskrepanzen zu beheben ", sagte Holmes.

Lange Sicht
Long Range Identification und Tracking (LRIT) bietet ein verbessertes Level der maritimen Domänenwahrnehmung (MDA) mit einem Echtzeit-Reporting-Mechanismus zur Überwachung aller Schiffe, die unter der Flagge der USA stehen, und internationaler Schiffe, die nach US-Häfen fahren. LRIT ist sowohl eine Anforderung der US-amerikanischen als auch der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO). Es wurde vor dem AIS entwickelt, und während AIS Open Source ist, ist LRIT verschlüsselt und verwendet Iridium- und INMARSAT-Geräte. "Wir haben Zugang zu allen Schiffen unter amerikanischer Flagge und zu allen internationalen Schiffen, die sich im Umkreis von tausend Meilen von der US-Küste befinden", sagte Schlechte. "Es ist ein weltweites System, so dass Länder, die am IMO-Programm teilnehmen, diejenigen Schiffe identifizieren können, die in ihre Häfen kommen und wo sie sind. Alle LRIT-Daten gehen an die IMO und wir erhalten die Informationen, die wir von der IMO erhalten können. "
Die LRIT-Uhr von NAVCEN überwacht derzeit über 7.000 internationale Schiffe im Umkreis von 1000 Meilen von jeder US-Küste und über 830 US-Schiffe auf der ganzen Welt.
Die Schiffe müssen dem National Vessel Movement Center 96 Stunden vor Ankunft im Hafen Mitteilung über die Ankunft machen und Informationen über das Schiff, die Fracht, die Besatzung und die vorherigen Anlaufhäfen bereitstellen. Dies hilft der Küstenwache zu entscheiden, welche Schiffe an Bord gehen, bevor sie in einen Hafen kommen.
"Wir teilen die Informationen mit den Hafenpiloten", sagte Homes. "Sie wissen von den Schiffsagenten, mit welchen Schiffen sie arbeiten, und wenn sie ein Schiff sehen, bei dem sie nicht helfen wollen, könnten sie uns alarmieren, damit wir näher untersuchen können. Vielleicht sollten wir an Bord dieses Schiffes gehen, entweder auf See oder wenn es auf das Dock trifft, und herausfinden, was die Natur seines Geschäfts ist. Manchmal erkennen größere Freizeityachten nicht, dass sie melden sollen, dass sie in den Hafen kommen, oder Sie haben vielleicht andere Einheiten, die nicht wirklich an einem Hafen anlegen, aber sie kommen nur herein, um Besatzungsmitglieder auszutauschen mit dem Boot, und dann werden sie wieder gehen. Aber es ist nicht sehr häufig, dass die meisten Leute nicht ankündigen. Die Küstenwache arbeitet täglich mit den Hafenpiloten für die Schiffe, die in den Hafen ein- und auslaufen. In einigen Fällen werden sie kein Schiff einbringen, bis wir die Freigabe für das Schiff gegeben haben. Es ist eine Art Ausfallsicherung ", sagte Holmes. "Unsere Hafenpartner sind gut damit, uns zu kontaktieren, wenn etwas nicht normal erscheint."
Laut Holmes sind Schiffseigner aktiver, um sicherzustellen, dass ihre Schiffe konform sind, weil sie nicht wollen, dass ihre Schiffe zur Inspektion verspätet sind. "Wenn die Küstenwache viele Unstimmigkeiten feststellt, wenn sie in den Hafen einlaufen und dann inhaftiert werden, dann hat das Auswirkungen auf ihre Fähigkeit, ihre Fracht auszuladen und zu laden, und ihre Fähigkeit, ihren nächsten Hafen und nachfolgende Häfen im Zeitplan zu halten. Sie können das Dock festmachen, was sich auch auf einen Hafen auswirkt. Und wenn sie in den Vereinigten Staaten von der Küstenwache in Haft genommen werden, könnte dies ihre Fähigkeit beeinträchtigen, andere Häfen auf der ganzen Welt anzurufen. Andere werden sich unsere Festhaltequoten und -prozentsätze anschauen und ihre Kontrollen verstärken. Wenn Sie jedoch scheinbar das Richtige tun und Sie jedes Mal, wenn wir an Bord kommen, keine Defizite haben, fangen wir an, mehr darüber zu sprechen, wie wir zu einer risikobasierten Entscheidungsfindung kommen, und vielleicht tun wir das nicht. Ich muss an Bord gehen und jede Schwimmweste quetschen. "

Der Navigationsinformationsdienst des Zentrums ist eine 24/7-Uhr. "Es ist wie ein Helpdesk für alle mit navigationsbezogenen Fragen", sagte Schlechte. "Aber weil wir immer bemannt sind, wenn die Leute nicht sicher sind, wen sie sonst anrufen sollen, rufen sie uns mit allen Arten von Rufen über die Küstenwache an.