Recebendo sinais (AIS) de embarcações marítimas com RTL-SDR

Olá pessoal neste post iremos abordar um pouco sobre AIS (Automatic Identification System), um sistema de monitoramento marítimo de curto alcance, geralmente utilizado em navios ou embarcações marítimas de qualquer espécie.

Recentemente estive em Ilhabela-SP, e como todo bom experimentador, levei algumas tralhas e equipamentos para aproveitar as horas vagas e explorar as ondas do rádio.

Quem visitou Ilhabela, já notou que ao cruzar a balsa no porto de São Sebastião -> Ilhabela, há alguns navios e diversas embarcações atracadas nas docas ou se movimentando, vendo todo aquele tráfego, me surgiu a ideia de realizar este experimento.

O que é o AIS (Automatic Identification System)

O principal objetivo do sistema AIS em uma embarcação é trocar informações (curso / direção / velocidade / estado), com outras embarcações ao seu redor. Também é utilizado por autoridades navais para rastrearem o deslocamento da embarcação.

O sistema de AIS é composto por um transceptor de VHF, que está interligado aos principais sistemas de navegação da embarcação: (GPS / Indicador de velocidade, direção, velocidade e rotação), todo esse conjunto forma o “Transponder AIS”, que transmite periodicamente uma gama de informações da embarcação, encapsulados em um sinal digital pulsante em VHF.

Com AIS é possível obter informações específicas e detalhadas de embarcações próximas a célula receptora, possibilitando maior precisão, tornando-se mais vantajoso e confiável, comparado ao sistema tradicional de radar que emite sinais de rádio, e analisa o eco retornado, gerando dados relativos das embarcações ao seu redor, não aferindo tamanha precisão como no AIS.

Características técnicas do sistema AIS

Dentre tantas as questões técnicas que englobam o AIS, a primeira dúvida que me surgiu foi a seguinte.

“Sabendo que o transponder AIS, trabalha de forma individual em cada embarcação, como são controladas suas transmissões para que haja um sincronismo e uma embarcação não cause interferência no sinal da outra ?”

Abaixo resumi algumas explicações que encontrei no wikipédia.

Para utilizar-se de um meio compartilhado por várias embarcações emitindo sinais, o AIS adota um protocolo chamado de STDMA (Self Organizing Time Division Multiple Access), acesso múltiplo auto-organizado com divisão do tempo. A sigla “auto-organizado”, já informa que não há necessidade de intervenção do operador para que ocorra o disparo do sinal AIS, sendo assim minimiza os riscos de interferência.

Com o protocolo STDMA, cada transponder utiliza um ou mais slots de tempo dinamicamente reservados para suas próprias transmissões, dentro de um quadro compartilhado de 1 minuto são compostos em 2.250 slots, resumindo cada slot tem 26,67 ms. Com uma velocidade de transmissão de 9600 bps, resultando em slots de 256 bits. Um transponder pode utilizar até duas frequências de VHF, normalmente de 25 e 12,5 kHz de largura de banda. O uso destas frequências são derivadas das ações de congestionamento dos canais e alocações vigentes em cada país. Utilizando 2 frequências o sistema pode dobrar sua capacidade de 2.250 slots para 4.500 slots.

A alocação de slots é feita baseando-se nas transmissões de outros transponders, de forma a reduzir o risco de interferência. Para que isso realmente funcione, é necessário sincronia entre os transponders, ou seja, quando um slot de tempo é alocado com sucesso, apenas 1 estação vai transmitir naquele intervalo bem demarcado no tempo.

A sincronia é concedida se uma medida de tempo compartilhada estar disponível. Essa medida global é obtida através do GPS da embarcação, ligado ao transponder AIS, mesmo na ausência desses parâmetros de medida, é possível obter sincronismo, o protocolo irá atuar obtendo dados de outras embarcações já sincronizadas.

Por outro lado, se os slots ficarem congestionados, devido ao alto trafego de embarcações, o sistema poderá ignorar as estações mais distantes, deixando em prioridade somente as mais próximas da célula de recepção.

Até o momento embarcações de pequeno porte não são obrigadas a portar um transponder AIS.

Existem 2 tipos de classes, classificados com A e B, os equipamentos de classe A em sua maioria são mais robustos e devem respeitar as regras da IMO, deverá ser utilizado por navios. Os equipamentos de classe B, não precisam respeitar todas as regras da IMO, por isso seu custo é mais acessível.

Geralmente o AIS é composto por 2 canais do VHF marítimo são eles:

Frequência Canal AIS Canal VHF
161.975 MHz – NFM Canal A Canal 87 VHF
162.025 MHz – NFM Canal B Canal 88 VHF

Softwares / Hardwares utilizados neste experimento

Para realizar este experimento utilizei um dongle RTL-SDR E4000, também poderia ser utilizado o novíssimo R828D ou R820T, próximo passo é uma boa antena de VHF ligada ao dongle. Para maior alcance, indico que ajuste da antena para a faixa de VHF marítimo. No meu caso utilizei uma M240A da Aquario ajustada para faixa de 144 MHz ~ 148 MHz, mesmo assim obtive em torno de 4.500 mensagens em aproximadamente 13 horas de recepção no canal A, detalhe antena estava montada interiormente na janela do QTH, a 60 metros de altitude com boa visibilidade para o oceano.

Os softwares utilizados foram o SDR# e o ShipPlotter, como dispunha somente da interface de áudio onboard do notebook, utilizei a mixagem estéreo da própria interface para repassar o áudio do SDR# para o ShipPlotter, conforme esquema abaixo.

SDR# + AIS - Mixagem estéreo

A seta vermelha indica o áudio saindo do SDR#, a configuração de gravação da interface foi setada para Stereo Mix (Mixagem estéreo faz um loop com a reprodução e tudo que está sendo reproduzido é repetido neste canal).

A seta azul indica que o ShipPlotter deve ser apontado para a opção Stereo Mix, para receber o áudio do SDR#. Para realizar este procedimento abra o ShipPlotter e selecione a opção conforme imagem abaixo:

AIS Stereo Mix

“Obs.: aprimoramentos, efeitos e softwares que emitam alguma espécie de som em sua interface, deverão ser desabilitados durante o processo de recepção das mensagens AIS.”

Processo de recepção dos sinais AIS 

Segue um vídeo abaixo, demonstrando o processo da recepção e a visualização das embarcações via Google Earth.

Log’s e detalhes das recepções AIS

Segue abaixo a lista no total de 26 embarcações recebidas, clique no código MMSI para obter maiores informações sobre a embarcação.

MMSI Nome Callsign IMO Dimensão Tipo
710000391 REBOCADOR WEZEN PQ2251 9573191 24 metros Rebocador
311000097 BOSSA NOVA SPIRIT C6AN6 9637703 282 metros Petroleiro
240472000 ALASKA SYDS 9302607 274 metros Petroleiro
710013230 PILOT BOAT I 13 metros Lancha
710000237 ATREVIDA PPUF 30 metros Navio de Vela
710112233 DELPHINUS PPPPP 9573141 32 metros Rebocador
636011397 ELKA HERCULES ELYX4 9234472 183 metros Petroleiro
710004480 AURIGA PP8394 9541904 24 metros Rebocador
710000002 REBELO XV PR2564 7029524 51 metros Navio de suporte
239592000 ALTHEA SVPP 9173733 240 metros Petroleiro
249644000 NAVIG8 MALOU 9HWS9 9396763 183 metros Petroleiro
311067800 ATAULFO ALVES C6ZV9 9183271 272 metros Petroleiro
229208000 HELLAS ENTERPRISE 9HA3151 9397468 183 metros Petroleiro
533130039 EAGLE PARANA 9MPT9 9598268 248 metros Petroleiro
710013260 PILOT BOAT VII Lancha
477817800 HAI JING VRKA3 9233595 225 metros Navio Graneleiro
710001640 MARACANGALHA PR7391 14 metros Lancha
636090499 MARIELLE BOLTEN ELZH9 9149653 181 metros Navio cargueiro
636015522 SESTREA D5BH9 9406659 274 metros Navio Tanque
311044500 QUETZAL ARROW C6YT4 9007544 200 metros Navio cargueiro
710000110 PARATII 2 PY2KAK 20 metros Veleiro
308203000 CONTIGA ARROW C6QO9 8512982 199 metros Navio Cargueiro
257464000 SKS DELTA LAIU7 9426312 250 metros Petroleiro
311065600 SAO LUIZ C6ZT4 9492139 245 metros Petroleiro
240278000 STRYMON SVNT 9290919 182 metros Navio Tanque
241235000 RIO 2016 SVBR2 9623867 264 metros Petroleiro

Confira abaixo a movimentação das embarcações, conforme datas e intervalos citados abaixo:

Tráfego AIS correspondente à 22/11/2013 – 01:00:00 até 17:45:00

Tráfego AIS correspondente à 22/11/2013 – 19:30:00 até 22:30:00

Tráfego AIS correspondente à 24/11/2013 – 03:25:00 até 15:45:00

Espero que tenham gostado do post, clique no botão download para baixar os arquivos de log gerado pelo software ShipPlotter.

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Bom pessoal é isso, espero que tenham gostado de mais essa experiência com o RTL-SDR.

Forte 73 de PU2VLW – Vinicius Lenci, em especial ao meu amigo PU2ROG – Rogério, que fabricou uma excelente antena para faixa dos 10 metros, proporcionado vários contatos em Ilhabela-SP.

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5 comentários sobre “Recebendo sinais (AIS) de embarcações marítimas com RTL-SDR

  1. Muito bom cara!!! vc me deu uma luz em um projeto!!!oque entendi é que vc conseguiu receber o sinal dos navios!!! so gostaria saber se possível eu mandar mensagens como se foce um AIS de uma embarcação???preciso trocar informações entre um AIS de verdade e um vidual!!! agradeço a atenção!!!
    Parabéns!!!

  2. Caro Vinicius, meu nome é Julio César Souza PY3YJU, sou mantenedor do blog do Rádio Clube de Pelotas (radioclubedepelotas.blogspot.com.br), nosso clube de radioamadores de nossa cidade, achei interessantíssimo seu artigo, gostaria de pedir a você se for possivel colocar em nosso blog todo esse assunto, acredito que como temos um porto muito movimentado aqui do nosso lado Super Porto de Rio Grande, talvez a turma vá gostar de pesquisar, mas sempre coloco assuntos com a permissão de quem os fez, forte abraço e fico no aguardo ( py3yjujulio@gmail.com )

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