AIS – Sehen und gesehen werden

Ich habe immer Wert darauf gelegt, ein Low-Tech-Schiff zu haben, mit dem wir selbst bei totalem Stromausfall dank Windpilot, Wasserfußpumpe und Sextant sicher und entspannt Barbados finden könnten – die einzige Komforteinbuße bestände darin, dass das Bier im Kühlschrank warm werden würde. Daher habe ich mich immer erfolgreich gegen teuren und energieaufwändigen Schnickschnack wie Kartenplotter, Radar, usw. gewehrt. Ich komme seit 20 Jahren mit Papierkarten klar – warum sollte man das ändern?

Ein einziges System finde ich allerdings so sinnvoll, dass ich nicht darauf verzichten wollte. Das Automatic Identification System, kurz: AIS. Kurzfassung für Uneingeweihte: Das ist ein Funksystem, über das Schiffe einige grundlegende Daten miteinander austauschen: Wer bin ich, wo bin ich, wie ist mein Kurs und meine Geschwindigkeit, wie groß bin ich, wo fahre ich hin. Berufsschiffe sind ab einer gewissen Größe ausrüstungspflichtig, und auch im Freizeitbereich senden immer mehr Boote AIS-Daten aus.

Wenn man sich einen AIS-Empfänger zulegt, kann man diese Aussendungen aller Schiffe in Funkreichweite empfangen und daraus eine Art Radarbild zusammenbauen. Wenn man dann noch weiß, wo man selbst ist und wohin man fährt, lassen sich sehr sinnvolle Daten wie der CPA (Closest Point of Approach) bestimmen – Wenn ich so weiter fahre und der andere so weiter fährt wie momentan, wie nah kommen wir uns? Muss ich ein Ausweichmanöver starten? Gerade wenn man es nachts mit schnellen Berufsschiffen zu tun hat, sind das Informationen, die Gold wert sind.

Nun war ich also irgendwann scharf auf einen AIS-Empfänger. Der Nachteil ist: Die Empfänger sind i.d.R. Black Boxes, die einfach nur einen Datenausgang haben. Normalerweise hat der geneigte Freizeitschipper seinen tollen Kartenplotter, an den er den AIS-Empfänger anschließt, und voila – Die Karte füllt sich mit Symbolen, die die anderen Schiffe im Umkreis repräsentieren. Dann gibt es einige wenige AIS-Empfänger, die auf einem kleinen Display eine rudimentäre radarartige Darstellung bieten – die sind aber schlecht zu erkennen und noch schlechter zu bedienen und darüber hinaus auch noch doppelt so teuer wie ein einfacher Black-Box-Empfänger.

Das war also mein Dilemma. Kartenplotter will ich nicht, und diese blöden Anzeigegeräte sind Mist. Das kann ich doch besser! So entstand in meinem Kopf allmählich eine Idee, die zu einem erstaunlich umfangreichen Projekt werden sollte.

Ich möchte die AIS-Lage immer bei mir haben, jederzeit abrufbar. Und zwar ohne teuren Kartenplotter-Schnickschnack zu verbauen. So entstand der Gedanke, dass das Smartphone oder Tablet doch die perfekte Plattform dafür wäre. Ich beschloss also selbst Hand anzulegen. Erstens sollte eine App entstehen, die über WLAN (TCP/UDP) die AIS-Daten empfängt und auf einer Art Radar-Bildschirm darstellt (dafür brauche ich natürlich auch GPS-Daten vom eigenen Boot), zweitens müssen die Daten ja erst ins Netzwerk kommen. Dafür wollte ich einen Raspberry Pi nutzen, der AIS- und GPS-Daten sammelt und über das Netzwerk weiter verteilt. Das hat zum einen den Charme, dass der Raspberry sehr klein und gleichzeitig recht leistungsfähig ist, zum anderen kostet er inklusive Gehäuse und bisschen Zubehör gerade mal 50€. Und ein Smartphone haben wir sowieso immer dabei.

Ich habe mich vor ein paar Jahren schon einmal mit App-Entwicklung für Android beschäftigt, und ich hatte Richtig Lust, wieder loszulegen. Und mit einem Raspberry rumzuspielen, hatte ich auch schon länger mal vor. Also ging das in der Wintersaison 2014/2015 los mit der Entwicklung. Damals, noch Single, opferte ich viele Abende und Wochenenden, und nutzte fast jede Bahnfahrt zur Arbeit nach Bremen, um bei diesem Projekt voran zu kommen. Zum einen entstand eine recht rudimentäre Software für den Raspberry, die automatisch beim Hochfahren loslegte und im Prinzip nichts weiter tat, als die Daten vom AIS und GPS im WLAN zu verteilen.

An die Android-App hatte ich höhere Anforderungen. Ich wollte ein skalierbares Radar-Display, in das ich, wie man das von den Touch-Displays gewohnt ist, mit Zwei-Finger-Gesten herein- und herauszoomen kann, und über das ich durch Wisch-Gesten einfach navigieren kann. Natürlich müssen die Kontakte auch so dargestellt werden, dass man auf einen Blick erkennt, wie sie fahren. Ich wollte eine graphische Darstellung der CPA-Geometrie vom ausgewählten Kontakt, natürlich einen Betrieb im Head-Up sowie wahlweise im North-Up-Modus, und eine Alarmierung, wenn uns ein anderes Schiff zu nahe kommt.

Pünktlich zum Start in die Saison hatte ich eine erste Version der Software stehen, die recht stabil lief und mit der man schon sehr anständig arbeiten konnte. Der Laptop musste aber immer mit, um Fehler und Abstürze, die sich unterwegs ereigneten, direkt analysieren und beheben zu können. So wurde die Software mit der Zeit immer besser, zuverlässiger und leistungsfähiger. Auch weitere Funktionen entstanden: Erkennen von AIS-Notsendern (AIS MOB, AIS SART) und Alarmierung, Darstellung von „Aids to Navigation“, das können Plattformen, Tonnen, Leuchttürme usw. mit AIS-Sender sein, Darstellung großer Schiffe mit ihrer echten Göße am Radarschirm, usw. Oder der Shipfinder, eine coole Augmented Reality-Funktionalität. Hier wird eine Kompassrose und die AIS-Lage als Overlay in das Kamerabild eingeblendet. So kann man AIS-Kontakte direkt mit sichtbaren Objekten am Horizont in Verbindung bringen (ok, das ist bisschen Spielerei. Hat aber Spaß gemacht zu implementieren.)

Ein größerer Nachteil des Systems war aber, dass der Raspberry die AIS- und GPS-Daten nur stumpf weiterleitete. Startete man die App am Android, baute sich langsam, Nachricht für Nachricht, die AIS-Lage auf. Startet man die App neu, beginnt alles von vorn. Diese Baustelle bin ich gerade erst kürzlich angegangen. Die Software, die nötig ist, um die AIS-Nachrichten zu decodieren, daraus Kontakte zu erstellen und im Speicher zu verwalten, gab es ja längst – nämlich in der App.

Diese konnte ich nun wiederverwenden. So wurde der Raspberry mit relativ wenig Aufwand mit einer neuen Software betankt, die die AIS-Nachrichten nicht nur weiterleitet, sondern auch intern eine AIS-Lage aufbaut. Startet man nun die App auf dem Android, bekommt sie vom Server (dem Raspberry) die gesamte AIS-Lage zugestellt. Bäääm! Jetzt wird ein Schuh draus! Man könnte sagen, das AIS-System an Bord ist jetzt marktreif. Es läuft stabil, lässt sich gut bedienen und verbraucht nur minimal Strom.

vesselfinder
Die Krassy in der Marine Traffic App

Im Winter haben wir übrigens aufgerüstet. Mein Vater hat uns einen AIS-Sender spendiert. Jetzt sehen wir nicht nur, wir werden auch gesehen. Das war natürlich nicht ganz uneigennützig. So kann er unsere Reise zu Hause am Computer schön verfolgen. Denn verschiedene Dienste (Marine Traffic, Vesselfinder, u.a.) betreiben ein Netzwerk an AIS-Empfangsstationen und stellen die empfangenen Daten im Internet zur Verfügung. So kann man immer genau sehen, wo wir uns rumtreiben. Und für uns ist das natürlich auch ein Sicherheitsgewinn, wenn wir auf den Schirmen der anderen Schiffe auftauchen.

Noch ein kleines Anekdötchen: Wir nutzen für den AIS-Empfang nicht die Antenne im Masttopp, sondern eine zweite Antenne an einem kleinen Antennenmast am Heckkorb. So brauchen wir keine Antennenweiche, die eventuell den normalen Funkverkehr beeinträchtigt, und die zweite Antenne war sowieso da, nur ungenutzt. Allerdings gab es immer wieder AIS-Empfangsprobleme. Also vermutete ich das Naheliegende: An der Antenne oder dem Antennenkabel ist etwas faul. Ich fing damit an, die Stecker neu zu löten, dann tauschte ich irgendwann das Antennenkabel aus, dann irgendwann die Antenne. Keine Besserung. Unfassbar, wie viel Zeit ich so versenkte, ohne dass es besser wurde.

ais_antenna
Antennenmast mit AIS-Antenne

Eines Tages dann, es war beim Einwintern vorletzte Saison, bin ich durch Zufall auf das wahre Problem gestoßen. Ich baute mal wieder am AIS rum, und plötzlich fiel mir auf, dass der Radioempfang (ich hatte Musik an) immer mal wieder gestört war. Und zwar immer dann, wenn ich einen Verbraucher an der USB-Steckdose hängen hatte, die auch den Raspberry mit Strom versorgt. Ein Blick auf das AIS verriet dann auch: Die verdammte USB-Steckdose stört nicht nur das Radio, sondern auch das AIS, und zwar nicht zu knapp! Der Witz ist natürlich, dass der Raspberry ja ständig als Verbraucher an der Steckdose hing, weil er ja integraler Bestandteil des Systems ist. Kein Wunder also, dass der Empfang so schlecht war. Als ich dann die USB-Steckdose (vom Yachtausrüster, war auch nicht ganz billig) durch eine Billg-China-Version von Amazon ersetzte, war das Problem gelöst. Das AIS-Projekt war also kein reines Software-Unterfangen…

– Christian

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