Le Système d'identification automatique (SIA) ou Automatic Identification System (AIS) en anglais est un système d’échanges automatisés de messages entre navires par radio VHF qui permet aux navires et aux systèmes de surveillance de trafic (CROSS en France) de connaître l'identité, le statut, la position et la route des navires se situant dans la zone de navigation. Sa mise en place initiale a été motivée par des raisons de surveillance et de sûreté.

Le de la Convention SOLAS imposait que les navires de jauge brute supérieure à 300 effectuant des voyages internationaux (ou 500 pour les navires uniquement engagés dans des opérations domestiques) soient équipés de ce dispositif d'ici au plus tardDivision 222 - Article 222-6.18..

Pour les navires de commerce, le système doit pouvoir être interfacé à un ordinateur externe pour une éventuelle utilisation par un pilote. vignette|Affichage du trafic en Manche Est fourni par l'AIS.

Fonctionnement thumb|upright=2|Schéma général L'AIS est composé d'un émetteur, de 2 récepteurs TDMA VHF Document constructeur, sur le site themys-sa.com, 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 ('' en anglais). L'attribution d'un intervalle d'émission (incrémental, fixe, aléatoire, auto-organisé)ITDMA (Incremental), FATDMA (Fixed Access), RATDMA (Random Access), SOTDMA (Self-Organizing) 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 Voir, par exemple, le satellite , le projet de l'agence spatiale canadienne, les satellites OG2, les satellites norvégiens , ou la constellation de nanosatellites Kinéis dédiée à l'IoT.. 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 couvertureVoir, par exemple, le brevet https://petakatapatentreport.appspot.com/petakatpreport?pat=8780788. Un certain degré de collision de messages est cependant inévitable du fait de la nature même des algorithmes de multiplexage, ce degré étant plus élevé dans des zones très fréquentées, par exemple au large des Pays-Bas, que dans les zones présentant moins de trafic.

Codage thumb|Trame AIS. On distingue clairement le et les deux marqueurs HDLC. AIS utilise les deux fréquences VHF et qui ont été réservées dans le monde entier pour cette applicationAIS (Automatic Identification System) Decoding, sur le site rl.se.

Avec l’avènement du Satellite-AIS (S-AIS), ces messages peuvent également être captés par des satellites en orbite basse, permettant une couverture bien au-delà des limites des stations terrestres. La constellation Kinéis, par exemple, utilise des technologies avancées, notamment des antennes multi-brins. et des algorithmes de traitement des signaux, pour assurer une réception fiable, même dans des zones maritimes fortement encombrées.

Le type de modulation est GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) et le débit . Les paquets contiennent 168 ou 440 bits, ils sont précédés d'un 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 . L'empreinte sonore de AIS est proche du bruit de fond, et les trames ne durent que .

La liaison avec l'ordinateur s'effectue généralement par communication série (plus récemment en communication série sur USB) en suivant la norme NMEA 0183 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

Applications

L'AIS permet d'identifier les navires lorsque la reconnaissance visuelle ou radar n'est plus possible (nuit, temps de brume, faibles 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.

L’AIS est aussi utilisé pour identifier les navires, aider à la gestion du trafic maritime, contrôler les pêches et renforcer la sécurité maritime. L’extension satellitaire (S-AIS) a élargi ces applications, notamment pour la surveillance des zones éloignées ou isolées. La solution S-AIS contribue à ces avancées en fournissant des données fiables et continues, essentielles pour des usages tels que la surveillance environnementale, la lutte contre la piraterie, ou encore le suivi des activités maritimes dans les zones denses.

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 au niveau de la mer), bien que l'équipement AIS des aéronefs de recherche et sauvetage sont prévues dans les spécifications techniques du système (message numéro 9).

Il permet la transmission de messages adressés à tous (il s'agit du cas général, la grande majorité des messages émis sont effectués sur un intervalle préalablement réservé), ou à une cible particulière (identifiée à portée).

Depuis , l'AIS est également utilisé pour mesurer les courants de surface des océans en temps-réel., en utilisant notamment la différence entre le cap vrai (à savoir la direction dans laquelle le navire pointe sa proue, heading en anglais) et la direction du mouvement (à savoir la route sur le fond, course over ground en anglais). thumb|DCU

Les informations transmises right|thumb|upright=0.6|Données d'une cible

À une fréquence variable selon que le navire est en mouvement (toutes les 2 à 10 secondes) ou à l'arrêt (toutes les 3 minutes), 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 (provient d'une EPROM) 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 supposés "amarrés" au milieu de l'océan faisant route à 15 nœuds) Route sur le fond (provient du système de positionnement par satellites) Vitesse sur le fond (provient du système de positionnement par satellites) Vitesse de changement de cap (Taux instantané de giration) (provient du système de positionnement par satellites) Position : latitude et longitude avec une précision de 1/10000 de minute (précision non fiable aujourd'hui) (provient du système de positionnement par satellites) Cap vrai (information venant d'un compas) Heure UTC

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

Numéro d'appel sélectif (provient d'une EPROM) Nom du navire (provient d'une EPROM) 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, GLONASS, Galileo, ou une combinaison), radio (Loran-C, Chayka) ou relevée par l'équipage 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 (indiquée par le chef de quart) Nombre de personnes à bord (indiqué par le chef de quart)

Il convient de noter que certaines données sont issues, soit directement, soit après calcul, de données de capteurs, alors que d'autres sont des données indiquées par l'équipage, à fréquence variable (la destination à chaque voyage, l'heure estimée d'arrivée à intervalle variable).

Si le navire venait à changer de nom ou de pavillon, les modifications du nom du navire et/ou de son identifiant (MMSI) devront alors être effectuées par un technicien par reprogrammation d'une EPROM.

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.

Application à la plaisance

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 »).

Les usages de l'AIS L'AIS est largement utilisé pour dresser un tableau de la situation maritime à un moment donné. En raison du grand nombre de navires l'utilisant, il offre une vue large et assez fidèle de l'état du trafic maritime. La connaissance du domaine maritime, la détection des anomalies, l'analyse des trajectoires, la prédiction des navires et la fusion des données dont des domaines applicatifs importants de l'AIS. De plus, les données AIS sont largement utilisées pour divers modèles applicatifs du réseau maritime et de la navigation maritime. Étant donné sa haute fréquence et l'obligation de port pour un grand nombre de navires, l'AIS fournit une image fiable de la navigation maritime, au moins pour les navires obligés de porter le système.

La portée des stations AIS terrestres est limitée par l’horizon radioélectrique, ce qui restreint leur efficacité en haute mer. Le développement de l'S-AIS permet de surmonter cette limitation grâce à une couverture mondiale assurée par les satellites en orbite basse. Certaines constellations offrent des performances accrues dans des environnements maritimes denses grâce à des fonctionnalités avancées telles que le suivi précis des navires en temps réel, une capacité anti-spoofing et une résilience renforcée face aux interférences.

Compréhension de la situation maritime