ES2864769T3 - Sistemas y métodos de informe y supervisión de posición de buques - Google Patents

Abstract

Un método (700) de transmitir un mensaje que identifica una posición geográfica de un objeto en movimiento, comprendiendo el método seleccionar (725) una disposición de puntos predeterminada de entre una pluralidad de posibles disposiciones de puntos utilizando una rutina de optimización que reduce el error entre las posiciones geográficas anteriores del objeto en movimiento y la disposición de puntos predeterminada, teniendo la disposición de puntos predeterminada una pluralidad de posiciones de puntos predefinidas; codificar (735) el historial de seguimiento para generar un historial de seguimiento codificado, comprendiendo el historial de seguimiento uno o varios puntos del historial de seguimiento basados en las posiciones geográficas anteriores, donde cada uno de los puntos del historial de seguimiento se determina con referencia a la disposición de puntos predeterminada; generar (740) el mensaje que comprende el historial de seguimiento codificado; y transmitir (760) el mensaje.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas y métodos de informe y supervisión de posición de buques

Campo

Las realizaciones descritas se refieren al seguimiento de buques y otros objetos y, más en concreto, a métodos y sistemas para proporcionar informes de posición mejorados en los mensajes de seguimiento.

Antecedentes

Los buques y otros objetos que pueden cambiar de posición a lo largo del tiempo pueden ser rastreados utilizando varios sistemas y acercamientos. Por ejemplo, la navegación electrónica es un concepto desarrollado por la Organización Marítima Internacional (OMI) para mejorar la seguridad y protección de las operaciones de transporte marítimo comercial facilitando una mejor comunicación y organización de los datos entre los buques y las instalaciones en tierra.

La navegación electrónica se ha definido como la “recopilación, integración, intercambio, presentación y análisis armonizados de información marítima a bordo y en tierra por medios electrónicos para mejorar la navegación de muelle a muelle y los servicios relacionados para la seguridad y protección en el mar y la protección del medio ambiente marino”.

Como tal, la navegación electrónica incorpora y amplía varias tecnologías, incluyendo el Sistema de Identificación Automática (AIS), el Sistema de Información y Visualización de Cartas Electrónicas (ECDIS), los Sistemas de Puente Integrados/Sistemas de Navegación Integrados (IBS/INS), las Ayudas Automáticas de Punteo de Radar (ARPA), los sistemas de Identificación y Seguimiento de Largo Alcance (LRIT), los Servicios de Tráfico de Buques (VTS) y el Sistema Mundial de Socorro y Seguridad Marítima (GMDSS).

US7817079 describe métodos y aparatos que permiten la recogida automática de información de localización de buques marítimos en un marco global o regional mediante el uso de una red mínima de buques equipados con sistemas de recogida de datos AIS no intrusivos. La red de buques puede estar formada por buques estándar que operan dentro de sus tareas comerciales o privadas normales. Utilizando estos buques sin tareas especiales y aumentando los informes AIS recibidos con la información de radar/navegación de a bordo, se puede generar información precisa de seguimiento global o regional en una ubicación centralizada sin incurrir en grandes costes. Resumen

En un primer aspecto amplio, se proporciona un método de transmitir un mensaje que identifica una posición geográfica, como se define en la reivindicación 1.

En algunos casos, el método puede comprender además actualizar el historial de seguimiento basado en la posición geográfica o el rumbo efectivo, o ambos.

En algunos casos, el método puede comprender además establecer un identificador de tipo de mensaje, donde el mensaje comprende además el identificador de tipo de mensaje.

En algunos casos, el método puede comprender además recuperar un identificador de transmisor, donde el mensaje comprende además el identificador de transmisor.

En algunos casos, el historial de seguimiento comprende uno o más puntos de historial de seguimiento basados en posiciones geográficas anteriores. En algunos casos, cada uno del uno o varios puntos del historial de seguimiento están separados por un intervalo de tiempo preseleccionado.

En algunos casos, cada uno de los puntos del historial de seguimiento se determina con referencia a una disposición de puntos predeterminada que tiene una pluralidad de posiciones de punto predefinidas. En algunos casos, cada uno de los puntos del historial de seguimiento se selecciona aproximando la posición asociada con un mensaje anterior a una de las posiciones de la disposición de puntos predefinida.

En algunos casos, el método puede comprender además seleccionar la disposición de puntos predeterminada de entre una pluralidad de posibles disposiciones de puntos. En algunos casos, la disposición de puntos predeterminada se selecciona calculando el error cuadrático medio mínimo del uno o de los varios puntos del historial de seguimiento con relación a las posiciones de puntos predefinidas en cada una de la pluralidad de posibles disposiciones de puntos. En algunos casos, la disposición de puntos predeterminada se selecciona calculando el error máximo del uno o más puntos del historial de seguimiento con relación a las posiciones de puntos predefinidas en cada una de la pluralidad de disposiciones de puntos posibles.

En algunos casos, el método puede comprender además seleccionar una primera matriz de valores de componentes dimensionales, donde la primera matriz de valores de componentes dimensionales define los valores de los puntos sucesivos en la disposición de puntos predeterminada.

En algunos casos, las primeras matrices de valores de componentes dimensionales se definen en una primera tabla de consulta que tiene un primer índice. En algunos casos, cada punto del historial de seguimiento se identifica al menos por un valor de índice respectivo del primer índice. En algunos casos, cada uno de los valores de índice respectivos se somete a codificación Huffman en el historial de seguimiento.

En algunos casos, el método puede comprender además seleccionar una segunda matriz de valores de componentes dimensionales, donde la segunda matriz de valores de componentes dimensionales define los valores de puntos sucesivos en la disposición de puntos predeterminada.

En algunos casos, las segundas matrices de valores de componentes dimensionales se definen en una segunda tabla de consulta que tiene un segundo índice. En algunos casos, los índices primero y segundo se seleccionan en una tabla de consulta de disposiciones de puntos.

En algunos casos, al menos uno de los puntos del historial de seguimiento comprende una etiqueta señalizadora de alerta.

En algunos casos, la codificación comprende determinar que el historial de seguimiento es un historial de seguimiento parcial que incluye menos de un número preestablecido de puntos de historial de seguimiento.

En algunos casos, el mensaje comprende una carga útil binaria y el historial de seguimiento codificado está comprendido en la carga útil binaria.

En algunos casos, la carga útil binaria comprende al menos uno de un identificador de alerta, una indicación de rumbo efectivo, una indicación de latitud y longitud y un código de comprobación de redundancia cíclica.

En algunos casos, el método puede comprender además la codificación de protección contra errores de la carga útil binaria.

En otro aspecto amplio, se proporciona un aparato para transmitir un mensaje que identifica una posición geográfica, como se define en la reivindicación 12.

En otro aspecto amplio, se proporciona un sistema para transmitir y recibir historiales de seguimiento, comprendiendo el sistema: un dispositivo transmisor, comprendiendo el dispositivo transmisor: una memoria que almacena un historial de seguimiento; un procesador configurado para: codificar el historial de seguimiento para generar un historial de seguimiento codificado; generar el mensaje que comprende el historial de seguimiento codificado; y un transmisor que transmite el mensaje en una señal; y un dispositivo receptor, comprendiendo el dispositivo receptor: un receptor, estando configurado el receptor para recibir la señal e identificar el mensaje; un procesador configurado para decodificar el historial de seguimiento codificado y obtener el historial de seguimiento. En otro aspecto amplio, se proporciona un medio legible por ordenador no transitorio que almacena instrucciones ejecutables por ordenador, teniendo las instrucciones, cuando son ejecutadas por un procesador de ordenador, la finalidad de hacer que el procesador de ordenador realice un método como el definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

Breve descripción de los dibujos

Para una mejor comprensión de las diversas realizaciones descritas en este documento, y para mostrar más claramente cómo pueden llevarse a cabo, se hará referencia ahora, a modo de ejemplo solamente, a los dibujos adjuntos en los que:

La figura 1 es un diagrama esquemático simplificado de un ejemplo para los aspectos de satélite del sistema de navegación electrónica.

La figura 2 es un diagrama de bloques de sistema de un transmisor de navegación electrónica ejemplar para el sistema de la figura 1.

La figura 3 es un diagrama de bloques de sistema de un receptor de navegación electrónica ejemplar para el sistema de la figura 1.

La figura 4A es un diagrama que ilustra la estructura de datos de una señal de mensaje de navegación electrónica ejemplar.

La figura 4B es un diagrama que ilustra la estructura de datos de la carga útil de la señal de mensaje de navegación electrónica ejemplar de la figura 4A.

La figura 5 es un diagrama de una disposición de puntos ejemplar.

La figura 6 es un diagrama de un historial de seguimiento generado usando la disposición de puntos ejemplar de la figura 5.

La figura 7 es un diagrama de flujo funcional para un método ejemplar de generación de un mensaje de navegación electrónica.

La figura 8 es un diagrama de flujo funcional para un método ejemplar de recibir y procesar un mensaje de navegación electrónica con detectabilidad mejorada.

Y la figura 9 es un diagrama de otra disposición de puntos ejemplar.

Descripción de realizaciones ejemplares

Se apreciará que, para simplificar y aclarar la ilustración, cuando se considere apropiado, los números de referencia pueden repetirse entre las figuras para indicar elementos o pasos correspondientes o análogos. Además, se exponen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión completa de las realizaciones ejemplares descritas en este documento. Sin embargo, los expertos en la materia entenderán que las realizaciones descritas en este documento pueden llevarse a la práctica sin estos detalles específicos. En otros casos, no se han descrito en detalle métodos, procedimientos y componentes bien conocidos, ya que son conocidos por los expertos en la materia. Además, debe tenerse en cuenta que esta descripción no pretende limitar el alcance de las realizaciones aquí descritas, sino que se limita a describir una o más implementaciones ejemplares.

La mensajería entre buques y otras estaciones es un requisito fundamental de la navegación electrónica. En parte debido al uso obligatorio de AIS en la navegación comercial, los desarrolladores de navegación electrónica han seleccionado AIS como la plataforma de mensajería para navegación electrónica.

AIS es un sistema de comunicaciones basado en radiofrecuencia (RF) y de prevención de colisiones para los grandes buques de la clase SOLAS (Seguridad de la Vida en el Mar).

Desde 2004, la OMI exige que haya transpondedores AIS a bordo de todos los buques que superen las 300 toneladas brutas o los barcos de pasajeros de cualquier tamaño. Los transceptores AIS de clase A están diseñados para estos grandes buques. Además, la tecnología AIS se está desplegando cada vez más en buques más pequeños y también se está instalando en buques y aviones de ayuda a la navegación (AtoN) y de búsqueda y salvamento (SAR). Desde el despliegue de AIS, la OMI ha iniciado el proceso de definición de navegación electrónica. La navegación electrónica utiliza el sistema de comunicación AIS para facilitar varios requisitos de navegación electrónica, y especialmente requerirá el uso intensivo de Mensajes Específicos de Aplicación (ASMs). Un transceptor de Clase A transmite con una potencia de hasta 12,5 W, que es suficiente para comunicaciones de corto alcance (típicamente 20-30 millas náuticas) de buque a buque y de buque a tierra. El sistema utiliza canales de banda estrecha (es decir, 25 kHz de anchura de banda) de muy alta frecuencia (VHF), a 161,975 MHz y 162,025 MHz, por ejemplo, y un método de comunicación denominado acceso múltiple por división de tiempo autoorganizado (SOTDMA). La UIT también ha reservado canales adicionales para el uso de AIS para soportar la navegación electrónica, y otros esquemas de organización/acceso también pueden ser utilizados en algunos casos.

Cada transceptor AIS incluye también un componente receptor, que permite a un buque recibir las señales AIS emitidas por los buques que le rodean. Cada minuto, cada canal VHF se divide en 2.250 intervalos de tiempo, cada uno de los cuales puede albergar una transmisión AIS de 26,67 ms (es decir, una señal AIS). Los intervalos de tiempo se sincronizan con precisión con el Tiempo Universal Coordinado (UTC), utilizando normalmente un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS), como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Cada unidad AIS reserva intervalos de tiempo para futuras transmisiones AIS desde el buque. Por lo tanto, otras unidades AIS dentro del alcance pueden mantener un mapa de los intervalos de tiempo reservados y evitar transmitir durante estos intervalos. Esta característica de auto-organización evita colisiones de señales en los cortos rangos involucrados en las transmisiones de superficie.

Los transceptores de clase A son de alta potencia y algunas embarcaciones pueden carecer de energía a bordo suficiente para hacer funcionar el transceptor durante viajes largos. Los transceptores de clase A también pueden ser prohibitivamente caros para las embarcaciones más pequeñas. Por lo tanto, la norma AIS también define una segunda clase de transceptor, denominada Clase B, que está destinada a las embarcaciones más pequeñas. Un transceptor de Clase B suele incluir un transmisor VHF, dos receptores VHF de Acceso Múltiple por División de Tiempo con Detección de Portadora (CSTDMA), que pueden alternarse como receptores VHF de Llamada Selectiva Digital (DSC), y un receptor GNSS. Algunos transceptores de clase B pueden utilizar el esquema de acceso SOTDMA o el esquema de acceso con detección de portadora (CS) anterior, más sencillo, para compartir el canal con transceptores de clase A. El transceptor de clase B transmite un flujo de datos AIS estándar, al igual que los transceptores de la clase A. Sin embargo, a diferencia de los transceptores de la clase A, un transceptor de clase B está limitado a 2 W de potencia de transmisión, y junto con una altura de mástil de antena más baja, típica de las embarcaciones más pequeñas, el alcance convencional de un transceptor de clase B es inferior al de la mayoría de los transceptores de clase A.

Los transceptores CSTDMA escuchan otras transmisiones e intentan identificar los intervalos de tiempo que no están en uso por otro transmisor AIS. Normalmente, los transmisores de clase B tienen una tasa de transmisión por defecto de un mensaje cada 30 segundos, aunque esto puede variarse.

Los buques que emplean AIS transmiten detalles clave cada pocos segundos sobre su identificación, posición actual, rumbo y velocidad, permitiendo a los buques seleccionar un rumbo seguro incluso cuando las condiciones impidan el contacto visual. El sistema AIS soporta varios tipos de señales diferentes.

Convencionalmente, la principal señal AIS enviada por un buque es un informe de posición que proporciona información relativa a la identificación, localización, rumbo, velocidad y otros detalles del buque. Más recientemente, los ASMs permiten la definición de subtipos de mensajes AIS adicionales. Mediante el uso de los ASM, el AIS puede ampliarse o aprovecharse para transmitir otros varios tipos de datos, como se describe más adelante. Esta extensibilidad es aprovechada por la navegación electrónica para transmitir otros tipos de datos. Por ejemplo, la OMI define subtipos de ASM para transmitir informes de observación meteorológica desde los barcos, señales de tráfico marítimo y datos de atraque, entre otros. Los ASM también pueden utilizarse para comunicar cargas útiles binarias sin forma.

La OMI, y otros, han reconocido que el uso de ASMs dentro del AIS y la navegación electrónica continuará aumentando produciendo un entorno cada vez más congestionado en el VDL (Enlace de Datos VHF) utilizado para AIS y la navegación electrónica. Este problema se agrava especialmente en el caso de la detección por satélite de las señales AIS.

Aunque el AIS fue desarrollado como un sistema auto-organizado dentro de un radio local, las señales AIS también pueden ser detectadas usando satélites de órbita terrestre baja (LEO). Los satélites LEO tienen un campo de visión (FOV) grande, medido normalmente en miles de millas náuticas, lo que significa que el satélite LEO puede recibir señales de gran número de buques a la vez. Debido al FOV grande, las características de autoorganización de AIS no son suficientes para evitar colisiones de señales en este escenario. Como resultado, la recepción del satélite LEO da lugar a que gran número de señales AIS colisionen o se solapen entre sí.

Además, muchas señales AIS pueden no ser transmitidas con suficiente potencia para ser recibidas sin error en un satélite LEO. Los transmisores AIS de clase A, como los que se encuentran a bordo de grandes buques comerciales, tienen un nivel de potencia de transmisión de 12,5 W, por defecto, que puede no ser suficiente para superar el ruido o las colisiones de señales en muchos casos. Sin embargo, los transmisores AIS de clase B, que pueden encontrarse en los barcos pequeños, tienen transmisores menos sofisticados limitados a un nivel de potencia de sólo 2 W y que transmiten con poca frecuencia, lo que dificulta su detección en zonas con una alta densidad de barcos y un tráfico AIS importante. La gran huella de un receptor de satélite puede complicar aún más la detección.

Sin embargo, el número de pequeñas embarcaciones sigue creciendo en VDL. Los barcos pequeños son de especial interés para las organizaciones de seguridad, ya que su propiedad y finalidades dentro de las aguas nacionales pueden ser difíciles de rastrear, dado que operan fuera de la OMI y los convenios SOLAS. Se desea utilizar el AIS, y la detección de satélites LEO, para el seguimiento de estas embarcaciones, pero sus transmisiones de baja potencia y poco frecuentes hacen que sea muy difícil detectar estas embarcaciones, especialmente en zonas congestionadas.

Las realizaciones descritas se dirigen generalmente a la generación y transmisión de señales de navegación electrónica (por ejemplo, AIS) con un formato de mensaje compatible que codifica un historial de posición, lo que permite determinar el rastro de un buque incluso si se reciben y decodifican con éxito relativamente pocos mensajes transmitidos. Mediante la transmisión de un historial de seguimiento reciente, incluso los barcos pequeños pueden ser monitorizados incluso cuando gran número de sus informes de posición se pierden en un entorno ruidoso, o no son recibidos y procesados por un sistema de supervisión. Sin embargo, los conceptos descritos son generalmente aplicables tanto a los transceptores AIS de Clase A como a los de Clase B.

Además, pueden utilizarse otras técnicas para mejorar significativamente la probabilidad de recepción incluso cuando se transmite a baja potencia, como la codificación de corrección de errores hacia delante y similares.

Las realizaciones descritas pueden proporcionarse de manera que sean compatibles con los estándares AIS existentes, y retrocompatibles con los transpondedores de comunicaciones de datos AIS convencionales, como los utilizados y definidos en el estándar AIS, y en los estándares de navegación electrónica en evolución.

Se apreciará que, aunque las realizaciones ejemplares se describen en este documento con referencia a AIS, los conceptos descritos también pueden ser aplicables a otros estándares de navegación electrónica. Además, algunos aspectos (por ejemplo, el esquema de modulación) de AIS y de la navegación electrónica pueden ser modificados en el futuro.

Del mismo modo, los conceptos descritos también pueden ser aplicables a otros sistemas de seguimiento de la posición, incluyendo, aunque sin limitación, el seguimiento de vehículos de motor en tierra, el seguimiento de vagones de ferrocarril, el seguimiento de aviones y otros.

Con referencia ahora a la figura 1, se muestra un diagrama esquemático simplificado de un sistema de navegación electrónica ejemplar 100. El sistema 100 tiene al menos un satélite LEO 150, que recibe señales de mensajes de navegación electrónica transmitidas por uno o más transmisores basados en buques 110, uno o más transmisores de barcos pequeños 115, y otros transmisores, tales como un transmisor basado en tierra 120. El satélite LEO 150 puede transmitir datos correspondientes a las señales de mensaje recibidas a una estación terrestre 180. En algunas realizaciones, el satélite LEO 150 puede llevar a cabo el posprocesamiento y la recuperación de las señales de mensaje recibidas a bordo. En otras realizaciones, el satélite LEO 150 puede retransmitir datos de señales sin procesar a una o más estaciones terrestres 180 para su posprocesamiento y recuperación.

En las realizaciones en las que la navegación electrónica emplea comunicaciones basadas en AIS, un transmisor de buque de Clase A 110 transmitirá típicamente señales AIS por un número de canales VHF de banda estrecha (es decir, 25 kHz). Algunos ejemplos de canales VHF AIS son AIS1 a 161,975 MHz y AIS2 a 162,025 MHz. Para transmitir una señal AIS, la unidad transmisora emplea una modulación de desplazamiento mínimo gaussiano (GMSK) de 9,6 kbps.

De manera similar, un transmisor de buque de Clase B 115 transmitirá señales AIS utilizando CSTDMA o SOTDMA por canales VHF usando modulación y codificación apropiadas.

Como se ha indicado anteriormente, también existen y pueden utilizarse otros canales AIS, y pueden añadirse más canales -que pueden utilizar diferentes esquemas de acceso, tipos de modulación y anchura de banda del canalglobal o regionalmente de vez en cuando, con el fin de facilitar la navegación electrónica o los servicios de comunicación marítima. Las presentes realizaciones pueden utilizarse con cualquier combinación de canales.

El satélite LEO 150 está equipado con al menos una antena VHF y recibe la señal AIS transmitida por el transmisor 110 o el transmisor 115. El satélite LEO 150 viaja a una alta velocidad orbital, por ejemplo, de 7.500 m/s, y, en consecuencia, la señal AIS recibida por el satélite LEO 150 puede sufrir un desplazamiento Doppler de hasta /-5,0 kHz.

En las realizaciones descritas en este documento, los transmisores 110, 115 y 120 pueden generar y transmitir señales AIS como se describe con referencia a las figuras 5A y 5B.

Las señales AIS recibidas pueden ser filtradas y preprocesadas usando técnicas conocidas para la recepción de mensajes AIS. Por ejemplo, la señal AIS recibida puede ser filtrada en banda estrecha para aislar los canales AIS de interés. El receptor puede intentar entonces identificar un mensaje candidato en los datos de señal, por ejemplo, localizando una secuencia de entrenamiento AIS en los datos de señal.

Una vez que se identifica un mensaje candidato, se puede realizar la demodulación GMSK seguida de la decodificación sin retorno a cero invertido (NRZI), la eliminación de bits y la inversión de bits para recuperar la secuencia de bits de mensaje AIS.

El código de comprobación de redundancia cíclica (CRC) del mensaje AIS puede ser verificado en esta etapa, para determinar si hay algún error en la secuencia de bits del mensaje AIS recuperado. Convencionalmente en el procesamiento de mensajes AIS, si falla la verificación CRC, los datos de mensaje son desechados. Sin embargo, en las realizaciones presentadas en este documento, el procesamiento puede continuar incluso en presencia de uno o más errores de bits en el mensaje candidato AIS. En consecuencia, la verificación CRC de nivel superior puede omitirse en algunas realizaciones descritas en este documento.

Una vez recuperada la secuencia de bits de mensaje AIS, el sistema procede al procesamiento de la carga útil para cada secuencia de bits de mensaje AIS, como se describe con referencia a la figura 8.

Con referencia ahora a la figura 2, se ilustra un diagrama de bloques de sistema para un transmisor de navegación electrónica en algunas realizaciones ejemplares. El transmisor de navegación electrónica 200 puede ser utilizado en el transmisor de buque 110, el transmisor de embarcación pequeña 115 y el transmisor de tierra 120, por ejemplo. El transmisor 200 incluye un procesador 220, una memoria 225 (que puede incluir memoria volátil y no volátil) y una etapa de transmisor de RF 210. La etapa transmisora de RF 210 incluye uno o más amplificadores, filtros y antenas, por ejemplo, utilizados para transmitir una señal de mensaje AIS. En algunas realizaciones, la etapa transmisora de RF 210 opera a bajos niveles de potencia (por ejemplo, el nivel de potencia estándar de la Clase B de AIS de 2 W, o menos). En algunas otras realizaciones, la etapa transmisora de RF 210 puede operar a niveles de potencia de AIS Clase A (por ejemplo, 12,5 W).

El procesador 220 puede ser un microprocesador o microcontrolador de propósito general, una matriz de puertas programable en campo, un procesador de aplicación específica u otro dispositivo informático. El procesador 220 puede estar configurado para realizar varias tareas, tales como supervisar los datos de posición procedentes del módulo de posición 250, determinar el estado de navegación, generar indicaciones de maniobra, mantener información de rumbo histórica (por ejemplo, almacenada en la memoria 225). Se apreciará que el procesador 220 puede realizar otras varias tareas que dependen del software disponible o instalado. En base a estas tareas, el procesador 220 puede generar datos de mensaje para transmisión en un mensaje de navegación electrónica. Los datos de mensaje no tienen que limitarse a los informes de posición AIS, y pueden incluir cualquier dato sin forma utilizable en la navegación electrónica.

El transmisor 200 comprende además un módulo de posición 250, un módulo de datos de mensaje 255, un módulo de protección contra errores 260, un módulo de formateo de mensajes 265 y un módulo de historial de seguimiento 270. En algunas realizaciones, varios módulos, tales como el módulo de protección contra errores 260 y el módulo de formateo de mensajes 265, o el módulo de posición 250 y el módulo de historial de seguimiento 270, pueden combinarse en un único módulo, o pueden dividirse en varios submódulos.

El módulo de posición 250 es un receptor de un sistema global de navegación por satélite (GNSS), como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), Galileo o el Sistema Global de Navegación por Satélite (GLONASS). En algunos casos, el módulo de posición 250 puede ser, en cambio, un dispositivo de determinación de posición celular, basado en radio FM, inercial o de otro tipo. El módulo de posición 250 es generalmente capaz de determinar una posición actual del transmisor 200 y una hora actual, y suministrar estos datos al procesador 220.

El módulo de datos de mensajes 255 recibe datos de mensajes del procesador 220 y genera datos binarios de carga útil, basados en los datos de mensajes recibidos, para su inclusión en una transmisión de señal AIS.

El módulo de protección contra errores 260 recibe los datos binarios de carga útil y codifica los datos binarios de carga útil utilizando al menos un esquema de protección contra errores como se describe con referencia a la figura 7.

El módulo de formateo de mensajes 265 recibe los datos binarios de carga útil codificados y encapsula los datos binarios de carga útil codificados en una envoltura de mensaje para su transmisión, como se describe con referencia a la figura 7. Por ejemplo, la envoltura de mensaje puede ser un ASM AIS de formato correcto. En algunas realizaciones, otras partes del mensaje pueden ser codificadas además de la porción de carga útil binaria. En algunas realizaciones, todos los datos del mensaje, con la excepción de un “preámbulo” de sincronización o secuencia de entrenamiento pueden ser codificados.

El módulo de historial de seguimiento 270 recibe datos de mensaje del módulo de posición 250 o del procesador 220, y puede generar un historial de seguimiento en base a los datos de mensaje disponibles, como se describe con referencia a la figura 7.

En algunas realizaciones, el transmisor 200 puede proporcionar un nivel mejorado de detección de mensajes en comparación con los transmisores AIS de clase B estándar (al mismo nivel de potencia de RF) en presencia de otros transmisores AIS, o en zonas con una alta densidad de transmisores de mensajes similares.

Incluso cuando algunos mensajes no son detectados satisfactoriamente, la inclusión del historial de seguimiento en los mensajes de navegación electrónica facilita la supervisión continua de los buques.

El transmisor 200 puede ser compatible con la modulación AIS existente, la canalización, los estándares de mensaje y los protocolos de señalización, y no se requiere un esquema de modulación relativamente no nuevo o un circuito de banda base digital para el transceptor.

El transmisor 200 tiene bajos requisitos de carga de procesamiento para codificar los mensajes. Por lo tanto, se pueden utilizar microcontroladores, evitando la necesidad de procesadores avanzados y/o cálculos de punto flotante. El transmisor 200 puede ser configurado para diferentes tipos de comportamientos en fábrica o in situ mediante una actualización del microprograma. Por lo tanto, el transmisor 200 puede ser configurado para operar en un sistema “cerrado”, en el cual todos los mensajes de navegación electrónica que envía son de propiedad. Alternativamente, el transmisor 200 puede operar en un modo híbrido, proporcionando algunas o todas las características mejoradas a una infraestructura de red compatible (tierra, satélite, etc), mientras sigue transmitiendo ocasionalmente informes de posición AIS estándar según sea necesario. Tal comportamiento puede estar dedicado respectivamente a diferentes canales (por ejemplo, AIS ASM1, ASM2, etc), o el modo híbrido puede emplearse en un solo canal o par de canales (como las frecuencias AIS estándar).

Además, el comportamiento del transmisor 200 puede modificarse opcionalmente a lo largo del tiempo mediante programación por aire (por ejemplo, utilizando mensajes de navegación electrónica o ASMs AIS para este propósito), o mediante otro enlace por cable o inalámbrico (por ejemplo, Wi-Fi o USB).

Con referencia ahora a la figura 3, se ilustra un diagrama de bloques de sistema para un receptor de navegación electrónica en algunas realizaciones ejemplares. El receptor de navegación electrónica 300 puede ser utilizado en el satélite LEO 150 o en la estación terrestre 180, por ejemplo.

El receptor 300 incluye un procesador 330, una memoria 340 (que puede incluir memoria volátil y no volátil), una o más antenas 310, y una etapa de receptor de RF 320.

El receptor 300 incluye además un módulo de procesamiento de mensajes 360, un módulo de procesamiento de carga útil 370 y un módulo de recuperación 380. En algunas realizaciones, el módulo de procesamiento de mensajes 360 y el módulo de procesamiento de carga útil 370 pueden combinarse en un único módulo, o pueden dividirse en varios submódulos.

El procesador 330 puede ser un microprocesador de propósito general, una matriz de puertas programable in situ, un procesador específico de aplicación u otro dispositivo informático. El procesador 330 puede estar configurado para controlar el funcionamiento de los varios módulos, y para recibir y procesar posteriormente los datos de los mensajes recuperados de las señales de navegación electrónica.

La etapa de receptor de RF 320 incluye uno o más filtros y amplificadores para preprocesar los datos de señal recibidos por la antena 310. Los datos de señal preprocesados son suministrados al módulo de procesamiento de mensajes 360, que identifica las señales de mensaje candidatas y realiza la demodulación GMSK seguida de la decodificación sin retorno a cero invertido (NRZI), la eliminación del relleno y la inversión de bits para recuperar los datos de la señal de entrada, por ejemplo, una secuencia de bits de mensaje AIS.

El módulo de procesamiento de carga útil 370 recibe los datos de la señal de entrada y, en algunos casos, puede extraer la carga útil binaria encapsulada dentro de una envoltura de mensaje. El módulo de procesamiento de carga útil 370 puede decodificar entonces cualquier esquema de codificación de protección contra errores de la carga útil binaria para recuperar los datos de mensaje.

Los mensajes que no son decodificados con éxito pueden ser pasados al módulo de recuperación 380, que puede almacenarlos en la memoria 340 para su posterior procesamiento. Si se reciben múltiples mensajes dentro de una secuencia de ráfagas, como se describe en este documento, el módulo de recuperación 380 puede recuperar una pluralidad de mensajes para la secuencia de ráfagas, y realizar un procesamiento de recuperación para identificar un mensaje que pueda ser descodificado con éxito. Por ejemplo, se puede utilizar un procedimiento de “votación”, en el que se seleccionan los bits que aparecen con mayor frecuencia. Los mensajes repetidos también pueden ser sumados, o puede utilizarse un procedimiento de “votación” ponderada para cada bit, para generar un mensaje compuesto que puede tener menos errores de bit, y que puede ser decodificado con éxito.

Con referencia ahora a la figura 4A, se muestra un diagrama que ilustra la estructura de datos de una señal de mensaje de navegación electrónica ejemplar 400. La señal de mensaje AIS 400 comprende generalmente una porción de carga útil binaria 410 encapsulada dentro de una envoltura de mensaje. La envoltura de mensaje se ilustra con una primera porción de envoltura 420A que precede a la porción de carga útil binaria codificada 410 en la secuencia de bits de mensaje, y una segunda porción de envoltura 420B que sigue a la porción de carga útil binaria 410 en la secuencia de bits de mensaje. Para facilitar la comprensión, la primera porción de envoltura 420A y la segunda porción de envoltura 420B se denominan en conjunto en este documento la envoltura de mensaje 420.

La longitud de mensaje de los mensajes AIS estándar está sujeta a algunas restricciones basadas en la tasa de bits (es decir, 9,6 kbps) y la longitud del intervalo (es decir, 26,67 ms); sin embargo, los mensajes más largos todavía pueden ser transmitidos mediante el uso de dos o más intervalos en el sistema AIS. En las realizaciones ejemplares aquí expuestas, el mensaje de navegación electrónica está limitado a 512 bits de longitud, lo que corresponde a dos intervalos. Sin embargo, en algunos casos, un mensaje de navegación electrónica puede ocupar menos o más de dos intervalos. Por ejemplo, reduciendo el número de puntos del historial o eliminándolos, un mensaje puede ocupar sólo un intervalo. Además, un mensaje de navegación electrónica puede ocupar intervalos de tiempo fraccionales, por ejemplo, un intervalo y medio de tiempo, y seguir siendo un mensaje AIS válido.

La envoltura de mensaje 420 contiene campos requeridos para formar un mensaje AIS válido y conforme a los estándares; un ejemplo de un mensaje AIS de Tipo 8 se muestra en la Tabla 1 siguiente. Por ejemplo, un campo de desplazamiento inicial o rampa de subida (8 bits), una secuencia de entrenamiento AIS (24 bits), y un señalizador de inicio (8 bits). También puede incluirse un identificador de mensaje (6), un indicador de repetición (2), una identidad de servicio móvil marítimo (MMSI) (30 bits), un campo de reserva (2 bits) y un identificador de aplicación (16 bits).

Por último, puede incluirse un campo de secuencia de comprobación de trama (por ejemplo, CRC), un campo de búfer o relleno de bits y un señalizador de parada para completar el mensaje AIS.

Tabla 1

Dependiendo del tipo de mensaje, se puede utilizar una envoltura diferente. Por ejemplo, un AIS Tipo 25 o Tipo 26 puede tener una envoltura modificada, para adaptarse a los diferentes parámetros del mensaje. El acercamiento descrito puede aplicarse a muchos tipos de mensajes diferentes, incluyendo, aunque sin limitación, los tipos de mensajes definidos en el futuro a medida que se definan nuevos protocolos.

El campo de secuencia de entrenamiento AIS se incluye para permitir a los receptores AIS convencionales realizar la recuperación de la portadora. El campo de secuencia de entrenamiento, el campo de señalizador de inicio y el campo de señalizador de parada son secuencias de código AIS predeterminadas que pueden ser utilizadas para identificar señales de mensajes candidatos en un flujo de datos.

El identificador de mensaje es un identificador de mensaje AIS estándar, tal como un identificador de mensaje que significa un mensaje de Tipo 8, que se define en el estándar AIS para uso diverso.

Un indicador de repetición puede ser utilizado para indicar el número de veces que un mensaje idéntico ha sido transmitido.

Se puede definir un campo de reserva para uso futuro, por ejemplo.

Puede utilizarse un ID de aplicación, que es similar a un identificador de mensaje, para definir subtipos de mensajes. Por ejemplo, puede definir subtipos de un mensaje de Tipo 8. En general, un I^d de aplicación único puede ser asignado a todos los subtipos de mensajes nuevos y predefinidos para un identificador de mensaje concreto (por ejemplo, mensajes de Tipo 8 (binarios)). Por ejemplo, los mensajes de navegación electrónica, tal y como se describen en este documento, pueden tener un ID de aplicación único. Si se define un nuevo formato de mensaje, entonces se puede utilizar un ID de aplicación diferente.

El campo de secuencia de comprobación CRC se utiliza para la detección de errores del mensaje completo (en contraposición a la carga útil binaria solamente), y puede utilizarse para determinar si hay errores de bits en el mensaje AIS global después de la transmisión y la recepción. El campo de búfer final puede cambiar de longitud y se utiliza para asegurar que la longitud total de la señal del mensaje AIS permanezca constante independientemente del número de bits añadidos debido al relleno de bits.

En general, la carga útil binaria 410 puede contener datos predeterminados de forma libre de cualquier tipo. En las realizaciones ejemplares, la carga útil binaria 410 puede subdividirse en una pluralidad de campos predefinidos como se describe en este documento.

La figura 4B es un diagrama que ilustra la estructura de datos de la carga útil binaria 410, sin codificación de corrección de errores hacia delante. La carga útil binaria 410 contiene

- MMSI

- Identificador de subtipo de mensaje

- Longitud

- Latitud

- Rumbo efectivo (COG)

- Señalizador de secuencia de ráfagas

- Historial de seguimiento

- Bits de reserva (si es necesario)

- Señalizadores de alerta (cuando sea posible)

- CRC a nivel de carga útil para la carga útil binaria no codificada/decodificada

En las realizaciones ejemplares, el orden de los campos no cambia y se adhiere al patrón anterior. En las realizaciones alternativas, se pueden utilizar otros órdenes u órdenes variables. En las realizaciones ejemplares, la mayoría de los campos de la carga útil no codificada son de longitud variable, con la excepción del MMSI, que tiene una longitud de 30 bits. Otras realizaciones pueden utilizar un identificador único más corto o más largo en lugar del MMSI utilizado habitualmente en la navegación electrónica. Sin embargo, en algunas realizaciones alternativas, uno o más campos pueden tener una longitud fija. Los campos que son similares a los informes de posición AIS estándar pueden tener diferentes niveles de precisión numérica y/o método de codificación, como el campo de longitud y latitud propuesto en las realizaciones descritas en este documento. En las realizaciones descritas, la resolución disminuye a partir de los niveles de informe de posición AIS para reducir el volumen de datos, lo que es aceptable para el seguimiento de la posición, en contraposición a la prevención de colisiones. Se pueden realizar ajustes en la precisión y los tipos de campos presentados para satisfacer las necesidades de la aplicación prevista.

En algunas realizaciones, uno o más de estos campos pueden omitirse, mientras que, en otras realizaciones, se pueden añadir campos adicionales. Puede verse que la carga útil binaria 410 puede omitir ciertos campos que se encuentran en un informe de posición AIS, como el estado de la radio. Sin embargo, algunos campos pueden repetirse o ser redundantes (por ejemplo, MMSI) a los encontrados en la envoltura, y pueden añadirse nuevos campos de carga útil. También puede proporcionarse un campo CRC de carga útil, que proporciona una comprobación de los datos no codificados o decodificados de la carga útil binaria 410.

El formato del mensaje de carga útil está determinado por el identificador de subtipo de mensaje en la carga útil. El identificador de subtipo de mensaje puede ser de longitud variable y en las realizaciones ejemplares varía entre un mínimo de 9 bits y un máximo de 14 bits. En particular, el identificador de subtipo de mensaje puede tener 9 bits cuando está presente un informe de seguimiento completo de nueve puntos del historial de seguimiento (aunque en algunas realizaciones puede haber menos o más de nueve puntos del historial de seguimiento). Algunos otros modos de funcionamiento también pueden permitir un identificador de subtipo de mensaje de 9 bits. Cuando hay un historial de seguimiento incompleto o parcial, el identificador de subtipo de mensaje puede tener una longitud de hasta 14 bits.

En algunas realizaciones ejemplares, el primer bit del identificador de subtipo de mensaje define si el mensaje es o no un mensaje “regular” que contiene un historial de seguimiento completo, con un orden de campo predefinido. Por ejemplo, el primer bit (por ejemplo, el bit más significativo) puede ser 1 para un historial de seguimiento completo, y 0 en caso contrario.

Si el mensaje es un mensaje regular con un historial de seguimiento completo, los ocho bits restantes del identificador de subtipo de mensaje pueden ser un índice de selección de disposición de puntos para seleccionar -de una lista predefinida- la disposición o disposiciones de puntos predeterminadas apropiadas para representar el historial de seguimiento contenido en el mensaje, como se describe en este documento. Estos ocho bits pueden representar hasta 256 posibilidades de disposición de puntos predeterminadas diferentes que pueden colocarse en la lista predefinida con una variedad de precisiones diferentes. En la práctica, hay que definir menos de las 256 disposiciones de puntos posibles. Por ejemplo, se pueden definir combinaciones de disposiciones de puntos de 5 y 9 bits de precisión entre las 256 posibilidades. Para cualquier mensaje generado dado, sólo hay que utilizar una única disposición de puntos para codificar todos los puntos de posición histórica (seguimiento), aunque la disposición de puntos seleccionada puede cambiar de un mensaje a otro.

En consecuencia, los puntos históricos más recientes pueden definirse con mayor precisión (por ejemplo, 9 bits), mientras que los puntos históricos más antiguos pueden definirse con menor precisión (por ejemplo, 5 bits). Esto puede permitir que se incluyan puntos de historial adicionales en el mensaje.

En algunos casos, el último punto de historial (más antiguo) puede utilizar una duración de tiempo predefinida o incluso una disposición de puntos diferente. Por ejemplo, además del historial de seguimiento definido anteriormente, por ejemplo, con 6 posiciones históricas a intervalos de 30 minutos para un historial de 3 horas, se puede añadir un último punto del historial que esté más distante en el pasado (por ejemplo, 6 horas hacia atrás) en una disposición de puntos fija y muy espaciada (que puede tener un error más grande). En otros casos, se puede elegir un intervalo de tiempo variable, en el que los puntos históricos más antiguos están progresivamente más separados. En otras realizaciones, los intervalos de tiempo variables pueden ser elegidos para aumentar la resolución temporal más cerca de los cambios de rumbo y para disminuir la resolución temporal cuando el rumbo se mantiene relativamente constante. En algunas realizaciones, también se pueden utilizar desplazamientos de tiempo constantes que se escalonan entre mensajes adyacentes (por ejemplo, utilizando un intervalo de 1 hora en un primer mensaje, con el historial de seguimiento desplazado 30 minutos en cada nuevo mensaje posterior).

Los valores del índice de selección de disposición de puntos pueden extraerse del identificador de subtipo de mensaje y convertirse en enteros sin signo, siendo el bit más significativo el primer bit (por ejemplo, 10100000 es 160).

Para un mensaje regular con un historial de seguimiento completo, la asignación de bits para la carga útil binaria no codificada puede ser como se muestra en la Tabla 2 siguiente:

Tabla 2

En las realizaciones ejemplares, los campos de Longitud y Latitud contienen valores de longitud y latitud para un informe de posición actual, determinado por un receptor GNSS a bordo u otro dispositivo. La posición actual puede ser la posición instantánea del buque que está siendo sometido a seguimiento en el momento en que se genera el mensaje. En otros casos, la posición actual puede ser la posición más reciente o la posición auto-anticipada en un intervalo de un número de intervalos de tiempo prescritos dentro de cada hora del día. Por ejemplo, todas las posiciones pueden utilizar la convención de la posición del buque en la marca de 10 minutos más reciente desde el comienzo de la hora, es decir, 0:00:00, 0:10:00, 0:20:00, etc. (h:mm:ss), en lugar de la posición actual. Este método produciría posiciones históricas de los buques en tiempos sincronizados, independientemente del intervalo de tiempo real utilizado para transmitir el mensaje, y permitiría una representación más fiel de las posiciones relativas de los buques en un entorno abarrotado que una carta combinada que mostrara los buques en tiempos escalonados (y, por lo tanto, las posiciones).

Los valores de longitud pueden ser almacenados como enteros con signo. Con una precisión de 22 bits, esto permite representar valores entre -180 y 180 en incrementos de 1/190 de minuto (con el Este como la dirección positiva).

De manera similar, los valores de latitud pueden ser almacenados como enteros con signo. Con una precisión de 21 bits, esto permite representar valores entre -90 y 90 en incrementos de 1/190 de minuto (con el Norte como la dirección positiva).

Otros incrementos y codificación son posibles, por ejemplo, si la profundidad de bits disponible está restringida o expandida.

El rumbo efectivo puede ser un entero sin signo. Con una precisión de 8 bits, el COG puede ser delineado en incrementos de 360/256 (es decir, 1,40625) grados.

El señalizador de secuencia de ráfagas es un campo (en las realizaciones ejemplares, un campo de 1 bit) que puede ser usado para identificar la “secuencia de ráfagas” actual o ventana para el mensaje actual. En el protocolo ejemplar de transmisión de mensajes de navegación electrónica, los mensajes se generan una vez por secuencia de ráfagas, y luego se fijan para todas las retransmisiones subsiguientes, cada dos minutos, dentro de una secuencia de ráfagas. Esto aumenta la oportunidad de que un receptor reciba con éxito al menos un mensaje dentro de la secuencia de ráfagas, por ejemplo, en un entorno ruidoso. Esto reduce también los requisitos de potencia y complejidad del codificador, ya que no es necesario volver a calcular el Historial de seguimiento para cada retransmisión.

En algunas realizaciones ejemplares, los mensajes con un Historial de seguimiento común (es decir, aquellos dentro de una única secuencia de ráfagas) pueden ser enviados cinco veces en un periodo de 10 minutos, por ejemplo. También son posibles otras implementaciones.

En consecuencia, dado que todos los puntos históricos están en límites de tiempo predeterminados, puede saberse que incluso un mensaje enviado o recibido, por ejemplo, a los 28 minutos después de la hora procede de una posición fija tomada a los 20 minutos después de la hora (como todos los mensajes a los 22, 24, 26 y 28 minutos). Como cada uno de estos mensajes múltiples puede ser idéntico, la recepción puede mejorarse. Sin embargo, si alguno de los mensajes es decodificado sin errores (por ejemplo, la comprobación CRC de la carga útil indica un mensaje válido), entonces los mensajes repetidos pueden ser ignorados. Sin embargo, si ninguna de las comprobaciones CRC para múltiples mensajes repetidos indica un mensaje válido, puede ser posible, no obstante, extraer con éxito un mensaje aplicando técnicas de decodificación combinadas.

Por ejemplo, los mensajes repetidos pueden ser promediados de forma no coherente o se puede utilizar un procedimiento de “votación” ponderada para cada bit, para generar un mensaje compuesto que puede tener menos errores de bit, y que puede ser decodificado con éxito.

En la práctica, el señalizador de secuencia de ráfagas se conmuta al principio de cada nueva secuencia de ráfagas (por ejemplo, cada 10 minutos). Es decir, si el señalizador de secuencia de ráfagas se pone inicialmente a 0, cambiará a 1 después de que hayan transcurrido 10 minutos, y de nuevo a 0 después de otros 10 minutos. En algunas realizaciones, las secuencias de ráfagas pueden estar alineadas con límites de tiempo, como 0, 10, 20, 30, 40 y 50 minutos después de cada hora.

El uso del señalizador de secuencia de ráfagas evita un posible error de sincronización del mensaje que podría producirse si hay diferencias de tiempo entre el transceptor AIS y el satélite receptor que cruzan un límite de tiempo predefinido. Dichas diferencias pueden surgir debido al tiempo de cálculo requerido por el transceptor AIS, el tiempo de propagación de la señal, las desviaciones de tiempo entre el transceptor AIS y el satélite, y los errores en los relojes utilizados para marcar el tiempo de las señales o mensajes recibidos, y otros.

En una realización ejemplar, el señalizador de secuencia de ráfagas se conmuta cuando la hora actual llega a 0, 10, 20, 30, 40 y 50 minutos después de cada hora.

En el caso de un mensaje recibido, el señalizador de secuencia de ráfagas puede ser utilizado para asociar correctamente el mensaje recibido con una ráfaga que fue transmitida en el segmento correcto de 10 minutos (la corrección de un error en la marca de tiempo del mensaje recibido de hasta /-5 minutos puede ser realizable). El Historial de seguimiento se describe más adelante en este documento.

El CRC de carga útil es una suma de comprobación sólo para la parte de carga útil del mensaje. El CRC de la carga útil puede ser generado usando el mismo algoritmo que el CRC del mensaje completo generado para la envoltura del mensaje. Sin embargo, en otras realizaciones, el CRC de la carga útil puede generarse utilizando cualquier otro algoritmo adecuado, y puede comprender cualquier número de bits. En las realizaciones ejemplares, se utilizan 16 bits.

Se puede proporcionar un mensaje de historial de seguimiento parcial siempre que un historial de seguimiento contenga menos de 5 puntos del historial de seguimiento para una disposición de puntos de mensaje de precisión de 9 bits, o menos de 9 puntos del historial de seguimiento para una disposición de puntos de precisión de 5 bits. Esto puede tener lugar, por ejemplo, si un transceptor ha sido encendido recientemente, o si se desea incluir otros datos en el mensaje (por ejemplo, señalizadores de alerta). Si la precisión de bits de una disposición de puntos es distinta de 5 o 9 bits, o la precisión de bits cambia con el tiempo histórico, pueden utilizarse historiales de seguimiento parciales cuando el historial de seguimiento disponible (por ejemplo, en la memoria 270) es más corto que el número de puntos necesarios para llenar el informe del historial de seguimiento.

Para un mensaje de historial de seguimiento parcial, la asignación de bits para la carga útil binaria no codificada puede ser como se muestra en la Tabla 3 siguiente para una precisión de 5 bits:

Tabla 3

Para un mensaje de historial de seguimiento parcial, la asignación de bits para la carga útil binaria no codificada puede ser como se muestra en la Tabla 4 siguiente para una precisión de 9 bits:

Tabla 4

Como se ha indicado anteriormente, cuando hay un historial de seguimiento incompleto o parcial, el identificador de subtipo de mensaje puede tener una longitud de hasta 14 bits. Para un mensaje de precisión de 5 bits, el identificador de subtipo de mensaje puede tener 14 bits de longitud. Para un mensaje de precisión de 9 bits, el identificador de subtipo de mensaje puede tener una longitud de 13 bits.

Los dos primeros bits del identificador de subtipo de mensaje pueden ponerse a 0, para distinción de un mensaje de historial de seguimiento completo.

Como en el caso de un mensaje normal con historial de seguimiento completo, los 8 bits siguientes pueden ser un índice de selección de disposición de puntos para seleccionar la disposición de puntos predeterminada apropiada para el historial de seguimiento contenido en el mensaje. Estos índices y disposiciones de puntos pueden ser los mismos que los utilizados en un historial de seguimiento completo.

Si la precisión seleccionada es de 9 bits, los 3 bits siguientes del identificador de subtipo de mensaje representan el número de puntos del historial de seguimiento creados para el historial de seguimiento parcial contenido en el mensaje (es decir, de 0 a 4), dando lugar a una longitud total de 13 bits para el identificador de subtipo de mensaje. Del mismo modo, si la precisión seleccionada es de 5 bits, los 4 bits siguientes del identificador de subtipo de mensaje representan el número de puntos de historial de seguimiento creados para el historial de seguimiento parcial contenido en el mensaje (es decir, de 0 a 8), para una longitud total de 14 bits.

El campo Reserva puede ser utilizado para rellenar o llenar de bits la carga útil para mantener una longitud fija. Generalmente, la longitud del campo Reserva será determinada por el número de puntos de historial de seguimiento en el mensaje de historial parcial, y si se establece o no una alerta.

Por ejemplo, para un mensaje de precisión de 5 bits, la longitud del campo Reserva puede ser determinada por la fórmula

siguiente:

donde L es la longitud en bits, N es el número de puntos del historial de seguimiento. A es 0 si se establece una alerta, y 1 en caso contrario.

De manera similar, para un mensaje de precisión de 9 bits, la longitud del campo Reserva puede ser determinada por la fórmula siguiente:

donde L es la longitud en bits, N es el número de puntos del historial de seguimiento. A es 0 si se establece una alerta, y 1 en caso contrario.

Aunque las realizaciones descritas se refieren a una precisión de 5 y 9 bits, son posibles otras precisiones de bits. Por ejemplo, también podría utilizarse una precisión de 4 bits o una precisión de 8 bits, con la modificación apropiada de las realizaciones descritas. También puede seleccionarse un mensaje de historial de seguimiento parcial incluso cuando haya suficientes puntos de historial en la memoria, para permitir el uso de los bits de reserva anteriores para información adicional, como se describe con más detalle a continuación.

El campo de Señalizadores de Alerta puede ser utilizado para historiales de seguimiento parciales que tengan 7 o menos puntos de historial de seguimiento para mensajes de precisión de 5 bits o que tengan 4 o menos puntos de historial de seguimiento para mensajes de precisión de 9 bits. Si hay más puntos del historial de seguimiento, las alertas pueden no establecerse u omitirse. Si se pone un señalizador de alerta cuando hay 8 o más puntos de historial de seguimiento (para el historial de 5 bits) o 5 puntos de historial de seguimiento (para el historial de 9 bits), el identificador de subtipo de mensaje puede indicar que el número de puntos de historial de seguimiento reportados es 7 o 4 (dependiendo de la profundidad de bits de la disposición de puntos) e incluir el campo de señalizadores de alerta con los señalizadores apropiados establecidos.

En algunas realizaciones, el campo de señalizadores de alerta puede hacerse más grande, particularmente cuando se utilizan diferentes precisiones de bits para el historial de seguimiento. Por ejemplo, con 45 bits disponibles en el campo Historial de Seguimiento, si se utiliza una profundidad de bits de sólo 8 bits, sólo 40 de los 45 bits pueden ser utilizados para el Historial de Seguimiento. En consecuencia, los bits restantes del campo Historial de Seguimiento pueden ser asignados para su uso como señalizadores de alerta.

De forma similar, el campo Reserva puede también ser asignado para su uso como señalizadores de alerta en algunas realizaciones.

Los señalizadores de alerta son bits de conmutación que pueden ser utilizados para indicar el estado de alerta del dispositivo transmisor. Múltiples alertas pueden producirse simultáneamente; por lo tanto, se utiliza un patrón de bits para transmitir el estado de alerta completo con cada mensaje.

Si no se establecen señalizadores de alerta, no es necesario enviar el estado de alerta y el campo de Señalizadores de Alerta puede ser asignado para su uso en la provisión del Historial de Seguimiento.

En la Tabla 5 se muestra una definición ejemplar de los bits de alerta:

Tabla 5

El bit de alerta 0 puede indicar el estado SOS del buque (es decir, SOS activo o inactivo). El bit de alerta 1 puede indicar si el buque está fuera de una geocerca que puede ser predefinida para el transceptor AIS. El bit de alerta 2 puede indicar una alerta de soporte de montaje. El bit de alerta 3 puede indicar una condición de baja potencia. El bit de alerta 4 puede ser reservado para uso futuro.

Una alerta de soporte puede indicar una condición de seguridad potencial. En algunos casos, los transmisores están colocados en un soporte de montaje dedicado mientras están en uso. Este soporte puede ser bloqueado a un transmisor específico (por ejemplo, por una etiqueta RFID u otro dispositivo de “llave”). Si el transmisor se retira, o se instala en un soporte diferente, puede configurarse para establecer una alerta que indique esta condición.

Otras combinaciones de bits de alerta son posibles. En algunas realizaciones, el campo de Señalizadores de Alerta puede ser ampliado, permitiendo que se proporcionen otros bits de alerta, o para mensajes más detallados.

En algunas realizaciones, pueden ser posibles señalizadores adicionales para transmitir información sobre la salud del transceptor AIS (por ejemplo, temperatura, voltaje de batería, versión de microprograma, tiempo de funcionamiento, etc), tiempo local, u otra información.

Historial de seguimiento

En las realizaciones ejemplares, el campo Historial de Seguimiento tendrá típicamente una longitud máxima de 45 bits, debido a las limitaciones en la longitud de un mensaje AIS de dos intervalos. Sin embargo, en otras realizaciones, pueden usarse intervalos adicionales, o ranuras parciales para proporcionar datos de historial adicionales, o mayor precisión de los puntos de historial en tiempo o posición.

En las realizaciones ejemplares se demuestran varias precisiones de bits: una en la que el historial se proporciona en hasta 5 muestras con una precisión de 9 bits, y otra en la que el historial se proporciona en hasta 9 muestras con una precisión de 5 bits.

Cada muestra puede ser una aproximación de una localización anterior del transceptor, colocada en una disposición de puntos predefinida que será conocida por el receptor de satélite AIS (o estación de procesamiento en tierra) y que puede ser identificada a partir del identificador de subtipo de mensaje. No es necesario que los puntos de una disposición de puntos estén espaciados en un sistema de coordenadas cartesianas. En su lugar, pueden utilizarse coordenadas radiales y otros sistemas de coordenadas. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la disposición de puntos predefinida puede contener puntos predefinidos espaciados radialmente, e identificados según componentes radiales y angulares. También pueden utilizarse otras disposiciones de puntos predefinidas, como formas predefinidas, muestreadas igualmente por longitud lineal de números fractales, disposiciones de transformadas discretas de coseno (DCT) o transformadas rápidas de Fourier (FFT) basadas en codificaciones transformadas de formas “elementales”, como líneas rectas, varias curvas, elipses y círculos, etc.

Aunque los ejemplos proporcionados en este documento utilizan generalmente los ejemplos de disposiciones de puntos en las que los puntos están espaciados de acuerdo con algún acercamiento ordenado o algorítmico (por ejemplo, rejilla cartesiana, círculos concéntricos, etc), en otros casos puede haber disposiciones de puntos en las que los puntos se coloquen arbitrariamente. La figura 9 ilustra una de estas disposiciones de puntos arbitrarias, en la que los puntos se colocan de acuerdo con algún proceso de ajuste automático o manual. Los puntos colocados arbitrariamente pueden ser identificados por valores de índice (es decir, un índice de primera matriz de valores de componentes dimensionales) de manera similar a las disposiciones de puntos ordenadas o derivadas algorítmicamente.

En tales disposiciones de puntos definidas arbitrariamente, es posible asignar un único punto fijo para que corresponda a la ausencia de movimiento, o a la ausencia de cambios en el movimiento desde un punto histórico codificado anteriormente, o para codificar casos especiales, como la presencia de un señalizador de alerta. Cuando se utiliza junto con los señalizadores de alerta, como se ha descrito anteriormente, se pueden utilizar puntos concretos para indicar en qué momento del historial se ha producido la alerta (dentro de la resolución temporal del informe del historial). Una codificación alternativa podría utilizar varios puntos dedicados para indicar dos o más bits de estado de alerta únicos dentro del informe de historial. Ambos acercamientos proporcionarían algún contexto de información temporal a los señalizadores de alerta, y podrían evitar la necesidad de un informe de historial parcial para insertar un señalizador de alerta.

En algunos casos, las disposiciones de puntos definidas arbitrariamente pueden combinarse con disposiciones de puntos ordenadas o definidas algorítmicamente para permitir la codificación de etiquetas de señalizadores de alerta. Por ejemplo, una disposición de puntos predefinida puede sacrificar un bit de precisión en cada punto de la disposición para ser utilizado como una etiqueta de señalizador de alerta. Es decir, en lugar de utilizar 9 bits de precisión, sólo se pueden utilizar 8 bits, utilizándose el bit 1 restante como etiqueta para indicar si el señalizador de alerta se aplica en ese punto del historial.

Los componentes numéricos exactos de cada uno de los puntos en una disposición de puntos pueden ser definidos en una tabla o tablas de consulta de disposición de puntos compartidas por el transceptor AIS y el receptor de satélite AIS (o estación de procesamiento en tierra), y referenciados de acuerdo con los valores de índice para cada entrada de la tabla.

En una realización ejemplar con una precisión de 5 bits y una disposición de puntos radial, el componente radial puede tener 2 bits, lo que permite 4 valores potenciales de componentes, y el componente angular puede tener 3 bits, lo que permite 8 valores potenciales de componentes.

En otra realización ejemplar con una precisión de 9 bits y una disposición de puntos radiales, puede haber un número variable de bits que va de 3 a 6 bits para cada uno de los componentes radiales y angulares. El número de bits utilizados para cada componente puede ser definido por la tabla de consulta específica utilizada; sin embargo, el número de bits por componente es fijo dentro de cada tabla de consulta individual.

Con referencia ahora a la figura 5, se ilustra un ejemplo de diseño de puntos 500 para una disposición de puntos radiales con precisión de 5 bits. En la disposición de puntos ejemplar, los componentes angulares están igualmente espaciados. Con una precisión de 3 bits para el componente angular, son posibles hasta 8 componentes angulares diferentes y con un espaciado angular igual, cada uno de estos componentes angulares está a 45° de sus vecinos más cercanos. En algunas otras realizaciones, se puede utilizar un espaciado angular variable.

Los componentes radiales en la disposición de puntos 500 pueden tener un espaciado variable o igual. Con una precisión de 2 bits para el componente radial, sólo son posibles 4 longitudes radiales, y en la disposición de puntos 500, éstas se seleccionan como 1, 2, 4 y 8 millas náuticas. Otras varias longitudes radiales son posibles, y en la Tabla 7 se exponen ejemplos de otros valores de componentes radiales.

La combinación de 4 posibles componentes radiales y 8 posibles componentes angulares se combina para obtener hasta 32 puntos predefinidos 510.

Cuando se genera un historial de seguimiento, la posición actualmente reportada del transceptor AIS se elige como el punto de origen 505 de la disposición de puntos. En el ejemplo de la disposición de puntos 500, ésta puede ser la posición con un componente radial cero. En una disposición de cuadrícula cartesiana, por ejemplo, el punto de origen puede ser un punto con componentes x e y de valor cero.

A continuación puede identificarse un punto de historial de seguimiento más reciente. Este punto más reciente puede ser identificado a partir de un registro almacenado localmente de posiciones del transceptor AIS en un periodo de tiempo predefinido. En algunas realizaciones, el punto más reciente puede ser identificado a partir de un mensaje AIS anterior, o incluso a partir de una posición del historial de seguimiento anterior.

En general, el punto más reciente del historial de seguimiento puede determinarse hallando el punto predefinido en una disposición de puntos predefinidos que más se aproxime a la posición del transceptor AIS en un momento conocido del pasado (por ejemplo, a lo largo de un límite de tiempo, como a la hora).

En otros ejemplos, pueden seleccionarse periodos de tiempo relativos como 10 o 30 minutos en el pasado, en base a la hora actual del mensaje. En consecuencia, el punto más reciente del historial de seguimiento se determinará identificando el punto predefinido más cercano a la posición real del transceptor AIS en 10 o 30 minutos en el pasado.

Para reducir la ambigüedad de tiempo, y para reducir el número de bits necesarios para representar los puntos del historial de seguimiento, se puede imponer el requisito de que solamente puedan ser utilizados los informes de posición transmitidos a lo largo de límites de tiempo fijos, con relación al Tiempo Universal Coordinado (UTC). Así, la posición actual puede determinarse cada 10 minutos, en relación con el ^uT^c , y calcularse un nuevo historial de seguimiento. Los puntos del historial de seguimiento pueden ser los que caen dentro de los límites de 30 minutos, en relación con el UTC. Todos los límites de 10 y 30 minutos pueden ser con relación a la hora UTC.

Dado que puede haber 5 mensajes idénticos enviados dentro de cada período de 10 minutos (por ejemplo, secuencia de ráfagas), el tiempo desde la hora actual en el mensaje generado hasta el primer punto del Historial de seguimiento puede ser de 10, 20 o 30 minutos. Por ejemplo, si el mensaje original en una secuencia de ráfagas cae en un límite de 30 minutos, el punto de historial de seguimiento más reciente será de 30 minutos en el pasado. Si el mensaje original en una secuencia de ráfagas cae en un límite de 10 o 20 minutos, entonces el punto de historial de seguimiento más reciente será de 10 o 20 minutos en el pasado, respectivamente.

Generalmente, el primer mensaje en una secuencia de ráfagas puede ser transmitido en el primer intervalo de tiempo que caiga dentro de un límite de 10 minutos (por ejemplo, entre 00:00 y 02:00 minutos de una ventana de 10 minutos). La siguiente transmisión tendría lugar en el siguiente intervalo de tiempo (por ejemplo, entre las 02:00 y las 04:00 de la ventana de 10 minutos). En algunos casos, una fijación GNSS puede tardar algún tiempo en obtenerse, lo que podría hacer que se perdiera el intervalo de tiempo para la transmisión esperada. Por ejemplo, si una fijación GNSS requiere 5 segundos para completarse, pero el intervalo de tiempo cae en las 00:01 después del límite de 10 minutos, la fijación completada puede no estar disponible cuando el mensaje deba ser enviado. En consecuencia, las fijaciones de posición pueden ser predeterminadas con antelación al límite de 10 minutos, de manera que el mensaje esté disponible cuando sea necesario para su transmisión.

Con el fin de maximizar la capacidad del canal, puede utilizarse una rutina de aleatorización de intervalos de tiempo dentro de cada ventana de dos minutos, dando lugar a una forma de acceso múltiple por división de tiempo de acceso aleatorio (RA-TDMA). Por ejemplo, cada transmisor puede emplear un algoritmo para seleccionar el intervalo de tiempo a utilizar, en el que el intervalo de tiempo seleccionado se determina en base al MMSI del transmisor. En ventanas posteriores de dos minutos, se pueden seleccionar diferentes intervalos de tiempo, de nuevo basados en el MMSI, evitando así el problema de seleccionar siempre el mismo intervalo de tiempo que un transmisor cercano y las consiguientes colisiones de señales. Pueden utilizarse varios acercamientos para proporcionar aleatoriedad, como utilizar el último o los últimos dígitos o realizar algún tipo de comprobación CRC en el MMSI para determinar una cantidad de intervalos a saltar.

La Tabla 6 ilustra la relación entre el tiempo del mensaje y los tiempos de los puntos del historial de seguimiento para un periodo de una hora que comienza a las 12:00 UTC, en una realización ejemplar.

Tabla 6

Se apreciará que se pueden utilizar otros intervalos de tiempo o límites de tiempo. En algunas realizaciones alternativas, la información de tiempo puede estar incorporada en la carga útil binaria propiamente dicha.

Por ejemplo, en otro acercamiento, el desplazamiento de tiempo para el historial de seguimiento puede alternar entre Secuencias de ráfagas vecinas. Por ejemplo, las Secuencias de ráfagas que comienzan a 0, 20 y 40 minutos después de cada hora pueden contener puntos de historial de seguimiento determinados en la hora, y en intervalos de una hora. A la inversa, las secuencias de ráfagas que comienzan a los 10, 30 y 50 minutos después de cada hora pueden contener puntos de historial de seguimiento determinados en el punto medio de cada hora, también a intervalos de una hora. De esta manera, la recepción exitosa de informes de un buque en sólo dos Secuencias de Ráfagas consecutivas -potencialmente con tan sólo dos minutos de separación- podría duplicar los puntos de datos disponibles para el historial de seguimiento de un buque. Además, aunque sólo se reciba un único informe de posición, se dispone, no obstante, de un historial de seguimiento adecuado. Un ejemplo de este acercamiento se ilustra en la Tabla 7.

Tabla 7

En algunas realizaciones, el espacio de código requerido (en bits) para el Historial de seguimiento puede reducirse empleando la codificación Huffman u otros acercamientos equivalentes para las palabras que aparecen frecuentemente (por ejemplo, posiciones, índices, etc).

Un código Huffman puede ser usado, por ejemplo, para codificar el Historial de seguimiento usando un número variable de bits por punto de historia, usando menos bits las codificaciones que tienen lugar más frecuentemente, y usando más bits los puntos de historial de uso menos frecuente, dando lugar a una reducción neta del número de bits requeridos para codificar un historial de seguimiento promedio. Tal economía puede emplearse empíricamente cuando el comportamiento de la posición histórica da lugar a un historial de seguimiento codificado de duración media más corta (menos bits) para añadir una o más posiciones históricas adicionales a este mensaje. Este proceso puede tener lugar dinámicamente, proporcionando un mensaje de longitud variable que siempre utiliza bits disponibles o asignados para los informes del historial en la mayor medida posible, y cuando el comportamiento inusual aumenta el número medio de bits por informe de posición en un mensaje particular, la duración de sólo ese mensaje puede acortarse para ajustarse a los bits disponibles.

Por ejemplo, considérese un círculo con varios diámetros que representan el radio, y 8 puntos alrededor de cada radio que representan la dirección. En este mapeo, el movimiento desde el intervalo de tiempo anterior, por ejemplo, en línea recta se define en una dirección ascendente (es decir, hacia la parte superior del círculo). Los puntos en el extremo izquierdo y derecho son los menos probables, ya que sólo se utilizarían para un buque a alta velocidad, que también esté haciendo un giro de 90°.

Si se utiliza un código Huffman, el movimiento más común, por ejemplo, en línea recta hacia delante, o algún cambio de rumbo menor, o un movimiento lento con un cambio angular mayor, puede utilizar menos bits, mientras que los puntos de movimiento extremos anteriores utilizarían más bits de codificación, ya que se espera que sean más raros.

Las realizaciones descritas codifican generalmente los puntos de historial como una coordenada en el espacio (por ejemplo, radio y ángulo, componente x e y, etc). Sin embargo, en algunas otras realizaciones, los puntos de historial podrían ser codificados como una velocidad (una derivada de la posición) o una aceleración (una segunda derivada de la posición). Dado que el intervalo de tiempo se mantiene generalmente constante entre los puntos del historial, tanto la velocidad media como la aceleración media pueden determinarse a partir del cambio de posición. El acercamiento inverso también podría utilizarse si se codifica la velocidad o la aceleración en su lugar. Esta codificación de los cambios de velocidad, por ejemplo, puede dar lugar a una codificación más eficiente y de mayor precisión de las posiciones históricas para los buques que no se mueven, o que alternativamente siguen moviéndose a la misma velocidad y rumbo (es decir, no cambian su comportamiento). Este último escenario puede permitir ganancias de eficiencia cuando se combina con la codificación Huffman, descrita anteriormente.

Con referencia ahora a la figura 6, se ilustra una disposición de puntos 600. La disposición de puntos 600 sigue el mismo patrón de puntos predefinido mostrado en la figura 5. Un punto de localización actual 605 se muestra en el punto de origen de la disposición de puntos 600. La posición histórica real del transceptor AIS en un momento de 30 minutos en el pasado se muestra en el punto histórico real 620. El punto predefinido más cercano al punto histórico real 620 es el punto predefinido 630. En consecuencia, el punto predefinido 630 se selecciona como el punto histórico de seguimiento más reciente.

Para representar el punto histórico de seguimiento más reciente en el campo de Historial de seguimiento, los valores de índice para cada uno de los componentes radiales y angulares del punto predefinido 630 pueden ser concatenados en forma binaria. Por ejemplo, el punto predefinido 630 está en la 8a posición angular desde una posición de punto de brújula Norte cuando se cuenta en el orden de las agujas del reloj, en consecuencia, los 3 bits que representan el componente angular son 111 en forma binaria (es decir, 8-1=7). Del mismo modo, el componente radial se encuentra a 4 millas náuticas, o la tercera longitud radial, lo que lleva a que los 2 bits que representan el componente radial sean 10 en forma binaria (es decir, 3-1=2). La representación de 5 bits del punto predefinido 630 puede ser 11110, cuando el componente angular se especifica primero.

Los puntos de historial adicionales del seguimiento pueden ser computados de manera similar, determinando los puntos predefinidos más cercanos a las posiciones históricas previas separadas por un intervalo de tiempo fijo o predeterminado de otra manera. Cada punto adicional del historial de seguimiento puede ser concatenado en el campo del historial de seguimiento, hasta una longitud máxima del historial de seguimiento.

Preferiblemente, cada punto predefinido en el Historial de seguimiento se recalcula cuando se genera un nuevo mensaje de navegación electrónica, ya que el punto de origen puede cambiar (es decir, debido a una nueva ubicación actual), haciendo que los puntos predefinidos previamente seleccionados sean representaciones menos precisas de las posiciones históricas almacenadas en la memoria del transceptor AIS. Sin embargo, las meras retransmisiones de un mensaje de navegación electrónica pueden no requerir el recuento de puntos, ya que el punto de origen sigue siendo el mismo dentro de la misma ventana de secuencia de ráfagas.

Además, cuando se recalcula el Historial de seguimiento, se puede utilizar una disposición de puntos predefinida diferente, e incluso una precisión de bits o un número de puntos históricos diferente. Como tal, cada Historial de seguimiento tiene errores de estimación de codificación independientes (que también pueden denominarse artefactos de “cuantificación”). En consecuencia, un receptor de varios mensajes de navegación electrónica de un transceptor AIS particular que contenga diferentes campos de Historial de seguimiento (es decir, no simplemente retransmisiones dentro de una secuencia de ráfagas) con puntos que se superponen en el tiempo, puede utilizar alguna forma de promedio estadístico de las posiciones históricas reportadas en el mismo punto en el tiempo para reducir la incertidumbre de la posición en ese mismo punto (por ejemplo, reducir el error de cuantificación efectivo entre la posición histórica calculada y promediada y la verdadera posición no cuantificada, conocida sólo por el codificador).

Para reducir el error en la representación de las posiciones históricas, varias disposiciones de puntos radiales y angulares diferentes pueden estar predefinidas en tablas predefinidas. Además, se pueden predefinir diferentes valores de componentes para las disposiciones de puntos en matrices de valores de componentes. Esta doble flexibilidad tanto en la disposición relativa de los puntos como en los valores específicos de los componentes asignados a los puntos, permite construir una representación de error mínimo.

Puede realizarse un mejor ajuste computando el error para los puntos del historial usando una selección de valores de componentes predefinidos. Los valores de componentes predefinidos específicos elegidos pueden ser aquellos que proporcionan el menor error entre las posiciones históricas y las posiciones de historial de seguimiento. Se pueden utilizar varios acercamientos para minimizar el error de “cuantificación” entre los puntos históricos y los puntos predefinidos. Por ejemplo, las rutinas de optimización pueden basarse en el error máximo (por ejemplo, en millas náuticas o kilómetros), el error total en un historial de seguimiento (por ejemplo, la suma de todos los errores radiales para todos los puntos del historial), el error cuadrático medio sobre todos los puntos del historial, y otros. En algunas realizaciones, se pueden utilizar combinaciones de las rutinas de optimización, o se pueden utilizar criterios ponderados en el tiempo (por ejemplo, proporcionar una mayor precisión para los puntos históricos más recientes). Generalmente, la selección de la disposición de puntos, y las rutinas de optimización, pueden basarse en el comportamiento conocido o esperado de un buque. Por ejemplo, en aplicaciones de vagones de ferrocarril, las disposiciones de puntos pueden estar diseñadas para contener más puntos en una dirección de movimiento hacia delante o hacia atrás, ya que los vagones de ferrocarril generalmente viajan a lo largo de una ruta fija con giros relativamente radiales. Del mismo modo, un buque oceánico a velocidad de crucero, o un avión a altitud de crucero, pueden favorecer las disposiciones de puntos con puntos agrupados a lo largo de un eje concreto.

En algunas realizaciones, el ajuste seleccionado puede basarse en una o más métricas de calidad, como el error medio o absoluto. Por ejemplo, el ajuste seleccionado puede ser “ajuste con un error cuadrático medio mínimo y también no más de 1 km de error radial máximo para cualquier punto del historial”. En algunas realizaciones, se puede realizar una verificación que elimine los ajustes que incluyan puntos del historial que parezcan estar en tierra (si el buque no está realmente en tierra, y un mapa de contornos de tierra está disponible para el proceso de codificación).

Una vez determinado el error más bajo y seleccionados los valores específicos de componentes predefinidos, las tablas predefinidas elegidas pueden ser identificadas en el identificador de subtipo del mensaje. En algunas realizaciones ejemplares, varias combinaciones diferentes de primeros valores de componentes dimensionales (por ejemplo, radiales) y segundos valores de componentes dimensionales (por ejemplo, angulares) se definen en matrices respectivas de valores de componentes. Las tablas de consulta de disposición de puntos correspondientes contienen combinaciones de primeros índices dimensionales y segundos índices dimensionales, permitiendo que una combinación específica sea identificada por un índice de disposición de puntos compacto.

En otras realizaciones, por ejemplo, cuando se utilizan disposiciones de puntos con colocación arbitraria de puntos, puede omitirse un segundo valor de componente dimensional, y sólo puede utilizarse un único primer valor de componente dimensional que identifique un punto concreto (por ejemplo, haciendo referencia a pares de coordenadas en una tabla predefinida).

A continuación se muestran matrices ejemplares de valores de componentes predefinidos, que especifican puntos en una disposición radial. En los ejemplos, todas las distancias radiales están en millas náuticas. Las medidas angulares están en grados desde la dirección de rumbo efectivo (medida en el sentido de las agujas del reloj) de la posición actual del transceptor AIS, o desde el seguimiento anterior. En algunas otras realizaciones, las medidas angulares pueden estar en grados desde el norte verdadero, o alguna otra referencia.

Tabla 7

La Tabla 7 ilustra doce matrices de valores de componentes separados, etiquetados R1 a R12, que contienen entre 8 y 32 valores posibles. Dependiendo de la cantidad de bits disponibles para representar el componente radial, no todas las matrices pueden estar disponibles (por ejemplo, si sólo se utilizan 3 bits, entonces R8 a R12 pueden no estar disponibles). Cada uno de los valores tiene un valor de índice de matriz. En la práctica, cada mensaje de navegación electrónica identificará la matriz de componentes específica a usar, y el índice del valor de componente a usar.

Por ejemplo, un mensaje de navegación electrónica puede representar un componente radial de 5,25 NM especificando que se ha de usar la matriz de componentes radiales R12, y proporcionando un índice de 21 (10101). Esto utiliza sólo 4 bits para especificar la matriz de componentes, y sólo 5 bits para representar un valor específico (5,25). Los valores adicionales para los puntos adicionales del historial de seguimiento pueden referirse simplemente a otros valores dentro de la misma matriz de componentes. Por ejemplo, otro punto de historial puede tener un valor de componente radial de 0,75 NM, que puede ser referenciado en el índice 3 (00011).

Los componentes angulares pueden ser representados de manera similar. La Tabla 8 ilustra ocho matrices de valores de componentes separados, etiquetados T1 a T7, que contienen entre 16 y 32 valores posibles. Dependiendo de la cantidad de bits disponibles para representar el componente angular, no todas las matrices pueden estar disponibles (por ejemplo, si sólo se utilizan 3 bits, entonces T1 a T5 pueden no estar disponibles). Cada uno de los valores tiene un valor de índice de matriz. En la práctica, cada mensaje de navegación electrónica identificará la matriz de componentes específica a usar, y el índice del valor de componente a usar.

Por ejemplo, un mensaje de navegación electrónica puede representar un componente angular de 110,76° especificando que debe usarse la matriz de componentes angulares T4, y proporcionando un índice de 6 (00110). Esto utiliza sólo 3 bits para especificar la matriz de componentes, y sólo 5 bits para representar un valor específico (110,76). Los valores adicionales para los puntos adicionales del historial de seguimiento pueden referirse simplemente a otros valores dentro de la misma matriz de componentes angulares. Por ejemplo, otro punto de historial puede tener un valor de componente angular de 0°, que puede ser referenciado en el índice 0 (00000). Tabla 8

En algunas realizaciones, la representación de las matrices de valores de componentes puede hacerse aún más compacta, predefiniendo combinaciones específicas de matrices primera y segunda de valores de componentes dimensionales, y utilizando índices para referirse a estas combinaciones específicas. Este índice puede servir como el primer valor efectivo del componente dimensional en tales realizaciones, y el segundo valor de componente dimensional puede omitirse en el mensaje. La tabla 9 proporciona una tabla de consulta de disposiciones de puntos ejemplar que proporciona tales combinaciones. Una columna de índice identifica los índices para cada combinación, que se refiere a las matrices de componentes radiales R1 a R12 (como se muestra en la Tabla 7) y a las matrices de componentes angulares T1 a T7 (como se muestra en la Tabla 8).

Tabla 9

Cuando se usa la dirección de Rumbo efectivo como la referencia para medidas angulares, la referencia de Rumbo efectivo puede cambiar de una navegación electrónica a la siguiente, porque los buques no mantendrán generalmente el mismo rumbo durante varias horas. En algunas realizaciones, para minimizar el error, el punto de historial de seguimiento más reciente puede ser el único punto cuyo componente angular se mida con respecto a la referencia de rumbo efectivo. Los puntos subsiguientes del historial de seguimiento pueden utilizar un componente angular calculado con referencia a una línea que intersecte los dos puntos anteriores. Esto puede denominarse un Rumbo efectivo calculado o simulado. El Rumbo efectivo simulado para cada punto puede ser usado como la referencia (es decir, determinar 0°) para determinar una medida angular para el punto de historial de seguimiento siguiente.

Las localizaciones proporcionadas por un receptor GNSS se proporcionan generalmente en latitud y longitud. Para convertir la latitud y la longitud a componentes radiales y angulares, se puede aplicar una conversión. Dado que las líneas de latitud no convergen, 1 milla náutica puede definirse como siempre aproximadamente por 1/60 de grado. Por lo tanto, la conversión de latitud a distancia puede determinarse a partir de

d-lat = & l a t ^* 60

donde da es la distancia en millas náuticas en el eje y de la cuadrícula GNSS sin rotar, y donde Alat es el cambio en puntos de latitud (en grados).

Las líneas de longitud convergen en los polos norte y sur. En consecuencia, la distancia entre las líneas de longitud cambia con respecto a la latitud. Para mapear la longitud medida con los puntos del historial de seguimiento especificados en componentes radiales y angulares, se puede utilizar una función de mapeo, que utiliza un multiplicador para tener en cuenta las distancias variables de longitud dependiendo de los cambios de la latitud. En algunos ejemplos, puede utilizarse un valor multiplicador constante para cada mensaje transmitido.

El multiplicador constante puede calcularse usando la latitud más recientemente actualizada. Usando una aproximación esférica de la Tierra, la conversión de longitud a distancia será:

dlon = (2 *p i * RE * cos(íat)) * (A lón / 360)

donde dion es la distancia en millas náuticas en el eje x de la cuadrícula GNSS sin rotar, R^e es el radio ecuatorial aproximado de la Tierra de 3444 millas náuticas, lat es la latitud en el mensaje a transmitir, y Alon es el cambio en puntos de longitud (en grados).

El factor dlon puede utilizarse para conversiones de longitud a distancia para el mensaje a transmitir. El uso de dlon da lugar efectivamente a una proyección gnómica oblicua de la Tierra.

Con referencia ahora a la figura 7, se ilustra un diagrama de flujo para un método ejemplar 700 de generar un mensaje de navegación electrónica. El método 700 puede llevarlo a la práctica, por ejemplo, el transmisor 200 de la figura 2.

Como se describe aquí, el mensaje de navegación electrónica generado puede contener una carga útil binaria. La carga útil binaria puede estar encapsulada en una envoltura de mensaje que sea compatible con los formatos de mensajería estándar de la industria, tales como AIS. Además, se pueden aplicar uno o más esquemas de codificación de protección contra errores (que también pueden llamarse corrección o recuperación de errores) a la carga útil binaria para maximizar la probabilidad de detectar esta parte del mensaje en el receptor. En particular, puede aplicarse una codificación de corrección de errores hacia delante (FEC).

En algunas realizaciones, el método 700 puede comenzar con el transmisor 200 esperando un límite de tiempo en 705, tal como, por ejemplo, un límite de 10 minutos o algún otro límite predefinido que delinee el comienzo de una nueva secuencia de ráfagas. Una vez hallado el límite de tiempo, puede cambiarse un valor del Señalizador de secuencia de ráfagas para indicar el comienzo de una nueva secuencia de ráfagas. En algunas otras realizaciones, si no se utiliza un límite de tiempo, el método 700 puede comenzar en 710 o después de algún intervalo fijo predefinido.

En 710, un módulo de posición o receptor GNSS determina una geolocalización actual del buque o, alternativamente, tiene una fijación de posición reciente que puede ser leída de una ubicación de memoria o registro, su receptor GNSS o el transceptor AIS. Si se utiliza un receptor GNSS independiente, el receptor GNSS puede enviar la geolocalización actual al transceptor AIS. La geolocalización actual o reciente incluye generalmente la longitud y latitud actuales del receptor GNSS. El transceptor AIS o el receptor GNSS pueden determinar además un rumbo efectivo del buque. En una realización ejemplar, una fijación de posición y un COG obtenidos menos de unos 30 segundos (preferiblemente menos de 10 segundos) antes del límite de tiempo deberían ser adecuados para minimizar las discrepancias entre la posición informada y la posición real en un límite de tiempo.

En 712, el transceptor AIS puede generar porciones de la envoltura del mensaje de navegación electrónica, como el ID del mensaje, el indicador de repetición, el MMSI y el ID de la aplicación.

En 715, el transceptor AIS determina uno o varios parámetros del mensaje de navegación electrónica. Los ejemplos de parámetros a determinar incluyen, por ejemplo, un identificador de transmisor y una porción del identificador de subtipo de mensaje -lo que puede implicar determinar si un mensaje a generar incluirá un historial de seguimiento completo o un historial de seguimiento parcial. En el caso de un historial de seguimiento parcial, los parámetros del mensaje pueden incluir además un número de puntos del historial de seguimiento que se incluirán en el mensaje, señalizadores de alerta que se incluirán en el mensaje y un valor del campo Reserva.

Una vez que se conoce el número de puntos del historial de seguimiento, se pueden recuperar suficientes puntos del historial de seguimiento de una memoria del transceptor AIS en 720. Los puntos del historial de seguimiento pueden ser recuperados de un registro almacenado localmente de mensajes de navegación electrónica anteriores (por ejemplo, basados en las localizaciones actuales incluidas en esos mensajes) o de datos GNSS almacenados. Como se describe en este documento, los puntos históricos del historial de seguimiento pueden estar separados por un intervalo fijo, por ejemplo, de 30 minutos.

En 725, el transceptor AIS puede iterar a través de una pluralidad de disposiciones de puntos predefinidos en una o más tablas de consulta de disposiciones de puntos predefinidos, para identificar un mejor ajuste de los puntos históricos del historial de seguimiento a uno de las disposiciones de puntos predefinidos. Las disposiciones de puntos predefinidos elegidos pueden ser identificados por sus índices asociados en las tablas de consulta predefinidas.

En otras realizaciones, se pueden utilizar tablas de consulta específicas para cada una de las primeras y segundas dimensiones. Por ejemplo, una primera tabla con un primer índice puede identificar los valores de componentes elegidos en una primera dimensión, tal como un componente radial o componente x, y un segundo índice puede identificar los valores de componentes elegidos en una segunda dimensión, tal como un componente angular o componente y.

En algunas realizaciones, el transceptor AIS puede seleccionar historiales de seguimiento más largos (es decir, con menos precisión de bits) para seguimientos menos complejos, como cuando no hay cambios de rumbo durante un periodo de varias horas. Por el contrario, el transceptor AIS puede seleccionar historiales de seguimiento más cortos (es decir, con mayor precisión de bits) para seguimientos más complejos, como cuando se han producido uno o más cambios de rumbo en un periodo de varias horas. Esto permite un equilibrio entre la precisión y la longitud del historial. En algunos casos, el transceptor AIS puede permitir una menor precisión (por ejemplo, un error mayor) para permitir un historial más largo. En otros casos, el transceptor AIS puede buscar siempre minimizar el error. Por ejemplo, el transceptor AIS puede analizar posibles disposiciones de puntos para determinar si múltiples disposiciones de puntos pueden proporcionar un error umbral máximo de, por ejemplo, 1 km de error en cualquiera de los puntos del historial. Si es así, se seleccionará la disposición de puntos que utilice el mínimo número de bits por punto, aunque otra disposición de puntos pueda lograr una cantidad menor de error, pero con un coste mayor en bits, y, por tanto, un menor número de puntos de historia.

Una vez conocida la disposición de los puntos y los valores de los componentes, el identificador de subtipo de mensaje puede completarse en 730.

En 735, el historial de seguimiento se codifica utilizando los puntos del historial de seguimiento y ajustándose a la disposición de puntos y los valores de componentes predefinidos seleccionados, como se describe en este documento.

Una vez codificado el historial de seguimiento, la carga útil binaria se completa en 740, insertando señalizadores de alerta o valores de campo de Reserva, si los hubiera, en 740. Una vez que la carga útil binaria está completamente especificada, se calcula también un CRC de la carga útil.

En las realizaciones ejemplares, la carga útil binaria, incluyendo el CRC de la carga útil, se codifica con protección contra errores, por ejemplo, utilizando codificación de corrección de errores hacia delante, en 745. La carga útil binaria codificada con protección contra errores se encapsula después en una envoltura de mensaje, como se describe en este documento, para formar el mensaje de navegación electrónica completado, utilizando el módulo de formateo de mensajes 265, por ejemplo. Por ejemplo, la envoltura de mensaje puede ser una envoltura de mensaje AIS que incluye un campo de rampa, una secuencia de entrenamiento AIS, un indicador de inicio, un identificador de aplicación, un MMSI, un CRC de mensaje completo calculado para el mensaje, un búfer y un señalizador de parada. El mensaje de navegación electrónica completado es transmitido entonces en 760 usando un transmisor, tal como el transmisor 210 de la figura 2. En algunas realizaciones, la transmisión puede tener lugar a las frecuencias AIS existentes (por ejemplo, los canales AIS 1 o 2). En otras realizaciones donde la compatibilidad hacia atrás con AIS no es necesaria, se pueden utilizar frecuencias nuevas o dedicadas. El transmisor puede esperar entonces un intervalo predeterminado, por ejemplo, 2 minutos, en 765.

En 770, el transceptor AIS determina si se ha alcanzado el límite de tiempo siguiente de la secuencia de ráfagas. Si se ha alcanzado el límite de tiempo siguiente, el transceptor AIS vuelve a 710 para determinar o utilizar una posición nueva o guardada de la memoria y generar un nuevo mensaje de navegación electrónica.

Si todavía no se ha alcanzado el límite de tiempo siguiente, el transceptor AIS puede retransmitir el mensaje de navegación electrónica generado previamente y vuelve a 760 para retransmitir el mensaje.

En algunas realizaciones alternativas, pueden omitirse pasos del método 700. Por ejemplo, la corrección de errores hacia delante puede omitirse, o puede enviarse solamente un mensaje por intervalo de ráfaga.

Con referencia ahora a la figura 8, se ilustra un diagrama de flujo de un método ejemplar 800 de recepción y procesamiento de un mensaje de navegación electrónica. El método 800 puede llevarlo a la práctica, por ejemplo, el receptor 300 de la figura 3.

El método 800 comienza en 805 recibiendo una señal y generando datos de señal preprocesados, utilizando al menos una antena 310 y una etapa receptora de RF 320 del receptor 300, por ejemplo.

En 810, los datos de señal preprocesados son procesados por el módulo de procesamiento de mensajes 360, por ejemplo, que puede realizar demodulación GMSK seguida de decodificación de no retorno a cero invertido (NRZI), eliminación de relleno e inversión de bits para recuperar datos de señal de entrada.

En 820, puede identificarse un mensaje de navegación electrónica candidato en los datos de la señal de entrada. Los mensajes candidatos pueden ser identificados, por ejemplo, correlacionando los datos de la señal de entrada con secuencias predeterminadas. Por ejemplo, la secuencia de entrenamiento AIS estándar de 24 bits puede utilizarse para realizar correlaciones, y opcionalmente el señalizador de inicio de 8 bits para formar un total de una secuencia de correlación de 32 bits. También pueden utilizarse otras secuencias conocidas en los mensajes AIS, como el señalizador de inicio y el señalizador de fin, o el tipo de mensaje AIS. En algunas realizaciones, pueden utilizarse otros campos o secuencias de bits del mensaje de navegación electrónica -y la envoltura del mensaje en particular- cuando son conocidos por el receptor o procesador. Por ejemplo, el campo Tipo de Mensaje puede ser utilizado en algunos casos, cuando es conocido por el procesador. También pueden utilizarse otras varias técnicas para identificar los mensajes candidatos.

En algunos casos, la identificación de los mensajes candidatos puede explotar uno o varios esquemas de diversidad implementados en el transmisor, además de los descritos en este documento.

En los receptores AIS convencionales, una vez que se identifica un mensaje candidato, se puede utilizar el CRC de mensaje completo para validar los datos de mensaje. Por ejemplo, una validación CRC puede ser utilizada para determinar si los datos de mensaje contienen uno o más errores de bit. En los receptores convencionales, la detección de errores de bit hace generalmente que el receptor descarte los datos del mensaje. Sin embargo, en las realizaciones descritas, el procesamiento del mensaje candidato puede continuar incluso en presencia de uno o varios errores de bit.

Una vez que un mensaje candidato es identificado, la carga útil binaria puede ser extraída en 830. En algunas realizaciones, la carga útil binaria puede ser determinada calculando uno o más desplazamientos de bits de una o más características predeterminadas (por ejemplo, secuencia de entrenamiento, señalizador de inicio, tipo de mensaje, señalizador de fin, etc) del mensaje candidato. Por ejemplo, puede utilizarse un desplazamiento de bits de la secuencia de entrenamiento AIS para identificar el inicio de la carga útil binaria y la carga útil puede extraerse en base a una longitud de mensaje esperada o extrayendo datos hasta que se encuentre un CRC de carga útil, un CRC de mensaje completo o un señalizador de fin de mensaje, por ejemplo.

Una vez extraída la carga útil binaria codificada con protección contra errores del mensaje candidato, la decodificación de la protección contra errores puede ser intentada en 840. La decodificación implica generalmente la inversión de las acciones de codificación realizadas por el transmisor (por ejemplo, el transmisor 200). Por ejemplo, si la codificación de protección de errores comprendía codificación de corrección de errores hacia delante, entonces la decodificación comprende la decodificación de corrección de errores hacia delante.

En 850, se determina si la protección contra errores fue decodificada con éxito. Si la decodificación de la protección contra errores falla (es decir, la codificación de la protección contra errores no puede ser decodificada con éxito), o si las comprobaciones CRC fallan, el receptor AIS puede almacenar un mensaje candidato que ha fallado la validación en 860. De lo contrario, el transceptor AIS puede proceder a recuperar datos del mensaje decodificado en 890. El transceptor AIS puede determinar, en 870, si se ha almacenado más de un mensaje fallido que pertenece a una secuencia de ráfagas común. Si se dispone de una pluralidad de mensajes almacenados, el receptor AIS puede realizar un procesamiento de recuperación en 880 como se describe en este documento (por ejemplo, votación, suma, etc), y generar un mensaje recuperado, que se convierte en el nuevo mensaje candidato para la evaluación en 850.

Como se ha indicado anteriormente, después de la decodificación del esquema o esquemas de protección contra errores, los datos del mensaje pueden ser recuperados en 890. La recuperación de datos del mensaje incluye generalmente la realización de operaciones para invertir la codificación de la fuente aplicada por el transmisor al generar la carga útil binaria sin procesar.

Consiguientemente, las realizaciones descritas pueden proporcionar, en algunos casos, una mejora general significativa de la detectabilidad de los mensajes de navegación electrónica en canales ruidosos y congestionados, y proporcionar información auxiliar como el Historial de seguimiento en una representación compacta.

En algunas realizaciones alternativas, la carga útil binaria puede no estar codificada con protección contra errores, o la carga útil puede no estar codificada en binario, o ambas cosas. En tales realizaciones, el procesamiento del mensaje puede omitir la extracción de la carga útil binaria, la decodificación de la protección contra errores u otros pasos del método 800.

Para facilitar los acercamientos de detección descritos, los transmisores correspondientes pueden incorporarse fácilmente a transpondedores AIS nuevos o existentes. Los transpondedores AIS existentes pueden requerir cambios en los algoritmos internos de ensamblaje y codificación de mensajes. Además, es posible que la frecuencia de los mensajes y la coordinación (programación) tengan que ser programadas en el lenguaje del controlador o procesador del transpondedor, lo que puede lograrse mediante una actualización del microprograma en muchos casos.

En algunas realizaciones, los transpondedores AIS existentes pueden seguir utilizándose con poca o nula modificación.

Aunque se han descrito en este documento con referencia a la navegación electrónica y al AIS, las presentes realizaciones pueden aplicarse también a otros estándares y protocolos de señalización de comunicaciones marítimas conocidos o futuros, tales como el Servicio de Tráfico de Buques (VTS) y los canales asignados específicamente a mensajería específica de aplicación (ASM). En tales realizaciones futuras, la envoltura del mensaje puede reducirse significativamente o eliminarse (por ejemplo, por razones de eficiencia) dejando sólo los bits de sincronización necesarios, alguna identificación básica del tipo de mensaje en un campo binario, además de la carga útil protegida contra errores. Además, los tipos de mensajes futuros pueden no requerir un señalizador de parada, CRC de mensaje completo, bits de relleno o bits de protección.

Las realizaciones de los métodos y sistemas descritos en este documento pueden implementarse en hardware o software, o una combinación de ambos. Estas realizaciones pueden implementarse en programas de ordenador que se ejecutan en ordenadores programables, incluyendo cada ordenador al menos un procesador, un sistema de almacenamiento de datos (incluyendo memoria volátil o memoria no volátil u otros elementos de almacenamiento de datos o una combinación de los mismos), y al menos una interfaz de comunicación.

El código de programa se aplica a datos de entrada para realizar las funciones descritas en este documento y para generar información de salida. La información de salida se aplica a uno o más dispositivos de salida, de forma conocida.

Cada programa puede ser implementado en un lenguaje de scripting o programación de alto nivel procedimental u orientado a objetos, o ambos, para comunicación con un sistema informático. Sin embargo, alternativamente, los programas pueden ser implementados en lenguaje ensamblador o de máquina, si se desea. El lenguaje puede ser un lenguaje compilado o interpretado. Cada programa de ordenador puede estar almacenado en un medio de almacenamiento o un dispositivo (por ejemplo, ROM, disco magnético, disco óptico), legible por un ordenador programable de propósito general o especial, para configurar y operar el ordenador cuando el medio o el dispositivo de almacenamiento sea leído por el ordenador para realizar los procedimientos descritos en este documento.

Además, los sistemas y métodos de las realizaciones descritas pueden ser distribuidos en un producto de programa de ordenador que incluya un medio físico no transitorio legible por ordenador que lleve instrucciones utilizables por ordenador para uno o más procesadores, donde las instrucciones, cuando sean ejecutadas por el o los procesadores, hagan que el ordenador realice las funciones descritas en este documento. El medio puede proporcionarse en varias formas, incluyendo uno o más disquetes, discos compactos, cintas, chips, medios de almacenamiento magnéticos y electrónicos (por ejemplo, microprograma), y similares. Los medios legibles por ordenador no transitorios comprenden todos los medios legibles por ordenador, con la excepción de una señal transitoria que se propague. Las instrucciones utilizables por ordenador también pueden estar en varias formas, incluyendo código compilado y no compilado.

Se apreciará que se exponen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión completa de las realizaciones ejemplares descritas en este documento. Sin embargo, los expertos en la materia entenderán que las realizaciones aquí descritas pueden llevarse a la práctica sin estos detalles específicos. En otros casos, no se han descrito en detalle métodos, procedimientos y componentes bien conocidos para no oscurecer las realizaciones aquí descritas. Además, esta descripción no debe considerarse como una limitación del alcance de las realizaciones descritas en este documento, sino más bien como una mera descripción de la implementación de las diversas realizaciones descritas en este documento. El alcance de las reivindicaciones no debe limitarse por las realizaciones preferidas y los ejemplos, sino que debe dársele la interpretación más amplia coherente con la descripción en su conjunto.

La presente invención se ha descrito aquí sólo a modo de ejemplo, mientras que numerosos detalles específicos se exponen en este documento con el fin de proporcionar una comprensión completa de las realizaciones ejemplares aquí descritas. Sin embargo, los expertos en la materia entenderán que estas realizaciones pueden llevarse a la práctica, en algunos casos, sin dichos detalles específicos. En otros casos, los métodos, procedimientos y componentes conocidos no se han descrito en detalle para no oscurecer la descripción de las realizaciones.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un método (700) de transmitir un mensaje que identifica una posición geográfica de un objeto en movimiento, comprendiendo el método

seleccionar (725) una disposición de puntos predeterminada de entre una pluralidad de posibles disposiciones de puntos utilizando una rutina de optimización que reduce el error entre las posiciones geográficas anteriores del objeto en movimiento y la disposición de puntos predeterminada, teniendo la disposición de puntos predeterminada una pluralidad de posiciones de puntos predefinidas;

codificar (735) el historial de seguimiento para generar un historial de seguimiento codificado, comprendiendo el historial de seguimiento uno o varios puntos del historial de seguimiento basados en las posiciones geográficas anteriores, donde cada uno de los puntos del historial de seguimiento se determina con referencia a la disposición de puntos predeterminada;

generar (740) el mensaje que comprende el historial de seguimiento codificado; y

transmitir (760) el mensaje.

2. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además actualizar el historial de seguimiento en base a la posición geográfica.

3. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además actualizar el historial de seguimiento en base al rumbo efectivo.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde cada uno del uno o varios puntos del historial de seguimiento están separados por un intervalo de tiempo preseleccionado.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde cada uno de los puntos del historial de seguimiento se selecciona aproximando la posición asociada a un mensaje anterior a una de las posiciones de disposición de puntos predefinidas.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la disposición de puntos predeterminada se selecciona calculando el error cuadrático medio mínimo del uno o varios puntos del historial de seguimiento en relación con las posiciones de puntos predefinidas en cada una de la pluralidad de posibles disposiciones de puntos.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la disposición de puntos predeterminada se selecciona calculando el error máximo del uno o varios puntos del historial de seguimiento en relación con las posiciones de puntos predefinidas en cada una de la pluralidad de posibles disposiciones de puntos.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, comprendiendo además seleccionar una primera matriz de valores de componentes dimensionales, donde la primera matriz de valores de componentes dimensionales define los valores de puntos sucesivos en la disposición de puntos predeterminada, donde las primeras matrices de valores de componentes dimensionales se definen en una primera tabla de consulta que tiene un primer índice, y donde cada punto del historial de seguimiento se identifica al menos por un valor de índice respectivo del primer índice.

9. El método de la reivindicación 8, comprendiendo además seleccionar una matriz de segundos valores de componentes dimensionales, donde la segunda matriz de valores de componentes dimensionales define los valores de puntos sucesivos en la disposición de puntos predeterminada, y donde la segunda matriz de valores de componentes dimensionales se define en una segunda tabla de consulta que tiene un segundo índice.

10. El método de la reivindicación 9, donde los índices primero y segundo se seleccionan en una tabla de consulta de disposición de puntos.

11. Un método (800) de seguimiento de un objeto en movimiento, comprendiendo el método:

recibir (820) un mensaje transmitido según el método de la reivindicación 1; y

procesar (890) el mensaje para obtener el historial de seguimiento.

12. Un aparato (200) para transmitir un mensaje que identifica una posición geográfica, comprendiendo el aparato: una memoria (225) que almacena un historial de seguimiento;

un procesador (220) configurado para llevar a la práctica el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10; y un transmisor (210) que transmite el mensaje.

13. Un medio legible por ordenador no transitorio que almacena instrucciones ejecutables por ordenador, haciendo las instrucciones, cuando son ejecutadas por un procesador de ordenador, que el procesador de ordenador realice el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.