MTCAS - Ein Assistenzsystem zur Kollisionsverhütung auf See - Schiff & Hafen

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MTCAS - Ein Assistenzsystem zur Kollisionsverhütung auf See - Schiff & Hafen
SCHIFFFAHRT & HÄFEN                           NAVIGATION UND KOMMUNIKATION

Abb. 1: Vorstellung des Assistenzsystems „MTCAS – Elektronische Maritime Kollisionsverhütung“ in Wilhelmshaven          Foto: Daniel Clören

MTCAS – Ein Assistenzsystem zur
Kollisionsverhütung auf See
PROJEKTVORSTELLUNG Das steigende Unfallrisiko erfordert die Verbesserung der Kollisionsverhütung auf
See. Das nun der Öffentlichkeit vorgestellte „Maritime Traffic Alert and Collision Avoidance System“ (MTCAS) ist
ein innovatives Assistenzsystem und unterstützt Navigatoren dabei, Unfälle zu verhüten. Entwickelt wurde
MTCAS von einem Konsortium bestehend aus dem Oldenburger OFFIS – Institut für Informatik, Raytheon
Anschütz, Airbus, der Hochschule Wismar und dem Institut für Kommunikation und Navigation des Deutschen
Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR).
Dr.-Ing. Christian Denker, Prof. Dr-Ing. Axel Hahn

D
        er anhaltende Trend, immer größere Schiffe zu bauen im          Auftragsbücher für Neubauten sind gut gefüllt und es wurden in
        Hinblick auf die Kapazitäten für Fracht und Passagiere,         der jüngsten Vergangenheit weniger Schiffe abgewrackt als neu
        scheint zur Erhöhung des Unfallrisikos auf See beizutra-        gebaut ( Jahresbericht Deutsche Marine 2015). In naher Zukunft
gen: Seit Jahren steigt die Anzahl der Schiffsunfälle. Allein im Jahr   ist dadurch eine noch höhere Verkehrsdichte zu erwarten. Unter
2017, so berichtete es die European Maritime Safety Agency im           anderem wird der Verkehr auch durch weitere Offshore-Tätigkei-
August 2018 (EMSA Facts & Figures 2017), waren 1204 Schiffe             ten, wie die Errichtung von Windparks, weiter verdichtet. Neben
in europäischen Gewässern in navigatorische Unfälle verwickelt.         der Einschränkung des Schifffahrtsraums wird diese Gesamtent-
2015 waren es um die 1000 Unfälle, die sich in den Kategorien           wicklung ein Umdenken bei bestehenden Systemen erfordern.
Strandung, Kollision mit Schiffen und Kontakt widerspiegeln                  In Wilhelmshaven wurde nun mit „MTCAS – Elektronische
(EMSA Marine Casualties and Incidents 2016). Traut man den              Maritime Kollisionsverhütung“ ein Assistenzsystem zur voraus-
Statistiken und wagt eine Interpretation, so könnte man schluss-        schauenden und kooperativen Kollisionsverhütung der Öffent-
folgern: Die Verkehrsdichte nimmt zu, der Raum für Manöver              lichkeit vorgestellt (Abb. 1). MTCAS hilft Navigatoren dabei,
nimmt ab und infolgedessen kommt es zu mehr Unfällen. Die               trotz der steigenden Verkehrsdichte, sicher und effizient zu na-

54    Schiff&Hafen | November 2018 | Nr. 11
MTCAS - Ein Assistenzsystem zur Kollisionsverhütung auf See - Schiff & Hafen
vigieren. MTCAS adaptiert die Grundidee der Einführung des            diktion von Schiffsbewegungen anhand eines Wegenetzes, die die
Airborne Collision Avoidance System (ACAS) und dessen Im-             Entwicklung einer Verkehrssituation prädiziert, und durch eine
plementierung TCAS aus der Luftfahrt. MTCAS zielt darauf ab,          b) COLREGs-basierte Manöverprädiktion für zukünftige Schiffs-
den Wachoffizier auf der Kommandobrücke eines Schiffes bei            begegnungen, die Aussagen darüber trifft, welche Manöver sich
der Erkennung und Lösung von kritischen Situationen mit ande-         begegnende Schiffe höchstwahrscheinlich durchführen werden.
ren Schiffen unter Berücksichtigung der vorherrschenden Um-           Beide Methoden wurden vom OFFIS entwickelt und konnten in
welt- und Verkehrsumstände zu unterstützen, aber auch relevante       den ersten Evaluationsexperimenten in mehr als 80 Prozent der
Regelwerke und Vorschriften, die Bathymetrie sowie den Vessel         Fälle korrekte Vorhersagen über Zielhäfen, Trajektorien und Ma-
Traffic Service (VTS) einzubeziehen. MTCAS greift nicht auto-         növer bei Begegnung von Schiffen treffen und die Alarmgenerie-
matisch in die Steuerung eines Schiffes ein, sondern unterstützt      rung verbessern. Die Prädiktionsmethoden erlauben einen Blick
die Seeleute dabei, gemeinsam sichere und effiziente Ausweich-        in die zukünftige Entwicklung einer Verkehrssituation zu werfen
manöver zu finden. Dies ist ein Hauptunterschied zum TCAS aus         und erlauben Navigatoren, sich darauf vorzubereiten. Beide Me-
der Luftfahrt, das verpflichtende Manöveranweisungen an die           thoden bedürfen noch weiterer Forschung und Entwicklung, um
Piloten in einer kritischen Situation gibt. Wie das TCAS besteht      deren Verlässlichkeit auszubauen.
auch das MTCAS aus zwei wesentlichen technischen Kompo-                   MTCAS kategorisiert jede Begegnung zwischen zwei
nenten, zum einen aus der Kollisionsdetektion und zum ande-           Schiffen anhand einer Abstandsfunktion in einen von fünf Es-
ren der Kollisionsauflösung. MTCAS ist das Ergebnis eines vom         calation States, die den Grad der Eskalation einer Begegnung
BMWi geförderten Verbundprojektes.                                    beschreiben. Ist der Abstand zu einer Kollision sehr hoch und
                                                                      damit keine Kollisionsgefahr gegeben, wird die Begegnung als
Kollisionsdetektion – Verbesserte Alarme durch                        Clear State kategorisiert. Kommen sich die Schiffe näher, wird
Vorhersagetechnologien                                                die Begegnung als Recommendation State kategorisiert, indem
Die Kollisionsdetektion wird heutzutage auf Basis der Be-             MTCAS den Navigator bei der taktischen Anpassung seines
rechnung des sogenannten Closest Point of Approach (CPA)              navigatorischen Verhaltens in einem Seegebiet unterstützt. Im
durchgeführt. Dieser Punkt definiert die Position, an der sich        Recommendation State sind die Schiffe zeitlich und räumlich
das eigene Schiff in Zukunft am nahesten zu einem bestimmten          so weit getrennt, dass die Wegerechtsobligationen zwischen
anderen Schiff befindet. Auch das Fremdschiff hat einen CPA           den Schiffen noch nicht beachtet werden müssen. Falls sich
zum Eigenschiff. Die Distanz zwischen beiden CPAs wird CPA            die Kollisionssituation weiterentwickelt hat, sodass die >
Distance (CPAd) genannt und die Zeit, die es dauert, bis das ei-
gene Schiff am CPA angekommen ist, heißt CPA Time (CPAt).
In der Praxis gibt es diverse technische Systeme, die die Naviga-
toren bei der Berechnung des CPA unterstützen und automatisch
Alarme generieren, sobald die definierten Limits für CPAd und
CPAt unterschritten werden. Die Limits werden typischerweise
von der Schiffsführung vorgegeben. Kommt ein Fremdschiff dem               Kloska                           MK-MARINE
                                                                            Group
                                                                                                                  SOLAS RANGE SERVICES

eigenen Schiff zu nah, alarmiert zum Beispiel ARPA- bzw. die                                                                             Ein Unternehmen
                                                                            www.kloska.com                                               der Kloska Group
ATT-Funktionalität im Radar. Diese automatisierte Berechnung
nimmt Navigatoren viel Arbeit ab. Bei einer hohen Verkehrsdich-
te jedoch kann die Alarmierung zu einem lästigen Unterfangen             Seenot- und Rettungsmittel
                                                                                             Verkauf und Wartung
für die Brückenbesatzung werden. Der Grund dafür ist, dass nicht
alle Alarme tatsächlich kritisch sind. Die CPA-Berechnung ist               Tragbare Feuerlöscher                Tragbare Gaswarngeräte
eine lineare Vorausextrapolation auf Basis eines Schnappschusses            Feste Brandschutzsysteme             Atemluftgeräte und
der aktuellen Positionen, Geschwindigkeiten und Kurse von zwei              Nieder- und Hochdruck
                                                                                                                   Kompressoren
Schiffen. In der Praxis bekommt der Navigator daher auch viele              CO2-Anlagen
                                                                                                                  Notfall-Atemschutzgeräte
unrealistische CPA-Alarme, zum Beispiel für Begegnungen auf                                                       Rettungsinseln
                                                                            FM-200-Löschanlagen
Land, für Schiffe, die hinter einer Mole im Hafenbecken liegen,                                                   Überlebensanzüge
                                                                            Schaumanlagen
für Schiffe, die abseits von No-go Areas sind oder auch abseits der                                               Aufblasbare
                                                                            Wassernebel-
eigenen Route. Das zentrale Alarmmanagement des Brückensys-                  einrichtungen                         Rettungswesten
tems sorgt durch Alarmsignale dafür, dass die Crew die Alarme                                      MK             Chemikalienschutzanzüge
bemerkt. Verständlicherweise schwindet mit jedem nutzlosen                                                        Persönliche
und von der Navigation ablenkenden Alarm das Vertrauen in das                                                      Schutzausrüstungen
System, das für jeden Alarm ein Acknowledgement durch die                              MK-MARINE GmbH SOLAS-Range Services
Navigationscrew verlangt, um das Piepen und Blinken einzustel-                         Büro: Riedemannstraße 30 · 27572 Bremerhaven
                                                                                       Service: Westkai 50 · Tel.: +49 471 - 93220-584
len. Wie wird sich der Navigator hier langfristig verhalten, wird                      Email: contact.mk-marine@kloska.com
                                                                                       Internet: www.mk-marine.net & www.kloska.com
er in bestimmten Seegebieten gegenüber diesem System seine
Ignoranz aufbauen oder gar die Lautsprecher des Alarmsystems
ausbauen? Es läuft auf die Frage hinaus: Wie könnte intelligenter
alarmiert werden? MTCAS zielt darauf ab, die Alarme durch neue
Vorhersagetechnologien zu verbessern und überflüssige CPA-
Alarme werden durch MTCAS‘ Kollisionsdetektion verhindert.
MTCAS unterstützt den Navigator durch die Methoden a) Prä-

                                                                                                           Schiff&Hafen | November 2018 | Nr. 11        55
MTCAS - Ein Assistenzsystem zur Kollisionsverhütung auf See - Schiff & Hafen
durchführen zu lassen. Diese gibt Aus-                                                                                                                               den Schiffe den in der Vergangenheit einge-
kunft über die aktuelle Verkehrssituation                                                                                                                            haltenen Mindestpassierabstand für Schiffe
und berechnet ein COLREG-konformes                                                                                                                                   in einem Seegebiet berechnen kann. MT-
Ausweichmanöver, das No-go Areas der                                                                                                                                 CAS kann somit Manöver und Kurs lokal
beiden Schiffe mit einbezieht. Die Funk-                                                                                                                             berechnen, die in der Vergangenheit nicht
tion berechnet zunächst die Wegerechts-                                                                                                                              zu Kollisionen geführt haben.
obligationen für Frontal-, Überhol- oder                                                                                                                                 In Situationen, in denen alle an einer
Kreuzungssituationen, die auf Grundlage                                                                                                                              potenziellen Kollisionssituation beteiligten
der in den internationalen Kollisionsver-                                                                                                                            Schiffe mit MTCAS ausgestattet sind, kann
hütungsregeln definierten Peilungen zum                                                                                                                              die zweite Assistenzfunktion dafür genutzt
Fremdschiff in einer relativen Annäherung                                                                                                                            werden, einen Vorschlag zur Auflösung der
berechnet werden. Der im nächsten Schritt                                                                                                                            Kollisionssituation semi-automatisiert zu
von MTCAS ermittelte Manövervorschlag                                                                                                                                verhandeln (Abb. 3). Der Navigator star-
kann damit entweder eine Kursänderung                                                                                                                                tet die Assistenzfunktion zur Verhandlung
oder das Beibehalten des aktuellen Kurses                                                                                                                            von Ausweichmanövern. MTCAS bezieht
(im Recommendation State oder Danger                                                                                                                                 alle von der kritischen Situation betroffe-
State) sein. Der Algorithmus zur Berech-                                                                                                                             nen Schiffe mit in die Verhandlung ein und
nung des Manövervorschlags berechnet                                                                                                                                 berechnet rundenbasiert, automatisch und
das minimale Manöver unter Einbeziehung                                                                                                                              dezentral mögliche konsistente Ausweich-
der Schiffskörper, deren Bewegung und                                                                                                                                manöver und verteilt diese an die Navigato-
des Mindestpassierabstands für ein siche-                                           Abb. 3: Visualisierung eines Verhand-                                            ren an Bord der beteiligten Schiffe. Hierfür
res und effizientes Manöver. Zur Defini-                                            lungsergebnisses im MTCAS Display                                                beziehen alle MTCAS-Systeme die lokal
tion eines Mindestpassierabstands wurde                                             Prototyp – das Fremdschiff (oben) ist                                            auf dem Schiff vorliegenden No-go Areas
im Projekt eine Analyse von historischen                                            Kurshalter (rote Markierung), das Eigen-                                         mit ein. Weiter erwirkt der Verhandlungsal-
                                                                                    schiff (unten) ist ausweichpflichtig.
Schiffsbewegungsdaten durchgeführt. Das                                             Allen Navigatoren werden die vorgeschla-
                                                                                                                                                                     gorithmus, dass das Verhandlungsergebnis
Ergebnis der Analyse ist eine statistische                                          genen Ausweichmanöver (oranger Pfeil)                                            COLREG-konform ist. Falls es aber kei-
Methode, die auf Basis der Längen der bei-                                          angezeigt.                                                                       ne strikt COLREG-konforme Lösung >

                                                                                    G
                                                 7HLO$OOJ9RUVFKULIWHQ                                                      7HLO $OOJ9RUVFKULIWHQ                                                    7HLO $OOJ9RUVFKULIWHQ      
                                                                                         0LFKDHOD5RVHQ
       0RQLND.UDXWZXUVW                                                                                                                                                 0LFKDHOD5RVHQ
                                                 7HLO.ODVVL¿]LHUXQJ                                                        7HLO .ODVVL¿]LHUXQJ                                                       7HLO .ODVVL¿]LHUXQJ         

                                                        *WHUYHU]HLFKQLV                                                                *HIDKUJXWOLVWH                                                              *WHUYHU]HLFKQLV
                                                 7HLO )UHLVWHOOXQJVXQG                                                       7HLO 6RQGHUYRUVFKULIWHQ                                                   7HLO )UHLVWHOOXQJVXQG     
                                                        6RQGHUYRUVFKULIWHQ                                                               XQG$XVQDKPHQ                                                                 6RQGHUYRUVFKULIWHQ

                                                        9HUZHQGXQJ                                                                                                                                                    9HUZHQGXQJ

       $'5                                                                                                                                                           $'1
                                                                                                                                         9HUZHQGXQJ
                                                 7HLO YRQ9HUSDFNXQJHQ                                                        7HLO YRQ9HUSDFNXQJHQ                                                     7HLO YRQ9HUSDFNXQJHQ      

                                                                                         ,0'*&RGH
                                                        XQG7DQNV                                                                        XQG7DQNV                                                                     7DQNVXQG&78

                                                 7HLO9HUVDQGYRUVFKULIWHQ                                                     7HLO 9HUVDQGYRUVFKULIWHQ                                                   7HLO 9HUVDQGYRUVFKULIWHQ     
       PLW* HIDKUJXWYRUVFKULIWHQVDP PO X Q J
                                                                                         $ P H Q G P H Q W                                                         %HI|UGHUXQJYRQJHIlKUOLFKHQ*WHUQ
       *H ID K UJ X W6 WUD ‰ H                         %DXXQG3UIXQJ                                                                  %DXXQG3UIXQJ                                                              %DXXQG3UIXQJ
                                                 7HLO YRQ9HUSDFNXQJHQ
                                                        XQG7DQNV
                                                                                        **%HI*ā*E9ā**96HHā0R8ā&78&RGH   7HLO YRQ9HUSDFNXQJHQ              DXI%LQQHQZDVVHUVWUD‰HQ                7HLO YRQ9HUSDFNXQJHQ
                                                                                                                                                                                                                       7DQNVXQG&78
                                                                                                                                                                                                                                               
                                                                                                                                         XQG7DQNV
                                                                                                                                                                                                                       9RUVFKULIWHQIUGDV
                                                 7HLO %HI|UGHUXQJV                                                                    9RUVFKULIWHQIU                                                    7HLO
                                                                                                                                                                                                                       /DGHQ%HI|UGHUQ
                                                                                                                                                                                                                                               
                                                         YRUVFKULIWHQ                                                             7HLO
                                                                                                                                           GLH%HI|UGHUXQJ                                                            /|VFKHQXQGVRQVWLJH
                                                                                                                                                                                                                       +DQGKDEHQ
                                                       )DKUHUVFKXOXQJ                                                                                                                                                 9RUVFKULIWHQIUGLH
                                                                                                                                  $QKDQJ$                                                                             %HVDW]XQJGLH$XV
                                                 7HLO $XVUVWXQJXQG%H                                                       /LVWHGHUWHFKQLVFKHQ1DPHQ                                                  7HLO
                                                                                                                                                                                                                       UVWXQJGHQ%HWULHE   
                                                       WULHEGHU)DKU]HXJH
                                                                                                                                                                                                                       XQGGLH'RNXPHQWDWLRQ
                                                        9RUVFKULIWHQIU
                                                 7HLO GHQ%DXXQGGLH                                                         $QKDQJ%                                                                      7HLO %DXYRUVFKULIWHQ         
                                                        =XODVVXQJGHU                                                          *ORVVDUGHU%HQHQQXQJHQ       
                                                        )DKU]HXJH
                                                                                                                                  ,1'(;                                                                         $XV]XJDXVGHP$'5
                                                      5/%LQQHQODQG                                                           $OSKDEHWLVFKHV9HU]HLFKQLV                                                 7HLO                     
                                                                                                                                  GHU6WRႇHXQG*HJHQVWlQGH                                                    .DSLWHOXQG

                                                                                                                                                                                                                $XV]XJDXVGHP,0'*
                                                      **%HI*                                                                  **%HI*                                                                      $EVFKQLWWXQG      

                                                                                                                                                                                                                ,QNUDIWWUHWHQGHV
                                                      **96(%                                                                  *E9                                                                         $'1hEHUHLQNRPPHQV             

                                                      56(%                                                                    **96HH                                                                      **96(%                         

                                                      **$9                                                                    0R8                                                                         56(%                           

                                                      *E9                                                                     &78&RGH                      

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                                                       **.RVW9                 

      Bestell-Nr. 11132                                                                  Bestell-Nr. 11720                                                               Bestell-Nr. 11702
      Staffelpreise                                                                       Staffelpreise                                                                    Staffelpreise
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                                                                                                                                                www.verkehrsverlag-fischer.de

                                                                                                                                                                                    Schiff&Hafen | November 2018 | Nr. 11                           57
MTCAS - Ein Assistenzsystem zur Kollisionsverhütung auf See - Schiff & Hafen
SCHIFFFAHRT & HÄFEN                           NAVIGATION UND KOMMUNIKATION

Wegerechtsobligationen zum Tragen
kommen, befindet sich die Begegnung
zweier Schiffe im Escalation State Danger
State: Der Ausweichpflichtige hat dem
Kurshalter bei einer Begegnung entspre-
chend der Regularien die Vorfahrt zu
gewähren. Der intelligente CPA des MT-
CAS integriert No-go Areas, die geplante
Route des eigenen Schiffs und die verbes-
serte Genauigkeit der Positionen mittels
resilienter PNT-Datenprozessierung des
DLR in die Berechnung. Im Gegensatz
zum klassischen CPA wird bei der Be-
rechnung des intelligenten CPA eine
sogenannte Critical Ship Pose (CSP)
ermittelt. Die CSP ist die Pose (Latitu-
de, Longitude, Heading) der nahesten
Annäherung eines Fremdschiffes an das
eigene Schiff. In die Berechnung werden
Position sowie Kurs und Geschwindig-
keit über Grund als auch die jeweiligen               Abb. 2: Die Critical Ship Pose (CSP) zeigt die Pose der dichtesten Annäherung auf Basis von
Abweichungen, die durch die PNT-Da-                   Positionsgenauigkeit, Kursschwankung und Geschwindigkeitsschwankung (links). Die CSP wird
                                                      aufgrund von No-go Areas und/oder der Route unterdrückt. Es wird kein Alarm ausgelöst (rechts).
tenprozessierung ermittelt wurden, mit
einbezogen. Stark vereinfacht ergeben
sich hieraus zwei trichterförmige Berei-
che, die mögliche zukünftige Aufenthalts-             hart Steuerbord oder hart Backbord Ma-           die Situation unklar ist, zum Beispiel das
orte der Schiffe darstellen, wie die Abb. 2           növer die Kollision mit dem Fremdschiff          Fremdschiff noch nicht reagiert hat und es
(links) darstellt. No-go Areas, die diese             noch abwenden könnte. MTCAS alarmiert            doch eigentlich ausweichpflichtig wäre.
Bereiche schneiden, reduzieren dessen                 rechtzeitig vor der LLoD, sodass der Na-         Ein Grund hierfür kann sein, dass die Si-
Größe. In dem Fall, dass die No-go Area so            vigator Zeit hat, das richtige Manöver ein-      tuationswahrnehmung aus der Perspektive
gelegen ist, dass die Schiffe sich gegensei-          zuleiten. Überschreitet das Eigenschiff die      des jeweiligen Schiffes unterschiedlich ist.
tig nicht erreichen können, wird die CSP              LLoD, ohne dass ein Manöver eingeleitet          Dann gilt es, für Klarheit zu sorgen – ge-
unterdrückt und nicht angezeigt (Abb.                 wurde, befindet sich die Begegnung im Ac-        meinsam eine Lösung zu finden. Klassisch
2, rechts). Gleiches gilt, wenn die Route             cident State und damit außerhalb der Sys-        findet dafür eine Absprache über Seefunk
des Eigenschiffes nicht in den Bereich der            temgrenzen des MTCAS. Eine Kollision             (VHF) zwischen den Navigatoren statt.
CSP führt. Wenn sich der klassische CPA               kann im Accident State höchstwahrschein-         Englisch ist hierbei häufig die Zweitsprache
beispielsweise erst in zwölf Minuten erge-            lich nicht mehr verhindert werden. Wie die       zum Austausch zwischen den beteiligten
ben würde, die nächste Etappe der Route               Schiffe kollidieren sollten, um Schäden ge-      Schiffen, die von Navigatoren aus aller Welt
aber nicht in dessen Nähe kommt, weil das             ring zu halten, ist Gegenstand anderer Sys-      navigiert werden. Man stelle sich zum Bei-
Eigenschiff in einer Minute den Wheel-                teme und Projekte.                               spiel einen moldawischen Kapitän im asia-
over-Point erreicht, so wird kein Alarm für                                                            tischen Seeraum vor. Mögliche Sprachbar-
diese vermeintliche Begegnung generiert.              Kollisionsauflösung – Reduktion                  rieren und unzulängliche Akustik können
    Sind beide Schiffe weitergefahren und             von Missverständnissen durch                     zu folgenschweren Missverständnissen füh-
keiner der Navigatoren leitet ein Ausweich-           Verhandlung                                      ren. Besonders dann, wenn der Stresspegel
manöver ein, so eskaliert die Begegnung der           MTCAS erkennt kritische Situationen in           steigt, kann es leicht zum „Human Error“
Schiffe weiter in den Last Minute Manoeu-             den drei Escalation States Recommendati-         kommen. Wie können Kollisionssituatio-
vre (LMM) State. In diesem State greift Re-           on, Danger und LMM. MTCAS alarmiert              nen missverständnisfrei aufgelöst werden?
gel 17 b) der internationalen Kollisionsver-          zuverlässig und dem Navigator obliegt                 Im MTCAS Projekt wurden zur Miss-
hütungsregeln: Auch der Kurshalter muss               die Entscheidung über die nächsten von           verständnis freien Auflösung von Kollisi-
ein Manöver einleiten, um die Kollision zu            ihm einzuleitenden Schritte: Wie kann            onssituationen zwei Assistenzfunktionen
vermeiden. Das Manöver des letzten Au-                er die Situation klären? Kann er sie durch       entwickelt: erstens zur Begegnungseva-
genblicks und wann dieses eingeleitet wer-            ein einfaches Manöver im Rahmen seiner           luation für den Navigator und zweitens
den muss, ist stark abhängig von den hydro-           Ausweichpflicht entschärfen? Oder hat er         zur Verhandlung von Ausweichmanövern
dynamischen Eigenschaften des jeweiligen              durch die lokalen Gegebenheiten eventu-          zwischen mehreren Navigatoren auf unter-
Schiffes. Auf Basis einer Fast Time Simu-             ell gar keine Manöveroptionen und ist dies       schiedlichen Schiffen.
lation der Hochschule Wismar berechnet                dem Navigator des Fremdschiffs bewusst?               Befinden sich zwei Schiffe in einer po-
MTCAS anhand eines Dynamikmodells                     Muss er eine Absprache mit einem oder            tenziellen Kollisionssituation und ist nur
des Eigenschiffes die sogenannte „Last Line           mehreren Fremdschiffen treffen, um die Si-       eines der beiden mit MTCAS ausgestat-
of Defence“ (LLoD). Dies ist die Position             tuation zu lösen? Typischerweise sollte der      tet, so hat der Navigator die Möglichkeit,
des Eigenschiffes in der Zukunft, an der ein          Navigator eine Absprache starten, wenn           eine Begegnungsevaluation von MTCAS

56    Schiff&Hafen | November 2018 | Nr. 11
SCHIFFFAHRT & HÄFEN                           NAVIGATION UND KOMMUNIKATION

Abb. 4: Während der Systemtests auf der Jade im Juli 2018 kamen sich die mit MTCAS ausgestatteten Schiffe „Senckenberg“ und „Zuse“
recht nah                                                                                                               Foto: Daniel Clören

gibt, wird eine Lösung mit wenigen, nicht konformen Manövern             MTCAS wurde fortlaufend in Simulatoren und auf See getestet
gefunden. Als Zwischenergebnis der Verhandlung wird der durch            und erprobt. Für die Systemtests wurde zu Projektbeginn ein
den Verhandlungsalgorithmus ermittelte Vorschlag auf einem               Szenarienkatalog erstellt, der Testläufe in unterschiedlichen
MTCAS-Display dargestellt, sodass ein einheitliches Lagebild             Seegebieten (freier Seeraum, Küstengebiet, Linienrevier), mit
für jeden Navigator auf jedem Schiff entsteht. Im Projekt wurden         und ohne Vessel Traffic Service (VTS) und Verkehrstrennungs-
hierzu die Funktionalitäten eines MTCAS-Displays in eine kom-            gebiet (VTG), mit unterschiedlichen Schiffsausstattungsgraden
merzielle Radar-Software integriert. Auf Basis des Vorschlags auf        (mit und ohne MTCAS-Ausstattung) sowie einer Differenzie-
dem Display kann der Navigator jedes Schiffes über die Annah-            rung der anzuwendenden Kollisionsverhütungsregeln vorsieht.
me oder Ablehnung des Manövervorschlags entscheiden. Durch               Die Szenarien wurden in den Simulator des eMIR-Testbeds
eine Ablehnung besteht die Möglichkeit, zusätzliches Wissen,             programmiert und dazu genutzt, den Prototypen zu validieren
das dem System nicht vorliegt („Eisberg voraus“), mit in den Ver-        und zu verifizieren. Die Assistenzfunktionen zur Verbesserung
handlungsprozess zu integrieren.                                         der Alarme durch Vorhersagetechnologie und zur Reduktion
    Einen Einsatz findet MTCAS nicht nur auf der Brücke, son-            von Missverständnissen durch Verhandlung wurden erfolgreich
dern auch im Vessel Traffic Service (VTS) System, in dem der             simulativ und auch an Bord von realen Schiffen in unterschied-
Verkehr beobachtet wird. Auch hier kann MTCAS die Alarm-                 lichen Ausbaustufen erprobt. Das Ziel hierbei war es, die Pra-
generierung verbessern. Abstimmungen zwischen Seeschiffen                xistauglichkeit der erforschten Funktionalitäten in der Realität
werden auch im VTS System angezeigt: Die Information über                sicherzustellen. Hierfür kamen das OFFIS-Forschungsboot
Annahme oder Ablehnung des Manövervorschlags wird transpa-               „Zuse“ und der Forschungskutter „Senckenberg“ zum Einsatz.
rent an alle an der Verhandlung beteiligten Navigatoren und auch         Beide Schiffe wurden mit MTCAS ausgestattet und fuhren
an das VTS verteilt. Sobald alle Einheiten den Manövervorschlag          definierte Begegnungssituationen. Die Abb. 4 zeigt die Schiffe
angenommen haben, sollte dieser ausgeführt werden, um die Si-            während einer Begegnungssituation im Sommer 2018. MTCAS
tuation zu entschärfen; anders als in der Luftfahrt ist dies jedoch      und ACTRESS sind Projekte des BMWi. Unter dem Shortlink
nicht verpflichtend. Wird der Manövervorschlag abgelehnt, emp-           https://is.gd/MTCAS ist das MTCAS-Projektvideo zu sehen.
fiehlt MTCAS einen Rückfall auf die klassische VHF-Funkkom-
munikation.
    Durch Airbus und Raytheon Anschütz wurden Entwick-                   Die Autoren:
lungsprototypen des MTCAS konzeptioniert und umgesetzt                   Dr.-Ing. Christian Denker (Cooperative Mobile Systems/Senior
und nun im Testfeld eMIR (www.emaritime.de) mit der Techno-              Researcher) und Prof. Dr.-Ing. Axel Hahn (Vorstand; Bereichsvor-
logieentwicklungsumgebung des ACTRESS-Projektes erprobt.                 stand Verkehr), OFFIS e.V. – Institut für Informatik, Oldenburg

58    Schiff&Hafen | November 2018 | Nr. 11
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