System AIS – bezpieczeństwo, ale i rosyjska dezinformacja [RAPORT]

Teoretycznie wszystko powinno być jasne. Na cywilnym obrazie sytuacji morskiej z Automatycznego Systemu Identyfikacji AIS (Automatic Identyfication System), retransmitowanym na ogólnie dostępnej witrynie MarineTraffic, 5 czerwca 2021 roku na polskich wodach terytorialnych w rejonie Helu, pokazała się rosyjska korweta „Stojkij” projektu 20380 typu Stierieguszczyj z rosyjskiej Floty Bałtyckiej.

Z kolei w nocy z 18 na 19 czerwca 2021 roku, z obrazu uzyskanego dzięki systemowi AIS wynikało, że holenderska fregata HNLMS „Evertsen” i brytyjski niszczyciel HMS „Defender” wyszły przed północą z portu w Odessie i popłynęły prosto do krymskiej bazy Floty Czarnomorskiej w Sewastopolu.

Problem polega na tym, że ani pierwsze, ani drugie zdarzenie nie miały miejsca. Informację o naruszeniu polskich wód terytorialnych przez rosyjską korwetę „Stojkij” zdementowało bowiem Dowództwo Operacyjne Sił Zbrojnych RP. Z kolei stojąca w odeskim porcie brytyjska fregata HMS „Defender” w asyście fregaty niderlandzkiej była miejscem uroczystego podpisania w dniu 21 czerwca 2021 roku brytyjsko-ukraińskiego porozumienia o wspólnej odbudowie, okrętowych sił morskich Ukrainy, przemysłu stoczniowego oraz wojskowej infrastruktury brzegowej. Okręty te nie mogły więc być w tym samym czasie na Morzu Czarnym, w rzeczywistości opuszczając Odessę dopiero 23 czerwca 2023 roku.

Ktoś więc wprowadził do systemu AIS fałszywe dane, a później w odpowiedni sposób je nagłaśniając, doprowadził do opublikowania nieprawdziwych informacji. I jak się okazuje, nie było to wcale takie trudne.

Czym jest system AIS?

Wbrew pozorom AIS nie jest pełnoprawnym systemem kontroli ruchu morskiego, a jedynie stanowi jeden z jego najważniejszych elementów. Pozwala on bowiem na automatyczną, ale niezweryfikowaną identyfikację jednostek pływających oraz uzyskanie o nich najważniejszych, ale niezweryfikowanych danych dotyczących żeglugi.

Dane te są przekazywane bezpośrednio ze statków dzięki zamontowanym na nich transponderom. Widać tu pewne podobieństwo do wojskowych systemów identyfikacji radiolokacyjnej „swój – obcy” IFF, które jednak w podstawowym modzie pracy pracują na zasadzie „zapytanie – odpowiedź”. Tymczasem system AIS zasadniczo polega na ciągłym, automatycznym nadawaniu i odbieraniu informacji o jednostkach przebywających na morzu z wymaganą dokładnością i częstością. Oznacza to, że pracująca w systemie AIS jednostka pływająca sama „ogłasza” wszystkim naokoło, kim jest i co robi.

Informacje te są następnie zobrazowywane na ekranach radarów, własnych wskaźnikach systemu AIS, monitorach komputerów lub na konsolach służb kontroli ruchu statków z podkładem mapy elektronicznej (czyli tego właściwego systemu kontroli ruchu morskiego) uzupełniając obraz radarów o dane, które wcześniej trzeba było wprowadzać ręcznie, korzystając np. z radia lub obrazu z kamer.

Łączność potrzebna do transmisji danych oparta jest na jednorodnej sieci radiowej z wielodostępem, gdzie jako sygnał synchronizujący włączanie się do jednego kanału wszystkich użytkowników, wykorzystywany jest czas GPS. Dlatego GPS spełnia kluczową rolę w systemie AIS, nie tylko przekazując dane o pozycji, ale równocześnie ustalając wewnętrzny czas systemowy.

Obszar, w którym jednostka pływająca może odbierać i nadawać informacje w systemie AIS jest ograniczony przede wszystkim zasięgiem łączności radiowej UKF. Z kolei ilość nadawanej informacji jest ustalona odpowiednimi normami, natomiast częstość jej nadawania w podstawowym modzie pracy zależy przede wszystkim od prędkości manewru wykonywanego w danym momencie przez jednostkę pływającą. Najmniejsza jest oczywiście w momencie, gdy statek stoi lub gdy porusza się wolno ruchem jednostajnym, bez zmian kursu.

Jakie informacje są przekazywane w systemie AIS?

O ile w wojskowych systemach identyfikacji radiolokacyjnej „odpowiada” się głównie na pytanie, czy jesteś „swój”, o tyle system AIS to źródło informacji zarówno o tym, z kim mamy do czynienie, jak i co konkretny obiekt robił, robi i będzie robił. Każdy, standardowy transponder Systemu Automatycznej Identyfikacji może bowiem przekazywać aż cztery rodzaje danych: statyczne (identyfikujące i opisujące sam obiekt), dynamiczne (opisujące jego ruch i położenie), uzupełniające i dotyczące bezpieczeństwa.

Dane statyczne obejmują: numer MMSI i IMO, radiowy sygnał wywoławczy, nazwę jednostki pływającej (do 20 znaków), jej typ, rozmiary z dokładnością do 1 m (długość i szerokość) oraz położenie anteny wykorzystywanej do określania pozycji – najczęściej systemu GPS (licząc od dziobu i od linii diametralnej na prawą lub na lewą burtę – co jest szczególnie ważne przy bardzo dużych jednostkach).

Do danych dynamicznych zalicza się: pozycję określoną w układzie WGS 84 (szerokość i długość geograficzna z dokładnością 1/10000 stopnia), czas, kąt drogi (COG) – z dokładnością 1/10 stopnia i prędkość nad dnem (SOG) – od 0 do 102 węzłów z dokładnością do 1/10 węzła, kurs (od 0° do 359°), wprowadzany ręcznie status nawigacyjny (np. na kotwicy, nieodpowiadający za swoje ruchy - NUC, z ograniczoną możliwością manewrowania, na mieliźnie, zacumowany, w trakcie połowu) oraz prędkość kątowa zwrotu (w przypadku jego wykonywania) - od 0° do 720° na minutę.

Dane uzupełniające obejmują informacje dotyczące całej podróży, a w tym punkt docelowy (20 znaków) i przewidywany czas przybycia ETA, rodzaj ładunku (szczególnie w odniesieniu do ładunku niebezpiecznego i zależnie od życzenia kompetentnych władz), zanurzenie jednostki pływającej oraz krótkie informacje odnośnie bezpieczeństwa. Dane uzupełniające są wprowadzane przez osobę upoważnioną na jednostce do tego zadania przed rozpoczęciem rejsu.

System AIS może być również wykorzystywany w razie potrzeby do przekazywania: sygnałów o niebezpieczeństwie oraz do wprowadzanych ręcznie na manipulatorze krótkich wiadomości tekstowych (składających się z maksymalnie 128 znaków). Wiadomości te mogą być wysyłane do wybranej jednostki pływającej, grupy jednostek lub do wszystkich jednostek i stacji brzegowych, znajdujących się w zasięgu naszego systemu AIS.

Czy można oszukać system AIS?

System AIS jest niezwykle przydatnym narzędziem do zwiększenia bezpieczeństwa pływania jednak pod warunkiem jego uczciwego i prawidłowego wykorzystywania. To jak będzie on działał, zależy bowiem tylko od użytkownika, który może postępować zgodnie z przyjętymi standardami, ale nie musi – ponosząc tego (od czasu do czasu) często tragiczne konsekwencje.

Najprostszym sposobem na zakłócenie działania systemu AIS jest po prostu jego wyłączenie. System włączony ujawnia bowiem obecność danej jednostki pływającej i jej sposób działania. W przypadku okrętów wykonujących misje bojowe, nadajniki transponderów AIS powinno być więc wyłączane, ponieważ mogą zdradzić własną pozycję np. dla systemów rakietowych przeciwnika. Jest to o tyle łatwe, że wszystkie okręty (w tym polskie) są z zasady wyposażane są w transpondery, z możliwością odłączania nadajnika (silent mode) lub kodowaniem sygnału. Decyzja o przekazywaniu informacji na zewnątrz należy wiec tylko do dowódcy okrętu, który zachowując dla okrętu możliwość prowadzenia obserwacji w systemie AIS, jednocześnie sam może pozostać w nim niewidoczny.

Ale jak się okazuje na podobny krok decydują się w niektórych sytuacjach również statki handlowe. Ich kapitanowie wyłączają np. transpondery systemu AIS wpływając na wody zagrożone atakami piratów, którzy również potrafią korzystać z urządzeń nawigacyjnych, Internetu i takich narzędzi jak np. portal MarineTraffic. Takie działanie jest zresztą nawet zalecane np. przez Centrum Bezpieczeństwa Morskiego - Róg Afryki (MSCHOA), które nakazuje włączanie AIS tylko w momencie ataku pirackiego.

Z kolei na innych akwenach (np. w Zatoce Adeńskiej), siły morskie je nadzorujące zalecają cywilnym jednostkom pływającym włączenie AIS, ale tylko dla przekazania informacji związanej z bezpieczeństwem, tożsamością statku, pozycją, kursem, szybkością i statusem nawigacyjnym. Natomiast niewskazane jest np. przekazywanie informacji o przewożonym ładunku czy porcie docelowym. Brak sygnału AIS nie musi więc od razu wskazywać, że mamy do czynienia z obiektem, który chce ze złych powodów uniknąć wykrycia, jednak oznacza, że taka jednostka pływająca wymaga większej uwagi (a jest to bardzo ważna cecha w procesie identyfikacji).

Niestety Automatyczny System Identyfikacji można także oszukać. Najłatwiej to zrobić manipulując danymi statycznymi. Są one wprowadzane na stałe do poszczególnych transponderów podczas instalacji systemu na danej jednostce pływającej. Robi to serwis lub załoga i ta sama załoga może też te dane zmienić na nieprawdziwe.

Wystarczy np. przekręcić indywidualny, morski numer identyfikacyjny MMSI (Maritime Mobile Service Identity), który jest przyznawany poszczególnym jednostkom pływającym - w tym okrętom i który jest jednocześnie cechą identyfikującą wywołanie i odpowiedź w systemie AIS. Na bazie tego numeru można zidentyfikować praktycznie każdy większy statek (okręt) - o ile numer MMSI został prawidłowo wprowadzony do transpondera. Jeżeli koś jednak go zmieni (razem z innymi danymi statycznymi), to w portalu MarineTraffic zwykły statek cywilny, może się nagle „zmienić” na wodach Zatoki Gdańskiej w rosyjski krążownik – oczywiście do momentu aż ktoś nie dokona wzrokowej identyfikacji i nie stwierdzi oszustwa.

Nieco trudniej jest zmieniać informacje dynamiczne, ponieważ są one wprowadzane automatycznie w czasie ruchu jednostki pływającej, po ich wcześniejszym pobraniu z poszczególnych sensorów jednostki (przede wszystkim z pokładowego odbiornika satelitarnego GPS, żyrokompasu i logu). Tutaj jedna z pewnego rodzaju pomocą przyszli sami twórcy systemu AIS, którzy opracowali jego wersję „specjalną/wojskową” (W-AIS). W wersji ten wprowadzono nie tylko wspomniany już wcześniej „silent mode”, ale również możliwość szyfrowania korespondencji oraz manipulowania danymi dotyczącymi ruchu własnego, sztucznie zmieniając np. swój kurs i prędkość lub generując w cywilnym AIS, obraz nieistniejących, poruszających się obiektów.

Jest to działanie obosieczne, ponieważ w tym przypadku obraz z systemu AIS nie pokrywa się z obrazem radarowym – co od razu wywołuje alarm. Jednak w przypadku takich narzędzi jak MarineTraffic, gdzie wykorzystuje się tylko AIS, zmiany wprowadzone specjalnie mogą skutecznie wypaczyć rzeczywisty obraz sytuacji nawodnej.

Jak się zabezpieczyć przed oszukiwaniem systemu AIS

AIS to przede wszystkim system cywilny czasu pokoju. Można go więc z łatwości oszukać lub zakłócić. Na intencjonalne zakłócenie AIS urządzeniami walki elektronicznej praktycznie nic nie można zrobić. System ten działa bowiem na dokładnie określonych oraz znanych częstotliwościach i nie można ich zmieniać skokowo – tak jak w przypadku nowoczesnych radiostacji lub radarów.

Standardowy transponder AIS ma trzy niezależne odbiorniki VHF, z których każdy jest przestrojony na inną częstotliwość AIS i jeden nadajnik, który może pracować na wszystkich tych kanałach. Generalnie dla selektywnego wywołania i przekazywania wiadomości tekstowych system AIS wykorzystuje kanał 70 (VHF DSC), a dla przekazywania właściwej informacji według zasady STDMA - kanały morskie: 87B (161.975 MHz) i 88B (162.025 MHz).

O wiele łatwiej jest przeciwdziałać przypadkom celowego wprowadzania w błąd systemu AIS. Trzeba bowiem pamiętać, że nie jest to jedyne źródło informacji dla służb nadzoru ruchu morskiego i wachty nawigacyjnej na jednostkach pływających. I nie ma tu znaczenia, że większość pokładowych zestawów AIS posiada swój własny manipulator z ekranem pokazującym położenie innych obiektów działających w tym systemie. Pomimo tego oficerowie nawigacyjni polegają przede wszystkim na ekranach radarów oraz map elektronicznych (ECDIS lub WECDIS).

Przedstawiony tam obraz sytuacji morskiej zawiera oczywiście informacje z systemu AIS, ale są one tam zintegrowane z danymi ze stacji radiolokacyjnych oraz danymi nawigacyjnymi wprowadzonymi przed rejsem lub w jego trakcie. Jeżeli więc jakiś obiekt będzie widoczny przez radar, a nie będzie miał własnego opisu AIS, to może np. oznaczać, że ktoś próbuje ukryć swoją obecność i trzeba zwrócić na to uwagę.

Podobny alarm może wywołać negatywna konfrontacja w procesie identyfikacji wzrokowej danej jednostki pływającej z danymi, jakie ona przekazuje w systemie AIS. Stąd tak ważna jest praca marynarzy wachtowych – sygnalistów, którzy cały czas powinni obserwować sytuację wokół statku – porównując ją z tym, jaki uzyskano środkami technicznymi.

W najłatwiejszej sytuacji są jednak służby kontroli ruchu statków. Poza obrazem z radarów mają one bowiem dostęp do szerokiej bazy danych, która bardzo szybko i automatycznie pomaga w wyłapaniu wszelkich anomalii w systemie. Przykładowo bardzo łatwo można się zorientować, że w dwóch miejscach na świecie w tym samym czasie, dwa obiekty wykorzystują ten sam numer MMSI. Jeden z nich musi więc być fałszywy. W podobny sposób można wyłapać dublujące się lub nieistniejące, pozostałe parametry statyczne (np. nazwę jednostki).

Ale służby nadzoru ruchu morskiego mogą być również automatycznie alarmowane gdy:

• widoczne optycznie lub na wskaźnikach radarów duże jednostki pływające nie pracują w AIS, pomimo że biorąc pod uwagę tonaż powinny taki system wykorzystywać;
• obiekty będące w zasięgu własnych systemów obserwacji nie są widoczne, natomiast są „obserwowane” w AIS (co oznacza generowanie przez kogoś „fałszywych obiektów”);
• obraz ruchu obiektu zobrazowanego w AIS jest niezgodny z rzeczywistą trasą tego samego obiektu obserwowaną optycznie lub na ekranie radaru (ktoś wprowadza do AIS tzw. „fałszywe manewry”);
• obserwowane obiekty tylko okresowo włączają i wyłączają AIS.

Taka ciągła weryfikacja danych jest konieczna, chociażby dlatego, że działanie statków niezgodne z założeniami AIS jest w wielu przypadkach wynikiem tylko nieprawidłowego montażu transpondera (niedokładnie skonfigurowanych żyrokompasów, źle skalibrowanych systemów okrętowych, źle zamontowanej anten GPS i AIS) lub nieumiejętnej obsługi (najczęściej są to niedokładnie wprowadzone dane statystyczne, często np. z powodu innego alfabetu niż angielski).

Czy można zapobiec zakłóceniom systemu AIS?

AIS to system cywilny, a organizacjami, które kreują jego stan prawny i techniczny są: Międzynarodowa Organizacja Morska (IMO), Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) i Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC). Wszystkie te instytucje nie mają prawnych możliwości, by egzekwować prawidłowość wykorzystania systemu i odnotowywać przypadki jego zakłócania lub dezinformacji.

Tego rodzaju czynności muszą być podejmowane przede wszystkim przez poszczególne kraje nadzorujące ruch morski wokół własnych brzegów. To ich zadaniem powinno być więc również przygotowanie się na takie sytuacje, z jakimi mieliśmy do czynienia koło Helu 5 czerwca 2021 roku i koło Krymu 18 czerwca 2021 roku. W pierwszym przypadku polskie służby zadziałały prawidłowo nie wzniecając niepotrzebnego alarmu i ignorując fałszywe informacje przekazywane w systemie AIS.

Było to możliwe, ponieważ istniejące w Polsce trzy systemy nadzoru morskiego: Marynarki Wojennej (System Łeba), Urzędów Morskich (System Wymiany Informacji Bezpieczeństwa Żeglugi - SWIBŻ) i Morskiego Oddziału Straży Granicznej (Zintegrowany System Radarowego Nadzoru Polskich Obszarów Morskich - ZSRN) działają w miarę możliwości wspólnie, dzieląc się informacjami i zadaniami.

W przypadku północnej części Morza Czarnego było już trudniej, ponieważ stacja przekaźnikowa zbierająca dane AIS dla tego akwenu znajduje się w Czarnomorsku na Krymie – a więc obecnie podlega pod Rosjan. Jeżeli więc za wprowadzaniem fałszywych danych stoją rzeczywiście rosyjskie służby, to bardzo trudno będzie udowodnić, kto rzeczywiście wprowadzał fałszywe dane o brytyjskiej i niderlandzkiej fregacie.

Jest to również ważne ostrzeżenie, że w pobliżu rosyjskiego wybrzeża dane z systemu AIS należy traktować głównie jako pomoc, a opierać się przede wszystkim na informacji z radarów oraz systemów obserwacji optoelektronicznej. Środków by w ogóle zapobiec tego rodzaju incydentom, niestety jak na razie nie wymyślono.

W systemie AIS wyróżnia się dwie podstawowe klasy urządzeń: transpondery mobilne klasy A (wykorzystywane przede wszystkim przez jednostki pływające z obowiązkiem posiadania przez: wszystkie statki o wyporności większej niż 299 GRT odbywające rejsy międzynarodowe, wszystkie statki towarowe o wyporności większej niż 499 GRT nie odbywające rejsów międzynarodowych i wszystkie statki pasażerskie niezależnie od ich wielkości) oraz transpondery bazowe (wykorzystywane przez stacje brzegowe). Dodatkowo, opracowano uzupełniające elementy składowe tego systemu takie jak: • transpondery AIS klasy B (przeznaczone dla mniejszych jednostek, które nie muszą stosować transponderów klasy A - jachtów wycieczkowych i sportowych, holowników oraz statków rybackich), • transpondery AIS dla statków powietrznych, • transpondery AIS dla pomocy nawigacyjnych (montowane na bojach, pławach i innych pomocach nawigacyjnych dla ich identyfikacji, lokalizacji, ostrzegania o niebezpieczeństwie i przekazywania dodatkowych informacji mogących wspomóc przepływające w pobliżu jednostki pływające, np. o sytuacji meteorologicznej lub hydrograficznej), • odbiorniki AIS (wykorzystywane przez jednostki, które nie muszą być prowadzone w systemie nadzoru ruchu statków, ale które chcą korzystać z AIS jako pomocy nawigacyjnej); • transpondery ratownicze AIS-SART - AIS Search And Rescue Transmitter, które zgodnie z rozdziałami III i IV Konwencji SOLAS powinny być na wyposażeniu jednostek pływających jako środek pozwalający na ich lokalizację, gdy znajdą się w niebezpieczeństwie).