Maritime surveillance with small satellites

dc.contributor.advisorBrieß, Klaus
dc.contributor.advisorRenner, Udo
dc.contributor.authorHasbi, Wahyudi
dc.contributor.grantorTechnische Universität Berlinen
dc.contributor.refereeBrieß, Klaus
dc.contributor.refereeRenner, Udo
dc.contributor.refereeSandau, Rainer
dc.date.accepted2020-09-28
dc.date.accessioned2020-11-27T12:22:21Z
dc.date.available2020-11-27T12:22:21Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractMaritime surveillance is one of the interesting topics nowadays. Monitoring of the ocean and the exclusive economic zone are a prevalent task for many countries. One of the crucial tasks is to make surveillance of the ship traffic and their activities in the ocean. Maritime surveillance usually uses a cooperative and non-cooperative surveillance system. The Automatic Identification System (AIS) is a necessary tool regulated by the International Maritime Organization (IMO) that should be implemented by several types of ships for maritime safety. Monitoring AIS from the satellite close the gap between AIS that operate in coastal and open seas. However, the surveillance with satellite also has a limitation since AIS as a cooperative surveillance system tends to be switched off intentionally during illegal activities in the ocean. Hence the non-cooperative surveillance system, i.e., radar or image from the satellite, is necessary. The primary research motivation is to examine how a small satellite like LAPAN-A2 and LAPAN-A3 that carries an AIS receiver and its optical camera involving in maritime surveillance. Those satellites are the first small satellite launched in 2015 and 2016, respectively, that carry AIS and optical camera onboard besides other payloads in equatorial and polar orbit. This work examined AIS performances from those satellites and creating probability detection due to the AIS signal collision or other interference globally. This work describes a solution to manage invalid AIS data received by satellite. AIS reception performance was also investigated by making several orientations of the onboard AIS antenna to get a better understanding of the AIS signal reception by the satellite in orbit. Several important maritime cases detected by those satellites in the Indonesian ocean, including typical spoofing and potentially illegal activity in the ocean, also describe in this work. The images from those satellites between digital high resolution and medium resolution multispectral cameras were also examined to get the image of the ship. The importance of the fusion of satellite image and AIS data simultaneously as a cooperative and non-cooperative surveillance system in near real-time by each LAPAN-A2 and LAPAN-A3 satellites, also discussed. Finally, further improvement learned from LAPAN-A2 and LAPAN-A3 can be used for LAPAN-A4 Satellite design, the successor of both satellites that also carry multispectral and AIS receiver. And it also valuable in designing implementation for future constellation satellites in an equatorial orbit.en
dc.description.abstractDie Überwachung des Seeverkehrs ist heutzutage eines der interessanten Themen. Die Überwachung des Ozeans und der ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) ist für viele Länder eine weit verbreitete Aufgabe. Eine der entscheidenden Aufgaben ist die Überwachung des Schiffsverkehrs und seiner Aktivitäten im Meer. Die Seeüberwachung verwendet normalerweise ein kooperatives und ein unkooperatives Überwachungssystem. Das automatische Identifikationssystem (AIS) ist ein notwendiges Instrument, das von der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) reguliert wird und von verschiedenen Schiffsarten für die Sicherheit des Seeverkehrs implementiert werden sollte. Die Überwachung des AIS vom Satelliten aus schließt die Lücke zwischen AIS, die an der Küste und auf offener See betrieben werden.Die Überwachung mit Satelliten hat jedoch auch eine Einschränkung, da AIS als kooperatives Überwachungssystem bei illegalen Aktivitäten im Ozean absichtlich abgeschaltet wird. Daher ist das unkooperative Überwachungssystem, z. B. Radar oder Bild vom Satelliten, notwendig. Die Hauptmotivation der Forschung besteht darin, zu untersuchen, wie ein kleiner Satellit wie LAPAN-A2 und LAPAN-A3, der einen AIS-Empfänger und seine optische Kamera trägt, an der Überwachung des Seeverkehrs beteiligt sind.Diese Satelliten sind die ersten kleinen Satelliten, die 2015 bzw. 2016 gestartet wurden und neben anderen Nutzlasten im äquatorialen und polaren Orbit auch AIS und optische Kamera an Bord haben. In dieser Arbeit wurden die AIS-Leistungen dieser Satelliten untersucht und eine Wahrscheinlichkeitserkennung aufgrund der AIS-Signalkollision oder anderer globaler Interferenzen erstellt. Diese Arbeit beschreibt eine Lösung zur Verwaltung des ungültigen AIS-Datenempfangs durch den Satelliten. Die AIS-Empfangsleistung wurde auch untersucht, indem verschiedene Ausrichtungen der integrierten AIS-Antenne vorgenommen wurden, um ein besseres Verständnis des AIS-Signalempfangs durch den Satelliten im Orbit zu erhalten. In dieser Arbeit werden auch einige wichtige maritime Fälle beschrieben, die von diesen Satelliten im indonesischen Ozean entdeckt wurden, einschließlich typischer Spoofing und potenziell illegaler Aktivitäten im Ozean. Die Bilder dieser Satelliten zwischen digitalen hochauflösenden und mittelauflösenden Multispektralkameras wurden ebenfalls untersucht, um das Bild des Schiffes zu erhalten. Die Bedeutung der gleichzeitigen Fusion von Satellitenbild- und AIS-Daten als kooperatives und unkooperatives Überwachungssystem nahezu in Echtzeit durch jeden LAPAN-A2- und LAPAN-A3-Satelliten wurde ebenfalls erörtert. Schließlich können die aus LAPAN-A2 und LAPAN-A3 gewonnenen Verbesserungen für das LAPAN-A4-Satellitendesign verwendet werden, dem Nachfolger beider Satelliten, die auch Multispektral- und AIS-Empfänger tragen. Und es ist auch wertvoll beim Entwurf einer Implementierung für einen zukünftigen Konstellationssatelliten in einer äquatorialen Umlaufbahn.de
dc.identifier.urihttps://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/11813
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.14279/depositonce-10703
dc.language.isoenen
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/en
dc.subject.ddc600 Technik, Technologiede
dc.subject.othersmall satelliteen
dc.subject.otherautomatic identification systemen
dc.subject.othermaritimeen
dc.subject.othersurveillanceen
dc.subject.otherremote sensingen
dc.subject.otherkleiner Satellitde
dc.subject.otherAISde
dc.subject.othermaritimde
dc.subject.otherÜberwachungde
dc.subject.otherFernerkundungde
dc.titleMaritime surveillance with small satellitesen
dc.title.translatedSeeüberwachung mit kleinen Satellitende
dc.typeDoctoral Thesisen
dc.type.versionacceptedVersionen
tub.accessrights.dnbfreeen
tub.affiliationFak. 5 Verkehrs- und Maschinensysteme::Inst. Luft- und Raumfahrtde
tub.affiliation.facultyFak. 5 Verkehrs- und Maschinensystemede
tub.affiliation.instituteInst. Luft- und Raumfahrtde
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