《航海儀器》二年制(航海學(xué))2009秋aisa

第二節(jié)

自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）1/12/20231主要內(nèi)容一、概述二、AIS構(gòu)成及主要功能三、AIS的應(yīng)用四、AIS發(fā)展的前景五、AIS設(shè)備使用1/12/20232一、概述1/12/20233一）AIS的組成AIS岸臺(tái)系統(tǒng)船臺(tái)系統(tǒng)1/12/20234AIS的類型ClassA通用船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)ClassB其他船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)ClassC基站ClassS搜救飛機(jī)及直升機(jī)用AISClassNA-to-N航標(biāo)AIS1/12/20235AIS系統(tǒng)設(shè)備類型

AIS-AutomaticInformationSystemSAR機(jī)載AIS船載AIS助航AIS單工轉(zhuǎn)發(fā)站AIS基站雙工轉(zhuǎn)發(fā)站移動(dòng)設(shè)備固定設(shè)備1/12/202361．AIS岸臺(tái)系統(tǒng)AIS岸臺(tái)系統(tǒng)由一系列AIS基站收發(fā)機(jī)聯(lián)網(wǎng)而成。AIS基站使用專用的基站軟件，可以改變通信端口設(shè)置、頻率、傳輸速率、接收機(jī)識(shí)別碼等參數(shù)。借助基站控制器（BSC）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制軟件和應(yīng)用軟件，聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將海岸線的各個(gè)AIS基站收發(fā)機(jī)相互連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)海岸線的覆蓋。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用Internet網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)安全管理、控制、收集和分配信息流，在國(guó)際、國(guó)內(nèi)或地區(qū)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，進(jìn)行船與岸以及船與船之間的通信。當(dāng)通信雙方超出VHF的覆蓋范圍時(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍進(jìn)行信息排隊(duì)處理，直至通信雙方進(jìn)入VHF的覆蓋范圍時(shí)為止。1/12/202371．AIS岸臺(tái)系統(tǒng)AIS基站收發(fā)機(jī)配有AIS收發(fā)應(yīng)答器。AIS收發(fā)應(yīng)答器的3個(gè)主要部件是：GPS導(dǎo)航儀VHF收發(fā)信機(jī)計(jì)算機(jī)1/12/202381/12/202391/12/2023102、船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)簡(jiǎn)介1）定義：AutomaticIdentificationSystem——AIS（自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）也稱為船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)在一定的作用范圍內(nèi)，在規(guī)定的頻道上，用VHF傳輸船對(duì)船和船對(duì)岸的識(shí)別、導(dǎo)航和通信信息，自動(dòng)進(jìn)行船對(duì)岸和船對(duì)船識(shí)別的系統(tǒng)稱為船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。1/12/202311A類船載AIS臺(tái)站1/12/202312A類派生AIS設(shè)備1/12/202313B類AIS船載臺(tái)站用于滿足非SOLAS船舶的需求相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)——討論中（IEC62287）低報(bào)告率，低信息量，低成本1/12/202314SAR機(jī)載AIS臺(tái)站需經(jīng)航空認(rèn)證位置報(bào)告——10秒/次1/12/202315助航AIS臺(tái)站方案2位置信息無(wú)位置信息AIS單元AIS單元方案1方案3虛擬設(shè)備虛擬設(shè)備1/12/202316助航AIS臺(tái)站功能提供實(shí)時(shí)的天氣，潮汐，流速，水深等助航信息可監(jiān)測(cè)助航設(shè)備狀態(tài)并可跟蹤漂移的浮動(dòng)助航設(shè)備識(shí)別與助航設(shè)備發(fā)生碰撞的船舶遠(yuǎn)程遙控改變助航設(shè)備參數(shù)提供虛擬助航設(shè)備1/12/2023173、AIS的產(chǎn)生和發(fā)展起源（VHFCH70，DSC頻道）發(fā)送本船的識(shí)別碼、船名、船位、航向、航速、吃水等信息發(fā)展

WRC—97(1997年世界無(wú)線電行政大會(huì))批準(zhǔn)將VHF87和88頻道拆為單工頻道，其中的161.975MHz為AIS1頻道，162.025MHz為AIS2頻道。1/12/202318在國(guó)際有關(guān)組織IMO、IAIA、ITU、IEC的努力下，從1992年開(kāi)始在國(guó)際會(huì)議上研討AIS至今，已經(jīng)正式發(fā)布了AIS的性能標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)特性、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、操作指南及各類船舶限期安裝的決議，其發(fā)展之迅速，反映了迫切的客觀需求，十分令人矚目。1/12/202319二）AIS的國(guó)際公約1、SOLAS公約第Ⅴ章：國(guó)際海上人命安全公約(SOLAS公約)第V章修正案于2002年7月1日生效，修正案增加了許多新的內(nèi)容，尤其對(duì)航行系統(tǒng)和設(shè)備的配備提出了許多新的要求，增加了船載AIS和VDR等配備要求。

經(jīng)過(guò)航行安全分委會(huì)會(huì)議的多次討論，第V章修正案在2000年11月召開(kāi)的IMO第73次海安會(huì)上獲得通過(guò)。

新的修正案規(guī)定：所有300總噸及以上的國(guó)際航行船舶、不從事國(guó)際航行的500總噸及以上的貨船和不論大小的客船應(yīng)按要求配備AIS；2002年7月1日前建造的船舶，如果船舶將在列明的生效日期后的2年內(nèi)永久性停止?fàn)I運(yùn)，主管機(jī)關(guān)可免除這些船舶遵守AIS的配備要求；公約對(duì)國(guó)際航行船舶要求較嚴(yán)格，但對(duì)不從事國(guó)際航行的船舶只要在2002年7月1日后建造，也應(yīng)配備AIS。

1/12/2023202、AIS配備的具體要求所有300總噸及以上從事國(guó)際航線的船舶、500總噸及以上不從事國(guó)際航線的貨船和所有的客船，應(yīng)配備AIS：

1）2002年7月1日及以后建造的船舶（立即配備）；2）2002年7月1日以前建造從事國(guó)際航線的船舶：（a）所有的客船和油船不遲于2003年7月1日配備；（b）除客船和油船外，50000總噸及以上的船舶應(yīng)不遲于2004年7月1日配備；

1/12/202321（c）除客船和油船外，10000總噸及以上，但小于50000總噸的船舶，不遲于2005年7月1日配備；（d）除客船和油船外，3000總噸及以上，但小于10000總噸的船舶，不遲于2006年7月1日配備；（e）除客船和油船外，300總噸及以上，但小于3000總噸的船舶，不遲于2007年7月1日配備；

3）2002年7月1日以前建造的不從事國(guó)際航線的船舶，不遲于2008年7月1日配備；

4）當(dāng)船舶在上述規(guī)定的時(shí)間后2年內(nèi)永久退役，主管機(jī)關(guān)可免除配備AIS的要求。1/12/202322中國(guó)沿海航行船舶配備AIS的要求中國(guó)海事局于2005年10月14日下發(fā)了《關(guān)于部分沿海航行的船舶安裝船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）的通知》。通知要求：1）沿海航行的所有客船，500總噸及以上的油輪、危險(xiǎn)化學(xué)品船、集裝箱船必須于2006年4月30日之前配備船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)并完成AIS的安裝調(diào)試工作。2）從2006年5月1日起開(kāi)始檢查AIS的安裝情況，對(duì)未按要求安裝AIS的船舶禁止離港。1/12/202323二、AIS構(gòu)成及主要功能1/12/202324（一）AIS構(gòu)成AIS由接口、信息處理器、信息顯示器和VHF收發(fā)機(jī)組成。1．接口接收來(lái)自GPS／DGPS的本船船位φ、λ，同步世界時(shí)UTC及來(lái)自陀螺羅經(jīng)的本船航向，來(lái)自計(jì)程儀的本船對(duì)地航速等，信號(hào)數(shù)字化后加到信息處理器。GPS、陀螺羅經(jīng)均采用NEMA0183格式，計(jì)程儀一般為200個(gè)脈沖／nmile，通信接口采用：RS232、RS485／422標(biāo)準(zhǔn)。1/12/2023252．信息處理器

信息處理器是AIS的核心部分，用于存儲(chǔ)本船識(shí)別碼、船名、呼號(hào)、船型等靜態(tài)信息和船舶吃水、危險(xiǎn)貨類、航線等航行相關(guān)信息；處理存儲(chǔ)本船動(dòng)態(tài)信息；將存儲(chǔ)的本船最新航線數(shù)據(jù)及必要的靜態(tài)數(shù)據(jù)與航行相關(guān)的其他信息進(jìn)行編碼后送VHF發(fā)射；接收來(lái)自周圍船舶航行數(shù)據(jù)并進(jìn)行解碼、存儲(chǔ)；將本船和其他船舶的航行數(shù)據(jù)信息在顯示器上顯示出來(lái)。信息處理器中包括船舶靜、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)信息的處理、管理及控制，基于SOTDMA技術(shù)的通訊協(xié)議、通訊方式及顯示等相關(guān)的軟件。為使廣播式A1S系統(tǒng)具有可靠、有序的信息通信，要求各船舶的AIS設(shè)備時(shí)間嚴(yán)格同步，從而避免內(nèi)部干擾，通常用于同步的參考時(shí)間均采用來(lái)自GPS的UTC，也可采用與UTC相關(guān)的時(shí)間源。1/12/202326

3．信息顯示器用于顯示各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。實(shí)際應(yīng)用的信息顯示器可能將和雷達(dá)、ARPA、ECDIS、IBS等顯示器一體化，成為多系統(tǒng)公共的綜合信息顯示終端。4．VHF收發(fā)機(jī)

由系統(tǒng)信息處理器控制，用CH87B、CH88B兩個(gè)國(guó)際專用頻段自動(dòng)發(fā)射和接收按協(xié)議通信方案規(guī)定的已調(diào)信號(hào)，頻帶為25MHz。已調(diào)信號(hào)中含有本船和他船的航行信息，發(fā)送信息的編碼和接收信息的解碼均由信息處理器完成。1/12/202327典型的AIS系統(tǒng)包含一個(gè)VHF發(fā)射機(jī)，兩臺(tái)VHF／TDMA接收機(jī)，一臺(tái)VHF／DSC接收機(jī)。為了防止干擾和轉(zhuǎn)換頻道時(shí)造成通信損失，每個(gè)AIS站均同時(shí)在兩個(gè)頻道上進(jìn)行收發(fā)。在大洋及所有其他海域，AIS系統(tǒng)的一般工作模式是雙通道模式，即AIS并行地在兩個(gè)信道中同時(shí)接收，同時(shí)又在這兩個(gè)信道中有規(guī)律地交替發(fā)送。此外，主管部門還可以指配AIS的區(qū)域性使用頻率，使AIS可工作于一組頻率，并具有頻道選擇和切換手段，既可工作于近程，也可工作于遠(yuǎn)程。1/12/202328船用電子通訊接口AIS信息處理器AIS顯示器GPS/DGPS/GNS計(jì)程儀陀螺羅經(jīng)雷達(dá)/ARPAECDIS/ENC輸入裝置VHF發(fā)射機(jī)VHF/TDMA接收機(jī)1VHF/TDMA接收機(jī)2VHF/DSC接收機(jī)1/12/2023291/12/202330（二）AIS的主要功能

1）自動(dòng)發(fā)送船舶識(shí)別碼、船型、船位、航向、速度、航行狀態(tài)和其他與安全有關(guān)的信息；

2）自動(dòng)接收來(lái)自具有相同配備船舶的上述信息；

3）監(jiān)視并跟蹤船舶；4）提供其它輔助信息以避免碰撞發(fā)生。

5）與岸基設(shè)施交換數(shù)據(jù)。1/12/202331AIS功能：

導(dǎo)航

通信

監(jiān)視

搜救AIS應(yīng)用及數(shù)據(jù)處理中心用戶層1/12/202332IMO對(duì)AIS的要求：①船對(duì)船模式的避碰；②港口國(guó)獲得船舶和它所運(yùn)貨物的信息；③作為VTS的工具。1/12/202333（三）AIS的工作原理1、AIS的工作過(guò)程

1/12/2023342、AIS的主要工作技術(shù)指標(biāo)1）工作方式及使用頻率。AIS工作在VHF頻段，即161.975MHz(CH87)和162.025MHz（CH88）。2）SOTDMA技術(shù)。在世界范圍內(nèi)，AIS使用了自組織時(shí)分多址技術(shù)(SOTDMA)。

自組織時(shí)分多址技術(shù)(SOTDMA)的含義是：AIS沒(méi)有主、副臺(tái)之分，各個(gè)船臺(tái)與岸臺(tái)所使用的AIS，按照時(shí)間分隔制，自行組織、傳送AIS信號(hào)、雖然它們可能使用同一載頻，但是它們之間不會(huì)產(chǎn)生互相干擾。“自組織”是指加入到該數(shù)據(jù)鏈路上的每個(gè)移動(dòng)臺(tái)能在沒(méi)有基地臺(tái)控制的條件下，自主地選擇自己的發(fā)射方案，并能自動(dòng)地避免和解決通信碰撞問(wèn)題。報(bào)文中包含下一次傳輸?shù)臅r(shí)間信息。1/12/202335自組織通信原理1/12/202336(3)收發(fā)同步AIS所發(fā)射的信息電文，每幀占時(shí)為1min。每幀電文被劃分為編號(hào)為0～2249的2250個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙約26．67ms(1min／2250)，可傳輸256bit。每個(gè)AIS站的船位報(bào)告占用一個(gè)時(shí)隙，AIS每分鐘可以處理2000個(gè)以上報(bào)告，數(shù)據(jù)每隔2s可以更新一次。AIS為所發(fā)的信息分配一個(gè)編號(hào)，信息將在對(duì)應(yīng)此編號(hào)的時(shí)段被發(fā)送出去。AIS接收系統(tǒng)也必須在這一時(shí)段將信息接收進(jìn)來(lái)，其中0時(shí)區(qū)為一幀的起始時(shí)段。1/12/202337ShipToShipAISAIS1(SimplexShip-Ship)Channel228B(forexample)AIS2(SimplexShip-Ship)Channel283B(forexample)1/12/202338(4)AIS的定時(shí)按照AIS系統(tǒng)時(shí)間同步級(jí)別的高低排序，AIS系統(tǒng)時(shí)間同步的方法依次為：1）UTC直接：某一不能直接訪問(wèn)到UTC的站點(diǎn)，將自己的同步狀態(tài)設(shè)置為UTC直接。用GPS導(dǎo)航儀來(lái)產(chǎn)生UTC時(shí)間：裝備有GPS導(dǎo)航儀的用戶，利用GPS導(dǎo)航儀來(lái)確定UTC時(shí)間。2）UCT間接：與已經(jīng)與UTC同步的其他電臺(tái)在時(shí)間上同步。某一不能直接訪問(wèn)到UTC但可接收到其他指示為UTC直接的站點(diǎn)，可與這些站點(diǎn)同步，同時(shí)還必須將自己的同步狀態(tài)設(shè)置為UTC間接。1/12/202339（四）AIS工作模式1、自主連續(xù)模式AIS按照自身的程序發(fā)送其船位信息；自動(dòng)解決與其他船舶沖突問(wèn)題；在通常情況下采用自主連續(xù)模式；該模式可在所有海域使用。2、指定模式AIS按照指定方案發(fā)送信息。在一些海域，交通管理當(dāng)局要遙控船臺(tái)發(fā)送間隔、時(shí)隙等參數(shù)時(shí)使用指定模式；在擁擠地區(qū)，發(fā)射機(jī)應(yīng)答器使用由適任的當(dāng)局岸臺(tái)所選定的程序進(jìn)行發(fā)射。3、輪詢模式（受控模式）要求只在收到其他船和當(dāng)局詢問(wèn)時(shí)才發(fā)送數(shù)據(jù)，采用輪詢方式，管理當(dāng)局應(yīng)當(dāng)能控制工作模式的切換。1/12/202340（五）系統(tǒng)傳輸?shù)男畔㈧o態(tài)信息：IMO編號(hào)呼號(hào)和船名船長(zhǎng)和船寬船舶類型GPS天線位置1/12/202341動(dòng)態(tài)信息船位、國(guó)際協(xié)調(diào)時(shí)UTC對(duì)地航向?qū)Φ睾剿俸叫袪顟B(tài)轉(zhuǎn)向率船首向1/12/202342與航次有關(guān)的信息船舶吃水危險(xiǎn)貨物類型目地港航行計(jì)劃（出發(fā)時(shí)間和預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間）與安全有關(guān)的短消息播發(fā)差分GPS校正播發(fā)氣象信息播發(fā)重要航行警告虛擬航標(biāo)航標(biāo)的遙測(cè)遙控1/12/202343AIS系統(tǒng)傳送的信息靜態(tài)信息動(dòng)態(tài)信息航次相關(guān)信息安全相關(guān)信息IMO識(shí)別碼船位信息船舶吃水安全相關(guān)短信息呼號(hào)和船名UTC時(shí)間船載危險(xiǎn)品類型船舶尺度（長(zhǎng)&寬）對(duì)地航向目的港和預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間（ETA）船舶類型對(duì)地航速計(jì)劃航線（轉(zhuǎn)向點(diǎn)信息）（可選）天線位置船艏向航行狀態(tài)轉(zhuǎn)向率（ROT）1/12/202344信息更新率1/12/202345船舶發(fā)送信息的間隔靜態(tài)數(shù)據(jù)：電源開(kāi)啟2分鐘，設(shè)備就可以恢復(fù)工作并發(fā)射船舶自身的靜態(tài)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)每6分鐘重發(fā)一次，如有修正則隨時(shí)發(fā)送。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)：發(fā)射的時(shí)間間隔由船速和航向而定，具體見(jiàn)下表。

船型報(bào)告間隔拋錨或停泊及移動(dòng)速度不超過(guò)3節(jié)3分拋錨或停泊及移動(dòng)速度超過(guò)3節(jié)10秒速度在0～14節(jié)10秒速度在0～14節(jié)，并正在改變航線31/3秒速度在14～23節(jié)6秒速度在14～23節(jié)，并正在改變航線2秒速度高于23節(jié)2秒航行數(shù)據(jù)：如船舶吃水、危險(xiǎn)品、目的港和ETA（預(yù)計(jì)抵達(dá)時(shí)間）等航行有關(guān)的其他數(shù)據(jù)，每6分鐘發(fā)送一次。安全有關(guān)短信息：隨時(shí)發(fā)送。為什么經(jīng)常看到許多船舶只有動(dòng)態(tài)信息沒(méi)有靜態(tài)信息？1/12/202346三、AIS的應(yīng)用1/12/202347船舶海事船公司－船舶引航－船舶辦公自動(dòng)化－VTS船舶識(shí)別－水域船舶動(dòng)態(tài)廣播－船舶交通管理－航標(biāo)自動(dòng)化－船舶計(jì)算機(jī)網(wǎng)－航行輔助決策－船舶安全信息－海事信息網(wǎng)－船位報(bào)告－航運(yùn)企業(yè)信息管理AIS應(yīng)用VTS1/12/202348AIS應(yīng)用領(lǐng)域船舶避碰海上搜救、打撈、海底考古潮汐和天氣預(yù)報(bào)捕魚VTS、ARPA航標(biāo)航行警告、航行通告船舶和船舶有關(guān)單位飛機(jī)及其他設(shè)備物流1/12/2023491/12/2023501/12/202351四、AIS發(fā)展的前景1/12/202352AIS需要解決的問(wèn)題精度（GPS定位?）識(shí)別（船舶全球唯一的編碼MMSI）通信（SOTDMA的技術(shù)（CDMA/GSM/3G比較）顯示（顯示設(shè)備、電子海圖）1/12/202353AIS與VTS、ARPA、船位報(bào)告技術(shù)參數(shù)比較1/12/202354與雷達(dá)性能比較1/12/202355AIS目標(biāo)與雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)比較混淆目標(biāo)遮擋目標(biāo)1/12/202356VTS無(wú)線電測(cè)向（DF）5度夾角

混淆船1/12/202357ARP