AIS數(shù)據(jù)基礎(chǔ)理論詳解

AIS數(shù)據(jù)基礎(chǔ)理論詳解本文主要環(huán)繞什么是AIS數(shù)據(jù)，AIS數(shù)據(jù)的主要處理方式和應(yīng)用范圍展開，對AIS數(shù)據(jù)進行了詳細的論述。一、AIS系統(tǒng)介紹AIS系統(tǒng)是船舶自動識別系統(tǒng)（AutomaticIdentificationSystem）的簡稱，由岸基（基站）設(shè)施和船載設(shè)備共同組成，是一種新型的集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、計算機技術(shù)、電子信息顯示技術(shù)為一體的數(shù)字助航系統(tǒng)和設(shè)備。AIS船臺系統(tǒng)的硬件構(gòu)成介紹如下，其中：1）外部設(shè)備包括：船舶航行數(shù)據(jù)傳感器（包括全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GNSS接收機及天線），外接舷向（電羅經(jīng)或者磁羅經(jīng)）、船速、回旋速率等傳感器，顯示器和鍵盤（用于輸入和查詢數(shù)據(jù)）等；2）VHF通信機：包括天線，1臺發(fā)射機，2臺TWA接收機，1臺DSC接收機；3）由DSP+ARM組成通信與信息處理系統(tǒng)：通信系統(tǒng)的設(shè)計、AIS信息處理系統(tǒng)的設(shè)計是系統(tǒng)的關(guān)鍵部份，通信系統(tǒng)主要完成ATS信息的調(diào)制、移頻、信息的發(fā)射與信息的接收等功能，AIS信息處理系統(tǒng)實現(xiàn)ATS信息的組織、編碼，TDMA幀協(xié)議的形成，TDMA時隙的捕捉、同步、幀信息的拆分，信息的顯示等。AIS船臺設(shè)備的軟件部份可分為三個部份：1）網(wǎng)絡(luò)軟件按照國際電信聯(lián)盟（ITU）的技術(shù)標準，控制自組織無線數(shù)字挪移通信網(wǎng)的運行。2）系統(tǒng)控制軟件控制AIS全系統(tǒng)各部份的協(xié)調(diào)工作。3）接口軟件提供AIS接口信息的處理和控制功能。在通常情況下（公海和絕大多數(shù)國家的領(lǐng)海），AIS所工作于的兩個頻點AIS1和AIS2是由世界無線電大會確定的161.975MHz和162.025MHz。系統(tǒng)能夠運行的工作模式有以下三種：1）可在所有海域使用的自主的和連續(xù)的模式；2）在沿岸控制中心管理區(qū)域內(nèi)使用的分配模式；3）響應(yīng)其他船舶或者基站呼叫的輪詢模式。在通常情況下，系統(tǒng)是應(yīng)當工作在自主和連續(xù)的模式下，這也是該系統(tǒng)的缺省工作狀態(tài)。在這種模式下，系統(tǒng)可以自行確定其位置信息的發(fā)射時間表，自動解決與其它電臺在發(fā)射時間上的沖突。它所使用的主要算法便是S0TDMA算法?！鉇IS的無線傳輸?shù)募夹g(shù)參數(shù)如下：工作頻段:頻帶寬度:工作模式:調(diào)制方式:用工作頻率：VHF8788頻道AIS1：161.975MHz；AIS2：162.025MHz156,025—162.025MHz工作頻段:頻帶寬度:工作模式:調(diào)制方式:25或者12.5KHZOSI(OpenSystemIntereonneetion)GMSK/FM數(shù)據(jù)編碼方式：NRZI傳輸速率：9.6kbps訪問協(xié)議：TDMA通信規(guī)程：HDLC發(fā)射功率：1W/25WAIS工作原理A1S技術(shù)原理在AIS系統(tǒng)中，主要采用SOTDMA(Self-OrganizedTimeDivisionAccess,自組織時分多址)，沒有主站和從站之分，每一個用戶自己選擇時隙使用，所以在挪移臺獨立連續(xù)工作的情況下，挪移用戶使用SOTDMA協(xié)議進行位置廣播以及識別附近用戶發(fā)送的信息，它是一種在沒有主站控制的情況下解決沖突的方法。所以挪移用戶均在本次發(fā)射中指定下一次的發(fā)射時隙，發(fā)射時隙的選擇是在每一個選擇時隙間隔中隨機選擇作為候選發(fā)射時隙的空暇時隙中的一個。當某個挪移用戶發(fā)送時，其他挪移用戶均應(yīng)處在接收狀態(tài)。在自組織時分多址(SOTDMA)技術(shù)中，信道時間被分為固定長度的時間間隔(每一個間隔稱為一個幀)。一個幀包括一組時隙，這些時隙在時域上互不重疊。自組織的含義就是指所有挪移用戶都實行自動地在每一個時幀中挑選時隙來發(fā)送子幀，而不是依靠一個基臺來執(zhí)行信息資源管理，由基臺給每一個挪移用戶分配一個時隙地址去發(fā)送子幀。在自組織時分多址(SOTDMA)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，某個挪移用戶當自己挑選一個時隙發(fā)射子幀時，其他挪移用戶在對應(yīng)時隙應(yīng)處于接收狀態(tài)。這意味著網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的最底層功能也由各挪移用戶自己來控制。挪移用戶在一個時隙中發(fā)送的子幀含有該挪移用戶的動、靜態(tài)信息，每一個子幀中含有的信息量會因挪移用戶選擇需要發(fā)送的信息的不同而不同，故每一個子幀占用時隙中的數(shù)量會有所不同。挪移用戶傳送子幀的過程也就是時隙選擇的過程。自組織時分多址技術(shù)(SOTDMA)的一個顯著特點是為新的信息傳輸選擇時隙或者為未來的信息傳輸保留時隙。AIS的通信方式國際上對A1S提出了兩種通信方式，甚高頻(VHF)/數(shù)字選擇呼叫(DSC)方式和基于SOTDMA協(xié)議的廣播方式。(1)甚高頻(VHF)/數(shù)字選擇呼叫(DSC)方式數(shù)字選擇呼叫(DSC)是可與指定的船舶建立通信聯(lián)絡(luò)，并能使指定的船舶電臺知道有此外一個電臺準備與其進行通信的一種自動呼叫系統(tǒng)。甚高頻(VHF)/數(shù)字選擇呼叫(DSC)是指利用檢錯編碼技術(shù)，并由工作在甚高頻(VHF)海上通信頻帶的船舶電臺進行數(shù)字選擇呼叫的系統(tǒng)，又稱DCS無線應(yīng)答器方式。(2)基于SOTDMA通信協(xié)議的廣播方式運用目前己經(jīng)投入使用的GPS和GLONASS,通過把獲取船位用的系統(tǒng)接收機、甚高頻收發(fā)機和通信處理裝置組合，就能自動發(fā)送船舶的識別信息，而且可以利用從導(dǎo)航衛(wèi)星得到的準確的時間信息來同步不同船舶的航行信息的發(fā)送，也就是把時間分成一個個小時間段(時隙)，每一個小時間段用來發(fā)送一條船舶的航行信息。這樣，可以有效地利用無線電頻道，使每一條船的AIS設(shè)備在各自相應(yīng)時隙(timeslot)內(nèi)發(fā)送本船航行信息，在其它時隙內(nèi)接收其它船舶的航行信息。AIS技術(shù)分析AIS與其它傳感器連接，并能自動輸入信息，如本船識別碼、船名、呼號、船型等靜態(tài)信息，本船最新航行信息和與航行相關(guān)的其它信息，采用廣播式ATS,利用國際專用頻道，在無人參預(yù)的情況下，VTS中心自動并連續(xù)地向區(qū)域內(nèi)船舶問詢船舶信息，區(qū)域內(nèi)的船舶在接收問詢信號后，便自動響應(yīng)來自于船舶或者主管部門的問詢，挨次向岸基設(shè)備發(fā)回各類信息，而船只本身除了自動應(yīng)答外，也根據(jù)不同的航速，按照不同的數(shù)據(jù)更新速率更新數(shù)據(jù)庫中的船舶信息數(shù)據(jù)，并自動發(fā)射出去，供周圍船只和岸基設(shè)備接收。AIS岸基臺站接收到的信息經(jīng)處理后自動輸入VTS系統(tǒng)，VTS中心在收到區(qū)域內(nèi)船舶發(fā)回的信息后，除了用于自動跟蹤船舶外，還將這些信息用廣播方式播發(fā)，船載的AIS接收機可接收到周圍船舶的實時動態(tài)信息，所有接收的信息可在ECDIS或者VTS中心屏幕顯示出來，從而保證了船舶自身的正確航行，避免碰撞。船舶單獨報文的時間間隔隨船舶速度的提高而自動減少，錨泊時，時間間隔為3分鐘，而高速船機動時，此間隔則為2秒，數(shù)據(jù)更新速率相應(yīng)地增加。)AIS工作模式在所有區(qū)域內(nèi)自主和連續(xù)工作；由交管監(jiān)視中心指配工作模式，以便于主管部門控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈g隔和時隙；數(shù)據(jù)的傳輸響應(yīng)來自于船舶或者主管部門的問詢，有輪詢和受控兩種模式。(2)AIS技術(shù)特點AIS的信息處理器是AIS的核心設(shè)備，通過固化在內(nèi)部的軟件來將各個硬件設(shè)備鏈接起來，實現(xiàn)AIS功能。而AIS通信系統(tǒng)的軟件是通過OSI分層體現(xiàn)出來的，低四層是AIS的軟件核心。AIS技術(shù)分為三個方面：通信軟件AIS采用自組織時分多址聯(lián)接(SOTDMA)工作模式；HDLC高級數(shù)據(jù)鏈路控制技術(shù)，CRC-16循環(huán)冗余校驗碼；無線傳輸?shù)膸挒?5kHz/12.5kHz；GMSK/MF最小高斯移頻鍵控頻率調(diào)制方式和NRZI數(shù)據(jù)編碼方式；數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋忍芈蕿?600bit/s,完成系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)傳輸控制。1)糾錯編碼技術(shù)AIS系統(tǒng)要求采用CRCT6多項式循環(huán)冗余校驗碼來對數(shù)據(jù)進行糾錯檢驗。SOTDMA技術(shù)AIS通信系統(tǒng)所采用的數(shù)據(jù)通信協(xié)議為SOTDMAoAIS技術(shù)標準規(guī)定：每分鐘劃分為2250個時間段。每一個時間段可發(fā)布一條不長于256比特的信息，長于256比特的信息需增加時間段。每條船舶會自動選擇一個與他船不發(fā)生沖突的時間段來發(fā)布本船的信息。在統(tǒng)一的VHF的頻道上，AIS范圍內(nèi)任何船舶都能自行互不干擾地發(fā)送報告并接受其他船舶的報告。②系統(tǒng)軟件依照0SI七層標準的自組織通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，涵蓋了物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層。數(shù)據(jù)鏈的占用和數(shù)據(jù)探測均由鏈路層控制。③用戶接口軟件提供符合國際船用接口標準的接口以便與用戶讀取，選擇并顯示信息。如NMEA0183,EIA232等接口都可以通過軟件編制直接使用。AIS的0SI模型AIS通信采用0SI7層工作模型中的低4層,即物理層、 數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。圖20sl7層模型各層功能為：(1)物理層物理層是AIS網(wǎng)絡(luò)的最低層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)AIS之間的物理連接，并向數(shù)據(jù)鏈路層提供一個比特流傳輸。物理層由VHF無線電收/發(fā)機、GMSK調(diào)制解調(diào)器、VHF信道等組成。⑵數(shù)據(jù)鏈路層AIS的信道訪問協(xié)議均工作在數(shù)據(jù)鏈路層。AIS有四種不同的協(xié)議用于控制訪問數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)媒體。協(xié)議為：自組織時分多址(S0TDMA),增量時分多址(1TDMA),隨機訪問時分多址(RATDMA)和固定訪問時分多址(FATDMA)。其中S0TDMA是基本方案，是AIS系統(tǒng)的核心技術(shù)。數(shù)據(jù)鏈路層主要定義數(shù)據(jù)的組包方式，以用于校驗數(shù)據(jù)并控制數(shù)據(jù)的同步收發(fā)。該層可分為3個子層：MAC、DLS、LMEoMAC子層提供數(shù)據(jù)傳輸媒質(zhì)；DLS子層進行數(shù)據(jù)鏈路啟動和釋放、數(shù)據(jù)傳輸、錯誤檢測和控制；LME也稱為鏈路管理層，主要負責對DLS子層、MAC子層及物理層操作的控制。AIS數(shù)據(jù)傳輸采用TDMA技術(shù)，按幀來傳輸信息。AIS的數(shù)據(jù)通信規(guī)程采用面向比特的高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議(HDLC)。媒介控制子層(MAC)MAC子層提供聯(lián)接VHF數(shù)據(jù)鏈的方法，這種方法就是以UTC時間為基準使用TDMA結(jié)構(gòu)，并向上面的子層提供透明的服務(wù)。主要功能可以分為TDMA信道同步、時隙狀態(tài)的判別和處理、信道訪問等。在MAC子層上實現(xiàn)時分多址(TDMA)通信，將Imin分成2250個時隙，每一個時隙占用26.6ms,對時隙進行分配,MAC子層提供了對時隙同步和幀同步的支持，使數(shù)據(jù)傳輸建立在同一時間基準上并能反映時隙的狀態(tài)(被使用或者未被使用)，避免時隙間的相互干擾，實現(xiàn)時隙與標準時鐘同步和時隙訪問，數(shù)據(jù)必須在規(guī)定的時隙內(nèi)完成一幀信息。②數(shù)據(jù)鏈服務(wù)子層(DLS)這個子層的功能是數(shù)據(jù)鏈的激活及釋放、數(shù)據(jù)傳遞和誤差檢測及控制。1)數(shù)據(jù)鏈的激活和釋放：基于MAC層，DLS層將偵聽、激活或者釋放數(shù)據(jù)鏈,激活和釋放將根據(jù)每一個時隙的標號(0-2249)。時隙0作為一幀的開始時隙，標有空暇或者外部份配的時隙表示本臺設(shè)備應(yīng)在接收模式下守聽數(shù)據(jù)鏈路上的其他用戶信號。功能的完成是根據(jù)時隙識別的結(jié)果，若當前時間段被標注為空暇或者外部份配狀態(tài)時，表明設(shè)備處于接收模式，并負責偵聽數(shù)據(jù)鏈上其它用戶的情況。2)數(shù)據(jù)傳遞：采用面向比特的協(xié)議，該協(xié)議基于高級數(shù)據(jù)鏈控制(HDLC)。3)誤差檢測和控制：誤差檢測和控制的處理運用CRC多項式計算求和。③鏈路管理實體(LME)LME控制DLS、MAC層和物理層的運行。包括數(shù)據(jù)鏈的連接、包括接入算法的確定。比如：信道訪問時的各種參數(shù)的確定、報告速率的指定、發(fā)射時隙的指定；信息結(jié)構(gòu)和信息類別等等。在LME分層中，規(guī)定了在不同工作模式下的四種TDMA訪問聯(lián)接協(xié)議，并控制這些通信協(xié)議在數(shù)據(jù)鏈路上的協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)信息在數(shù)據(jù)鏈路上的連續(xù)、平行地運行。(3)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層負責將2個終端系統(tǒng)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳送，即為網(wǎng)絡(luò)兩端用戶提供1條信道。網(wǎng)絡(luò)層的作用主要是建立和維護信道連接、信道優(yōu)先分配管理、信道之間發(fā)射塊的分配和解決數(shù)據(jù)鏈的阻塞。有以下幾點：建立和維護信道連接AIS正常預(yù)設(shè)的運行模式為雙信道運行模式，即同時使用兩個頻道AIS1和AIS2,在這種狀態(tài)下，AIS同時在兩個平行的信道上接收信息。因此，AIS收發(fā)器應(yīng)具有2個TDMA接收機，并在兩個平行信道上的接入都是相互獨立的。信息優(yōu)先分配的管理AIS將信息分為四個優(yōu)先等級，一級為最高優(yōu)先等級，傳送保證數(shù)據(jù)鏈路運行的關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)據(jù)鏈路管理信息，包括船舶位置報告信息；二級為最高服務(wù)優(yōu)先等級，主要是安全信息：三級為分配信息、問詢信息以及對問詢的應(yīng)答信息；四級為最低優(yōu)先等級，發(fā)送所有的其它信息。信道間傳輸組的分配在AIS設(shè)備內(nèi)部為臺站接收的所實用戶建立了用戶地址目錄數(shù)據(jù)庫，其中包括MMSI識別碼等。由AIS網(wǎng)絡(luò)層進行管理，并對船位報告信息進行分配，將船位報告的信息分配到顯示接口并經(jīng)VHF數(shù)據(jù)鏈傳輸；在有必要進行信息排隊等候時，排定信息的優(yōu)先等級；將接收到的GPS修正信息傳送到顯示接口。解決數(shù)據(jù)鏈阻塞的問題。當數(shù)據(jù)鏈的負荷達到危害信息發(fā)射的程度時，AIS臺站采用復(fù)用候選時隙的方法和指定報告速率的方法加以解決。①復(fù)用候選時隙(Robinhood準則)當候選時隙不足4個時隙時，臺站可選擇被其它臺站使用過的時隙，以使候選時隙達到4個，該候選時隙應(yīng)從選擇間隔中距離最遠的臺站中選取。但當一個遠距離臺站的時隙已被作為復(fù)用候選時隙時，在接下來的一幀中不應(yīng)再次選作復(fù)用候選時隙。②采用指定報告速率基地臺可以為船臺指定報告速率，以保護數(shù)據(jù)鏈的正常工作。(4)傳輸層傳輸層負責把接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成正確的數(shù)據(jù)塊傳送給高層，對高層將要發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成大小正確的發(fā)射信息包、對數(shù)據(jù)進行分組排序。傳輸層主要處理來自對話層、網(wǎng)絡(luò)層及GNSS等定位導(dǎo)航儀器的信息，其主要功能是將AIS數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成其他設(shè)備能識別的傳輸層數(shù)據(jù)包格式，控制傳輸層數(shù)據(jù)的傳輸，實現(xiàn)與0SI高3層協(xié)議的接口。AIS的關(guān)鍵技術(shù)AIS的關(guān)鍵技術(shù)，主要指IIDLC高級數(shù)據(jù)鏈路控制技術(shù)、GMSK高斯濾波最小頻移鍵控技術(shù)、系統(tǒng)同步技術(shù)和TDMA時分多址訪問技術(shù)。AIS系統(tǒng)的同步和定時(1)同步在TDMA挪移通信系統(tǒng)中，要保證通信的正常進行，必須滿足位同步和幀同步2種基本的同步。位同步在AIS系統(tǒng)中，通過在數(shù)據(jù)包中插入前導(dǎo)碼101010進行位同步，實現(xiàn)在接收端對碼元的正確判決。②幀同步在AIS系統(tǒng)中，通過在每一個數(shù)據(jù)包中插入特殊碼型(幀開始、結(jié)束標志),使得接收端通過這些特殊的碼型識別出碼流中每一幀的開頭或者一幀的結(jié)尾，從而正確地分路、分字或者分句。(2)定時系統(tǒng)的定時是TDMA挪移通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，也稱為網(wǎng)同步。惟獨全網(wǎng)中有統(tǒng)一的時間基準，才干保證整個系統(tǒng)有條不紊地進行信息的傳輸、處理和交換，協(xié)調(diào)一致地對全網(wǎng)設(shè)備進行管理、控制和操作。系統(tǒng)定時可以采用不同方法，在TDMA挪移通信系統(tǒng)中常用的是主、從同步法。即系統(tǒng)所有設(shè)備的時鐘均直接或者間接從屬某一個主時鐘的信號。主時鐘通常有很高的精度，其信息以廣播的方式送給全網(wǎng)的設(shè)備。也可以以分層的方式逐層傳遞到全網(wǎng)的設(shè)備。各設(shè)備從收到的時鐘信號中，提取定時信息或者鎖定到主時鐘上。(3)A1S系統(tǒng)的同步技術(shù)A1S系統(tǒng)采用主、從同步法，參考時鐘為UTC,但其它與UTC相關(guān)的時間也可以作為參考。在SOTDMA技術(shù)中，系統(tǒng)的同步可以有4種方式：①用協(xié)調(diào)時間(UTC)直接同步。GPS接收機能夠獲得UTC時間，這是A1S系統(tǒng)同步的主要方式。②用協(xié)調(diào)時間(UTC)間接同步。如不能直接獲取UTC,但能接收到其它采用UTC直接計時的臺，則應(yīng)調(diào)至與這些臺站同步。然后應(yīng)將設(shè)備的同步狀態(tài)調(diào)至UTC間接計時狀態(tài)。③與基地臺同步(直接或者間接)如挪移臺既無法采用UTC直接計時，也不能采用間接計時，但能接收從基地臺發(fā)射的信息，則應(yīng)將其調(diào)至與能接收的臺站數(shù)量最多的基地臺同步。無論對于多少層與基地臺的間接同步調(diào)整來說，該狀態(tài)都應(yīng)是正確的。當設(shè)備接收到幾個接收臺數(shù)量相同的基地臺發(fā)送的信息時，應(yīng)選用海上挪移服務(wù)識別碼(MMSI)最低的臺站。④與挪移臺同步如果上述4種方式都不能使用時;則應(yīng)采取與可接收的臺站數(shù)量最多的臺站同步的狀態(tài)。當1個臺接收到幾個臺發(fā)射的信息，而其中每一個臺站所能接收的臺站數(shù)量又相同的情況下，則應(yīng)同步調(diào)整至MMSI最低的臺站。該臺站便成為同步調(diào)整的信號臺。AIS船臺可從GPS接收機獲得GPS口寸間，由GPS的時間得到UTC時鐘信號，使各AIS船臺定時同步。如果不能從GPS獲得UTC時間，其它時間源只要與UTC相關(guān)也可以使用。(4)AIS系統(tǒng)的同步方式AIS幀的開始和結(jié)束在UTC可獲取的情況下與UTC的分鐘一致，當無法獲取UTC時，則采用如下的步驟：時間相位同步方式時間相位同步方式作為臺站利用以其它臺站或者基地臺接收的信息對自身重新進行同步調(diào)整的方法，可以使臺站保持較高的同步穩(wěn)定性，并保證不會產(chǎn)生邊界重疊或者信息訛誤的情況。幀同步方式采用幀同步的方式，使一個臺站將接收到的其它臺站或者基地臺的當前時隙號作為自己的當前時隙號，接收臺的當前時隙號包含在SOTOMA通信狀態(tài)中作為當SOTDMA通信狀態(tài)的時隙末端參數(shù)的值為2的短信息。(3)發(fā)射臺的同步方式AIS系統(tǒng)Imin為一幀，每一個時間為一個獨立的信道，信道內(nèi)的時隙編號0-2249oAIS為所發(fā)的信息分配一個編號，信息將在對應(yīng)此編號的時段被發(fā)送出去。AIS接收系統(tǒng)也必須在這一時段將信息接收進來，其中0時隙是一幀的起始時段?；嘏_每10s發(fā)送報告，直到發(fā)現(xiàn)有一個或者多個電臺和它同步為止。同步基地速率，保持這個速率直到3min,電臺要與之同步，挪移臺應(yīng)調(diào)整速率至MAC同步挪移速率。發(fā)射臺的同步方式有以下兩種：基地臺同步方式基站惟獨在AIS船站與UTC直接同步時才發(fā)射同步序列。如果沒有AIS船站與UTC直接同步，基站就改變報告速率，將發(fā)射周期提高到每3s發(fā)射一次。②AIS船站同步方式AIS船站如果是船舶識別碼MMSI最小且最多被接收的臺站，就將發(fā)射速率更新為每2s一次，并交替發(fā)送包括其時隙號在內(nèi)的位置報告和UTC時間報告。如果不是，則使挪移臺在發(fā)射時隙號和接收臺的數(shù)量之間更替通信狀態(tài)。(4)接收臺的同步方式①如果接收臺直接或者間接UTC有效，進行調(diào)整使接收臺與UTC時鐘重新同步。②接收臺本身的發(fā)射時隙號與接收時隙號相同，表示接收臺已經(jīng)實現(xiàn)了時間相位同步并繼續(xù)保持相位同步；如果不同則采用其它同步源。TDMA訪問技術(shù)時分多址(TDMA)是在一個寬帶無線載波上，把時間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個時分信道(時隙)，所有的幀或者時隙都是互不重疊的，每一用戶一次通信占用一個時隙，并根據(jù)一定的時隙分配原則，只能在每一幀內(nèi)按指定或者選擇的時隙收發(fā)信號。在TDMA系統(tǒng)中，每一個幀中的時隙結(jié)構(gòu)設(shè)計通常要考慮三個主要問題：一是控制和信令信息的傳輸；二是信道多徑的影響；三是系統(tǒng)的同步。為了解決上述問題，通常采用的主要措施有以下幾點：一是在每一個時隙中，專門劃出比特用于控制信息和信令信息的傳輸；二是為了便于接收端利用均衡器來克服多徑引起的碼間干擾，在時隙中要插入自適應(yīng)均衡器所需的訓(xùn)練序列，訓(xùn)練序列對接收端來說是確知的，接收端根據(jù)訓(xùn)練序列的解調(diào)結(jié)果，就可以估計出信道的沖擊響應(yīng)，根據(jù)沖擊響應(yīng)就可以預(yù)置均衡的抽頭系數(shù)，從而可消除碼間干擾對整個時隙的影響；三是在上行鏈路的每一個時隙中要留出一定的保護時隙，即每一個時隙中傳輸信號的時間要小于時隙長度，這樣可以克服因挪移臺至基地臺距離的隨機變化，而引起挪移臺發(fā)出的信號到達基地接收機時刻的隨機變化，從而保證不同挪移臺發(fā)出的信號在基地臺處都能落在規(guī)定的時隙內(nèi)，而不浮現(xiàn)相互重疊的現(xiàn)象；四是為了便于接收端同步，在每一個時隙中還要傳輸同步序列，同步序列和訓(xùn)練序列可以分開傳輸，也可以合二為一。TDMA通信方式的主要特點是：該系統(tǒng)中各臺站只在規(guī)定的時隙內(nèi)以突發(fā)的形式發(fā)射它的已調(diào)信號，這些信號在時間上是嚴格挨次羅列、互不重疊的。在一個系統(tǒng)中，普通設(shè)一個基站，它的任務(wù)是發(fā)射“基準突發(fā)”信號，標志一幀的開始，并作為各通信站的定時基準。有時基站也可由某一通信站兼任。不同的系統(tǒng)其幀結(jié)構(gòu)可能有很大的不同。但普通而言，它的每一個時隙內(nèi)的信號由載波恢復(fù)信號、比特定時恢復(fù)信號、獨特碼、消息碼等組成。載波恢復(fù)信號和比特定時恢復(fù)信號是接收端同步檢測所必需的，用以實現(xiàn)載波同步和比特同步。同步是TDMA方式的一個關(guān)鍵問題，這涉及一個臺站開始發(fā)射突發(fā)信號時，怎樣保證此突發(fā)信號正確地進入指定的時隙，而不會誤入其它時隙造成干擾，也就是所謂初始捕獲問題。當正常工作時，每隔一幀時間發(fā)一次，又怎樣保證各分幀之間維持精確的時間關(guān)系，也就是所謂分幀同步問題。為保證完整精確地檢出發(fā)送方的信息，還要達到系統(tǒng)的比特同步。針對不同系統(tǒng)的不同傳輸速率，不同的性能要求，相應(yīng)有不同的同步方式。獨特碼是一種不容易為隨機比特所仿造而造成錯誤檢測的碼組，以此作為該突發(fā)信號彈的時間基準。消息碼傳送的是各通信臺站發(fā)給其它臺站的消息信號。］由于系統(tǒng)定時不精確，各個臺站之間距離變化等原因，會使各個臺站的突發(fā)在時間上發(fā)生重疊。為避免此現(xiàn)象，突發(fā)之間要留有一定時間空隙作為保護時間。AIS系統(tǒng)的TDMA協(xié)議二、AIS船舶數(shù)據(jù)分析如下：］AIS船舶數(shù)據(jù)中含有船舶的類型、船舶名稱、船舶編號、船舶估計到達時間，船舶啟航時間、船舶停靠港信息、船舶位置（經(jīng)緯度）、船舶最大吃水量、船舶航行速度、過境區(qū)等信息，這些數(shù)據(jù)的綜合功能就是為了識別、跟蹤船舶，盡量避免船舶碰撞，加強海事管理等。AIS是通過廣