自動識別系統(tǒng)(AIS)概況

自動識別系統(tǒng)（AIS）概況AIS（AutomaticIdentificationSystem，自動識別系統(tǒng)）是集現代通信、網絡和信息科技于一體的多門類高科技新型助航設備和安全信息系統(tǒng)，是一種工作在VHF頻段采用SOTDMA（自主時分多址）現代通訊技術的廣播式自動報告系統(tǒng)。AIS系統(tǒng)由岸基臺、船載臺、轉發(fā)臺、助航臺、機載臺組成。船載臺可向他船及岸基臺自動播放本船的動態(tài)信息（船位、航速、航向等）、靜態(tài)信息（船名、目的港等）、航次信息和安全短消息等相關資料，同時也可自動接收他船及岸基臺的資訊。岸基臺則可依靠所獲取的信息，拓展主管機關的服務管理范圍，及時掌握海域交通動態(tài)，提高海域管理效率等等。矚慫AIS系統(tǒng)建立了船舶、船一岸的信息平臺，為真正實現海上交通安全的信息化管理提供了重要的手段，使其成為促進航行安全，提高航運交通效率的先進工具。AIS系統(tǒng)的關系圖如圖1所示。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈禍測。AIS系統(tǒng)關系圖機載AIS、AIS介紹AIS產生的背景隨著世界船舶數量不斷增加及船舶向大型化和高速化方向發(fā)展，世界重要水道越來越擁擠，海損事故時有發(fā)生，給船舶航行安全和海洋生態(tài)環(huán)境造成了巨大威脅。人們在長期研究航行安全保障技術中越來越認識到，船舶之間和船岸之間的信息交換與船舶識別的重要性，同時也深感現行狀況存在的諸多局限性。因此，提高船舶航行安全，防止及控制船舶對海洋的污染，成為國際海事組織（IMO）和各國主管部門的當務之急。為了進一步提高船舶航行安全，有必要研究和開發(fā)新的助航設備。通信和計算機技術的發(fā)展，為該研究提供了技術上的保證。船載AIS就是依托這些技術發(fā)展而成的。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟婭驟。在AIS系統(tǒng)中，國際海事組織航海安全委員會（NAV）在1997年第43次全會上通過了《關于全球船舶自動識別系統(tǒng)AIS作業(yè)標準的建議案》并隨后由國際海事組織海上安全委員會（MSC）在1998年5月第69屆全會上以MSC.74號（69）決議批準。1998年ITU正式通過了ITU-RM.1371-2關于《海上VHF波段使用TDMA的船用自動識別系統(tǒng)（AIS）的技術特性》的決議案。國際電工技術委員會IEC于2001年6月也通過了IEC61993-2關于《通用AIS的技術測試標準》的決議案，簡稱'AIS測試標準”。AIS系統(tǒng)的國際標準已經建立。釅錒極額海上生命安全公約（SOLAS）第五章新規(guī)則要求，所有在2002.7.1或以后建造的大于等于300總噸從事國際航運的船舶，大于等于500總噸不從事國際航運的貨船或者所有客船均須裝備AIS設備。要求所有于2002.7.1前建造的從事國際航運的各類船舶必須在2003.7.1到2008.7.1前裝備AIS設備。但在此期限后2年內將永久退役的船舶可免裝AIS設備。彈貿攝AIS設備的船舶安裝數量快速增長，國際海事組織（IMO）規(guī)定，大中型船舶（300總噸以上）必須安裝AISA類船臺，中小型船舶安裝AISB類船臺，輔助導航設施（包括無線浮標和燈塔）安裝ATONAIS設備。AIS的功能船舶自動識別系統(tǒng)AIS（AutomaticIdentificationSystem）是一種船舶導航設備，通過AIS使用能增強船舶間避免碰撞的措施，能加強ARPA雷達、船舶交通管理系統(tǒng)、船舶報告的功能,能在電子海圖上顯示所有船舶可視化的航向、航線、船名等信息，達到改進海事通信的功能和提供一種船舶進行語音和文本通信的方法，增強了船舶的全局意識。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷巹AIS的功能包括：AIS設備能在沒有船員介入的情況下，自動和連續(xù)地向岸基臺及其他船載臺報告自己的導航數據和狀態(tài)信息。同時，也能接收和處理由岸基臺、其他船載臺等傳送來的指令和相關信息；AIS設備在所有區(qū)域通常工作在自主和連續(xù)模式，在岸基臺的控制下也可以與指定模式或詢問模式相互轉換工作；鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴縈詰。AIS設備能以高優(yōu)秀級和最小的延遲向岸基臺和其它成員自動廣播與安全有關的短信息，也能向指定的成員發(fā)送與安全有關的電文；籟叢媽羥為贍僨蟶練淨櫧撻。AIS設備能根據不同的用途，發(fā)射或接收及處理ITU-RM.1371附件2表13規(guī)定的22種類型報文；預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴買闥。AIS設備可以使用SOTDMA、ITDMA和RATDMA三種時分多址訪問協(xié)議。AIS設備能使用與世界協(xié)調時UTC同步,或者在不能直接得到UTC時能夠采用其他源同步的方法來保持TDMA工作的完整性；滲釤嗆儼勻諤鱉調硯錦鋇絨。AIS設備內部裝有GNSS接收機，由此獲得精確的UTC定時源，并能接收由岸基臺廣播的DGNSS修正數據，提供精確的船位精度。在失去外部提供船位信息源的情況下，內部GNSS接收機可被用作船位信息源；鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡縫勵。AIS設備具有最小鍵盤和顯示MKD，能人工輸入航次和安全有關的信息，能進行AIS功能控制和數據選擇等操作，能顯示船舶航行有關的導航信息，能夠提供有關的報警和狀態(tài)信息指示。在MKD基礎上可以考慮擴展具有電子海圖顯示和信息處理功能，向操作員提供信息內容更豐富和更形象直觀的顯示；擁締鳳襪備訊顎輪爛薔報贏。AIS設備具有一個符合IEC61162標準的雙向接口，用于遠程應用。同時還根據相應的國際海事接口標準要求配置于各種傳感器、船載系統(tǒng)及其相關應用的標準接口；贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵AIS設備提供必要的安全機制，以發(fā)現AIS失效和防止未經許可的數據輸入，發(fā)送或更改。能自動記錄AIS設備停止運行的所有時間，用戶不得修改記錄，當需要時可以恢復記錄數據。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚躋馱。AIS采用的SOTDMA多址技術AIS采用了獨特的時分多址（TDMA）技術，即SOTDMA，這是一種不需要建設基站，移動臺中間自動組網的新型時分多址技術。蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅籜葦。SOTDMA是“自組織時分多址”的英文首字母的縮寫。這個名字最早由瑞典科學家提出并使用，用以描述智能時分復用傳輸系統(tǒng)。例如十個人各使用一個麥克風，而且各人都希望和其余每一個人說話，SOTDMA就是實現這項功能的一種有效方法，可以使每個人彼此之間都能自由地同時交流。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄屆嬌。在瑞典科學家提出并使用“SOTDMA”這個概念之前，南非的MDS公司及美國的ROSS工程公司也已開始進行相關技術的研究并擁有了同樣功能的技術雛形。該系統(tǒng)是基于GPS時域標記脈沖的TDMA傳輸，該技術專利原屬于瑞典航天公司的GP&C（全球定位和通訊）公司，后來該公司被SAAB公司收購，并逐步完善成為目前AIS系統(tǒng)中的主要多址技術。SOTDMA技術目前還應用在民航的ADS-B系統(tǒng)，以及Motorola公司的“銥星”衛(wèi)星通訊系統(tǒng)中。綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴飆鈧。AIS技術標準規(guī)定：每分鐘劃分為2250個時間段。每個時間段可發(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。每條船舶會通過詢問（自動）選擇一個與他船不發(fā)生沖突的時間段和對應的時間段來發(fā)布本船的信息。在統(tǒng)一的VHF的頻道上，AIS范圍內任何船舶都能自行互不干擾地發(fā)送報告和接受全部船舶（岸站）的報告，這就是SOTDMA的技術核心。AIS系統(tǒng)（在同一區(qū)域）能同時容納200-300艘船舶，當系統(tǒng)超載的情況下，只有距離很遠的目標才會被放棄，以保證作為AIS船對船運行主要對象的近距離目標的優(yōu)先權。在實際操作中，系統(tǒng)的容量是不受限制的，可同時為很多船只提供服務。在實施SOTDMA中，需要2個AIS專用的VHF信道，信道已由國際海事部內向國際電聯申請并獲得保護。驅躓髏彥浹綏譎飴憂錦諑瓊。AIS的信息AIS系統(tǒng)采用船舶全球的唯一編碼體制，即MMSI碼來作為識別手段。每一艘船舶從開始建造到船舶使用結束解體，給予一個全球唯一的MMSI碼。1987年11月19日IMO通過了第A.600（15）號決議，推廣應用MMSI碼。目的在于加強海運安全和防止海運中的欺騙及防止船舶造成海洋污染的管理。MMSI碼一般由當地船級社辦理，現有的營運船可以向當地船級社提出申請獲得。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡獻鵬。AIS信息內容靜態(tài)信息：IMO編號；海上移動業(yè)務識別碼（MMSI）；呼號及船名；船長、船寬、船舶類型；船上使用的定位儀天線的位置（離船舷距離和中心線左右距離）動態(tài)信息：船位及其精度標示和完好性狀態(tài)；世界協(xié)調時UTC時間；對地航向（1/10度為單位）；對地航速（1/10Kn為單位）；艏向（0~359度）；航行狀態(tài)（由人工輸入）；轉向速率（若無可不發(fā)）；航次相關的信息：船舶吃水；危險貨物（種類）按管理當局要求；目的港及估計到達時間（船長估計）；選項一航路計劃（航路點X基本電文中無此數據區(qū)）。與安全有關的短電文：與安全有關的尋址電文（包含源ID、目的地ID,安全電文長度可占1~5時隙）;與安全有關的廣播電文（只包含源ID,安全電文長度可占1~5時隙）。信息更新率自主模式下信息的更新速率規(guī)定為:靜態(tài)信息：6分鐘以及接收到發(fā)送要求時；動態(tài)信息：根據船速不同,按下表1更新率報告；航次相關信息：6分鐘及數據有變化時和接收到發(fā)送要求時；安全信息：根據需要。A級AIS自主模式的信息更新率船舶狀態(tài)報告間隔時間船舶錨泊或停泊且移動速度＜3kn3min船舶錨泊或停泊且移動速度＞3kn1s船速0~14kn10s船速0~14kn并改變航向10/3s船速14?23kn6s船速14~23kn并改變航向2s船速＞23kn2s船速＞23kn并改變航向2sAIS信息類別包括信息摘要、信息描述;在信息描述中詳細有位置報告、基地臺報告、船舶靜態(tài)和航行有關數據報告、船舶類別報告、使用全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）位置報告、安全信息報告、廣播信息、世界協(xié)調時查詢、差分GNSS信息、數據鏈的管理信息和信道管理信息等。共有22種報文。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔嗚訝。表2AIS處理報文列表報文ID名稱說明M/B1.位置報告預定的位置報告（A級船載移動設備）M2.位置報告指定模式下的預定位置報告（A級船載移動設備）M3.位置報告響應詢問的專門位置報告（A級船載移動設備）M4.岸基臺報告岸基臺的位置、UTC、日期和當前時隙號B5.靜態(tài)和航行的相關數據預定靜態(tài)的、與航行相關的船只數據報告（A級船載移動設備）M8.二進制廣播報文廣播通信的二進制數據M/B

報文ID名稱說明M/B9.標準的搜救（SAR）飛機位置報告只與搜救工作有關的機載臺的位置報告M14.與安全有關的廣播報文廣播與安全有關的數據M/B18.標準的B級設備位置報告B級船載移動設備的標準位置報告被用于插入到報文1、2、3（8）M19.擴充的B級設備位置報告B級船載移動設備擴充的位置報告:增加靜態(tài)信息M21.助航裝置報告助航裝置的位置和狀態(tài)報告M/B22.信道管理由岸基臺進行信道和收發(fā)信機工作模式的管理，指定本工作區(qū)的地理坐標。BM：移動臺，B：基臺。表3A級AIS的位置報告報文內容表參數比特數說明報文ID6報文1、2、或3的識別符轉發(fā)指示器2用于指示報文轉發(fā)次數。0?3；0=缺省；3=不再轉發(fā)用戶ID30MMSI（海上移動服務識別碼）數字導航狀態(tài)40=發(fā)動機啟動中,1=錨泊,2=沒有指揮,3=有限的機動性,4=受它的吃水深度限制，5=停泊，6=擱淺，7=捕魚中，8=在航路航行中，9=預留用于將來對于船載DG,HS或MP或者IMO的C類危險品或污染物（HSC）時導航狀態(tài)的修正,10=預留用于將來對于船載DG,HS或MP或者IMO的A級危險品或污染物（WIG）時導航狀態(tài)的修正,11-14=預留將來用,15=不定義=缺省.轉向速率ROTAIS8127.(-128(80hex)表示不可用，缺省).編碼：ROTAIS=4.733SQRT(ROTINDICATED)°/min;ROTINDICATED/卜部傳感器指示的轉向速率(+/-720°/min)+127=右旋720°/min或更大;-127=左旋720°/min或更大.對地速度SOG10對地速度，步級1/10節(jié)（0-102.2節(jié)）.1023=不可用，1022=102.2節(jié)或更咼.位置精度11=High（＜10m;如DGNSS接收機的差分工作模式）;0=low（＞10m;如GNSS接收機或其它電子定位設備的自主工作模式）;缺省=0經度28經度單位1/10000minute(±180°,East=正值,West=負值)；181°(6791AC0hex)=不可用=缺省緯度27緯度單位1/10000minute(90°,North=正值,South=負值.91°(3412140hex)=不可用=缺省)對地航向COG12對地航向單位1/10°(0-3599).3600(E10hex)=不可用=缺??；3601-4095不用參數比特數說明真航向9（0-359°）（511表示不可用=缺省）.時間標記6UTC報告為（0-59）=秒;或報告為60=時間標記不可用=缺省值，或報告為61=定位系統(tǒng)為手動輸入模式或報告為62=定位系統(tǒng)工作在估計模式（航位推測），或63=定位系統(tǒng)不起作用）.預留為區(qū)域應用4預留給區(qū)域管理者定義.如果未用于任何的區(qū)域應用，則置為0.區(qū)域應用不能用0.備用1不用，置為0RAIM-標志1電子定位設備的RAIM（接收機自主完好性監(jiān)視）標志：.0=RAIM不用=缺省;，1=RAIM在用.通信狀態(tài)19比特數總計168AIS的分類AIS設備包括以下幾類：船載AIS基站AISATONAIS（輔助導航）機載AIS星載AIS船用AIS可分三大類:A級（ClassA）AIS、B級（ClassB）AIS、和AIS接收器（ReceiverTypeAIS）。各類AIS各有其不同應用范圍，B級AIS安裝在IMO尚未強制規(guī)定必須按照A級AIS的船舶上，有助于提高海上航行的安全。構氽頑黌碩飩薺齦話騖門戲。B級AIS有兩種類型，一種是CSTDMA（載波偵聽時分多址），符合IEC-62287-1技術標準，一種是SOTDMA（自組織時分多址），符合ITU-RM.1371及IEC-62287-2技術標準，由于SOTDMAB級AIS協(xié)議與A級設備相同，可以看作是一種A級設備。輒峰陽檉籪癤網儂號澩蠐A級和B級設備的主要區(qū)別如下:表4AISA級與B級設備區(qū)別項目A級B級（SOTDMA）B級（CSTDMA）協(xié)議SOTDMASOTDMACSTDMA位置報告消息1消息18消息18靜態(tài)報告消息5消息19消息24A、24B報告速率最高速率2s最高速率5s最高速率30s報文通信尋址：最長936bit廣播：最長1008bit尋址：最長936bit廣播：最長1008bit尋址：最長96bit廣播：最長128bit發(fā)射功率最大12.5W2W2W具體說明如下：協(xié)議區(qū)別SOTDMA（自組織時分多址）是一種嚴格的時分多址技術協(xié)議，在A級設備和B級SOTDMA設備中采用。SOTDMA是AIS標準（ITU-RM.1371）中規(guī)定的AIS數據交換用的數據鏈。標準中規(guī)定，以國際協(xié)調時（UTC）作為同步源，同步精度要求應 。在SOTDMA中，數據鏈使用權是自主選擇獲取的，每個AIS設備都是首先監(jiān)聽網絡，記錄每個時隙的使用情況，自動選擇空閑時隙，并自動避免時隙沖突。SOTDMA協(xié)議非常復雜，目前全球只有少數公司掌握此技術。堯側閆繭絳闕絢勵蜆贅瀝紕。B級CSTDMA（載波偵聽時分多址）采用先聽后發(fā)技術，某一時刻接收不到其它船舶發(fā)射信號，即可發(fā)射本機消息，協(xié)議較簡單。為防止CSTDMA設備干擾AIS系統(tǒng)，CSTDMA發(fā)射消息長度不能超過一個時隙。識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒儂減。靜態(tài)報告的區(qū)別A級設備具備通過消息5周期性發(fā)送標準A級設備靜態(tài)報告的功能。SOTDMAB級設備具備通過消息19周期性發(fā)送標準B級設備靜態(tài)報告的功能。說明：消息19—擴展的ClassB位置報告，增加了船舶類型和大小等信息，可以被其它A級設備識別。由于消息19占用了兩個時隙，所以CSTDMA的ClassB不能使用該消息。凍鈹鋨勞臘表5消息19內容參數說明消息ID報文19的標識；總是19重復扌日示器中繼器用，表示報文已重復多少次。（0—缺省，3—不再重復）用戶IDMMSI留作地區(qū)應用留給地區(qū)主管當局去定義，如果不用，應當置為0。地區(qū)應用不應為用0SOG地速，0.1節(jié)步長（0-102.2節(jié)），1023不可用，1022表示不低于102.2節(jié)位置精度1—高（V10m例如DGNSS差分方式的接收機），0—低（＞10m例如GNSS自主方式或其它電子定位儀），缺省值經度經度，單位：0.0001min（±180°，東一正，西一負），2的補碼181°（6791AC0H）—缺省值一不可用緯度緯度，單位：0.0001min（±90°，北一正，南一負），2的補碼91°（3412140H）—缺省值一不可用COG對地航向，單位：0.1°（0-3599），3600（E10H）—缺省值一不可用，不應當使用3601?4095真航向（0-359°）（511表示不可用，缺省值）時間戳UTC秒，EPFS生成報告時，（0-59）；或60,如果時間戳不可用，也是缺省值；或61,如果定位系統(tǒng)處于手動輸入方式；位置傳感器不工作）或62,如果電子定位儀運行在推算方式；或63,如果定位系統(tǒng)不工作。留作地區(qū)應用留給地區(qū)主管當局定義。如果不用于地區(qū)，應置為0,而地區(qū)應用不應為0名字最多20字符，6比特ASCII,連續(xù)20個@—不可用一缺省值船舶類型0=沒有船舶或不可用一缺省值；1?99相關定義；100?199—留給地區(qū)應用；200?255—留作將來使用船舶大小/位置基準船舶大小，米；報告的位置的基準點電子定位儀類型0—無定義，缺省值；1—GPS；2—GLONASS；3—組合GPS/GLONASS；4—羅蘭一C；5—Chayka；6—綜合導航系統(tǒng)；7—觀測；8?15—不用

參數說明RAIM標志電子定位儀的RAIM（接收機的自主整體監(jiān)聽）標志。0—不用RAIM（缺?。?=使用RAIMDTE數據終端就緒（0—可用；1—不可用）指配方式標志0—電臺運彳丁在自主和連續(xù)方式，缺省值；1—電臺運彳丁在指配方式保留不用，應當置為0合計比特數312bitCSTDMAB級設備通過消息24發(fā)送靜態(tài)AIS數據報告，消息24包括24A和24B兩部分，24A發(fā)射lmin后應發(fā)射24B。恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦聰櫻。說明：消息24—由于該消息是新增加的，原來的ClassA船舶不能識別該消息，導致不能識別安裝CSTDMA的ClassB船舶。鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫搖飭。表6消息24A內容內容說明（值）消息ID24中繼器識別0用戶IDMMSI編號0=消息24A船名最多20字符(6bitASCII)，缺省@@@@@@@@@......表7消息24B內容內容說明（值）消息ID24中繼器識別0用戶IDMMSI編號1=消息24B船只類型默認值=37，pleasurecraft；缺省值=0,不可用VebdorID可選，缺省@@@@@@@@@ 呼號MMSI注冊呼號，缺省@@@@@@@@@船舶尺寸/定位基準報告更新率的區(qū)別按照IEC62287-1標準，以CSTDMA方式工作的AIS，位置報告（消息18）的報告速率為:當航速SOG＞2kn，30s當航速SOG＜2kn,3min按照ITU-RM.1371規(guī)范，以SOTDMA方式工作的AIS，其回報告速率如下表：表8A級、B級船載移動臺的報告周期A級AIS報告周期RrB級AIS報告周期Rr拋錨、停泊或速度＜3節(jié)3分鐘1/3航行速度＜2節(jié)3分鐘1/3拋錨、停泊或速度＞3節(jié)10秒6輔助導航3分鐘1/3航行速度0-14節(jié)10秒6航行速度2-14節(jié)30秒2航行速度0-14節(jié)并改變航向3 1/3秒18航行速度14-23節(jié)6秒10航行速度14-23節(jié)15秒4航行速度14-23節(jié)并改變航向2秒30航行速度＞23節(jié)2秒30航行速度＞23節(jié)5秒12航行速度＞23節(jié)并改變航向2秒30報文通信的區(qū)別A級和SOTDMA的B級設備嚴格按照ITU-RM.1371規(guī)范設計，尋址報文最長936bit,廣播報文最長1OO8bit,可以進行文字消息的通信，還可以進行中文短消息的通信，方便用戶使用，對該系統(tǒng)在我國的推廣應用具有積極的促進作用。碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞鷥膠。按照IEC62287-1標準，CSTDMA僅允許發(fā)射與安全有關的文字消息，發(fā)射消息長度不能超過一個時隙，尋址報文最長96bit，廣播報文最長128bit，不能進行自動回復。閿擻輳嬪諫遷發(fā)射功率的區(qū)別A級AIS最大發(fā)射功率為12.5W。按照IEC62287-1標準，以CSTDMA方式工作的AIS，發(fā)射功率為2W。按照ITU-RM.1371規(guī)范，以SOTDMA方式工作的AIS，由于嚴格按照A級船舶的協(xié)議控制發(fā)射時隙，其發(fā)射功率適當提高后，可以提高其作用距離。氬嚕躑竄貿懇彈瀘頷澩紛釓。ITU(國際電信聯盟)對按照ITU-RM.1371規(guī)范設計的發(fā)射功率為12W的B級AIS進行了研究，認為不會對系統(tǒng)有較大影響。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅慶獷。對AIS系統(tǒng)影響的區(qū)別由于SOTDMA的B級AIS與目前的AIS系統(tǒng)采用完全相同的網絡協(xié)議，并對其它AIS船舶-船舶、港口-船舶的正常消息廣播和通信基本沒有影響。慫闡譜鯪逕導嘯畫長涼馴鴇。CSTDMA的B級AIS有與其它A級或B級設備可能發(fā)生時隙沖突，根據《自動識別系統(tǒng)-B級設備對A級系統(tǒng)的影響》(“AutomaticIdentificationSystems-theeffectsofClassBontheuseofClassAsystems”,JournalofNavigation,May2006)一文的分析，對同一海域，有120艘安裝A級AIS的船舶、300艘安裝CSTDMAB級AIS船舶的情況，發(fā)生通信沖突可能性為20%左右。諺辭調擔鈧諂動禪瀉類謹覡。0%50100150200250300ilfnocBssalCfoytilibabor0NoofClassBvesselsinrange(Bn)CSTDMA時隙沖突仿真圖注：圖來源于“AutomaticIdentificationSystems一theeffectsofClassBontheuseofClassAsystems”,JournalofNavigation,May2006嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈癱懇。自動識別系統(tǒng)組成船舶AIS自動識別系統(tǒng)工作在VHF頻段，采用TDMA時分多址通信體制，使用世界協(xié)調時(UTC)公共時間參考的同步方案進入數據傳輸媒介即VHF數據鏈路。組成包括：熒紿譏鉦RFU(RadioFrequencyUnit射頻模塊)、BIU(Base-bandSignalUnit基帶信號處理模塊)、PSU(PowerSupplyUnit電源模塊)、控制鍵盤和顯示器，BSB(BusBoard總線板)，組成框圖如圖2：鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞闋簣。射頻模塊(RFU)電源模塊(PSU)總/\\■/射頻模塊(RFU)電源模塊(PSU)總/\\■/線/I__K7―1/板RS422數據接口基帶信號處理模塊(BIU)控制鍵盤和顯示器至天線單元28VDC輸入AIS整機組成圖射頻模塊：射頻模塊用于將基帶信號通過上變頻處理，經天線發(fā)射出去；并且將天線接收的信號經下變頻，濾波處理后送到基帶信號處理模塊，射頻模塊工作的正常默認模式為雙信道工作模式，在該模式下AIS同時并行地在兩個信道上接收。接收機含AIS1接收通道、AIS2接收通道和DSC接收通道。開機后自動工作在缺省頻道AIS1=161.975MHz，AIS2=162.025MHz。當由DSC接收機接收到岸基臺要求更改工作信道的指令后，自動完成AIS1和AIS2的工作信道更改，而發(fā)射機則在兩個信道上進行交替?zhèn)鬏?，每次傳輸在一個時隙內完成；紂憂蔣氳頑薟驅藥憫騖覲僨?；鶐盘柼幚砟K：與射頻模塊對應，采用一塊FPGA（fieldprogrammablegatearray現場可編程門陣列）提供兩路AIS信道、一路DSC信道基帶信號的并行接收和HDLC（HighLevelDataLinkControl高級數據鏈路控制）解碼。解碼后的數據以并行方式提交主處理器。主處理器從FPGA讀取解碼后的報文數據，提取必要的信息用于協(xié)議處理，并將報文數據完整上報給表示層設備，用于實現應用功能。主處理器軟件包含了相應的功能模塊，并以表示層接口的形式對外提供相應的接口?；鶐幚砟K包括機內BIIT（Built-inIntegrityTests自檢測模塊）功能：通過采集若干關鍵檢測點數據，接收機閉環(huán)檢測、監(jiān)測其正常或故障狀態(tài)，通過RS422輸出自檢結果；穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧漲負。電源模塊：執(zhí)行DC-DC（DirectCurrent）變換功能，為機內各個模塊提供所需的電源供應。電源模塊還向基帶處理模塊提供掉電告警輸出，以實現關鍵數據的掉電保存與恢復；濫驂膽閉驟RS422數據接口，完成基帶處理模塊向控制鍵盤和顯示器模塊的數據傳輸。AIS整機原理框圖如圖3所示：TDMA1TDMA2收發(fā)開關DSC發(fā)射機FPGA數據解碼、電臺控制接口、串口收發(fā)DSP控制協(xié)議處理、電臺控制和串口數據收發(fā)TDMA1TDMA2收發(fā)開關DSC發(fā)射機FPGA數據解碼、電臺控制接口、串口收發(fā)DSP控制協(xié)議處理、電臺控制和串口數據收發(fā)AIS整機原理框圖系統(tǒng)工作特點系統(tǒng)技術性能：AIS采用OSI（OpenSystemsInterconnection）工作模型，無線傳輸的帶寬為25kHz或12.5kHz，調制采用GMSK方案，數據編碼為NRZI方式，數據傳輸的比特率為9600bit/s。銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼鏗穎。在所有區(qū)域內自主和連續(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據傳輸的間隔和時隙。數據的傳輸來自于船舶或主管部門的問詢，有輪詢和受控兩種模式。系統(tǒng)傳輸的靜態(tài)信息：IMO編碼、呼號和船名、船的長度和寬度、船的類型。定位天線在船上的位置。系統(tǒng)傳輸的動態(tài)信息：船位、國際協(xié)調時、對地航向、對地航速、船艏向、航行狀態(tài)、轉向率、橫傾角、縱傾和橫擺。擠貼綬電麥結鈺贖嘵類羋罷。系統(tǒng)傳輸的航行相關信息：船舶吃水、危險貨物類型、目的港和預計到達時間、航行計劃、簡明的安全信息。國內外發(fā)展情況AIS從醞釀到標準的制定歷時十余年，目前AIS正處在實施和進一步發(fā)展成熟階段。國際海事組織對AIS給予了充分的肯定，IMO、ITU-R、IEC等組織相繼出臺了支持該系統(tǒng)的性能、技術、測試等標準，SOLAS公約也對船舶的安裝做出了具體的要求，許多國家的港口和水域也都引進了AIS岸站，AIS技術正在全球范圍內迅速地發(fā)展和廣泛地應用。賠荊紳諮侖驟遼1992年，IALA向IMO、ITU提議使用DSC應答器系統(tǒng)，并以ITU-RM.825號建議內容作為國際標準。同年，IMONAV38會議通過DSC應答器系統(tǒng)提議，并對SOLAS第五章進行修改；塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫麩適。1994~1995年，瑞典、芬蘭首次提出“無線電AIS”的概念；1995年7月：瑞典、芬蘭聯合在IMONAV41會議上首次提出將自組織時分多址技術（SOTDMA）應用于船舶和海岸間海上轉發(fā)器系統(tǒng)得建議（草）提案。同時，根據英國提案，確定利用VHFCH70的應答器性能標準；裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺遞燦。1996年9月,IMONAV42會議上，研討AIS采用兩種信息交換方式（VHF/DSC式和廣播式），對未來船載AIS必須滿足船舶間和海岸間不斷增長的信息交換需求得到共識；倉嫗盤紲囑瓏詁1997年夏，加拿大海岸警備隊和航運界船舶、西海岸VTS中心、引航員等合作進行了AIS試驗。瑞典和北歐的一些國家，在艦船上利用全球定位和通信系統(tǒng)作了大量的實驗工作。美國、加拿大、法國、丹麥和芬蘭實驗廣播式AIS。在英國沿岸使用VHF/DSC通信方式的AIS，設置了DSC式應答器系統(tǒng)，通報容量為2000個報告/min并投入使用。在美國阿拉斯加州的巴爾法斯VTS也設置了DSC式應答系統(tǒng)。南非用的SOTDMA應答器系統(tǒng)，通報容量為1800個報告/min。瑞典、芬蘭用的同樣的系統(tǒng)，通報容量為2250個報告/min。近年來，澳大利亞著重研究AIS概念的發(fā)展，AIS的使用要求，性能要求和技術標準，美國研究300噸以上的船載通用AIS裝置的要求，新加坡試驗了AIS在VTS中的應用，等等。前幾年，世界上一些航運發(fā)達的國家已開發(fā)AIS產品，并有自己的數據格式、標準。從1998年IMOMSC69會議采納了AIS性能標準后，各國大多數廠商均在按照IMO.ITU最新標準盡快改造舊產品，開發(fā)新產品。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧恒蟬。1997年6月IMOMSC68會議，制定通報容量大的（最小為2000個報告/min）AIS性能標準；1997年10月ITU-R大會審議M.825號建議修正案，用AIS擴大VTS信息，增加VTS用高速AIS的技術特性提案；瑣釙濺曖惲錕縞馭篩涼貿錒。1998年7月IMONAV44會議建議2002年起300總噸及以上新船和客輪必須安裝AIS；1998年ITU-R通過全球AIS專用兩個VHF頻道：CH87Bf=161.975MHz,CH88Bf=162.025MHz,從而滿足了AIS需求的頻率條件；鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類礙穡。1998年11月ITU-R通過“在VHF海上移動頻段上使用時分多址的船用自動識別系統(tǒng)AIS技術特性”建議案ITU-RM.1371；櫛緶歐鋤棗鈕種鵠瑤錟奧傴。2000年12月IMOMSC73會議通過AIS強制性安裝議案。按照SOLAS公約第五章新規(guī)則要求，所有在2002.7.1或以后建造的大于等于300總噸從事國際航運的船舶，大于等于500總噸不從事國際航運的貨船或者所有客船均須裝備AIS設備。要求所有于2002.7.1前建造的從事國際航運的各類船舶必須在2003.7.1到2008.7.1前裝備AIS設備。但在此期限后2年內將永久退役的船舶可免裝AIS設備。轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應頁諳。我國航運科技界一直十分關注AIS的發(fā)展，從2001年開始，陸續(xù)有研究所公司、院校推入AIS設備和系統(tǒng)的研制。目前，國內自主生產AIS設備已經達到了國外同類產品的性能，甚至由于韓日的產品，正逐步推向市場。峴揚斕滾澗輻灄興渙藺詐機。AIS近期發(fā)展情況AIS在助航避碰方面重要性的共識AIS是有助于防止撞船事件和海上交通管制的無線電導航裝置。AIS工作在海事VHF頻段，在船舶之間或者是船-岸局之間，自動收發(fā)船舶靜態(tài)數據報告（包括識別號、船名、呼叫號、船體長度和寬度、船的種類等數據）、位置報告（包括船舶的位置、對地航向、對地航速等）以及航行相關的情報（吃水深度、危險貨物的種類、到達目的地的預定時刻等）。詩叁撻訥燼通過AIS,可以全天候隨時掌握大量船舶的態(tài)勢，可以顯著地減少沖撞的危險性，AIS是狹窄水域的安全航行的不可缺少的助航保障。則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧華縉。為加強沿海航行船舶的安全管理，提高船舶安全航行的技術條件，改善沿海通航秩序，中華人民共和國海事局于2005年下發(fā)了《關于部分沿海航行船舶安裝船載自動識別系統(tǒng)的通知》（海船檢[2005]406號）,上海海事局還于2008年2月下發(fā)《關于實施船載自動識別系統(tǒng)（AIS）配備相關規(guī)定的通知》實踐證明，AIS的配備對防止船舶碰撞，尤其是在能見度不良的情況下避免船舶碰撞發(fā)揮了重要的作用。脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻鏘詠。AIS在中小船舶上應用趨勢為了保障船舶安全航行，提高航行效率，SOLAS條約第V章被修正為，從事國際航海的客船以及總噸數300噸以上的其他船舶，并且不從事國際航海總噸數500噸以上的船舶必須有搭載對應A級AIS設備的義務。從2002年7月AIS開始陸續(xù)裝備。鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減萵輳。但是，由于航海危難事故在非SOLAS船（即有關SOLAS條約第V章沒有規(guī)定必須搭載AIS義務的船舶）比較多的發(fā)生，國際方面對在非SOLAS船上強制安裝對應的AIS設備呼聲的很高，體現了以人為本、安全第一的理念。稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶欏灣。按照規(guī)劃，在非在SOLAS船可以安裝B級AIS設備，B級設備降低了功率、簡化了接口。1998年的M.1371-1標準中已經提出了采用SOTDMA的B級設備的具體要求，但是由于SOTDMA協(xié)議非常復雜，開發(fā)、測試費用很高，采用SOTDMA協(xié)議的B級設備成本較高。為了進一步簡單化AIS的信息交換，并確保與A級AIS的相互互通，IEC方面開展了采用CSTDMA協(xié)議的B級（ClassB）AIS設備的技術條件的討論。在2006年3月，通過了IEC62287-1國際標準，我國各方面也在積極探討研究B級AIS設備和簡易型AIS的技術標準。溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應釵藹。反恐與國家安全2