161959-166750_第十二章 船舶自动识别系统（AIS）

1、第十二章 船舶自动识别系统(AIS)第一节 概述自动识别系统（Automatic Identification System）简称 AIS。它诞生在20世纪新经济崛起的90年代，集现代数字通信、网络和信息技术于一体，是工作在VHF海上频段的新型的的船舶和岸基广播系统。船载AIS发射机可在无需船员干预的情况下连续地、自动地发射信息。当周围船舶使用适当的标绘系统显示时，通过从目标船发射的位置信息可以计算两船会遇的最近点（CPA）和到达最近点的时间（TCPA），船载AIS可快速、自动和准确地提供有关碰撞危险的信息。因此，AIS将成为现有航行系统包括雷达的重要补充。通常，通过AIS接收的数据，将增强船舶驾驶人员获得的信息质量，AIS是一个使所有用户更加了解交通状况的重要工具。1997年国际海事组织（IMO）航行安全分委会举行了第43次会议，通过了关于全球船载自动识别系统（AIS）性能标准的建议案，将AIS列入海上人命安全公约（SOLAS）第章，成为船舶法定配备设备。具体配置时间要求见下表。AIS设备船舶安装时间表船舶建造时间航线船舶类型安装期限2002年7月1日以后国际航线300总吨及以上所有

2、船舶船舶建造时必须安装2002年7月1日以前国际航线客轮、液货船2003年7月1日以前300总吨及以上所有船舶2004年7月1日以前国内航线客船及500总吨及以上船舶2008年7月1日以前国际海事组织对AIS规定了三个主要应用：（参考IMO决议MSC.74-69）（1）船舶对船舶，以避免碰撞；（2）对于沿岸国，为了获得船舶和装载货物的信息；（3）作为VTS工具，为了交通管理。第二节 AIS系统的组成AIS系统主要由AIS船台和AIS基站组成，AIS基站还可以联网组成AIS岸基网络系统，以扩大AIS的服务范围。一、AIS原理介绍AIS基本工作在两个专用的VHF无线电频率上，即AIS1（频道87B）161.975MHz和AIS2(频道88B)162.025MHz。根据国际海事组织性能标准，要求系统的报告容量至少是每分钟2000个报告。国际电信联盟AIS技术标准（ITU-R M1371）将一分钟分成2250个时间段（时隙），一个AIS船台的位置报告电文占2250个时隙中的一个时隙。由于两个VHF频道均可使用，可用的时隙数量是其双倍，达4500个。根据侦听数据链通信的历史和其它AIS台已知的未

3、来信息，每个AIS台确定自己的发射时间表（时隙分配），来自任何一个AIS台的位置报告电文占用2250个时隙中的一个时隙。AIS台通过国际协调时（UTC）连续地保持彼此同步，以避免时隙发射的重叠。台站时隙选择的自组织时分多址协议（SOTDMA）保证船舶将始终接收新的AIS台，包括突然出现在其它船舶无线电作用距离的那些站。由于系统工作在VHF无线电频段，AIS的通信能力是“视距”范围。如果接收的AIS台 “视距”范围内的AIS台数量超过帧容量（按照每分钟报告数），SOTDMA工作规则保证对每座AIS台的有效无线电台逐渐减少。当频道接近过载状态时， SOTDMA工作规则可以将无线电蜂窝容量降低，抛弃远距离的AIS台报告，目的是保持近距离报告（更重要的）的完整性，这就是系统的整体功能。基于自组织时分多址（SOTDMA）的播发模式允许系统局部过载达400%-500%，且对于船对船模式彼此靠近8至10海里或更近的船舶仍提供100%的通过量。一旦系统过载，为了优选近的目标，仅仅是远的目标被滤掉，这对于AIS船对船操作是重点考虑。实际上，系统的容量不受限制，允许同时容纳大量船舶。二、AIS船台AIS船

4、台连续和自主地向其它船舶和AIS岸台发射船舶自身的数据；接收其它船舶和AIS岸台的数据。如果中间间隔的陆地不太高，AIS能够“看见”弯段周围和岛屿后面的船舶。一般海上预计的作用距离是20至30海里，这取决于天线的高度。借助于中继站，可扩大AIS岸台和船舶的覆盖区域。典型的AIS船台由AIS船台主机、VHF天线、GPS天线和最小化键盘和显示单元（MKD）或者电子海图系统/电子海图显示和信息系统（ECS/ECDIS）的应用组成。其它可配置的设备包括一台（外置的）GNSS接收机、罗经（为了输入船首方向）、差分GNSS（DGNSS）接收机、电罗经和航行数据记录仪等设备。为船舶操作人员提供的功能和益处包括：（1）在ECS/ECDIS显示上实时跟踪所有配置AIS的船舶；（2）近乎瞬时地显示位置（具有DGNSS精度）以及对地航速（SOG）和对地航向（COG）；（3）当转向或操纵时，显示预计航迹；（4）对所有配置AIS的船舶具有预计到达时间（ETA）的功能；（5）记录历史航迹；（6）通过SOTDMA数据链，从基站可获得DGNSS修正；（7）向其它船舶和VTS中心广播自身船舶的动态、静态和航行相关的数据

5、；（8）发射或接收至/来自海事管理部门或其它船舶的短消息。三、AIS基站每座AIS基站由下列部分组成：（1）一台VHF发射机；（2）两台VHF自组时分多址（SOTDMA）接收机；（4）一台用来同步时隙的GNSS接收机；AIS基站主要工作于两个专用VHF频道（87B/88B）。不能使用这两个频道的地区，系统能自动地转换到指定的替换频道。实际上，系统容量是无限的，允许同时接纳大量船舶。不管船舶是否工作在外海、沿海水域和内陆区域，移动AIS台通常都工作在自主和连续的模式。在基本的SOTDMA VHF AIS网络自身成功应用的同时，这个系统仍在采用更先进的技术，保证未来功能的进一步成功扩展。不久将来可以看到包括附加的功能，例如DGNSS修正服务，便携式引航包，雷达目标播发，远程AIS模式（有利于专属经济区监测和搜寻与救助），VTS操作员和船舶驾驶员获得的所有这些信息都将显示在ECDIS、雷达或AIS专用显示器上。由于VHF覆盖区是典型的近程，要求的数据速率相当大。AIS台在两个平行的VHF频道上使用时分多址（TDMA）通信，每分钟时间被等长度分为2250个时隙，且它们使用世界协调时（UTC）的

6、时间信息作为初相计时机制来实现准确同步。如果要求，系统能够使用辅助独立的计时机制来工作，它的计时精度优于10s。这2250个时隙组成一个帧，且每个帧每分钟重复一次。四、中国海事AIS岸基网络2003年12月起，中国海事局利用航标事业发展资金，先后开展了北方海区、东海海区、南海海区等三个AIS岸基网络系统的建设。截止至2007年底，我国沿海已建的AIS系统包括73座岸站以及北方、东海、南海三处海区AIS管理中心和18个辖区AIS管理中心，系统采用冗余配置，可利用率优于99.5%，满足最新的AIS国际标准。其建设采取了网络化的国际先进理念，利用海事信息网络，可实现信息共享，系统已经实现与航标遥测遥控系统、VTS（船舶交通服务系统）、中国船舶报告系统等中国海事局所建设的海上交通助航服务系统进行数据交换，整合资源，充分发挥交通海事的服务功能。从规模及技术水平和建设理念上看，我国已建成的岸基AIS系统是亚洲地区规模最大的AIS网络系统，并与国际先进技术水平同步。第三节 AIS报文AIS的本质是VHF无线电收发信机，它能将诸如识别码、船位、航向、航速、船舶尺度、吃水和货物信息等船舶信息传送给其它船

7、舶和岸上的AIS接收机。由于它使用时分多址（TDMA）技术满足广播高速率，能以很快的更新率处理多个报告，能确保系统运行的可靠性和健壮性，它的特性和能力使AIS成为增强航行安全和提高航运交通管理效率的杰出的高科技新型航海助航设备。这些信息的解释和详细的数据内容在下表中给出以下列出AIS的所有报文名称和部分重要报文信息的解析，下表为AIS报文总结：ID名称说明1位置报告安排的位置报告（A级移动台）2位置报告指配安排的位置报告（A级移动台）3位置报告特殊位置报告，响应询问（A级移动台）4基站报告基站的位置、UTC、日期和当前时隙号5静态数据和航行数据安排的静态和航行报告（A级移动台）6二进制寻址报文寻址通信的二进制数据7二进制证实接收到的寻址二进制数据的ACK8二进制广播报文广播通信的二进制数据9标准SAR飞机位置报告只包含SAR操作的飞机位置报告10UTC日期询问请求UTC和日期11UTC日期响应当前UTC和日期，如可用12寻址安全报文寻址通信的安全数据13ACK的安全性寻址通信安全数据的ACK14广播安全报文广播通信安全数据15询问请求特殊报文类型16指配命令主管当局使用基站发布的特殊报

8、告行为的指配17DGNSS广播二进制报文基站提供的DGNSS校准18B级设备标准位置报告B级移动台使用的代替报文1、2、3的标准位置报告19B级设备扩展位置报告B级移动台的扩展位置报告，包含附加静态信息20数据链管理报文基站预约时隙21航标报文航标的位置和状态报告22通道管理基站对通道和收发机一些方式的管理23编组分配指令由基站对移动台进行编组分配24静态数据报文附加的静态数据报文25单时隙二进制报文只占用一个时隙的数据报文26多时隙二进制报文占用多个时隙的数据报文注：SAR：搜救；DGNSS：数字全球导航卫星系统AIS报文包括四种不同类型：（1）静态信息报文，在安装时输入AIS单元，且如果船舶改变其名称、呼号或者从一种船型转换成另一种船型时，信息才需要改变。这种信息每6分钟广播一次。（2）动态信息报文，一般通过连接至AIS的船舶传感器自动地更新。这种信息按照“报告率”一节中的规定更新。（3）航次相关的信息报文，在航次中可能需要人工输入和更新。这种信息也是每6分钟广播一次。（4）与安全相关的短消息。一、报文1、2、3：位置报告位置报告应当由移动台周期发射。报文1：A级移动台安排的位置报

9、告；报文2：A级移动台指配安排的位置报告；报文3：A级移动台响应询问的特殊位置报告。下表为报文1、2、3：位置报告参数比特数说明报文ID6报文1、2、3的标识重复指示器2中继器用，表示报文已重复多少次。用户ID30MMSI导航状态40动力在航；1抛锚；2不受指挥；3限制机动性；4受吃水深度约束；5停泊；6搁浅、触礁；7钓鱼；8扬帆航行；9留作将来导航状态的修订，用于携带DG、HS、或MP、或IMO危险或污染物C（HSC）的船只；10留作将来导航状态的修订，用于携带DG、HS、或MP、或IMO危险或污染物A（WIG）；11-14留作将来使用；15缺省无定义转向速率ROT80126以不低于（708/min）速率右转0126以不低于（708/min）速率左转0708/min的值编码为ROTAIS4.733*SQRT（ROT传感器）/min，其中ROT传感器是转向速率，由外部转向速率指示器输入，ROTAIS舍入到最近的整数值，127右转速率超过5/30秒(转弯指示器TI不可用)127左转速率超过5/30秒(转弯指示器TI不可用)128（80H）没有转向信息可用，缺省值ROT数据不应当从COG信息得出SOG10对地航速，0.1节步长（0-102.2节），1023不可用，1022表示不低于102.2节位置精度11高（ 10 m例如DGNSS差

《161959-166750_第十二章 船舶自动识别系统（AIS）》由会员ch****bc分享，可在线阅读，更多相关《161959-166750_第十二章 船舶自动识别系统（AIS）》请在金锄头文库上搜索。