新一代船舶识别技术.doc

新一代船舶识别技术摘 要 结合船舶识别系统的应用现状，对新一代船舶识别技术进行了初步研究探讨 【关键词】AIS 系统 VDES 系统 船舶识别 航海云 1 引言 目前，在海上航行和海事领域中， AIS（Automated Identification System）系统是普遍使用的船舶自动识别系统通过船-船、船-岸间的信息交互，可使 AIS 系统的船载用户和岸载中心得到及时准确的船舶静态信息、动态信息、与航次有关信息、与安全有关的信息等，有效保障了海上及港口区域船舶的航行安全和交通管理工作 但是 AIS 系统受其自身体制所限，存在一定的缺陷，主要如下：（1）AIS 系统是一个覆盖范围有限的近似封闭的信息交互系统对于船载系统而言其作用范围一般能覆盖 25～50 海里半径，而岸载系统的作用范围一般能覆盖 200 海里半径，该范围内的船舶信息可交互获取，但对于覆盖范围外的船舶信息无法有效获取 （2）AIS 系统频点和带宽有限，在船舶密级水域，信道阻塞率提高，存在丢失可能同时，因频点有限，在船舶密级水域，在卫星上接收 AIS 信号时会出现大量时隙冲突，无法有效处理 　　（3）AIS 系统工作于半双工模式，不能同时收发信号，工作效率较低。

（4）AIS 系统界面显示船舶数量有限，而存在重叠的可能 因此，目前国际国内均在对船舶识别技术进行研究探讨，以期在充分利用现有技术的基础上进行发展，获得话语权 2 船舶识别技术研究现状 现有通用船载自动识别系统的性能标准是 1997 年由国际海事组织航行安全分委员会确认通过的，迄今已近二十年随着 AIS 系统的成熟和推广应用，其弊端也越来越明显，多国研究机构已经进行了大量的研究，新一代船舶自动识别系统技术标准的确立已经提上日程，目前称之为 VHF Data Exchang System （简称 VDES 系统）甚高频信息交换系统 VDES 系统功能及频率划分如图 1 所示，VDES 系统是一个兼容并蓄的集成化大系统，兼容目前应用广泛的 AIS 系统，又对 AIS 系统的补充如 Long Range AIS 系统和 ASM 系统有所支持，但其核心确立为 VDE 子系统，其研究的重点是船舶信息在 VHF 频段的有效传输和交换，其目的是实现在全球范围内对海上船舶的信息实时有效接收、处理、分析和交换，提高航行安全，实现高效的船舶交通规划和监管 具体来说，VDES 系统包含四个子系统：原有的 AIS 船舶自动识别系统、Long Range Identification and Tracking System（简称Long Range AIS 系统）船舶远程识别和跟踪系统、Application Specific Messages（简称 ASM 系统）特定应用信息系统和 VHF Data Exchange（简称 VDE 子系统）系统，为示区别，称 VDE 系统为甚高频信息交换子系统。

3 VDES 系统浅析 VDES 系统中，Long Range AIS 系统的运行机制与 AIS 系统基本一致，仅仅是收发频点和报文长度、内容有所区别其功能是执行海上安保和搜救任务，报文内容少，?l 送间隔长，只能应用于特定的场合和环境因此，在船舶稀疏区其信号需要通过星载 Long Range AIS 系统才能有效采集和传递，在船舶密集区因其信号发送间隔时间较长，可能无法及时有效的被周围船舶获取，均有一定的局限性 ASM 系统的频点和调制方式与 AIS 系统不一样，但其技术和性能没有本质性的区别，只不过是针对一些特殊应用的报文和新增应用的报文，并兼顾了“实时”通信的功能 根据 ITU-R M.2092-0 的建议，可简单认为 VDE 子系统可使用VHF 频段 6 个间隔 25KHz 的相邻频点用于接收信号，同时可使用 VHF频段六个间隔为 25KHz 的相邻频点用于发射信号，输入信号与输出信号频带范围相隔 4.6MHz从理论分析 VDE 子系统的频段资源已远超 AIS 系统，信息交换功能的实现已具备基础，同时收发信号频段的分离使得信息传输的全双工模式成为可能，性能必然超越 AIS 系统。

4 航海云与 VDE 子系统 　　21 世纪是个信息化的时代， “云概念”的应用已成为信息化的标志之一 “云概念”主要是指电子产品能够通过信息网络的“云计算”技术实现各种终端设备之间的互联互通，提供资源分享应用 地球表面的 70.8%都是海洋，海上航运系统的航线虽然很早就遍布全球，但信息的传递交换却落后于时代，急需进行变革VDES船舶信息交换系统的成功与否，不仅仅取决于其对海上航行安全和规划的作用，还取决于其全球化、信息化的范围和程度 目前，VDES 系统的船载、岸载部分的技术性能标准已基本敲定，并在 ITU-R M.2092-0 的建议中体现，但星载部分的技术性能标准目前尚未确定，最快可能 2019 年才能形成基本标准缺失的这一环节，个人认为是 VDES 系统全球化、信息化的关键下面，将就 VDE 子系统的架构设计提出个人见解，抛砖引玉，以期共同探讨 VDE 子系统首先分成两个网络： （1）地基网络； （2）星基网络 地基网络架构基本类似于现有的 AIS 系统，通过相邻的船-船、岸-船之间的信息交互，构建最初级的信息交互系统，该系统在此层面是由数量众多、覆盖面相对较小、相互独立，类似于一片片大小不一、形状不规则的云朵一样的子系统所构成，在船舶较少区域，该系统甚至允许单艘船组成一个独立的子系统。

该系统最关键的部分，是所有的船舶和岸站在经过短时间的信息交互后，应能自动确认与星基网络交互信息的那台 VDE 设备（能接收的台站数量最多，称之为地星链接设备）并与之同步，该设备在接下来的时间内与星基网络建立联系，将当前接收采集到的船舶信息通过对星信道实时传输到星基网络。