SOTDMA在AIS中的應(yīng)用研究

ilil海海運學(xué)院碩卜論文 SOTDMA在AIS中的/、V用訕究上海海運學(xué)院碩士學(xué)位論文SＯTDMA在AIS中的應(yīng)用討論姓名:李軍申請學(xué)位級別:碩士專業(yè)：交通運輸工程指導(dǎo)老師:方泉根2０03．3。1摘要目前船舶之間的通信主要依靠VHF無線電話，由于語言不通和通信效率的低容易延誤時間和誤解對方船舶的操船意圖，造成避讓行動不協(xié)調(diào)而釀成海損事故。在現(xiàn)有的導(dǎo)航設(shè)備中，船用雷達(dá)／AＰPA供應(yīng)的信息量又格外有限，它不能識別他船，也無法實現(xiàn)船舶間的通信，而且在通航密度大的狹水道和惡劣海況條件下，其周限性更為嚴(yán)重。另外,現(xiàn)代國際航運為了降低營運成本，ＦR朝船舶大型化、高速化和全自動化的方向進(jìn)展，為保證船舶航行平安和保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境,需要一種新型的導(dǎo)航和通信系統(tǒng)牢靠地實現(xiàn)船一船和和船一岸之間的通信?；谶@樣的需要和現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)展，船舶自動識另AutomａｔicIdentｉfｉcatioｎSysteｍ，ＡIS)應(yīng)運而生了。>?一^＾一AiS系統(tǒng)主要應(yīng)用于船舶避碰和f船舶交通管理系統(tǒng)（ＶｅｓｓelTrafｆｉcServicｅ,VTS）。AIS系統(tǒng)可供應(yīng)船舶識別信息和高實時性的精確的船舶運動參數(shù)（船位、對地航向、對地航速以及船首向等）。它與當(dāng)前的雷達(dá)相比具有供應(yīng)信息量大，實時性好，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，是雷達(dá)系統(tǒng)的補充或替代設(shè)備。AＩS系統(tǒng)運用和支持很多船舶自動掌握技術(shù)，可以從根本上轉(zhuǎn)變目前船舶間的避碰方法和VTＳ的船舶識別和航行管理方式，將會給海上船舶監(jiān)控帶來革命性的進(jìn)步。國外在ＡＩＳ技術(shù)的討論方面已經(jīng)做了大量的工作,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷更新，產(chǎn)品已十分成熟.在國內(nèi)，ＡIS方面的學(xué)術(shù)討論活動和技術(shù)推廣活動也愈來愈多,^-些企業(yè)、討論單位也在著手研制和開發(fā)AIS設(shè)備,但由于技術(shù)資料相對缺乏,對AIS的討論，格外是對AIS中的核心技術(shù)自組織時分多址聯(lián)接技術(shù)（SOTDMＡ）的討論還不夠深化系統(tǒng)。為了跟蹤國際AIＳ的進(jìn)展動態(tài),掌握AIS的核心技術(shù)并加以幵發(fā)應(yīng)用，本文作者主要做了以下討論工作：1、依據(jù)國內(nèi)外的資料、發(fā)表的論文和國際海事組織的有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對AＩS系統(tǒng)的構(gòu)成、應(yīng)用和進(jìn)展進(jìn)行了歸納整理。2、對ＡＩS系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)HDＬC、ＧMSＫ、ＳOTDMA進(jìn)行系統(tǒng)的討論分析，重點分析了AIS的系統(tǒng)同步方式、ＧMSK調(diào)制解調(diào)的實現(xiàn)方法。3、對SＯTDMA數(shù)據(jù)鏈路格式、通信協(xié)議、時隙選擇的進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，找出了AIＳ的系統(tǒng)工作流程，并對SOTDＭA數(shù)據(jù)鏈路傳輸進(jìn)行了初步的實驗驗證。，本文通過對上述項目的討論,為進(jìn)一步討論幵發(fā)具有自主技術(shù)核心的AＩＳ設(shè)備產(chǎn)品有肯定的實際使用意義。｝關(guān)鍵詞:AIＳ,SOTＤMA,HＤLＣ、GMSKAＢSTRACＴNowaｄａys，thecoｍmuniｃatioｎbｅtｗｅenvｅsselｓmａinlydepeｎdsontｈｅＶHＦonboａrd．Becauseｏfthevarｉoｕskｉnｄsoｆlａｎｇuageｓandｌowefｆicｉｅncyofthecomｍｕnicaｔｉｏn，iｔisｖerｙeａsｙtocaｕsｅtheｔimedelayandｍｕtualmiｓｕｎdersｔaｎdｉｎｇoftheoｔｈｅｒｓ１maｎeuverinｇinteｎtｉonanｄｌeadsｔothｅoｃcｕrrenceｏfthｅmａrineaccｉｄｅｎｔs．Aｍｏngｔheexｉsｔiｎgｎaｖiｇａt(yī)ioｎaids,ｔheinｆｏrmatiｏｎｐrovidedbytheradarａndARＰAaｒeveｒｙlｉmitｅd.Itcａｎｎotiｄentiｆyｔhｅoｔhｅｒvｅssｅｌaｎｄcondｕctｔｈeｃommunicａt(yī)ioｎbｅｔｗeenｖｅsselｓａsｗell—Ｉtｓliｍｉtationsarｅmｏｒnserｉousintheａreａｓwｉtｈｔhｅheavytraffｉｃｓandsｅas.Meaｎwｈile，tｈemｏdｅrniｎterｎａt(yī)iｏｎａlsｈippinｇｉnｄｕstrｙisｄeｖｅｌopeｄwiththｅlａｒｇersｉzｅ，higｈｓｐｅeｄandfullautｏmationofｔhevessｅｌsforsａvinｇｔｈecostofoperａt(yī)ｉon．Toeｎsｕｒｅtheｓaｆeｔｙnavigａt(yī)ioｎofｖeｓseｌsaｎdｐrotｅcｔtｈenａｔｕrａｌenｖiｒonmeｎtｏfｓｅas，itneｅｄｓaｎewｎａviｇａt(yī)ionaｉdaｎｄcommｕniｃationsyｓtｅm,whiｃｈiｓrelｉａbleｆｏrtheｃomｍuｎicatｉｏnｂetｗeｅｎshｉpｔoｓhipaｎdsｈipｔoshｏre.Baseｏnｔｈisnｅcｅｓｓｉｔｙaｎｄｔheｄevｅlｏpmentofnewanｄhigｈtechnoｌｏgｙ,tｈｅship’sａｕtomａt(yī)icｉdentificatiｏnsｙstｅm(AIS)ｈａｓｂeeｎdeveｌｏpedandａｐpｌied．AＩSisａsｙｓtｅmｓpeciaｌlｙａpｐliedfoｒthesｈip,scｏllisioｎaｖoiｄancｅanｄvｅsselｔrａffiｃservice（VＴＳ).Ｉtcanpｒoviｄethｅｉｄentｉfiｅｄiｎfｏrmaｔｉonａｎｄrｅaｌtimｅｄataｏｆｔhevessel’ｓmovｅｍeｎt（ｐositｉon,ｈeadinｇ，courｓeａndspｅedｔｏtｈegｒoｕnｄ,eｔc.）．Cｏmｐａｒｉnｇｗｉtｈtheraｄar,iｔcanｐrovｉｄemｏrerealｔimeaｎｄｈighquａｌitydａt(yī)aａndIｎfoｒmatioｎ.ＩｔcａｎbeａsuppoｒtiｎｇdｅvｉceorｓubstitｕtiｏnfoｒｔherａdaｒandＡRPＡ．AＩＳcａnaｌsoｓupporttheaｐpｌicatｉｏnofmｏreautｏｍatｉoｎｔeｃhｎoloｇｙoｎboａrｄvesｓｅlsａｎdiｔwiｌｌchａnｇeeｓsｅntiallyｔhｅｅxｉstｉnｇmetｈｏdsfｏｒcollisｉonａvoｉdanｃeａｎｄtheｍｏdelsoｆVＴS.Ｉnfacｔ,itwiｌlｂrｉnganewｒeｖolｕtioｎtothemonitoringｏfｖesseｌｓaｔｓea.ThｅfoｒeｉgｎresearcheｒsｈａｖeｄｏｎｅａｌotfｏrthｅdｅveｌｏpmｅｎtofAIＳ，ｔheｓｐｅcificａt(yī)ioｎaｎdsｔandarｄhａvebeenrevisedandupdated．ThｅdeviｃesofAIShａvｅbeenpｕtiｎtopraｃtｉcaluse．ThenaｔionａｌreｓｅarchｗorkfｏｒAＩSｈａsbeendevｅlopedinrecｅntｙears，somｅinstituteｓｈａvestａt(yī)ｅdｔｏdevelｏｐanｄmaｎｕfactｕreｔhedevｉcesｏfAIＳ。Ｄuｅtｏｌackoftｈelatesｔtecｈｎiｃaｌｉnformatiｏnanddｅeｐｒｅseａｒchoｆｓｏmｅcoreｔｅcｈnｏlogｙ,sucｈaｓtheteｃｈnoｌoｇｙoftｈeｓelｆ—ｏrｇanizｅdtimｅｄivisｉoｎｍｕltiｐleａcｃessf_.f_.海海運學(xué)院碩h論義 在:用研究卜海洵運學(xué)院碩士論義卜海洵運學(xué)院碩士論義 SOTDMA在A丨S中的用研究（SOＴDMA）,aｎｄtherewillsｔillbealottoｄofortheｎatioｎaldevelｏpｍｅｎtｏfAＩＳ．ForgeｔtinｇmｏｒestuｄｙaｎdｒeseａｒｃｈabｏｕｔtｈｅＡIS，theaｕｔhｏrofthisｄiｓsｅrtａt(yī)ionhaｓdonｅthｅｆoｌｌowiｎgwork：Introｄucｉnｇａndｓumｍarｉｚingtｈｅcｏmponｅnｔs，aｐplicationａｎdｄeｖｅlopmｅｎtｏｆAISaｃcｏrdinｇtｏthｅtｅchｎicａrmation，paperｓｂothissuedａt(yī)hoｍeaｎdabroaｄ,ａndtｈｅｓpｅcifｉｃａt(yī)ionandstaｎｄarｄｓofIｎternationalＭａritimｅＯｒganiｚatiｏn．,Sｔｕdyiｎgａｎdａnaｌyzｉｎgｔｈecoｒeｔechnologiｅs，ｓｕｃhaｓHＤLC、ＧＭSK、SＯＴDMA,maｉnlyanaｌyzｉngａbouｔｔｈｅcｏｎductiｏnoftheｍethodsfｏrｔｈesｙｓtemaｔiｃsyｎchronisｍaｎdthemoｄulａt(yī)ｉoｎａnddｅcodeofGＭＳK。SｙｓtｅｍatｉcaｌｌyanalyｚｉｎgtｈｅdatalinkｏfSOTDMＡ,ｃｏmmｕnicaｔｉonprｏcedureaｎdslotｓeｌeｃtｉｏn，ｌookiｎgouttheworkingfｌｏｗｏfＡIＳａndhavｉngsｏmeｉniｔｉalｅxperimenｔａｌｗｏｒkfoｒthｅｄａt(yī)ａlｉnｋofＳＯＴＤＭＡ。Theｒewｉlｌbetheｐraｃticａlｓｉgnifｉcａｎｃefortheself-ｄｅvelopmeｎｔｏftｈeＡiScｏretｅｃｈnｏｌｏgyｔhｒｏｕｇｈｔherｅsearｃhandanalｙsｉｓoｆthｅaｂｏveｉtemsｉntｈisｄissertatｉonKeｙＷｏｒds：ＡIＳ，SOTDMA,HDLC、GＭＳＫＧraduateStudｅnt：LiJｕnCｏmmunicatｉｏns&TｒａnｓpｏrtPlaｎning&ManagｅmeｎｔDiｒectedby:PrｏfeｓsorFangQｕangeｎm。m??????別現(xiàn)代船舶朝著大型化、高速化方向進(jìn)展，船舶數(shù)量與水域交通密度及危險貨物裝載量不斷增加,海損事故時有發(fā)生,嚴(yán)重威脅著船舶航行平安及海洋生態(tài)環(huán)境，航行的船舶如何能有效地避碰，始終是人們長期討論的課題之一.眾所周知,目標(biāo)船的航行動態(tài)（位置、航向、航速）信息的實時獵取和處理以及對目標(biāo)船的跟蹤是有效避碰的基礎(chǔ)，目前廣泛應(yīng)用的是ＡRPA雷達(dá)（AutｏmaｔicRaｄarPlｏtＡid，ＡRPＡ),ＡＲPＡ以其獨特的優(yōu)勢在上個世紀(jì)七、八十年月得到了飛速的進(jìn)展,它在船舶平安航行和船舶交通管理中發(fā)揮著重要的作用。但ARＰA雷達(dá)用于船舶避碰存在某些方面的局限性，如:所供應(yīng)的信息量有限，不能給出目標(biāo)船標(biāo)識；存在近距離盲區(qū)及陰影區(qū)；對信息的處理有肯定的延遲而不能供應(yīng)即時數(shù)據(jù)；易受天氣條件的影響;未能與通信設(shè)備有機(jī)結(jié)合無法實現(xiàn)船舶之間和船岸之間的信息自動交換等。近年來進(jìn)展起來的ＡIＳ船舶自動識別系統(tǒng)（AｕtｏｍatｉcIdｅntificａt(yī)iｏｎSysｔem,ＡＩＳ)很好地決了上述問題。AIS目前已被確定為通用船舶識別系統(tǒng)（ＵnivｅrsaｌＡutomａｔiｃIdeｎtifiｃatiｏnＳystｅｍ,ＵAIS)，它是一種工作在海上甚高頻無線電話(VHＦ)頻段的船載自動廣播系統(tǒng),通過該系統(tǒng)可以連續(xù)自動地向其它船舶或岸臺播發(fā)和接收船舶的靜態(tài)數(shù)據(jù)(如船名、識別碼、船長和船寬等）和動態(tài)數(shù)據(jù)(如船位、航向、航速等）是一種新型的船舶避碰設(shè)備,它在船舶上應(yīng)用，將引起船舶避碰手段的某種變革，它在船舶交通管制系統(tǒng)（VesselTraｆｆｉｃSｅrviｃe,ＶTＳ）中應(yīng)用,也將引起ＶＴS對船舶交通管理的某種變革，甚至可實現(xiàn)世界范圍內(nèi)的航路管理。2０00年5月國際海事組織(IＭ0)海上平安委員會第7３次會議上通過了新修訂的海上人命平安公約(SaｆeｔyofＬiｆｅatSｅa，SOＬAS)第Ｖ章關(guān)于強(qiáng)制安裝船舶自動識別系統(tǒng)AIS的決議，規(guī)定了從２00２年7月１日起對全部３０0總噸及以上的國際航行船舶和500總噸及以上的非國際航行船舶，以及全部客船，應(yīng)按統(tǒng)一的時間表配備一臺AＩＳ設(shè)備。目前，AIS已經(jīng)開頭實施并投入使用，而國內(nèi)對這一新的系統(tǒng)的討論，格外是對AＩＳ中的核心技術(shù)自組織時分多址聯(lián)接技術(shù)（Self—organiｚｅｄTimeDivisionMｕltipleＡccｅsｓ，SOTDMA)的討論以及其應(yīng)用的討論還不夠深化,因此，選擇這一課題討論的目的是：1、對AＩS系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)HＤLＣ、ＧＭSK、SＯＴＤMA進(jìn)行系統(tǒng)的討論分析，重點掌握AIS的系統(tǒng)同步方式、ＧMSK調(diào)制解調(diào)的實現(xiàn)方法和SOTDMA數(shù)據(jù)鏈路格式、通信協(xié)議、時隙選擇的分析方法.2、通過對S0TDWIA系統(tǒng)的分析，提出AIＳ系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)思路和方案，為進(jìn)一步討論幵發(fā)AIS系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)理論基礎(chǔ)。hh每海運學(xué)院碩七論文 SOTDMA在AIS中的Kv:用研究海海運學(xué)院碩丨:論文 在中的應(yīng)用研究丨.御海運學(xué)院腴上論義丨.御海運學(xué)院腴上論義 SOTDMA辦A1S中的應(yīng)用研究本論文主要分四個部份，分別為第一、二、三、四章。第一章從AＩS的產(chǎn)生過程、實施ＡIＳ的意義'國內(nèi)外進(jìn)展?fàn)顩r入手’對AIS的進(jìn)展趨勢和市場前景做了初步的分析。其次章對AIS的系統(tǒng)構(gòu)成和技術(shù)性能特點進(jìn)行了介紹。第二章對AＩＳ系統(tǒng)采納的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深化的分析,重點分析了HDLC、GＭSＫ，TDMA和同步定時技術(shù)及其實現(xiàn)方法。第四章通過對ＳOTＤMＡ四種通信協(xié)議的分析，找出了AIＳ的系統(tǒng)工作流程，并對ＳOＴＤMＡ數(shù)據(jù)信息包的發(fā)送與接收進(jìn)行了實驗室驗證.1AIS的產(chǎn)生過程長期以來船舶之間的信息交換極其有限。主要依靠ＶHF無線電話通過人工操作進(jìn)行,效率較低。雖然基于岸基雷達(dá)搜集目標(biāo)信號的VTS的進(jìn)展和應(yīng)用以及VＴS利用VHＦ－DF（ＤｉrectｉonFｉnder,DＦ）人工船位報告識別方式也能了解船舶(目標(biāo)）的航行狀態(tài)、航向、航速以及識別船舶，但其獵取的信息量有限,加上VＴＳ系統(tǒng)采納恒載頻非相參脈沖雷達(dá)信號體制，存在著對目標(biāo)跟蹤的精度、分辨率與牢靠性的局限性，使VTS的進(jìn)展受到了挑戰(zhàn)。為了解決自動獲得船舶信息和航行狀態(tài)的問題，國際上對船舶自動識別系統(tǒng)提出過兩種方案，一種稱為甚高頻(VＨＦ）／數(shù)字選呼（DiｇitａlＳeleｃｔionCaｌl，ＤＳＣ）方式;另一種稱為廣播方式。１、甚高頻(VHF)/數(shù)字選呼(DＳＣ）方式198８年,VTＳ委員會依據(jù)對現(xiàn)有應(yīng)答器設(shè)備的兼容性、分辨率、應(yīng)答速度、價格、牢靠性等要素進(jìn)行了加權(quán)評價，其結(jié)論是：甚高頻無線電應(yīng)答器(ＶＨＦRaｄiｏTranｓponder）為最優(yōu)。挪威、德國和荷蘭擔(dān)當(dāng)了VHF/DSC設(shè)備的試制工作。與此同時，國際航標(biāo)協(xié)會(ＩＡLA)也開展了這方面的討論活動。在1989年的第3６次國際海事組織航行平安分委會的會議上，提出了“釆用數(shù)字選呼技術(shù)的應(yīng)答器系統(tǒng)”的提案，將它作為國際航標(biāo)協(xié)會、國際港口與港灣協(xié)會（IAＰH)、國際航海學(xué)會（IAIN）、船長協(xié)會國際聯(lián)合會(ＩFSMA）和國際海洋引水員協(xié)會（LＭPA)的共同備忘錄。航行平安分委員會審議的結(jié)果,決定向國際海事組織海上平安委員會(MSＣ)報告如下情況，并認(rèn)為：①本設(shè)備與ＧＭDSS系統(tǒng)的設(shè)備有協(xié)調(diào)性，可望取得較好的效果；②本提案與國際無線電詢問委員會(CCＩR）有親密的關(guān)系。另一方面,國際無線電詢問委員會的8B常設(shè)小組（CCIR-SG８B）審議這種應(yīng)答器的技術(shù)特性，并將它制定為前述的M．８25號的建議;航行平安分委員會也在1992年的第３8次會議上同意了這個提案-作為以WＬ82５號建議為標(biāo)準(zhǔn)的船舶自動識別系統(tǒng)，北美和歐洲的一些國家在90年月前后提出的系統(tǒng)是一種基于VＨFDSＣ技術(shù)的“應(yīng)答器系統(tǒng)（ＴｒanｓｐoｎｄerSysｔem）"VHF/DSC選呼方式,它使用了甚高頻7０頻道。其基本方法是在ＶHF70頻道上以ＤSC方式自動發(fā)出詢問信息，接收到詢問信息的ＶHF接收機(jī)(裝在船舶或岸臺上)依據(jù)詢問方要求的頻道,將本船的識別碼、船名、船位、航向、航速、吃水等信息自動傳給詢問方，這樣便實現(xiàn)了自動應(yīng)答功能。這一新技術(shù)也在ＶTＳ中得到了運用，被稱為“增強(qiáng)型VTＳ”。２、廣播方式在M.８25號建議中指定的船舶自動識別系統(tǒng)可應(yīng)用于撻界的大部分海疆,但使用頻率為甚高頻70頻道(全球海上遇險與平安系統(tǒng)GＭＤSS中數(shù)字選呼通信的專用頻率），由于調(diào)制速率低（12００b/s),且各應(yīng)答器發(fā)來的信息不同步，單位時間內(nèi)的最大呼叫次數(shù)又受到限制,所以它的容量小，難于適應(yīng)在船舶交通擁擠的海疆中的需求,而且也不能用于船舶之間為避碰而進(jìn)行的通信,也難于在信息需要飛快更新海疆中船舶航行位置的跟蹤。由于現(xiàn)有的美國的全球定位系統(tǒng)(GＰS)能供應(yīng)精準(zhǔn)的船位信息數(shù)據(jù),并利用從GＰＳ導(dǎo)航衛(wèi)星得到精準(zhǔn)的時間信息來同步發(fā)送和接收信息。這樣,通過把獵取船位用的系統(tǒng)接收機(jī)、甚高頻段收發(fā)機(jī)和通信處理裝置進(jìn)行組合，就可有效地利用無線電頻道，能使各發(fā)信機(jī)在各個相應(yīng)時隙(timesｌｏt)間內(nèi)自動地傳送船舶的識別符號等信息。依據(jù)這樣的背景和新技術(shù)幵發(fā)的船舶自動識別系統(tǒng)AIS,可稱為廣播方式的識別系統(tǒng).1９94年,瑞典和芬蘭首次提出了“無線電AIS”的概念，這是一種“將自組織時分多址聯(lián)接技術(shù)ＳOTDＭA（Ｓelf—ＯrganizeｄTimeDiｖisｉｏnMultｉpleAcceｓｓ)應(yīng)用于船舶間和船岸間的海上轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)”,需要具有２5ｋHz帶寬的甚高頻頻道，每分鐘可使用２250個時隙信道。依據(jù)這種時隙指定的想法而實現(xiàn)的數(shù)據(jù)鏈，最初是為民航飛機(jī)的管理，飛機(jī)之間和飛機(jī)與地面的通信幵發(fā)的，為了最大限度地利用頻道，釆用了SOTDＭＡ處理方式.這種方式也能滿意在交通環(huán)境惡劣的海上通信條件,具有通信容量大、抗干擾能力強(qiáng)的特點＾這種廣播方式的船舶自動識別系統(tǒng)的其主要技術(shù)特點如下：系統(tǒng)組成基本的系統(tǒng)由以下的裝置組成：確定船位和精準(zhǔn)的系統(tǒng)時間的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(ＧPS）接收機(jī);將船位等數(shù)據(jù)信息組成在指定的短時間的時隙內(nèi)的高性能的自組式通信掌握裝置;能使數(shù)據(jù)傳送率達(dá)到９6００b/ｓ的甚高頻收發(fā)信機(jī)。信息傳送信息依據(jù)使用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的時間信息而精準(zhǔn)同步的時隙進(jìn)行傳送。這種定時精度達(dá)到１０ys以內(nèi)。時隙依據(jù)９６00b/s的調(diào)制速率和船位等信息所需要的容量來考慮,將1個時隙的時間設(shè)計成2６.67ｍｓ長,使在1miri內(nèi)可使用2２５0個時隙。調(diào)制方式采納高斯濾波最小位移鍵控GMSＫ（ＧaｕssiａｎＭiｎimumＳhｉftKeyinｇ）。數(shù)據(jù)鏈數(shù)據(jù)鏈能以４種不同的方式使用，它在海上應(yīng)用的主要方式是自主和連續(xù):海海運學(xué)院碩上論文 {\中的應(yīng)用研究:海海運學(xué)院碩上論文 {\中的應(yīng)用研究hh海海運學(xué)院碩卜論文 SOTDMA在AI3中的吒用研究5方式，在特殊的狀況下可短期使用其它方式。為了決定最初的發(fā)信選擇哪個時隙，應(yīng)答器先設(shè)置自主方式,監(jiān)視約1mｉn，接著，為發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的船位等信息選擇空余的時隙。信息的型式信息長度為26.６７ms，當(dāng)傳送速率為９600b/s時，信息量為256bｌｔs,,并確保其中1６8biｔs的數(shù)據(jù)塊（ｄatablａｃk)供船位等信息使用。數(shù)據(jù)塊內(nèi)的信息數(shù)據(jù)塊內(nèi)所包含的信息內(nèi)容主要有位置報告信息、船舶靜態(tài)數(shù)據(jù)和航行有關(guān)數(shù)據(jù)信息、廣播信息、世界協(xié)調(diào)時UTC時間信息、時隙安排信息等。19９6年9月,在國際海事組織（IM0)航行委員會（NAV)第4２次會議上，各成員國代表對AＩS釆用VＨＦ-DＳC或SOＴDＭA廣播方式進(jìn)行了廣泛爭論，最后達(dá)成以下共識，即將來船舶ＡＩＳ必須滿意船舶間和船岸間不斷增長的信息交換需求。丨Ｍ0在考慮了這項提議后,決定將來的進(jìn)展將釆取以瑞典和南非兩國提出的“廣播式SOTDＭＡ”建議為基礎(chǔ),并將該系統(tǒng)命名為“通用自動識別系統(tǒng)(UＡIS）＇１99８年,國際電信聯(lián)盟（ＩTU）正式通過《在VHF海上移動頻段時分多址船載自動識別系統(tǒng)技術(shù)特性》.199９年11月,丨ＭONＡV第４5次會議通過《AＩS強(qiáng)制安裝決定2０00年6月，IM0海上平安委員會(MＳＣ）第73次會議通過了新修訂的SOLAS公約第V章關(guān)于強(qiáng)制安裝船舶自動識別系統(tǒng)(ＡIS）的決議，并確定了AIＳ船載設(shè)備的安裝時間表，如表１－U表1－1AIS船載設(shè)備的安裝時間表類型AＩＳ安裝時間要求２０02年７月1日以后新造的３00總噸以上船舶和全部造客船必須安裝ＡＩS設(shè)備國際航線客船和油輪2０03年7月１日前安裝2０0250000總噸及以上的船舶20０4年７月１曰前安裝年７1000０總噸-５０0０0總噸的船舶2０0５年７月1日前安裝月1３000總噸—1000０總噸的船舶2００６年7月1曰前安裝曰前300總噸-3000總噸的船舶20０7年7月1曰前安裝建筑國的船內(nèi)航線客船及５0０總噸以上的船舶20０8年7月１日前安裝tｌ前，北美、北歐等國相繼建立了應(yīng)用系統(tǒng)并進(jìn)入了有用化階段。由于船舶強(qiáng)制性裝備ＡIS日期已經(jīng)到期和即將接近，各國的AIS系統(tǒng)的建設(shè)已經(jīng)和將要啟動。ＡIＳ也從單臺設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)、向Inｔｅｒｎet方向進(jìn)展?？梢灶A(yù)見，隨著船舶安裝AＩS裝備的R益普及，AIS的應(yīng)用將進(jìn)入“規(guī)模效應(yīng)”階段。實施ＡＩＳ的意義如果每一艘船都安裝了船舶自動識別系統(tǒng),船舶會遇時就可把本船的航行信息發(fā)送出去,并可接收到周圍其他船舶發(fā)送來的航行信息,這會給海岸和港灣的船舶管理及海上船舶的航行和避讓帶來重要意義.1、船舶避碰通信過程中對船舶識別的需要目前船舶避碰過程中使用的無線電通信設(shè)備主要是ＶHＦ電臺，由于沒有自動獵取對方船舶標(biāo)識的手段，并且使用ＶHF通信在信息準(zhǔn)時性、語言溝通方面都存在局限性，實際上難以利用它在避讓前達(dá)成避碰協(xié)議,進(jìn)而延誤時間造成緊迫局面，給航行平安帶來事故隱患.2、解決船舶交管系統(tǒng)(VＴS)中存在的船舶識別的難題由于目前船舶交管服務(wù)中的主要觀測手段是雷達(dá)和ＶHＦ—DF設(shè)備，但是它們不能供應(yīng)船舶標(biāo)志信息,因而在海上交通管理中，ＶTＳ操作員收到船舶用VHF報告的船位后,需要從顯示屏上尋找到該船的目標(biāo)回波,通過鼠標(biāo)點擊目標(biāo)回波,使其納入跟蹤范圍，并用鍵盤輸入船舶的船名等標(biāo)志信息.這種人工船位報告工作是一件費時且繁鎖的工作.3、為船舶航行供應(yīng)新的觀測手段雷達(dá)是目前船舶使用的主要無線電觀測系統(tǒng),雖然能供應(yīng)它船方位和距離等信息,但雷達(dá)極易受惡劣天氣、海況和地形影響。而A丨S能供應(yīng)包括船位、船速、航行狀態(tài)、船名、呼號、船舶長度和吃水等在內(nèi)的大量船舶動態(tài)和靜態(tài)信息，且不易受到天氣和海況干擾。4、將海上通信帶入計算機(jī)數(shù)字通信的網(wǎng)絡(luò)時代AIS實現(xiàn)了船舶駕駛臺計算機(jī)間的動態(tài)聯(lián)網(wǎng),利用它可以進(jìn)行船舶間以及船岸間的數(shù)字電文傳輸,提高效率,并在肯定程度上避開了海上通信的語言障礙.5、為航海技術(shù)的進(jìn)展供應(yīng)新的平臺利用AＩS在船舶間以及船岸間建立的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和供應(yīng)的信息,可以開發(fā)更多的新的應(yīng)用，以進(jìn)一步討論解決船舶信息交換、操縱、避碰、掌握和監(jiān)視等領(lǐng)域存在的問題，進(jìn)一步推動航海技術(shù)的進(jìn)展。6、廣泛適用于各種類型和不同大小的船舶卜海海運學(xué)院碩丨:論文卜海海運學(xué)院碩丨:論文 丨中的庖用研究卜海海運學(xué)院碩丨:論文卜海海運學(xué)院碩丨:論文 丨中的庖用研究丨:海海運學(xué)院碩上論文丨:海海運學(xué)院碩上論文 SOTDMA在AIS中的;、V:用研究ＡfS集導(dǎo)航、通信和觀測功能于一體，因此它從技術(shù)型和經(jīng)濟(jì)型兩個方面更適合海上航行的各類船舶，對提高海上船舶的技術(shù)裝備水平能起到很大推動作用.國內(nèi)外AIS進(jìn)展現(xiàn)狀幾年來，AＩS或類似AIS系統(tǒng)已經(jīng)在世界上很多國家港口或水域的VＴS中進(jìn)行了試驗或有限的應(yīng)用。1９９３年，加拿大海岸警備隊在Vancouveｒ島西海岸進(jìn)行AIS試驗,以加強(qiáng)對漁船識別、跟蹤并改善海上VHF通話堵塞現(xiàn)象。當(dāng)時使用了“超準(zhǔn)線一載波偵聽多路訪問”技術(shù).1９94年，開頭使用DGＰS作為ＡIS內(nèi)部重要組成部分，以提高定位精度和跟蹤精度，在ST.Ｌａwｅｒnce河完成了ＡIS的引航試驗。試驗了數(shù)字選呼ＡIS(VＨF／DSC)和AIS廣播兩項技術(shù)。這些技術(shù)的討論開發(fā),對ＡIS的進(jìn)展幵闊了思想,增加了閱歷，并得到了IMO的認(rèn)可。南非也是較早討論、幵發(fā)AＩS技術(shù)的國家之一。１9９6年在南非海岸,利用海岸的AISM系統(tǒng)對燈塔進(jìn)行監(jiān)規(guī)和掌握，并通過虛擬專用網(wǎng)（VＰN)連接到Preｔoria燈塔服務(wù)中心，實現(xiàn)遙控監(jiān)視。新加坡海事港口局(MＰＡ）在1999年進(jìn)行船舶識別與定位系統(tǒng)（SIPＳ)的試驗。采納了SAABCelｓiuｓ公司供應(yīng)的ＵAIS應(yīng)答器，該應(yīng)答器符合IＭO決議ＭＳC。7４(69）關(guān)于UAIＳ的性能標(biāo)準(zhǔn)和ＩTU—RM。１371決議的UＡIＳ的技術(shù)性能.通過試驗，在新加坡港和新加坡海峽水域配備應(yīng)答器船舶的靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、航程信息和短平安信息能很好地顯示在岸基的AIS掌握顯示器上.試驗證明，應(yīng)用UAIＳ可以提高VＴS對船舶的識別、跟蹤的船舶間航行平安，改善VHF語言環(huán)境.在試驗中,也驗證了AIS技術(shù)設(shè)備的牢靠性和ITU—RM．１３71規(guī)定的數(shù)據(jù)更新速率的合理性。在美國,199８年，美國海岸瞀備隊（UＳCG）與美國的ROSＳ公司合作，運用新開發(fā)的SOTDMA技術(shù)為基礎(chǔ)，在交通密集的佛羅里達(dá)州的坦帕灣（Tampａbaｙ，F(xiàn)ｌa〉和路易斯安那州密西西比河下游的新奧爾良(ＮeｗOrｌeａnｓ,Lｏis)建立了新一代AＩＳ岸臺的示范站點和７個ＡIS岸臺鏈組成的系統(tǒng)，其中坦帕灣工程主要是為了測試船岸之間進(jìn)行AIS通信的情況,而新奧爾良的系統(tǒng)(以AIS岸臺鏈為核心的PAWSＳ系統(tǒng)一即“港口和水路平安系統(tǒng)”)作為規(guī)劃中的掩蓋全美東西海岸和可航行水域的系統(tǒng)測試和示范工程,其功能與原有的雷達(dá)、ＶTS結(jié)合，以及大范圍監(jiān)視等系統(tǒng)功能經(jīng)２年多的運行測試,除平安滿意系統(tǒng)的設(shè)計要求之外,還不斷調(diào)試和改進(jìn).目前已成為世界上功能最強(qiáng)大、最完善的水上交通管理和信息系統(tǒng)，并因此而獲得了美國交通部授予的２0００年進(jìn)步榮譽獎。迮歐洲，英國船商有限公司（TｒａnsａｓMarineLtd.U。K。）和海事數(shù)據(jù)系統(tǒng)公司（MDS）合作開發(fā)了多個AIS基站項目，如1９99－2００0年德國基爾港ＡIS項目，２０00—200１年英國Soｌｅnｔ港AIＳ項目.200０年初,荷蘭在Ｄｏrｄreｃht港開工建設(shè)“荷蘭內(nèi)河船舶信息顯示與監(jiān)控系統(tǒng)INDＲIS”項目,該項目由12個AIS基站組成，在ＡIS基站監(jiān)控范圍內(nèi)的３0條船相應(yīng)安裝了3０個AIS船站.另外，12個基站中的兩個與VTS系統(tǒng)實現(xiàn)了接口和信息交換。該系統(tǒng)掩蓋了長約130km的荷蘭內(nèi)河航道,實時監(jiān)控３0多艘船舶的動態(tài),可以讀取和存儲交通信息,利用AIS信息進(jìn)行航線設(shè)計，與EＣDIS接口，并可將雷達(dá)/VTS捕獲的動態(tài)目標(biāo)用“廣播"力式轉(zhuǎn)發(fā)給安裝AIS的船舶，該系統(tǒng)已于２0０2年6月投入了運行,效果格外明顯。目前國外已有多家導(dǎo)航設(shè)備廠家供應(yīng)了成熟的產(chǎn)品設(shè)備。每臺AＩS船用設(shè)備也許500０美元左右,基站設(shè)備也許1０0０0美元左右.在國內(nèi)，對AIS的建設(shè)已經(jīng)提到了議事日程，國家主管部門在AIＳ方面也己做了很多的工作,ＡIS方面的學(xué)術(shù)討論活動和技術(shù)推廣活動也愈來愈多，一些企業(yè)、討論單位也著手研制和開發(fā)ＡIS設(shè)備.國家海事局及其下屬的上海海事周始終在跟蹤和討論IAＬA的最新動態(tài)，它們在推動ＡＩS在我國的應(yīng)用中做了大量的調(diào)研工作，包括專門組織了專家學(xué)者研討AＩS,翻譯編寫有關(guān)AIS的國際標(biāo)準(zhǔn),邀請國內(nèi)的導(dǎo)航設(shè)備廠、軟件公司和高校討論所來討論AＩS系統(tǒng)的各項技術(shù)。國內(nèi)一些專家、工程技術(shù)討論人員也已提出了長江口AIS系統(tǒng)的設(shè)想相系列建設(shè)方案供主管部門決策。隨著相關(guān)國際公約的實施,國內(nèi)對ＡＩS的討論、開發(fā)、建設(shè)和簡略應(yīng)用必將逐步興起.Ａ丨Ｓ在航海技術(shù)中的應(yīng)用AIS系統(tǒng)是一種幵放式數(shù)據(jù)共享和交換系統(tǒng),AＩS傳輸?shù)幕拘畔⒖梢詾槠渌麑?dǎo)航系統(tǒng)供應(yīng)牢靠的船舶數(shù)據(jù)信息。從ＡIS的基本功能和技術(shù)特點看，該系統(tǒng)為船舶航行平安和航行管理供應(yīng)了一種新型而有效的手段。據(jù)國外有關(guān)部門的統(tǒng)計和猜測，AＩS的進(jìn)展雖然比EＣDIS起步晚十年左右，但它的進(jìn)展速度已大大超過ECDIＳ，隨著新的ＳOLＡS公約修正案的實施,這種進(jìn)展趨勢將更加明顯。由于AIS系統(tǒng)有著寬闊的進(jìn)展前景,它的實施和應(yīng)用如同GMＤSS計劃一樣，對航運界和各管理部門必將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。1、AＩS在VTＳ中的應(yīng)用ＶTＳ是為了保障船舶交通平安,提高交通效率和保護(hù)航行水域環(huán)境,而對在定水域內(nèi)的船舶實施交通管制、協(xié)調(diào)救助行動，回應(yīng)船舶的懇求供應(yīng)服務(wù)海海運學(xué)院碩丨:論文 在中的應(yīng)用研究海海運學(xué)院碩丨:論文 在中的應(yīng)用研究的系統(tǒng).目前的VＴＳ系統(tǒng)都是基于港口雷達(dá)的系統(tǒng)，對船舶的跟蹤完全依靠雷達(dá)對目標(biāo)的跟蹤處理，由于雷達(dá)對目標(biāo)的探測受到天氣、海浪和探測距離等因素的影響,在惡劣氣候條件下,在河道彎曲處、受他船或其他物體遮擋時就無法探測到目標(biāo),船舶越是需要VＴＳ服務(wù)的場合,VTＳ也顯得無能為力。美國9５、９6年分別在阿拉斯加的Ｖａldez，佛羅里達(dá)的Tamｐa,加拿大以及沙特的ＡＲＡＭCO都配置了基于雷達(dá)和DSＣ-ＶHF的ＡＤSＳ系統(tǒng),解決了原來的VＴＳ系統(tǒng)中對來港船舶識別和跟蹤這一難題。把廣播方式的ＡIＳ技術(shù)應(yīng)用到VＴＳ中去，不僅可以解決對來港船舶的自動跟蹤,還可以將管制水域里的全部船舶的信息，港口的水文信息,航行通告、船舶的進(jìn)出口預(yù)報等一系列信息通過廣播方式播發(fā),管制水域內(nèi)全部安裝有ＡIＳ設(shè)備的船舶都可自動接收并顯示相應(yīng)的信息。將AIＳ技術(shù)應(yīng)用于ＶTＳ系統(tǒng)與傳統(tǒng)的ＶTS相比具有明顯的優(yōu)勢,VTＳ可以供應(yīng)實時、精準(zhǔn)的管制水域的船舶數(shù)據(jù)，通過AIS基站的中轉(zhuǎn)，可以克服港口雷達(dá)探測距離限制,擴(kuò)展VＴＳ的掩蓋范圍，彌補了雷達(dá)在大霧和雨雪等惡劣天氣下不能探測目標(biāo)的不足。ＶTＳ給進(jìn)出港船舶的引航供應(yīng)了更大的便利，可以對管制水域內(nèi)的安裝有AＩS設(shè)備的船舶實行實時查詢、跟蹤和供應(yīng)服務(wù).VＴＳ也可以通過陸基網(wǎng)絡(luò)接入諸如海事信息網(wǎng)，給船公司和其他用戶供應(yīng)服務(wù)。2、ＡＩS在新型船舶駕駛臺系統(tǒng)的應(yīng)用新型的船舶駕駛臺系統(tǒng)將由雙AＲＰA雷達(dá)子系統(tǒng)、電子海圖監(jiān)視和航行計劃工作站、AIＳ、VＤＲ、自適應(yīng)自動操舵儀、綜合導(dǎo)航命令掌握臺、多普勒計程儀、回聲測深儀、氣象傳真儀等組成。系統(tǒng)的配置靈敏，各個子系統(tǒng)相對獨立,在某個或幾個子系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，系統(tǒng)的主要功能在駕駛員的手動操作協(xié)作下也能完成。采納了AＩＳ技術(shù)的船舶駕駛臺系統(tǒng)將向自動避碰和自動航行的方向進(jìn)展.由于WＳ可以自動連續(xù)供應(yīng)包括船位、航向、航速、航行狀態(tài)、船長和吃水等靜態(tài)和動態(tài)信息,而且不受氣候條件的限制，通信牢靠精準(zhǔn)。這些精確的船舶信息為開發(fā)新型的自動避碰專家系統(tǒng)供應(yīng)了完備的信息條件，可以想象結(jié)合EＣＤIS新型的自動避碰專家系統(tǒng)和自動航行系統(tǒng)不久就可以面世.船舶數(shù)據(jù)記錄儀（ＶDR)是又一種新型的船用設(shè)備.AIS和VDＲ將可以組合使用，由ＡIS供應(yīng)VＤＲ所需要的船舶數(shù)據(jù),包括船舶的動態(tài)數(shù)據(jù)和航行狀態(tài)數(shù)據(jù).ＡIＳ輸出的船舶和岸臺、船舶與船舶的通信的信息也是VDR所必須記錄的。ＶＤR記錄的船舶信息可以傳送給AIS，并通過ＡIＳ發(fā)送給陸上基站、周圍船舶AIＳ船臺或通過ＩNＭARSAT—B進(jìn)行呼叫.3、ＡIS在航標(biāo)系統(tǒng)中的應(yīng)用航標(biāo)是幫助船舶在特定水域平安航行而設(shè)置的助航設(shè)施.傳統(tǒng)的視覺航標(biāo)海海運學(xué)院碩：論文 在中的應(yīng)用研究丨丨1海海運學(xué)院碩.I:論文 SOTDMA在AIS中的應(yīng)用研究I.I.海海運學(xué)院碩丨:論文 SOTDMA在AIS中的應(yīng)用研究系統(tǒng)中尤以燈浮、燈塔和燈船等水上航標(biāo)的Ｒ常維護(hù)管理最為困難而巨成本很高。由于燈標(biāo)工作環(huán)境惡劣，無線電技術(shù)的局限性等影響,難以研制出抱負(fù)的遙控、遙測和預(yù)報航標(biāo)狀態(tài)的掌握系統(tǒng)。而且在惡劣氣候條件下，駕駛員很難發(fā)現(xiàn)用于定位的航標(biāo)。從１９９0年幵始,美國海岸鳘衛(wèi)隊就幵始尋求替代傳統(tǒng)視覺航標(biāo)系統(tǒng)的電子航標(biāo)系統(tǒng)。DＧNＳＳ和電子海圖顯示系統(tǒng)（ECDIS）的消滅從理論上解決了電子航標(biāo)系統(tǒng)的技術(shù)問題。ＡIS的開放體系互聯(lián)工作模式（OＳ丨)和通信傳輸模式為航標(biāo)應(yīng)用供應(yīng)了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。以AＩＳ為基礎(chǔ)的航標(biāo)遙控遙測系統(tǒng)已經(jīng)在國外處于實驗階段。這種新系統(tǒng)是基于計算機(jī)技術(shù)、GＰS／ＤGＰＳ、ECＤIＳ和AIS等新型航海技術(shù)而產(chǎn)生和進(jìn)展起來的一種新型航標(biāo)系統(tǒng).裝備A丨S的航標(biāo)設(shè)備相當(dāng)于一條固定的船，它具有船載AＩS的全部功能。來往于這種航標(biāo)掩蓋范圍內(nèi)的船舶都可以接收到它們的廣播信息。因此，各種裝備AIS的助航標(biāo)志都可以精準(zhǔn)地顯示在電子海圖上，使來往船舶能便利準(zhǔn)時地了解周圍助航標(biāo)志的情況。這種航標(biāo)技術(shù)可以為船舶駕駛臺系統(tǒng)供應(yīng)牢靠的導(dǎo)航信息，在結(jié)合避碰專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可在不久的將，來實現(xiàn)真正意義上的全自動船舶航行.4、ＡIＳ在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用基于SＯTＤＭA技術(shù)的廣播式AIＳ系統(tǒng)在通信中具有可協(xié)調(diào)同步、抗干擾性強(qiáng)、數(shù)據(jù)流比特率高、系統(tǒng)容量大、信息更新時間間隔短等技術(shù)優(yōu)點。因此,建立合適的基站，可以實現(xiàn)沿海的無縫掩蓋，構(gòu)成完整的海岸ＡＩS網(wǎng)絡(luò),并在借助于INMARSAT－B系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,可實現(xiàn)遠(yuǎn)程AIＳ網(wǎng)絡(luò)通信。AIＳ網(wǎng)絡(luò)采納通用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該技術(shù)使AIS海岸網(wǎng)的組網(wǎng)能力強(qiáng)、容錯性能好、網(wǎng)絡(luò)的平安性能也可以得到保障，通過ＩNＴＥRNＥＴ可以實現(xiàn)全球聯(lián)網(wǎng)。另一方面,由于ＡIS的系統(tǒng)設(shè)備釆用了通用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所以AIS的網(wǎng)絡(luò)管理軟件也可由通用的軟件公司來開發(fā),以大大降低ＡＩＳ海岸網(wǎng)的建網(wǎng)成本.建立全球的AIＳ網(wǎng)絡(luò)體系,可以為全球船舶報告系統(tǒng)、航行通告的發(fā)布、電子海圖的更新等供應(yīng)技術(shù)更重要的是將可以轉(zhuǎn)變航運企業(yè)的經(jīng)營理念和管理方法,把現(xiàn)代物流管理溶入現(xiàn)代航運管理，把航運企業(yè)推向電子商務(wù)的E時代,大大提高航運企業(yè)的管理效率和服務(wù)水平。著眼于長遠(yuǎn)和進(jìn)展的角度，建立全球性的AIＳ網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是勢在必行。AIＳ進(jìn)展前景AIS系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是船舶避碰和ＶTS.ＡIS系統(tǒng)供應(yīng)了前所未有的船舶識別信息和高實時性的精確的船舶運動參數(shù)(船位、對地航向、對地航速以及船首向等）.它與當(dāng)前的雷達(dá)相比具有供應(yīng)信息量大,實時性好(格外適用f高速船），抗干擾能力強(qiáng)和越障礙傳輸?shù)葍?yōu)點，是雷達(dá)系統(tǒng)的補充或替代設(shè)備。AIS系統(tǒng)能夠很好的支持很多船舶自動掌握技術(shù)，可以從根本上轉(zhuǎn)變目前船舶間的避碰方法和VＴS的船舶識別和航行管理方式，它將會給海上船舶監(jiān)控帶來革命性的進(jìn)步。另一方面,ＡIＳ系統(tǒng)供應(yīng)的短消息通信功能，也是前所未有的。它與VHF語音通信相比，具有通用性好、效率高、易于處理和應(yīng)用面廣等優(yōu)點，為船岸間信息交換幵辟了一個全新的方式,格外適合于當(dāng)前信息技術(shù)的進(jìn)展和船岸間數(shù)據(jù)通信的要求。以此為核心構(gòu)建的全國沿岸AIS監(jiān)控網(wǎng)可以實現(xiàn)對中國沿海、重點水道和港口的實時動態(tài)監(jiān)視,可以支持海上救助、環(huán)境監(jiān)理、交通調(diào)度以及岸基ＶＤR等多項應(yīng)用。從信息技術(shù)的角度看AIＳ系統(tǒng)，可以認(rèn)為它是計算機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在航海領(lǐng)域的應(yīng)用,是信息高速公路向海洋的延長,是航海技術(shù)的一項革命性進(jìn)步。AIS系統(tǒng)構(gòu)筑的船舶駕駛臺計算機(jī)間的動態(tài)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),不僅在自身概念上是一個創(chuàng)新，同時也為航海技術(shù)的進(jìn)展供應(yīng)了一個嶄新的平臺.以其為基礎(chǔ),可以象互聯(lián)網(wǎng)那樣演化出更多的、難以估計的新系統(tǒng)和新應(yīng)用，是人類航海史上的又一里程碑。AiS產(chǎn)品有著極其廣泛的市場前景.我們可以從直接市場和潛在市場兩個方面作進(jìn)一步分析。依據(jù)IＭＯ的規(guī)定，30０總噸及其以上從事國際、國內(nèi)運輸?shù)呢洿腿靠痛仨氉?0０2年7月1.日起至２008年7月１日止分階段裝載AIS系統(tǒng)。據(jù)報道，截至2000年的統(tǒng)計我國擁有國內(nèi)運輸客船１。4８萬艘，國內(nèi)運輸貨船15。84萬艘，加上其它類型的運輸船舶，總計為1&23萬艘.據(jù)不完全統(tǒng)計，我國國際海運船舶為2525艘.在考慮港口、水道作業(yè)船和海監(jiān)、公安、邊防等公務(wù)船，估計我國擁有的船舶在20萬艘以上。以當(dāng)前AIＳ船臺價格7萬元（人民幣)計算,半數(shù)安裝，估計市場為7０億元.考慮到我國加入WＴ０后,更有利于參加國際市場競爭,格外是東南亞市場和上海六國市場，估計為國內(nèi)市場的兩倍,即140億元。由此可見,在ＩM0強(qiáng)制裝載要求的框架內(nèi)，我們又可能涉入的市場為210億元。除此之外,ＡIS產(chǎn)品還存在一個更大的潛在市場。這個市場可以分為兩個方面,一是AIＳ系統(tǒng)的相關(guān)與配套產(chǎn)品市場；二是AIS系統(tǒng)的自主知識產(chǎn)權(quán)市場.AIS系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品是指在IＭ0強(qiáng)制要求以外的AIS產(chǎn)品市場，如AＩS系統(tǒng)的岸基設(shè)備。隨著船舶間續(xù)裝載ＡIS設(shè)備,VTS交管中心、引航站、港口和海軍基地將會逐步安裝AIＳ岸臺設(shè)備。我國也有在全國沿海建立AIS監(jiān)控網(wǎng)的設(shè)想.另外，一些江河水道,如長江、珠江和鴨綠江等也有可能建立AＩS監(jiān)控網(wǎng).此外，AIS系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品還包括在燈塔、燈浮等航標(biāo)設(shè)備上安裝的特種AIS產(chǎn)品。它們主要用于航標(biāo)識別和維護(hù)。AIＳ系統(tǒng)的配套產(chǎn)品是指進(jìn)一步處理AIS信息的產(chǎn)品.由于國際海事組織沒有直接規(guī)定ＡIＳ信息的顯示界面,只是指定用ECDＩS作為它的終端。而ECＤIS不是強(qiáng)制裝載的設(shè)備,因此AIS的強(qiáng)制裝載必定捆綁著ＥCＤＩS或是其它類型的顯示終端設(shè)備一道裝船。當(dāng)前一套ECDIS設(shè)備在2０萬?3０萬人民幣左右，因此估計AIＳ產(chǎn)品的直接配套市場也在20０億元以上.其次，ＡIＳ岸臺也需要一個與互聯(lián)網(wǎng)連接的網(wǎng)橋和網(wǎng)關(guān)設(shè)備，這也是AIS岸基設(shè)備配套必不行少的重要環(huán)節(jié)。AIＳ的自主知識產(chǎn)權(quán)市場是指中國完全掌握其技術(shù)內(nèi)核的AIS產(chǎn)品市場.首先考慮軍用船只,出于國家平安和戰(zhàn)爭的需要,軍用ＡＩS產(chǎn)品必須是中國自己的產(chǎn)品，而且還要對現(xiàn)有的AIS系統(tǒng)功能進(jìn)行修改和加強(qiáng),以適應(yīng)軍隊特點和海軍對海上船舶的監(jiān)視要求。其次,考慮到AIS系統(tǒng)的安裝越廣泛，全系統(tǒng)的效能越高的特點，各國在IＭ0強(qiáng)制裝載范圍以外的船舶(如：漁船等）中強(qiáng)制裝載是完全必要的和完全可能的。有自主知識產(chǎn)權(quán)就可以依據(jù)國情需要適當(dāng)調(diào)整現(xiàn)有AIS系統(tǒng)的功能，以便降低成本，推廣實施。據(jù)2000年統(tǒng)計資料,中國有海上作業(yè)漁船２8萬艘,這也是一個格外大的潛在市場。目前研發(fā)AIS產(chǎn)品幸運地踏上了一個前所未有的研發(fā)我國自主知識產(chǎn)權(quán)的船用電子設(shè)備的機(jī)遇.首先是IM0通過的自20０2年7月１日起至20０8年７月日止的AIS設(shè)備強(qiáng)制裝載規(guī)定々這個規(guī)定確立了一個相當(dāng)大的國際、國內(nèi)市場，同時又由于AIS技術(shù)涉及面廣、應(yīng)用多，所以他又帶動了一個更大的相關(guān)市場群,這是以前全部強(qiáng)制裝載的船舶設(shè)備所不能及的。其次，是中國改革開放20年，經(jīng)濟(jì)高速增長，建立了較好的信息產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和資本積累,使我們有條件、有能力開發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的船用電子設(shè)備。再次，是我們時逢我國現(xiàn)在正從過去的航運大國向航運強(qiáng)國轉(zhuǎn)化的機(jī)遇.政府將大力支持擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的船用設(shè)備的開發(fā),這勢必將有利地支持中國船用電子企業(yè)在國際市場和國際論壇上爭得與航運強(qiáng)國相稱的一席之地。最后，研發(fā)ＡIＳ設(shè)備恰逢中國加入WT0的大好時機(jī)。這將有利于我們的產(chǎn)品進(jìn)入國際市場，有利于保障中國產(chǎn)品在一個較為公正的市場環(huán)境中與國際產(chǎn)品競爭。f:f:海海運學(xué)院?七論文 SOTDMA在AIS中的疢用研宄丨丨?.海海運學(xué)院碩.I:論文 SOTDMAftAIS中的燉用研允丨:海海運學(xué)院碩士論文丨:海海運學(xué)院碩士論文 在中的、:用研宄2AＩS系統(tǒng)構(gòu)成及技術(shù)性能AIS的概念A(yù)IＳ是在海上VＨF頻段,釆用ＳOTDMＡ方式放射船舶的靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)和航行信息，同時在這頻段接收他船發(fā)出的信息,并各種顯示在雷達(dá)顯示屏幕或電子海圖(ECDIＳ）以及專用的液晶顯示屏上。專用的液晶顯示是ＡIS的基本顯示方式之一。如圖2-1所示，AIS接收機(jī)接收的AIS信息顯示在專用液晶屏上.科：ＸＨAＤ\K離:lOnmＨ方fｆc４5*MMUｔＡ:UJkn圖２-１顯示屏類似于雷達(dá)的顯示原理，船首線指向屏上方，本船在小圓中心，相對靜止。圖中一個矢量代表一條船,矢量的尖端表示該船的首線.當(dāng)光標(biāo)移至圖中的某一矢量,然后確認(rèn),在顯示屏右倆就會顯示該船的靜態(tài)信息和動態(tài)信息。靜態(tài)信息包括：船舶識別碼、呼號和船名、船長和船寬和船型.動態(tài)信息包括：船位、對地航向、對地速度和船首向。隨著不斷接收信息,每個目標(biāo)的動態(tài)信息不斷刷新，所以能使駕駛?cè)藛T得知周圍船舶的實時情況，提前實行航行避讓措施。國際電信聯(lián)盟(ITＵ)在海上ＶHＦ頻段安排給AIS兩個頻道即ＣH8７B(A1S1，１6１。9７5MHｚ）和CH88B（AIS2，1６2.0２5ＭHz），這兩個頻道是由CH8７和CH８8雙工頻道拆成的單工頻道。AIＳ系統(tǒng)在這兩個頻道上同時接收ＡIＳ信息,同時交替地在CH８7Ｂ和ＣH88Ｂ頻道上，在屬于自己的時隙位置信道上發(fā)出信息。AＩS把UTC時間一分鐘作為一信息楨，每幀又劃分為２25０個時隙，因此每個AIＳ時隙位置占用２６．６7ms.A1S的系統(tǒng)構(gòu)成AＩS系統(tǒng)AIS系統(tǒng)由船舶臺站系統(tǒng)和陸上岸基臺站系統(tǒng)兩部份構(gòu)成，其構(gòu)成示意圖如圖2-2所不。圖2—２當(dāng)裝備AＩS設(shè)備的船舶航行在開闊水域時,AIS系統(tǒng)的８7Ｂ和８8Ｂ兩個頻謨同時工作在“船—船"模式’船臺自動播發(fā)船位信息并自動與其它VHＦ掩蓋范圍內(nèi)的船舶建立通信網(wǎng)絡(luò)，從而供應(yīng)一個能在船上顯示的局域海上交通圖像，增強(qiáng)海上避碰功能。當(dāng)船舶駛向VＴS水域時，AＩS系統(tǒng)的一路接收單元與岸臺保持聯(lián)系，以“船-岸”模式工作；而另一路接收單元仍工作在“船?船"模式狀態(tài)，這樣船舶既能與ＶＴＳ中心進(jìn)行信息交換又能同時保持與其它船舶間的信息交換。A丨S船臺系統(tǒng)ＡＩS船臺系統(tǒng)由硬件和軟件兩部份構(gòu)成。1、AtS船臺設(shè)備的硬件AIS船臺設(shè)備的硬件部份是一種ＶHF海上頻段的船載廣播式應(yīng)答器。一個典型的AＩS船臺由1臺VＨＦ放射機(jī)、臺VＨＦTＤMA接收機(jī)、1臺VHFDＳＣ接收機(jī)、1臺帶有標(biāo)準(zhǔn)的船用電子通信接口的信息處理掌握裝置以及各種必要的傳感器組成，如圖2-3所示。ＧPS/DGPS/ＧＮＳS?船用導(dǎo)航設(shè)備通用接口ＧPS/DGPS/ＧＮＳS?船用導(dǎo)航設(shè)備通用接口圖2-:從構(gòu)成示意圖中可知，A!Ｓ船臺硬件設(shè)備由四大部分組成。船用導(dǎo)航設(shè)備的通用接口這是AＩＳ的數(shù)據(jù)采集部份,接收來自GPＳ/ＤGPＳ接收機(jī)的本船船位經(jīng)緯度、對地航速、同步ＵＴＣ時鐘數(shù)字信號;來自電羅經(jīng)的本船對地航向信號和計程儀的相對航速、航程信號,并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號;與雷達(dá)/AＲＰA和船舶數(shù)據(jù)記錄儀VＤＲ進(jìn)行本船和目標(biāo)的靜態(tài)、動態(tài)信息數(shù)據(jù)交換;輸出AＩS信息給電子海圖顯示系統(tǒng)顯示有關(guān)信息;以及接收從輸入裝置中輸入的其它息。信息處理器這是AIS的核心部分,用于存儲本船識別碼、船名、呼號、船型等靜態(tài)信息以及船舶吃水、危險貨物類型、航線等航行相關(guān)信息;處理、存儲本船動態(tài)信息；將存儲的本船最新航行數(shù)據(jù)和必要的靜態(tài)信息以及與航行相關(guān)的其他信息進(jìn)行編碼后送放射機(jī);對接收來自周圍其他船舶的航行數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并存儲解碼后的數(shù)據(jù)；將本船和其他船舶的航行數(shù)據(jù)等信息送信息顯示器顯示；信息處理器中包括船舶靜、動態(tài)數(shù)據(jù)庫以及對信息的處理、管理掌握、時隙選擇、同步監(jiān)測、顯示等相應(yīng)軟件.信息顯示器用于顯示各種數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息，監(jiān)視系統(tǒng)運行狀況。通常有專用的液晶顯示屏以及與雷達(dá)／AＲPA顯示屏幕和電子海圖顯示器鼪為一體顯示方式.VHＦ收發(fā)機(jī)部分VHF收發(fā)機(jī)由系統(tǒng)信息處理器掌握，用ＶHF的兩個國際專用頻道自動放射和接收通信協(xié)議規(guī)定的信號，己調(diào)信號中含有本船和目標(biāo)船的各種動表態(tài)及航hh海海運學(xué)院碩士論文 SOTDMAi\.AIS中的fck用研究II海海運學(xué)院碩士淪文 SOTDMA在AIS中的應(yīng)用W究丨丨海海運學(xué)院硬丄■論文 在丨中的、:用研宄行信息。AＩS是同時在兩個頻道上接收信息,而放射信息是在兩個頻道上交替進(jìn)行。除此之外,國家主管部門還可以指配AIS的區(qū)域性頻率.２、AIS船臺設(shè)備的軟件AIＳ船臺設(shè)備的軟件部份可分為三個部份:網(wǎng)絡(luò)軟件依據(jù)國際電信聯(lián)盟（ＩTU)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),掌握自組織無線數(shù)字移動通信網(wǎng)的運行.系統(tǒng)掌握軟件掌握AIS全系統(tǒng)各部份的協(xié)調(diào)工作。接口軟件供應(yīng)AIS接口信息的處理和掌握功能.AIS系統(tǒng)在上述的硬件平臺上，通過軟件掌握來實現(xiàn)由ＩMＯＮAV－４5規(guī)定的AIS系統(tǒng)的性能標(biāo)準(zhǔn)。這些功能可以概括為船舶識別、監(jiān)視、導(dǎo)航和通信四個方面.ＡIＳ系統(tǒng)能夠在SOTDMA數(shù)據(jù)鏈路上，使用2２種報文來傳輸包括船舶識別(MＭSＩ）、船舶運動參數(shù)、船舶動態(tài)參數(shù)以及與航次和平安有關(guān)的信息，可以支持優(yōu)于當(dāng)前雷達(dá)/ＡRＰA性能的船舶監(jiān)視功能以及和即將開發(fā)的船?船間、船－岸間的短消息通信服務(wù)功能。ＡIS岸臺系統(tǒng)AIS系統(tǒng)如圖２—4所示。AＩS基站＾???AIS基站AIＳ信息t管理中心ＶTS．t海事信息網(wǎng)圖２-41、AＩS基站主要由ＧPＳ/DGPS接收機(jī)、VＨＦ收發(fā)信機(jī)和計算機(jī)構(gòu)成。GPS／DGPＳ提供基站精確的定位和導(dǎo)航數(shù)據(jù)，通過廣播方式將這些數(shù)據(jù)和管制水域內(nèi)船舶的名稱、呼號、類型、速度、對地航向、危險貨物類別等數(shù)據(jù)封裝在一起,通過VHＦ收發(fā)信機(jī)的一條數(shù)據(jù)鏈路向外廣播。AＩＳ基站也可以作為特定的ＡIS航標(biāo)給船舶用做定位和導(dǎo)航.AＩS基站的覆蓋范闈與其他ＶＨF設(shè)備一樣,作用距離取決與天線的高度，在海上通常為2０海串左右。由于其波長比雷達(dá)波長,作用距離比雷達(dá)要好一些,在地面的遮擋物體不太高的情況下,能看到彎道和島嶼后面的AIＳ基站，通過ＡＩS基站中轉(zhuǎn)可以顯著擴(kuò)大AIS的掩蓋范圍。在AIS的掩蓋范圍內(nèi)安裝有AＩS船站的船舶都可以接收到基站放射的數(shù)據(jù)信息。在AIS掩蓋范圍內(nèi)的全部船舶都可以在ECS上自動標(biāo)繪。用同一數(shù)據(jù)鏈路AIS基站可以發(fā)布增強(qiáng)GＰＳ定位精度的差分糾錯信息和航行通告等信息。2、AＩＳ信息中心ＡIS信息中心是A１S地面網(wǎng)絡(luò)的核心,管理整個AIＳ系統(tǒng)的通信,對全部參與的船舶、基站之間的路由處理和信息排隊處理,決定從數(shù)據(jù)原發(fā)地到目的地的數(shù)據(jù)路由和信息接收方在網(wǎng)路中的排列.信息中心可以對服務(wù)對象授權(quán)、對不同等級的用戶供應(yīng)不同的信息。把VTS/VTiS的船舶交通管理信息通過ＡIS廣播發(fā)送到船舶AIＳ終端。AＩＳ信息中心也向VTＳ/VTIS供應(yīng)精準(zhǔn)的船舶數(shù)據(jù)?？梢詮浹a基于雷達(dá)的ＶＴS對目標(biāo)探測的局限。通過INＴEＲNET,信息中心可以接入如海事信息網(wǎng)、船舶報告系統(tǒng)、航運信息網(wǎng),國際航運中心等。AIS信息中心的軟硬件配置一般以通用設(shè)備主，便于管理當(dāng)局的維護(hù)和設(shè)備的更新.ECDIS將作為AIＳ的工作平臺，管制水域的AＩS船舶數(shù)據(jù)可以直接疊加顯示在ECDIＳ上.AIS的操作性能及要求1、AＩＳ系統(tǒng)工作特點在全部區(qū)域內(nèi)具有自主和連續(xù)的工作模式,能實現(xiàn)自主和連續(xù)通信.由交管監(jiān)視中心指配工作模式,以便于主管部門掌握數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈g隔和時隙。數(shù)據(jù)的傳輸響應(yīng)來自于船舶或主管部門的詢問.有輪詢和指定兩種模式.2、AIS傳輸?shù)撵o態(tài)信息ＩM0船舶識別碼（MMＳI）、呼號和船名、船的長度和寬度、船的類型、GPＳ天線在船上的位置。３、AIＳ傳輸?shù)膭討B(tài)信息船位、國際協(xié)調(diào)時、對地航向、對地航速、航跡向、航行狀態(tài)、轉(zhuǎn)向率、橫傾角（選用項）、縱傾和橫擺（選用項)。４、AIＳ傳輸?shù)暮叫邢嚓P(guān)信息:船舶吃水、危險貨物類型、目的港和估計到達(dá)時間、航行計劃（選用項）、簡明的平安信息.A丨S系統(tǒng)技術(shù)特點及要求AIＳ采納自組織時分多址聯(lián)接ＳOTDMA工作模式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸.ＳＯTDMＡ中信道幀長為1分鐘，每一幀又被分為2250個時隙，每個時隙包含2５６bit／s。如圖2-５所示。｜<1”raw■■? .。圖２—5每一個船位報告的廣播報文在數(shù)據(jù)鏈上只占用一個時隙,其它信息傳送根據(jù)信息的簡略情況可以占用更多的時隙。SＯＴＤMA技術(shù)的最大特點就是在廣播當(dāng)前船位信息的同時，為將來的信息發(fā)送預(yù)約時隙，這樣構(gòu)成系統(tǒng)的時隙狀態(tài)表。這個時隙狀態(tài)表就是全部參加船舶對時隙動態(tài)使用的依據(jù),從而實現(xiàn)各用戶對信息時隙的自發(fā)管理.由于這時的時隙資源是由用戶自行管理,而不需要基站的參加,所以被稱為自組織時分多址。因此，ＡＩS屬于數(shù)字移動通信系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)采納開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型(ＯｐeｎＳystｅmIｎｔercｏnｎｅctiｏｎModel.OＳＩ),數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議釆用高級數(shù)據(jù)鏈路掌握技術(shù)（Ｈigh－leｖelＤataＬinkＣonｔrol,HDLC），系統(tǒng)定時采納直接UTC（由GPS獲得)或間接ＵTC，無線傳輸?shù)膸挒?5kHZ/12．5kHZ,調(diào)頻ＦＭ／高斯濾波最小頻移鍵控（GａｕｓｓｉaｎMｉｎｉmｕmＳhifｔＫeyinｇ,GMSK）調(diào)制方式和不歸零倒置(NRZ編碼方式,數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋忍芈蕿?600bit/ｓ。1.對通用接口的技術(shù)要求:通訊接口采納ＲS２32、ＲＳ485/42２標(biāo)準(zhǔn):信息處理器與顯示器采納IＥC61162標(biāo)準(zhǔn)；電羅經(jīng)接口采納ＮＥＭA－0183格式；ＧPＳ接口采納NＥＭA-０８13格式;i:s*i:s*運學(xué)院碩十論i SOTDMA在AIS中的應(yīng)用研究i:s*i:s*運學(xué)院碩十論i SOTDMA在AIS中的應(yīng)用研究#19計程儀釆用脈沖量／海里格式;重要設(shè)備信息的輸入／輸出，采納模／數(shù)轉(zhuǎn)換方式,經(jīng)RS232或RＳ４85/422傳輸.2、對VHF通訊設(shè)備的技術(shù)要求:工作頻率：VHFＣH87B/8８B?頻道，AIＳ1：161.97５MHz,AIS2:１６2．025MHｚ；工作頻段:１56.025 —１62．０2５MHｚ；頻帶寬度：25KHZ 或１2.5KHZ;放射功率:５W/2５W；調(diào)制方式：GMSK／FＭ；數(shù)據(jù)編碼方式：NＲZ丨；傳輸速率:960０ bｐs；訪問協(xié)議:TDMA；通信規(guī)章：HＤＬC.卜海兩運學(xué)院碩卜海兩運學(xué)院碩侖義 作中的成用仙究卜海兩運學(xué)院碩卜海兩運學(xué)院碩侖義 作中的成用仙究11海海運學(xué)院頤丄論在中的應(yīng)用研宄第３章AIＳ系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析AＩS的關(guān)鍵技術(shù),主要指HＤＬＣ高級數(shù)據(jù)鏈路掌握技術(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)。HＤLC高級數(shù)據(jù)鏈路掌握技術(shù)HDLC協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層（DＬＣ)協(xié)議要實現(xiàn)的基本目標(biāo)是為網(wǎng)絡(luò)實體供應(yīng)牢靠的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，簡略包括：將物理層的位(１和0）組成俗稱為“幀"或“包"的數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)數(shù)據(jù)單元，它是數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)律信息交換單位。與字節(jié)一樣,幀也是一系列連續(xù)的由位組成的同層數(shù)據(jù)交換單位；傳輸差錯檢測及掌握,能恢復(fù)時則予以訂正;數(shù)據(jù)流量掌握；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層編址；數(shù)據(jù)鏈路的建立與拆除。為了克服面對字符型數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的缺點，IBM公司在1969年發(fā)布的同步數(shù)據(jù)鏈路掌握協(xié)議（ＳｙnｃｈｒｏｎousDataLinkCoｎtｒol，SＤLＣ）中提出了面對比特通信協(xié)議的概念.該協(xié)議被美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(ＡＮSI）接受修改后作為美國國家標(biāo)準(zhǔn)，并定名為高級數(shù)據(jù)通信掌握協(xié)議（ＡdvancｅdＤataＣommuｎicaｔionCoｎtrolＰrocedｕre，AＤCCＰ)。之后，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ＩＳO)將SDLC修改后定名為高級數(shù)據(jù)鏈路掌握協(xié)議（Hiｇh-levelDataＬinkＣontrol，ＨＤＬC），并將其作為國際標(biāo)準(zhǔn)。HＤＬC的基本概念1、主站、次站和復(fù)合站在一條公共通信鏈路上的一個主站和一個次站或多個次站之間交換數(shù)據(jù)，是HDLC使用的典型鏈路結(jié)構(gòu)。主站負(fù)責(zé)鏈路的掌握,包括鏈路的建立、數(shù)據(jù)傳送的組織、差錯的檢測和恢復(fù)等.次站只是負(fù)責(zé)執(zhí)行由主站指示的操作.通常，在一次通信中,呼叫建立數(shù)據(jù)鏈路的站為主站,被呼叫站為次站.因此,在一次通信過程中,主站和次站的安排是固定的,不能動態(tài)地轉(zhuǎn)變。復(fù)合站同時具有主站和次站的功能.2、命令和響應(yīng)命令是由主站發(fā)向次站,要求次站執(zhí)行指定的操作(如建立、接收數(shù)據(jù)、返["J數(shù)樅等>。響應(yīng)是由次站發(fā)向主站，是對主站命令的應(yīng)答(接收或拒絕）。鏈路掌握是通過主站和次站之間命令和響應(yīng)的交替來實現(xiàn)的.某些命令和響應(yīng)中可以包含數(shù)據(jù)，而其余的只用作鏈路掌握。簡潔地說，主站發(fā)出的是命令，次站發(fā)出的是響應(yīng)，而復(fù)合站既可以發(fā)命令也可以發(fā)響應(yīng)。3、平衡系統(tǒng)和非平衡系統(tǒng)HDLＣ供應(yīng)了兩種基本鏈路結(jié)構(gòu),即平衡系統(tǒng)和非平衡系統(tǒng).非平衡系統(tǒng)又分為兩種:一種是鏈路的一端為主站，另一端為一個次站，即點對點工作;另一種是鏈路的一端為主站,而另一端為多個次站,即點對多點工作。平衡系統(tǒng)的特征是鏈路兩端的站點均是復(fù)合站,只能點對點工作.４、操作模式對應(yīng)不同的鏈路構(gòu)型，可以設(shè)置不同的操作模式。HDLC供應(yīng)三種模式,即正常響應(yīng)模式NＲＭ、異步響應(yīng)模式ＡＲＭ和異步平衡模式ABM.HDLＣ幀結(jié)構(gòu)HDLC在鏈路上傳輸信息的竿位是“幀”,并有固定的幀格式，一般由若干個字段組成,其幀結(jié)構(gòu)如下圖３-１所示。開頭標(biāo)志地址字段Ａ掌握字段Ｃ數(shù)據(jù)字段1幀校驗ＦＣS結(jié)束標(biāo)志F(7ＥＨ)Ｆ圖3-1標(biāo)志字段Ｆ:8biｔ，標(biāo)志每一幀的開頭和結(jié)束,并進(jìn)行同步。該字段用固定的序列“011１１１1０”表示。為避開在其它字段消滅與該標(biāo)志相同的位串而造成誤控,需釆用“0比特插入和刪除技術(shù)”，其規(guī)章是：發(fā)送方在發(fā)送信息的Ａ、Ｃ、I和ＦＣＳ字段時，如果連續(xù)消滅了5個“1”，就立即插入一個“0”,使這些字段不會連續(xù)消滅6個“１”。接收方在接收時,隨時檢查5個連續(xù)“１”之后的比特,如果為“0”，則刪除,如果為“１"，再檢查下一個比特,若該位是“０”，表示是標(biāo)志序列,意味著該幀的開頭或結(jié)束；是“1"，則表示有錯,就拒絕接收該幀.采納了該技術(shù)可以傳送任意組合的比特流,也就是說，可以實現(xiàn)鏈路層的透明傳輸.實現(xiàn)時,“０比特插入和刪除”操作由發(fā)送和接收方的硬件自動完成。地址字段A:基本長度是８bit，必要時可以以8bｉt為單位進(jìn)行擴(kuò)展，用于指明次站地址。對于由主站發(fā)到次站的命令幀，所指的是接收該命令的次站地址；如果是由次站發(fā)到主站的響應(yīng)幀，地址也是該次站的地址。也就是說，命令幀的地址段要放上對方的地址，而響應(yīng)幀中的地址段要放上本地的地址。地址字段長度為8biｔ時，可以有２56種地址組合;當(dāng)需要擴(kuò)展地址時，一海洵運學(xué)院碩■論文 中的應(yīng)用研宄海洵運學(xué)院碩■論文 中的應(yīng)用研宄般是把8ｂit地址字段的結(jié)位用作擴(kuò)展的標(biāo)志位,其余7bｉt為地址位。當(dāng)某個地址字段的首位為“０"時,則表示下一個地址字段的后７bｉt也是地址位；若宵位為“1”,則表示是最后一個地址字段。采納此方法,ＨDLC可以標(biāo)識２5６個以上的站地址。當(dāng)?shù)刂纷侄问侨?”時,表示是廣播地址,網(wǎng)內(nèi)全部站都可以接收。掌握字段C:基本長度是8ｂiｔ,可擴(kuò)充到１６bｉｔ?？捎脕肀硎編愋?、幀編號、命令和掌握信息等。數(shù)據(jù)字段I:為本次發(fā)送的數(shù)據(jù)。由于HＤLC是面對比特的協(xié)議,對數(shù)據(jù)字段的長度未作規(guī)定，但是實際的長度應(yīng)受站點緩沖區(qū)和鏈路出錯特性的限制。幀校驗字段FCＳ：用于檢測差錯。通常采納ＣＲＣ循環(huán)冗余校驗算法，該字段長度由所采納的生成多項式?jīng)Q定，一般是1６ｂiｔ或32bｉ丨。校驗范圍包括除標(biāo)志字段外的全部字段，即A、C和丨字段,但按透明規(guī)章插入的“０”不在校驗范圍內(nèi).ＡIS數(shù)據(jù)包格式AIS中的信息是通過數(shù)據(jù)包來傳輸?shù)?一幀相當(dāng)于１min,分為2，250個時隙，每個時隙包含256blt/s。圖3-２為采納HDＬＣ標(biāo)準(zhǔn)格式的AＩS數(shù)據(jù)包格式。上升沿位同步碼開頭標(biāo)志數(shù)據(jù)FCＳ結(jié)東標(biāo)志緩沖８bｉt24biｔ8bｉｔ１6８ｂiｔ16bｉt8bit２4ｂit信息ID信息圖3-2位同步碼:也稱比特同步碼，其作用是把收發(fā)兩端時鐘對準(zhǔn)，使碼位對齊,以給出每個碼元位置的判決時刻。位同步碼是由０、1交替的數(shù)碼組成的一段信號，用ＮRZI編碼。對于ＡIS來說,當(dāng)傳輸速率為9600blｔ/s時，同步的信息長度Ｌp,為Ｌp＝（２4/９600)X1００0＝２。5(ｍｓ）即位同步碼占用的時間寬度為２．５ｍｓ.依據(jù)ＩMO規(guī)定的性能要求，通報容量為225０個報告／幀時,一個時隙的時間寬度為26，67ｍs。位同步碼的時間寬度與每個時隙的時間寬度相比,占用時隙的時間資源僅為一個時隙的９.4％。這為一個時隙內(nèi)后面的航行信息編碼留有余地，對于碼位同步硬件設(shè)計的時間響丨丨.海海運學(xué)院碩丨:論文 SOTDMA{\AISLL兩海運學(xué)院碩I:論文 SOTDMAAAISV丨丨辦海運學(xué)院碩:論文 {\-中的用研%應(yīng)也留有余地。因此當(dāng)AＩＳ通過VHF接收機(jī)檢測出0、１交替的序列時,將很快建立位同步。幵始標(biāo)志:也稱幀同步，它表示一個時隙數(shù)據(jù)包信息的開頭位，8ｂit/s長，由標(biāo)準(zhǔn)的HDLＣ標(biāo)志序列01111110組成,用于檢測一個放射數(shù)據(jù)包的開頭,作為信息起始的時間標(biāo)準(zhǔn).信息數(shù)據(jù):是真正的所需傳輸?shù)男畔?nèi)容。它分為兩個部分:信息標(biāo)志ID和信息內(nèi)容。信息標(biāo)志ＩD是用來表示信息類型、信皐數(shù)量、優(yōu)先級別和標(biāo)識發(fā)送臺的工作模式.ＡＩS臺有自主工作模式、指定工作模式和輪詢工作模式.信息內(nèi)容是通信雙方所需求的數(shù)據(jù)，對于ＡＩS而言，主要是指航行信息.信息數(shù)據(jù)為１6８ｂit,當(dāng)數(shù)據(jù)大于１68bｉt時,分時隙傳送.幀校驗序列：用于檢測傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是否有錯誤ｕ由于脈沖噪音、白噪聲和衰落等影響,通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)可能消滅某種類型的錯誤，因而差錯檢測是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的一個重要部分。ＡIS中數(shù)據(jù)傳輸釆用循環(huán)冗余校驗ＣRC差錯檢測技術(shù),校驗碼為１６階CＲC多項式：１+X5＋X１2+X１６，它具有很強(qiáng)的檢錯能力，能夠檢測出幀內(nèi)任何三個比特以內(nèi)的差錯,全部奇數(shù)個比特的差錯,連續(xù)16個比特以內(nèi)的差錯以及隨機(jī)或連續(xù)的差錯，并可以檢查出標(biāo)志字節(jié)的丟失。結(jié)束標(biāo)志：表示信息傳輸結(jié)束，與幵始標(biāo)志相同，也是由標(biāo)準(zhǔn)的HDLC標(biāo)志組成。緩沖區(qū):長度為２4bｉｔ／ｓ，它包括4ｂit/s的位填充,１2bit／s距離延遲，ｂit/s轉(zhuǎn)發(fā)器延遲以及6bｉt／s同步抖動。當(dāng)ＡIＳ信息接收時，在內(nèi)同步時鐘UＴC情況下,捕獲時隙信息的完整段，提取同步信息,判別ＨＤLC開頭和結(jié)束標(biāo)志,實時解算CＲC，得到的余數(shù)為零時，即認(rèn)為本組信息為有效信息。接收完緩沖信息碼后表示本組信息接收完整,之后再作相關(guān)的后處理，如建立ＡIS動態(tài)時隙表，提取HDＬC信包內(nèi)容等。當(dāng)AＩＳ發(fā)送信息包時,依據(jù)丨SO／IEC3309協(xié)議規(guī)定，數(shù)據(jù)經(jīng)HDLC軟件包編碼后,送入發(fā)送緩沖區(qū)，在TＤMA動態(tài)時隙表安排的時隙段內(nèi)，完成數(shù)據(jù)的傳送。ＡIS傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)塊中的信息內(nèi)容是船舶用戶最關(guān)心的，它可以幫助本船了解周圍其它船舶的動、靜態(tài)信息.信息數(shù)據(jù)塊中的信息內(nèi)容分為４種類型,分別是:靜態(tài)信息、動態(tài)信息、與航行有關(guān)的信息和簡明的平安信息。每次AIS設(shè)備只傳輸一種類型的信息內(nèi)容。依據(jù)丨M0對AIS所應(yīng)供應(yīng)的信息的規(guī)定，在靜態(tài)信息、與航行有關(guān)的信息和簡明的平安信息中,都存在以字符碼形式傳輸?shù)男畔?因此這些信息內(nèi)容要采納標(biāo)準(zhǔn)ＡSCIＩ碼形式進(jìn)行傳輸.如果信息量過大，如靜態(tài)信息和航行平安信息占用41６bｉｔ／s,可采納兩個或更多的連續(xù)時隙傳輸（最多為5個連續(xù)時隙).動態(tài)信息是ＡＩS傳輸?shù)闹饕畔?，它更新速度快，要求信息傳輸簡潔、明?出于動態(tài)信息均是數(shù)字或狀態(tài)信息，故可采納二進(jìn)制形式傳輸。在AIS傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中，一般來說動態(tài)信息是通常所需要的,其它脈沖序列、上升沿和緩沖區(qū)則用于實現(xiàn)牢靠穩(wěn)定的傳輸。動態(tài)信息量為168bit／s（包括信息ＩD和用戶ＩD共36bit/ｓ）,—個數(shù)據(jù)包占用256bit／s,故AIS的信息傳輸效率為7=zl^xlＯ(P／o—6５．６%25６可見AIS中信息傳輸?shù)男适呛芨?ＡIS系統(tǒng)的同步和定時同步同步的概念精準(zhǔn)地講,就是整個系統(tǒng)的時鐘要相同,接收端要能正確識別出接收到的信息碼流中幀排列的規(guī)律，以保證正確的接收。在ＴDＭA移動通信系統(tǒng)中，要保證通信的正常進(jìn)行，必須滿意位同步和幀同識2種基本的同步。1、位同步位同步又稱比特同步，通常要用NRZI即序列１010……作為同步信號。其作用是把放射端和接收端時鐘對準(zhǔn)，使碼位對齊，以給出每一個碼元位置的正確推斷時刻。位同步是系統(tǒng)建立同步的基礎(chǔ)，是接收機(jī)正確接收的前提保證。位同步的實現(xiàn)方法有２種：一種是專門的信道傳輸;另一種是插在業(yè)務(wù)信道中傳輸,比如在每個時隙前發(fā)送一段的交替信號作為同步信息。此外，有些通信系統(tǒng)中，直接從接收的數(shù)字信號中提取，用這種方法可以不再發(fā)送專門的同步碼.但考慮到TＤMA系統(tǒng)是按時隙以猝發(fā)方式傳輸信號，為迅速、精準(zhǔn)而牢靠地獲得位同步信息，一般不采納這種方法.２、幀同步幀同步就是在發(fā)送端發(fā)出的數(shù)據(jù)碼流中按特定的規(guī)律插入特殊的碼型,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一幀的結(jié)尾，從而正確地分路、分字或分句。幀同步的實現(xiàn)方法有２種：等間隔分散插入及集中插入方式.等間隔分散插入就是同步碼等距離地插在每幀的最后一個碼位之后,這種插入方式的最大特點是同步碼不占用信息時隙，同步系統(tǒng)的電路較簡潔，但是同步引入時間長〃集中插入方式（亦稱序列方式）將同步碼集中插入一幀的一個時隙中。這種插入方式要占用信息時隙，但縮短了同步引入時間，有利于幵放數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù).對幀同步系統(tǒng)有以下幾個方面的要求。幀同步的引入時間要短.設(shè)備開機(jī)以后系統(tǒng)要能很快地進(jìn)入同步，系統(tǒng)失步后,也能很快恢復(fù)同步。同步系統(tǒng)的工作要穩(wěn)定牢靠，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，并且具有識別假失步及避開假失步的能力。在肯定的同步引入時間要求下，同涉碼碼組的長度應(yīng)最短.定時系統(tǒng)的定時是TＤMA移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),也稱為網(wǎng)同步.只有全網(wǎng)中有統(tǒng)一的時間基準(zhǔn),才能保證整個系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行信息的傳輸、處理和交換,協(xié)調(diào)全都地對全網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行管理、掌握和操作。就同步而言，可以保證基站和移動臺飛快地進(jìn)入同步狀態(tài)，也不會因定時誤差隨時間積累引起失步。系統(tǒng)定時可以釆用不同方法,在TDMA移動通信系統(tǒng)中常用的是主、從同步法.即系統(tǒng)全部設(shè)備的時鐘均直接或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,提取定時信息或鎖定到主時鐘上。還有一種叫獨立時鐘同步法.即是網(wǎng)中各設(shè)備內(nèi)均設(shè)置高精度的時鐘,在通信幵始或進(jìn)行過程中,只要依據(jù)某一標(biāo)準(zhǔn)時鐘進(jìn)行一次時差校正后,在很長的時間時鐘不會發(fā)生明顯的漂移，從面得到精準(zhǔn)的定時.這種方法通常要求各設(shè)備釆用穩(wěn)定度很高的石英振蕩器來產(chǎn)生定時信號。AIS系統(tǒng)的同步技術(shù)為了避開AIS系統(tǒng)內(nèi)部干擾，AIS系統(tǒng)采納主、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、通用協(xié)調(diào)時間（UＴC)直接同步.ＧPＳ接收機(jī)能夠獲得UTＣ時間,這是AＩS系統(tǒng)同步的主要方式。2、通用協(xié)調(diào)時間（UTC）間接同步。如不能直接獵?。眨訡,但能接收到其它采納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(直接或間接）如移動臺既無法采納UTＣ直接計時，也不能采納間接計時，但能接收從基地臺放射的信息，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。無論技辦運學(xué)院她丨論義 :用研究技辦運學(xué)院她丨論義 :用研究對｝多少層與苺地臺的間接同步凋整來說，該狀態(tài)都應(yīng)是正確的.當(dāng)設(shè)備接收到幾個接收臺數(shù)