船舶自動識別系統(tǒng)

船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）1引言近些年來，隨著海上交通的發(fā)展，船舶速度及船舶數量與海上交通密度不斷提高給船舶避碰、港口交管和航行安全提出了新的要求?，F有的通信導航設備存在著很多的局限性。雷達及ARPA雖具有避碰功能，但不能識別船舶，且受氣象、海況及地形的影響很大。VHF無線電話雖可以進行船間對話，了解他船的信息和狀態(tài)，但由于操作者語言表達和溝通中存在的歧義和誤解，使信息交換速度慢且不規(guī)范，往往延誤時間又沒有起到協(xié)商的作用。通用船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）正是針對上述問題而發(fā)展的技術。AIS是一個操作于VHF海上移動頻帶的自動連續(xù)廣播系統(tǒng)。它能在船舶和岸臺間交換如標識、位置、航線、速度等信息。它能以高更新率操作多種報告并使用自組織時分多址技術支持這些高廣播逮率，以確保可靠穩(wěn)定的運行。該系統(tǒng)發(fā)展的第一階段是以VHFDSC技術開發(fā)的“自動應答系統(tǒng)”為基礎的。1992年，國際燈塔協(xié)會（IALA）在國際海事組織（IMO）航行分委會（NAV）第38次會議上提交了“使用DSC技術的應答器系統(tǒng)”的提案。1994至1995年期間，瑞典和芬蘭首次提出“無線電AIS”的概念。1995年，瑞典和芬蘭在IMONAV第41次會議上首次提出“將SOTDMA技術應用于自動應答系統(tǒng)”的提案，使AIS發(fā)展到了第二階段。1996年，IMO海上安全委員會（MSC）第67次會議上一致同意選用SOTDMA（自組織時分多址）技術。1998年，IMOMSC第69次會議批準了“關于全球AIS性能標準”的建議案，規(guī)定了（AIS性能標準），國際電信聯(lián)盟ITU通過了《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）的技術特性》。2000年，IMOMSC73會議在通過的《國際海上人命安全》（SOLAS公約）第V章中規(guī)定AIS強制性安裝，要求所有在2002年7月I日或以后建造的大于300總噸從事國際航運的船舶，大于5130總噸不從事國際航運的貨船和所有客船均須裝配AIS設備。要求所有于2002年7月1日前建造的從事國際航運的各類船舶必須在2003年7月I日到2008年7月I日前裝配AIS設備。在此期限后2年內將永久退役的船舶可被免裝AIS設備，AIS的應用正在迅速增加。2什么是AIS船舶自動識別系統(tǒng)（AutomaticIdentificationSystem，簡稱AIS）是以自組織時分多址（SelfOrganizedTimeDivisionMultipleAccess，簡稱SOTDMA）為核心技術、可以用于水上交通聯(lián)絡和指揮的岸——船、船——岸以及船——船之間的通訊、導航系統(tǒng)。AIS運用SOTDMA方式發(fā)射船舶數據，將本船的信息：MMSI碼、船名、靜態(tài)

信息以及動態(tài)信息等，經接口電路轉換后送信息處理器，在計算機內實現信息的融合、編程，然后再由接口電路經信道選擇、編碼，由VHF發(fā)信機發(fā)送到VHF信道，在此信道守聽的目標船就可以接收；同時，本船亦可接收和顯示目標船的識別信息，并將目標船的信息和本船信息一并存儲在本船的存儲器中，以便向其他目標船發(fā)送目標范圍內的它船信息。AIS的結構及其功能AIS系統(tǒng)設備由船載設備和岸臺設備兩個部分組成:在岸臺VTS覆蓋區(qū)域內，AIS基站可以和配有AIS設備的船舶進行指定模式的通信。典型的船載AIS系統(tǒng)構成如圖1所示。gps/dgps/ghs電羅經圈聞電子逋詛樓口gps/dgps/ghs電羅經圈聞電子逋詛樓口圖1AIS系統(tǒng)構成框圖數據的采集部分接收來自GPS/DGPS接收機的本船船位經緯度，對地航速，同步UTC以及來自電羅經的本船對地航向等信號，轉換成數字信號并輸入信息處理器，還有包括從輸入裝置中輸入的信息。信息處理器是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)信息與船舶吃水、危險貨類、航線等航行相關的信息；處理、存儲本船動態(tài)信息；將存儲的本船最新航行數據及必要的靜態(tài)信息與航行相關的其他信息進行編碼后送發(fā)射機；對接收來自周圍其他船舶的航行數據進行解碼并存儲解碼后的數據；將本船和其他船舶的航行數據等信息送信息顯示器顯示。信息處理器主要由船舶靜、動態(tài)數據庫及對信息的處理、管理控制、顯示等相應的軟件集成。AIS顯示器與雷達、ARPA及電子海圖顯示器一體化，用于顯示各種數據和狀態(tài)信息、監(jiān)視系統(tǒng)運行狀況。3.VHF收發(fā)機由系統(tǒng)信息處理器控制，用VHFCH87B(161.945MHZ)、VHFCH88B(162.025MHZ)兩個國際專用頻道自動發(fā)射和接收通信協(xié)議方案規(guī)定的高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK)信號，已調信號中含有本船和他船航行信息，AIS同時在這兩個頻率上接收信息，而發(fā)射信息是在這兩個頻率上交替進行的。AIS性能要求及功能AIS用于船對船模式避碰，滿足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備主要是VHF電臺，由于信息存在延時性和人工操作錯誤，難以及時達成避碰協(xié)議，給安全航行帶來隱患；作為一種VTS工具，能較好地解決船舶交管系統(tǒng)(VTS)中存在的船舶識別難題。目前VTS主要觀測手段是雷達和VHF-DF設備，需要大量的人工操作，費時而且容易出錯。而AIS能自動與目標船舶/岸臺建立通信，并保證通信的可靠性，幫助船舶有效導航，改善航行安全，增將對覆蓋區(qū)域船舶的識別和監(jiān)控；為船舶航行提供新的觀測手段。雷達是目前船舶使用的主要無線電觀測系統(tǒng)，但是它易受惡劣天氣、海況和地形的影響。AIS利用無線電波可以繞過島嶼，克服了這些不利因素，提供給本船目標船的靜態(tài)和動態(tài)信息，將海上通信帶入計算機數字通信的網絡時代。AIS在國內的應用情況我國的AIS應用由交通部海事局牽頭，上海海事局和上海交通設計所成立的專家課題組承擔現代化海事管理系統(tǒng)的規(guī)劃編制，到目前為止已經歷時兩年多。已經建成長江口、珠江口、渤海灣、瓊州海峽AIS基站系統(tǒng)，并已投入運行。于今年11月在深圳審查通過的“中國海事AIS總體布局規(guī)劃”(以下簡稱“規(guī)劃”)，主要依據為《中國海事發(fā)展綱要》(2001—2015)、《海事系統(tǒng)“十五”建設計劃及2015年遠景目標》、國際航標協(xié)會IALA《AIS指南》、《A—124AIS基站、網絡和應用建議》等文件?！耙?guī)劃”涉及范圍為中國沿海通航水域，不包括臺灣、香港和澳門所轄水域。“規(guī)劃”的時間安排是，近期目標：2006年前重點建設長江口、珠江口AIS網絡，完成與該地區(qū)VTS的聯(lián)接和信息共享。在完成AIS服務功能的同時，將拓展該地區(qū)的VTS覆蓋和功能。中期目標2010年前，將建成渤海灣、瓊洲海峽、臺灣海峽的AIS網絡，同時構建全國AIS網絡中心和管理體系的框架。遠期目標2015年前完成全國AIS的全面建設打下基礎?！耙?guī)劃”中傾向性的配布方案是：AIS基站122個、地區(qū)級網絡22個、海區(qū)級網絡及ASM3個、國家級中心及ASM1個，增設公用十級網絡9個，并相應增加了該層面的ASM9個。總工程投資近4億元。據了解，2005年，中國海事將初步建成“監(jiān)管立體化、反應快速化、執(zhí)法規(guī)范化、管理信息化”的統(tǒng)一、規(guī)范、高效的海事系統(tǒng)，水上交通安全局面將明顯好轉。而AIS的建設和發(fā)展是實現此目標的一個重要手段。AIS在國外的應用情況國際上AIS基站系統(tǒng)的技術發(fā)展十分迅速。其發(fā)展和產品化進程雖只有短暫十來年時間，但AIS基站建設理念、技術內涵和運行模式卻已經歷了整整三代。第一代是在VTS雷達站或在其服務的邊遠地區(qū)安裝AIS基站，增大覆蓋范圍以獲取更多的船舶動態(tài)信息，達到增強原VTS的作用；第二代是由網絡化的AIS基站為主體，組成基于AIS的航行安全管理系統(tǒng)，其中也包括增強了的VTS；第三代是網絡化加信息化，即通過網絡化的AIS基站與現有VTS、氣象、航標及各種助航等設施的整合，使現有海事系統(tǒng)融合一體，成為以面向航運管理、服務為主體的全新的現代化、信息化、網絡化的海事交通安全系統(tǒng)的一個重要組成部分。據統(tǒng)計，至2003年底，進行AIS基站系統(tǒng)建設的國家和地區(qū)有：瑞典、芬蘭、南非、加拿大、美國、新加坡、中國香港、日本等。國際AIS系統(tǒng)雖然發(fā)展迅速，卻沒有很規(guī)范統(tǒng)一的標準，系統(tǒng)建設差異較大，可以說系統(tǒng)建設各有特點，如有單站使用的，有將AIS基站接入VTS雷達站的，有的只要求AIS基站接收信息，有的設立一個地區(qū)性AIS播發(fā)中心，統(tǒng)一播發(fā)信息，它們有一個共同的發(fā)展趨勢，即“網絡化”、“信息化”。到目前為止，AIS技術還主要應用在SOLAS遠洋船舶