AIS系统介绍解析课件

1、19971999 ： IMO ITU IEC IALA IHO ISO 颁布/更新了近20个关于AIS标准/规范/规定要求： 2002-7-12008/7/1日：分段实施 国际航线300GT 国内航线500GT 6 Automatic Identification SystemAIS 概述第1页，共45页。2022/8/41AIS IntroductionVHF频段TDMA技术静态信息动态信息航次信息安全消息 AIS基本概念自动AIS 概述实现船舶识别、监视和通信的系统 信息技术为主导的数字助航系统 卫星定位技术数字通信技术信息处理技术计算机网络技术广播/接收 AIS技术核心第2页，共45页。

2、2022/8/42AIS Introduction传统船舶避碰瞭望雷达VHFRADAR errorAIS 概述Limitation of existing navigation systemShipping development and safety navigationSOLAS convention and environment protection第3页，共45页。2022/8/43AIS IntroductionVTS通过瞭望、雷达 和无线电话获得船舶信息, 工作强度大，易失误，盲区，丢目标，不了解周围水域状况传统VTSThe potential of AIS for VTS op

3、erational usereliable identification of targetsautomatic tracking of targets no target swaps no target acquisition required provide more accurate informationprovide more complete information AIS 概述第4页，共45页。2022/8/44AIS IntroductionAIS分类固定设备 基 站 Base station 转发器 Repeater （单/双工）移动设备 A类 B类 助航 AtoN 救助飞机

4、 AIS-SARTAIS 基本原理第5页，共45页。2022/8/45AIS Introduction船载AIS基本构成GNSS接收机艏向传感器速度传感器转向率传感器GNSS接收机电子海图接口雷 达 接 口便携引航仪远程通信接口VHF收发机输 入 接 口输 出 接 口MKD通信处理器警 报 器BIIT其它传感器第6页，共45页。2022/8/46AIS Introduction船载 AIS功能自动交换AIS信息：静态、动态、航行、安全相关消息识别避碰为主/为航行及监控系统提供目标船和航道安全参考数据 扩展业务：航标、海事、货代、船舶报告等船-船避碰获取船舶及货物资料VTS工具IMO标准要求多路

5、、快速、简洁、高密度和高精度地处理航海信息监控和跟踪船舶，与基站、助航设备进行数据交换 主管机关获取船舶资料，监控海上交通第7页，共45页。2022/8/47AIS Introduction船载AIS信息基本信息：自动播发与接收（A&B类） 静态信息 动态信息 航行相关信息安全相关消息（B类只收不发）AIS 基本原理第8页，共45页。2022/8/48AIS Introduction静态信息双向船舶换向行驶时或定位天线位置改变时设备安装人工输入定位天线的位置若改变，重新选择设备安装人工选择船舶类型若改变，重新输入设备安装人工输入船长和船宽无变更设备安装人工输入IMO编号(有的船没有)船舶更名时

6、设备安装人工输入呼号和船名船舶变更国籍买卖移交时设备安装人工输入MMSI更新时机输入时机输入方式信息标称信息更新间隔：6min / 更新或被询问时，立即更新 第9页，共45页。2022/8/49AIS Introduction其它种类船舶Other type of ship帆船Sailing vessel18号决议规定的船Resolution No.18 MOB-83军事作业船Vessel-military operation医务运输船Medical transports潜水作业船Vessel-diving operation法律强制船Law enforcement vessel挖泥/水下作业

7、船Dredge/underwater operation防污染设备船With anti-pollution equipment拖带船 长200m宽25m Towing vesselL200m B25m港口供应船Port tender拖带船Towing vessel拖轮TUG渔船Fishing vessel搜救船Search and rescue vessel飞翼WIG引航船Pilot vessel油船Tanker高速船HSC货船Cargo ship休闲游艇Pleasure craft客船Passenger ship船 舶 类 型第10页，共45页。2022/8/410AIS Introduct

8、ion动态信息可不提供自动相应传感器(选项)纵倾/横摇可不提供自动相应传感器(选项)首倾角可不提供自动ROT传感器或陀螺罗经ROT (旋回速率)应配合号灯和号型改变手动值班驾驶员选择更改航行状态自动陀螺罗经船首向可能缺失自动计程仪或GNSSSOG(对地航速)可能缺失自动计程仪或GNSSCOG(对地航向)附精度/完善性状态信息自动GNSSUTC时间附精度/完善性状态信息自动GNSS船位备注更新方式信息来源信息标称第11页，共45页。2022/8/411AIS Introduction航行状态 未定义Not defined吃水受限Constrained by draught飞翼船留用Reserve

9、d for wig操纵能力受限Restricted maneuverability高速船留用Reserved for HSC失控Not under command从事捕鱼Engaged in fishing锚泊At anchor搁浅Aground在航帆船Under way sailing系泊Moored在航机动Under way using engine第12页，共45页。2022/8/412AIS Introduction注1：当船载AIS确认为同步标识台时，其动态信息更新间隔为2 sec。2 sec航速23节的变向2 sec航速23节2 sec航速1423节变向6 sec1航速1423节3

10、 sec1航速14节变向10 sec1航速3节3 min1锚/靠泊船，速度2节3 min航速2节CS5 sec航速2315 sec航速1423节30 sec航速214节3 min航速2节SOB类船载设备报告间隔载体及状态第14页，共45页。2022/8/414AIS Introduction航次相关信息 经船长同意变化时转向点描述开航前手动输入航线计划经船长同意变化时港口名和时间开航前手动输入目的港/ETA主管机关要求时货物装卸后危险品货物种类开航前手动选择危险品货物根据需要开航前最大吃水开航前手动输入船舶吃水备注更新时机信息内容输入时机输入方式信息标称信息更新间隔：6min / 更新或被询问

11、时，立即更新 危险品货物：DG (Dangerous Goods，危险货物) HS（Harmful Substances，有毒物质） MP（Marine Pollutants，海洋污染物） 第15页，共45页。2022/8/415AIS Introduction安全相关消息 固定格式自由格式寻址（156字符）广播（161字符）格式发送对象数据更新间隔：根据需要/设置进行更新 AIS 基本原理第16页，共45页。2022/8/416AIS IntroductionAIS 基本原理工作信道 ：AIS1（VHF87B，161.975MHZ)） AIS2（VHF88B，162.025MHZ） 其它主管

12、机关指配频率接收信息：2个TDMA接收机，同时发送信息：1个TDMA发射机，交替信道带宽：25kHz / 12.5kHz（主管机关要求时）传输速率：9600 bit/s 信道分配第17页，共45页。2022/8/417AIS IntroductionAIS基本原理1、采用NRZI（不归零倒置）编码2、进行GMSK（高斯滤波最小移动键控法）调制3、GMSK调制信号对VHF发射机进行调频 最终完成GMSK/FM发射功率：12.5 W / 2 W (主管机关要求时） B类CSTDMA发射功率2 W 信息调制 第18页，共45页。2022/8/418AIS Introduction单台AIS：每帧一个

13、或多个时隙 不同帧使用相同的时隙系统能力：每分钟至少处理2000 份报告时隙获得：自选时隙-按照TDMA 协议选择 分配时隙-基站分配时隙划分 AIS基本原理第19页，共45页。2022/8/419AIS IntroductionAIS 基本原理UTC直接：本船GNSS提供UCT间接：与已经和UTC同步的台同步基站直接：与标识数最高的基站UTC同步基站间接：与已经同步于基站的移动台同步与移动台同步：与MMSI最低的AIS站同步同 步 第20页，共45页。2022/8/420AIS IntroductionAIS 基本原理自主连续：按照TDMA协议自动连续 接收播发AIS信息分配模式：在主管机关

14、指定区域内， AIS运行的频道、收发模式、带宽、 发射功率、时隙、和信息更新报告间隔 等都服从主管机关分配。轮询（查询/控制）模式：点对点工作 B类CS-AIS设备不能主动询问其他台站工作模式 第21页，共45页。2022/8/421AIS IntroductionAIS 基本原理RATDMA：登录或发射非重复特性消息，帮助 ITDMA帧和SOTDMA帧确定发射时隙。ITDMA：在RATDMA基础上，或在SOTDMA 基础上分配新的未被声明过的时隙。SOTDMA：基本工作方式，自主连续地选择发射时隙，安排位置报告的发射时间表，并预告后继37帧时隙的分配情况，向其他用户 提供连续更新的监视画面。

15、TDMA协议 第22页，共45页。2022/8/422AIS IntroductionAIS 基本原理工作流程 初始化登录网络发射第一帧改变报告间隔自主连续分配轮询开机关机性能标准规定：AIS初始化不超过2 min 第23页，共45页。2022/8/423AIS IntroductionAIS 基本原理AIS远程应用：超越VHF范围传递AIS信息A类设备标配远程通信接口，B类设备选装远程通信采用轮询工作模式不连续进行应用：船舶报告、船舶远程监控远程应用 第24页，共45页。2022/8/424AIS IntroductionAIS基站设施监视和管理AIS船舶增强VTS的功能船舶管理的信息化、现

16、代化船舶报告气象、DGPS等多种附加服务Internet实现互联AIS 基本原理第25页，共45页。2022/8/425AIS IntroductionAIS AtoN AIS-SART 1. AIS真实航标2. AIS仿真航标3. AIS虚拟航标AIS Search And Rescue TransmitterAIS 基本原理第26页，共45页。2022/8/426AIS IntroductionAIS 基本操作一、电源 常开，特殊情况船长可决定关闭。 开机2 min之内发送信息。 电源操作记录在航海日志中。二、按键 MKD:PWR、 、ENT、MANU、DISP、 快捷键、字母数字按键、*

17、键、#键、 软键盘。第27页，共45页。2022/8/427AIS Introduction 三、显 示 MKD、计算机，PPU，雷达ARPA、ECDIS目标数据显示 至少3行:方位/距离/船名,其它数据滚动。 在雷达和ECDIS上能显示多目标/多数据。目标图标显示本船数据显示 本船动态/航次信息，可输入/编辑航次信息。短消息显示 提示接收短信，输入/编辑/存储，寻址/广播发送。警报信息显示 确认/显示/查询警报信息AIS 基本操作第28页，共45页。2022/8/428AIS Introduction收不到AIS信号的目标，目标丢失警报丢失目标CPA和TCPA警报目标危险目标选目标（睡眠或活

18、动），显示CPA和TCPA等被选目标激活睡眠目标，显示矢量、航向变化、首向激活目标AIS目标休眠目标1AIS船台显示的目标类型AIS信息在ECDIS显示AIS 基本操作第29页，共45页。2022/8/429AIS IntroductionAIS船载设备目标类型与雷达ARPA目标对比本船轮廓小量程，根据目标船长、船宽和天线位置，显示实船轮廓。轮廓目标丢失目标十字交叉线（或被一直线交叉），不显示矢量、HL和转向率。符号闪烁。丢失目标危险目标CPA/TCPA小于设置值，红色粗线条显示，确认后停止闪烁。危险目标被选目标图标/字母数字显示目标详细数据，四角方框指示。被选目标被跟踪目标图标显示，短虚线为

19、COG/SOG，实线为HL，其末端折线为船舶转向。激活目标雷达回波雷达目标锐角等腰三角形，指向HL或COG。位置在三角中心。符号小于激活目标。休眠目标符号类型说明符号类型雷达ARPAAIS船载设备AIS 基本操作第30页，共45页。2022/8/430AIS IntroductionAIS 基本操作第31页，共45页。2022/8/431AIS IntroductionAIS信息在雷达屏幕显示AIS buttonAIS信息在雷达屏幕显示第32页，共45页。2022/8/432AIS IntroductionAIS 基本操作AIS buttonAcquire Target ButtonAIS M

20、ain MenuAll AIS targets will be displayed by switching the AIS button to “ON”.As default the Sleeping Target symbol will be displayed. For more information the target has to be activated by the Acquire Target function.Sub menus can be selected for additional information.第33页，共45页。2022/8/433AIS Intro

21、ductionAIS buttonAIS Target DataAfter switching the AIS button to “OFF”, only activated targets will be displayed. This avoids clutter on the PPI and information overload.The target data of all activated targets can be displayed in the same way as ARPA data.AIS 基本操作第34页，共45页。2022/8/434AIS Introducti

22、onARPA Target FusionARPA targets and Activated Targets can be merged.Range, Course and Speed will be used as criteria.AIS 基本操作第35页，共45页。2022/8/435AIS Introduction 四、设 置静态信息航次相关信息区域 设置/管理AIS区域性频道远程应用 设置操作方式、答复数据设备功能 语言/密码/警报/按键声音/输入输出端口安全门限 设置CPA/TCPAAIS 基本操作第36页，共45页。2022/8/436AIS Introduction 一、安 装

23、MKD/其他显示器便于观察操作电源电缆考虑电磁兼容传感器应为船舶主系统天线安装应注意干扰与障碍物警报输出应有效引航员插头位置应适当安装后提供初始化清单AIS 安装检验第37页，共45页。2022/8/437AIS Introduction 二、安 装 检 验 产 品 证 书 设 备 外 观 设 备 连 接 天 线 安 装 通 电 试 验 传感器/自检/2min开始发射 正常 静态/动态信息 正确 开启其他发射设备 AIS工作正常 对比：AIS报告目标 雷达跟踪目标 远程通信试验AIS 安装检验第38页，共45页。2022/8/438AIS Introduction二、年度/航次 检验 设备连接

24、、外观、安全 设备开启自检正常/2min开始发射 静态/航次信息正确 动态信息正确 对比雷达目标 信息报告间隔正确 模拟故障 查看警报记录 确认轮询回答正确 AIS 安装检验第39页，共45页。2022/8/439AIS Introduction一、AIS的系统优势与局限性优势技术优势:卫星定位-数字通讯-信息处理-计算机网络技术交通态势:传输,精度 ,可靠 ,自动化 ,界面友好, 扩展/兼容性 局限性依赖环境:传输干扰，依赖GNSS自身不足:有船舶没有或关闭AIS，非法利用AISAIS 可靠性分析第40页，共45页。2022/8/440AIS Introduction二、AIS的信息优势与局限性 优 势标准数据/图标显示全面反映交通态势详尽可靠信息参考基站/航标服务AIS 可靠性分析局限性静态信息:人为设定/修改，每航次/月检查。动态信息:依赖传感器，需要验证。航次信息:及时更正，需船长同意。基站航标:人为/客观因素影响第41页，共45页。2022/8/4