《航海仪器》二年制(航海学)2009秋aisa

第二节

自动识别系统（AIS）1/12/20231主要内容一、概述二、AIS构成及主要功能三、AIS的应用四、AIS发展的前景五、AIS设备使用1/12/20232一、概述1/12/20233一）AIS的组成AIS岸台系统船台系统1/12/20234AIS的类型ClassA通用船载自动识别系统ClassB其他船舶自动识别系统ClassC基站ClassS搜救飞机及直升机用AISClassNA-to-N航标AIS1/12/20235AIS系统设备类型

AIS-AutomaticInformationSystemSAR机载AIS船载AIS助航AIS单工转发站AIS基站双工转发站移动设备固定设备1/12/202361．AIS岸台系统AIS岸台系统由一系列AIS基站收发机联网而成。AIS基站使用专用的基站软件，可以改变通信端口设置、频率、传输速率、接收机识别码等参数。借助基站控制器（BSC）、网络设备、控制软件和应用软件，联网网络将海岸线的各个AIS基站收发机相互连接，实现对海岸线的覆盖。网络设备采用Internet网络，通过网络安全管理、控制、收集和分配信息流，在国际、国内或地区之间进行网络通信，进行船与岸以及船与船之间的通信。当通信双方超出VHF的覆盖范围时，网络系统仍进行信息排队处理，直至通信双方进入VHF的覆盖范围时为止。1/12/202371．AIS岸台系统AIS基站收发机配有AIS收发应答器。AIS收发应答器的3个主要部件是：GPS导航仪VHF收发信机计算机1/12/202381/12/202391/12/2023102、船载自动识别系统简介1）定义：AutomaticIdentificationSystem——AIS（自动识别系统）也称为船载自动识别系统、船舶自动识别系统在一定的作用范围内，在规定的频道上，用VHF传输船对船和船对岸的识别、导航和通信信息，自动进行船对岸和船对船识别的系统称为船载自动识别系统。1/12/202311A类船载AIS台站1/12/202312A类派生AIS设备1/12/202313B类AIS船载台站用于满足非SOLAS船舶的需求相关标准——讨论中（IEC62287）低报告率，低信息量，低成本1/12/202314SAR机载AIS台站需经航空认证位置报告——10秒/次1/12/202315助航AIS台站方案2位置信息无位置信息AIS单元AIS单元方案1方案3虚拟设备虚拟设备1/12/202316助航AIS台站功能提供实时的天气，潮汐，流速，水深等助航信息可监测助航设备状态并可跟踪漂移的浮动助航设备识别与助航设备发生碰撞的船舶远程遥控改变助航设备参数提供虚拟助航设备1/12/2023173、AIS的产生和发展起源（VHFCH70，DSC频道）发送本船的识别码、船名、船位、航向、航速、吃水等信息发展

WRC—97(1997年世界无线电行政大会)批准将VHF87和88频道拆为单工频道，其中的161.975MHz为AIS1频道，162.025MHz为AIS2频道。1/12/202318在国际有关组织IMO、IAIA、ITU、IEC的努力下，从1992年开始在国际会议上研讨AIS至今，已经正式发布了AIS的性能标准、技术特性、测试标准、操作指南及各类船舶限期安装的决议，其发展之迅速，反映了迫切的客观需求，十分令人瞩目。1/12/202319二）AIS的国际公约1、SOLAS公约第Ⅴ章：国际海上人命安全公约(SOLAS公约)第V章修正案于2002年7月1日生效，修正案增加了许多新的内容，尤其对航行系统和设备的配备提出了许多新的要求，增加了船载AIS和VDR等配备要求。

经过航行安全分委会会议的多次讨论，第V章修正案在2000年11月召开的IMO第73次海安会上获得通过。

新的修正案规定：所有300总吨及以上的国际航行船舶、不从事国际航行的500总吨及以上的货船和不论大小的客船应按要求配备AIS；2002年7月1日前建造的船舶，如果船舶将在列明的生效日期后的2年内永久性停止营运，主管机关可免除这些船舶遵守AIS的配备要求；公约对国际航行船舶要求较严格，但对不从事国际航行的船舶只要在2002年7月1日后建造，也应配备AIS。

1/12/2023202、AIS配备的具体要求所有300总吨及以上从事国际航线的船舶、500总吨及以上不从事国际航线的货船和所有的客船，应配备AIS：

1）2002年7月1日及以后建造的船舶（立即配备）；2）2002年7月1日以前建造从事国际航线的船舶：（a）所有的客船和油船不迟于2003年7月1日配备；（b）除客船和油船外，50000总吨及以上的船舶应不迟于2004年7月1日配备；

1/12/202321（c）除客船和油船外，10000总吨及以上，但小于50000总吨的船舶，不迟于2005年7月1日配备；（d）除客船和油船外，3000总吨及以上，但小于10000总吨的船舶，不迟于2006年7月1日配备；（e）除客船和油船外，300总吨及以上，但小于3000总吨的船舶，不迟于2007年7月1日配备；

3）2002年7月1日以前建造的不从事国际航线的船舶，不迟于2008年7月1日配备；

4）当船舶在上述规定的时间后2年内永久退役，主管机关可免除配备AIS的要求。1/12/202322中国沿海航行船舶配备AIS的要求中国海事局于2005年10月14日下发了《关于部分沿海航行的船舶安装船载自动识别系统（AIS）的通知》。通知要求：1）沿海航行的所有客船，500总吨及以上的油轮、危险化学品船、集装箱船必须于2006年4月30日之前配备船载自动识别系统并完成AIS的安装调试工作。2）从2006年5月1日起开始检查AIS的安装情况，对未按要求安装AIS的船舶禁止离港。1/12/202323二、AIS构成及主要功能1/12/202324（一）AIS构成AIS由接口、信息处理器、信息显示器和VHF收发机组成。1．接口接收来自GPS／DGPS的本船船位φ、λ，同步世界时UTC及来自陀螺罗经的本船航向，来自计程仪的本船对地航速等，信号数字化后加到信息处理器。GPS、陀螺罗经均采用NEMA0183格式，计程仪一般为200个脉冲／nmile，通信接口采用：RS232、RS485／422标准。1/12/2023252．信息处理器

信息处理器是AIS的核心部分，用于存储本船识别码、船名、呼号、船型等静态信息和船舶吃水、危险货类、航线等航行相关信息；处理存储本船动态信息；将存储的本船最新航线数据及必要的静态数据与航行相关的其他信息进行编码后送VHF发射；接收来自周围船舶航行数据并进行解码、存储；将本船和其他船舶的航行数据信息在显示器上显示出来。信息处理器中包括船舶静、动态数据库，对信息的处理、管理及控制，基于SOTDMA技术的通讯协议、通讯方式及显示等相关的软件。为使广播式A1S系统具有可靠、有序的信息通信，要求各船舶的AIS设备时间严格同步，从而避免内部干扰，通常用于同步的参考时间均采用来自GPS的UTC，也可采用与UTC相关的时间源。1/12/202326

3．信息显示器用于显示各种数据和状态信息，监视系统的运行状况。实际应用的信息显示器可能将和雷达、ARPA、ECDIS、IBS等显示器一体化，成为多系统公共的综合信息显示终端。4．VHF收发机

由系统信息处理器控制，用CH87B、CH88B两个国际专用频段自动发射和接收按协议通信方案规定的已调信号，频带为25MHz。已调信号中含有本船和他船的航行信息，发送信息的编码和接收信息的解码均由信息处理器完成。1/12/202327典型的AIS系统包含一个VHF发射机，两台VHF／TDMA接收机，一台VHF／DSC接收机。为了防止干扰和转换频道时造成通信损失，每个AIS站均同时在两个频道上进行收发。在大洋及所有其他海域，AIS系统的一般工作模式是双通道模式，即AIS并行地在两个信道中同时接收，同时又在这两个信道中有规律地交替发送。此外，主管部门还可以指配AIS的区域性使用频率，使AIS可工作于一组频率，并具有频道选择和切换手段，既可工作于近程，也可工作于远程。1/12/202328船用电子通讯接口AIS信息处理器AIS显示器GPS/DGPS/GNS计程仪陀螺罗经雷达/ARPAECDIS/ENC输入装置VHF发射机VHF/TDMA接收机1VHF/TDMA接收机2VHF/DSC接收机1/12/2023291/12/202330（二）AIS的主要功能

1）自动发送船舶识别码、船型、船位、航向、速度、航行状态和其他与安全有关的信息；

2）自动接收来自具有相同配备船舶的上述信息；

3）监视并跟踪船舶；4）提供其它辅助信息以避免碰撞发生。

5）与岸基设施交换数据。1/12/202331AIS功能：

导航

通信

监视

搜救AIS应用及数据处理中心用户层1/12/202332IMO对AIS的要求：①船对船模式的避碰；②港口国获得船舶和它所运货物的信息；③作为VTS的工具。1/12/202333（三）AIS的工作原理1、AIS的工作过程

1/12/2023342、AIS的主要工作技术指标1）工作方式及使用频率。AIS工作在VHF频段，即161.975MHz(CH87)和162.025MHz（CH88）。2）SOTDMA技术。在世界范围内，AIS使用了自组织时分多址技术(SOTDMA)。

自组织时分多址技术(SOTDMA)的含义是：AIS没有主、副台之分，各个船台与岸台所使用的AIS，按照时间分隔制，自行组织、传送AIS信号、虽然它们可能使用同一载频，但是它们之间不会产生互相干扰。“自组织”是指加入到该数据链路上的每个移动台能在没有基地台控制的条件下，自主地选择自己的发射方案，并能自动地避免和解决通信碰撞问题。报文中包含下一次传输的时间信息。1/12/202335自组织通信原理1/12/202336(3)收发同步AIS所发射的信息电文，每帧占时为1min。每帧电文被划分为编号为0～2249的2250个时隙，每个时隙约26．67ms(1min／2250)，可传输256bit。每个AIS站的船位报告占用一个时隙，AIS每分钟可以处理2000个以上报告，数据每隔2s可以更新一次。AIS为所发的信息分配一个编号，信息将在对应此编号的时段被发送出去。AIS接收系统也必须在这一时段将信息接收进来，其中0时区为一帧的起始时段。1/12/202337ShipToShipAISAIS1(SimplexShip-Ship)Channel228B(forexample)AIS2(SimplexShip-Ship)Channel283B(forexample)1/12/202338(4)AIS的定时按照AIS系统时间同步级别的高低排序，AIS系统时间同步的方法依次为：1）UTC直接：某一不能直接访问到UTC的站点，将自己的同步状态设置为UTC直接。用GPS导航仪来产生UTC时间：装备有GPS导航仪的用户，利用GPS导航仪来确定UTC时间。2）UCT间接：与已经与UTC同步的其他电台在时间上同步。某一不能直接访问到UTC但可接收到其他指示为UTC直接的站点，可与这些站点同步，同时还必须将自己的同步状态设置为UTC间接。1/12/202339（四）AIS工作模式1、自主连续模式AIS按照自身的程序发送其船位信息；自动解决与其他船舶冲突问题；在通常情况下采用自主连续模式；该模式可在所有海域使用。2、指定模式AIS按照指定方案发送信息。在一些海域，交通管理当局要遥控船台发送间隔、时隙等参数时使用指定模式；在拥挤地区，发射机应答器使用由适任的当局岸台所选定的程序进行发射。3、轮询模式（受控模式）要求只在收到其他船和当局询问时才发送数据，采用轮询方式，管理当局应当能控制工作模式的切换。1/12/202340（五）系统传输的信息静态信息：IMO编号呼号和船名船长和船宽船舶类型GPS天线位置1/12/202341动态信息船位、国际协调时UTC对地航向对地航速航行状态转向率船首向1/12/202342与航次有关的信息船舶吃水危险货物类型目地港航行计划（出发时间和预计到达时间）与安全有关的短消息播发差分GPS校正播发气象信息播发重要航行警告虚拟航标航标的遥测遥控1/12/202343AIS系统传送的信息静态信息动态信息航次相关信息安全相关信息IMO识别码船位信息船舶吃水安全相关短信息呼号和船名UTC时间船载危险品类型船舶尺度（长&宽）对地航向目的港和预计到达时间（ETA）船舶类型对地航速计划航线（转向点信息）（可选）天线位置船艏向航行状态转向率（ROT）1/12/202344信息更新率1/12/202345船舶发送信息的间隔静态数据：电源开启2分钟，设备就可以恢复工作并发射船舶自身的静态数据。这些数据每6分钟重发一次，如有修正则随时发送。动态数据：发射的时间间隔由船速和航向而定，具体见下表。

船型报告间隔抛锚或停泊及移动速度不超过3节3分抛锚或停泊及移动速度超过3节10秒速度在0～14节10秒速度在0～14节，并正在改变航线31/3秒速度在14～23节6秒速度在14～23节，并正在改变航线2秒速度高于23节2秒航行数据：如船舶吃水、危险品、目的港和ETA（预计抵达时间）等航行有关的其他数据，每6分钟发送一次。安全有关短信息：随时发送。为什么经常看到许多船舶只有动态信息没有静态信息？1/12/202346三、AIS的应用1/12/202347船舶海事船公司－船舶引航－船舶办公自动化－VTS船舶识别－水域船舶动态广播－船舶交通管理－航标自动化－船舶计算机网－航行辅助决策－船舶安全信息－海事信息网－船位报告－航运企业信息管理AIS应用VTS1/12/202348AIS应用领域船舶避碰海上搜救、打捞、海底考古潮汐和天气预报捕鱼VTS、ARPA航标航行警告、航行通告船舶和船舶有关单位飞机及其他设备物流1/12/2023491/12/2023501/12/202351四、AIS发展的前景1/12/202352AIS需要解决的问题精度（GPS定位?）识别（船舶全球唯一的编码MMSI）通信（SOTDMA的技术（CDMA/GSM/3G比较）显示（显示设备、电子海图）1/12/202353AIS与VTS、ARPA、船位报告技术参数比较1/12/202354与雷达性能比较1/12/202355AIS目标与雷达探测目标比较混淆目标遮挡目标1/12/202356VTS无线电测向（DF）5度夹角

混淆船1/12/202357ARP