自动应答系统在海上航行安全中的应用

自动应答系统在海上航行安全中的应用

基于数选应答器的船舶自动识别20世纪90年代初，随着海上航行速度的提高，船只的防止、港口的穿越和航行安全问题日益突出。尽管通过雷达、ARPA和VHF频道上的直接对话,可以及时了解来往船只信息和航行状态对自己船舶的影响,但是由于这些设备存在大量的人工操作,难免会发生船-船信息交换过程中的失误,甚至在VHF频道上的直接对话都将由于语言不通或误解而限制正确信息交换。针对这种情况,北美和欧洲的一些国家在90年代前后开始着手研究一种能够“自动获得船舶信息和航行状态”的技术。国际航标协会曾于90年代初利用当时已获并正在实施的全球海上遇险安全系统(GMDSS)提案,率先向IMO提议将自动的接收、发射器作为一个SOLAS公约规定的配备要求,并且建议采用海上VHF70频道上用数字选择性呼叫(DSC)方式来实施自动询问和应答,从而获取船舶信息。这种最早由英国和美国提出并实施的数选呼叫技术,是一种基于VHF/DSC技术开发而成的技术,被称为自动应答系统。其基本原理是在海上VHF70信道上采用DSC方式自动发出询问信息,接收到询问信息的接收机根据询问方要求的频道,将本船的识别码、船名、船位、航速、航向、吃水等信息自动传送给询问方,这样便实现了自动应答的功能。AIS基于数选呼叫自动识别的原理,采用VHF87B/88B信道,通过AIS应答器实现船舶信息的自动交换,从而达到船舶的自动识别。AIS采用开放系统互联的工作模式(OSI),目前使用的无线传输带宽为25kHz/12.5kHz。采用GMSK调制方式,数据传输比特率为9600bit/s,同时具备话音和数字传输。AIS的开放系统互联工作模式使该系统具有很大的兼容性,而它的网络应用特性(英国已经开始试验接入集群通讯系统)为实现实时的和动态的远程海事管理提供技术平台。本文提出一种基于瑞典SAAB公司R30岸基应答器、NML系列路由器等硬件设备及配备相应软件而组成的岸基网络应用方案设想。仅作学术研讨。岸基ais网络设施对海事管理的作用船载AIS(应答器)有助于提高航行安全及对海上环境的监控,已经在国际航运界获得了广泛的认可。国际海事组织(IMO)将全球自动识别系统AIS作为SOLAS人命安全公约要求必须配备的装置。AIS应答器在船-船情况下的作用早已为人们所认识。为使政府管理部门尽可能充分地利用各类海事信息资源,有必要建立岸基的AIS网络设施。可行的岸基AIS网络方案可向海事管理部门提供很大的帮助。AIS系统所提供的岸-船信息交流能实现船与岸之间的实时监控和信息传输。对于VTS、船舶系统或其它用户都可实现多种应用。由于使用AIS后大部分的通讯可以数字模式加以清晰的处理,从而提高海事管理的效率,确保海上航行安全。使用岸基网络设施还能使海事管理部门通过采用AIS应答器系统内置的功能向其辖区内行驶的船舶提供安全信息。安全信息可包括VTS交通信息、天气报告、实时水道测量数据、ENC修正、航标信息和其它类似的信息。要实现这些功能,必须建立起有效的岸基AIS设施,以满足管理部门和船只之间的通讯需要。使用岸基设施还可使海事管理部门通过采用系统内部的精确信息,向航运部门提供船队管理服务。岸基AIS网络的主要功能是作为岸基设施和在网络覆盖区域内的AIS移动设施之间通讯层。系统本身由三个层次组成:岸台、网络组成部分、岸基用户的AIS地区服务器。岸基AIS网络设施由AIS应答器岸台基站、地区服务器(或全国服务器)以及与地区(或全国服务器)相连的其它系统组成。其它系统主要为VTS系统、海上搜救中心、领航及港口管理部门等。如上所述,岸基AIS网络设施由“AIS应答器岸台”、“AIS岸台控制器”和“AIS路由器/服务器”组成。本期先简要介绍该岸台硬件设备的功能和在网络中的作用。a岸台的设置由于AIS应答器岸台是通过无线电系统实际与AIS移动台进行通讯联系的组件,因此是整个系统中最关键的部分之一。根据现有的设施和自主运行的需要,可将岸台调整为不同的设置进行工作。岸台的标准设置由一台AIS岸台应答器、一台AIS岸台控制器以及其它一些通讯设备组成。但岸台也可仅由一台AIS应答器和一根通讯线组成,使AIS地区服务器或路由器能通过岸台应答器接收并发射信息。宽带网控制器使用AIS岸台控制器的目的是保证岸台能以一种自主模式运行,从而使岸台无需与网络主干线连网便能够发射远距离的气象或水道测量信息。AIS岸台控制器的任务,是将AIS岸台发出的异步数据流转换成已经使用的宽带网环境的数据,如TCP/IP。此外,岸台控制器还负责网络运行的管理部门通过宽带网对相连的AIS应答器进行设置和管理。岸台控制器能够给信息加上各种过滤程序或其它类似的规则,以达到信息传输过程中的加权控制目的。鉴于处理信息所需的某些功能可以存在于岸台控制器中,使用AIS岸台控制器能帮助AIS应答器与具有低带宽连接的宽带网进行通讯联系。岸台控制器本身就是一台具有嵌入式操作系统的嵌入式电脑。鉴于多台AIS应答器与几台岸台控制器一道能形成一个冗余的岸台系统,因此使用岸台控制器还能进一步使岸台进入冗余状态。图2示出了AIS岸基网络方案提取重复信息提取地区或全国服务器的主要功能,是对从岸台及其它可能的地区或全国服务器或其它连接系统接收到的AIS信息进行处理。这样,服务器便能够发挥双重功能,既作为路由器发送信息,也作为服务器将信息分配给与系统相连的基站管理部门。在一个良好的岸台网络中,某些情况下岸台会彼此重叠,因而收到完全相同的信息。对这些重复信息需要加以删除,以免不必要的占用网络带宽。路由器将识别哪些信息出自系统中的哪一台AIS,并应该转发给另外的哪些岸台、路由器及用户,而哪些信息不应转发。该管理功能是通过自适应算法来实现的,该算法根据射程、航程、航向、时间和其它可能的约束调节来作出决定。在一个大范围的AIS基地台网络中,还同时必须赋予网络操作人员对信息量施以一定限制的可能性,因而使某信