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（航海技术专业本科生） 毕 业 专 题 论 文中文题目AIS的发展与其在航海实践中应用的研究英文题目The research of development of AIS and appliance of AIS in navigational practice作者姓名葛国强所在专业航海技术所在班级航海1073班申请学位学士学位指导教师毕修颖 教授毕业专题论文成绩评定指导教师评语：指导教师(签名) 年 月 日答辩小组评语：答辩小组组长(签名) 年 月 日毕业专题论文成绩系主任（签名） 年 月 日审批单位（盖章） 年 月 日目 录绪 论- 1 -第一章 AIS的产生背景及其功能- 2 -11 AIS产生的背景- 2 -1.2 AIS的发展过程- 2 -1.3 AIS发展的前景- 2 -1.4 AIS的概念和意义- 2 -1.5 新规范的AIS技术特点- 3 -1.6 AIS在海事管理中的应用及其前景- 4 -第二章 AIS的发展现状- 6 -2.1有关AIS的国际组织会议及审议的问题- 6 -2.2 AIS在船舶航行及避碰中的应用- 7 -2.3 AIS的试验机应用现状- 8 -第三章 对AIS的研究及特点- 9 -3.1 对AIS基础技术性问题的研究- 9 -3.2 对AIS的应用的研究- 10 -3.3国际上对AIS的研究- 12 -第四章 结论- 13 -鸣 谢- 14 -参考文献- 15 -广东海洋大学2011届本科生毕业专题论文AIS的发展与其在航海实践中应用的研究航海技术，200711811302，葛国强指导教师：毕修颖摘 要船舶自动识别系统（AIS）自90年代中期由瑞典等国家提出，得到迅速的发展，IMO在1999年通过了AIS强制安装的决定，并将于2002年7月1日开始逐步强制在船上安装设备；该设备安装以后，对目前航运界的避碰手段、航行警告制度、传为报告制度以及物流方面将产生巨大而深远的影响。关键词:AIS 现状 应用 研究AbstractAutomatic Identification System (AIS) since the mid-90s made by Sweden and other countries, rapid development, IMO in 1999 adopted the AIS mandatory installation of decision and will be 1 July 2002 the ship began to gradually force Installation of AIS equipment; the equipment installed, the shipping industry on the current means of collision avoidance, navigation warning system, communication and logistics for the reporting system will have tremendous and far-reaching impact.Key words: AIS Status Applied Research - 13 - -广东海洋大学2011届本科生毕业专题论文第一章 AIS的产生背景及其功能11 AIS产生的背景 航行中的船舶之间的信息交换是非常有限的，手段也非常单一，主要是利用VHF进行通信，但是由于语言的障碍，是的船舶双方不能进行很好的沟通，也就无法了解双方的操船信息与意图，使船舶碰撞的可能性大大增加，在某些限制水域和VTS作用区，是通过无线电询问或船舶主动向控制中心报告而获得船舶信息的，此信息再由人工的方式输入VTS系统从而实现对船舶的跟踪管理，但是对于船舶航行密度较大的地区来讲，不仅劳动强度增大，而且操作上容易出现差错，再加上雷达盲区，容易失去目标，针对上述情况，至上个世纪九十年代，IMO就着手研究AIS系统。1.2 AIS的发展过程 尽管早在十年前有关航运部门提出了对AIS的迫切要求，但是没有先进技术的支持，要满足AIS的要求也是不可能的，而AIS系统的三大技术支柱就是：高精度的定位手段；自控时分多址接续技术（SOTDMA）和电子海图技术，同时一个全球范围内统一的船舶编码（MMSI）也是必不可少的；就是年代末，信息技术与通讯技术的发展和完善，使AIS得到迅速的发展。AIS作为一个强制安装的项目，将于2002年7月1日开始实施，到2008年全面实施。1.3 AIS发展的前景 从AIS的基本功能和技术特点看，该系统为船舶航行安全和航行管理提供了一种新型有效的手段。据国外有关部门在1999年作的统计和预测，AIS的发展虽比ECDIS（电子海图显示与信息系统）起步晚了十年左右，但它的发展数度已大大超过ECDIS，今后若干年将保持这种发展趋势，从IMO的方面看，AIS的强制配备要求将先于ECDIS,新的SOLAS拱月修正案已经在2000年底被正式通过，这就意味着2002年的7月1日将进入配备AIS设备的实施阶段。74SOLAS公约的88年修正案对公约的第四章（无线电通信）作为重大修正，提出了航运界人所皆知的GMDSS计划，GMDSS计划的实施带给航运界和个管理部门的影响是巨大的。将要实施的AIS系统，设备的规模和费用上虽比不上GMDSS，但其对船舶航行安全和航行安全管理的作用却是十分重要的，发展的规模和前景是非常广阔的。1.4 AIS的概念和意义 全球无线电应答器系统，也称自动识别系统（AIS），是近年来几个国际组织，特别是国际海事组织（IMO）、国际航标协会（IALA）、国际电信联盟（ITI-R）共同的研究成果。AIS的目的是使所有船舶都安装无线电应答器系统，使本船可以被其它装有无线电应答器的船舶“看得见”。船舶之间“看得见”，意味着不需要人为介入便能够连续交换重要的航行数据，包括当前航行状态和动态。信息中最重要的数据包括船籍、船位、航线、航向、航速、转向速度。只有当这些信息可自动、连续传送给“所有”相关船舶时，AIS才可称为无线电自动识别系统。 由于AIS使用海上移动VHF波段交换数据，所以AIS设备的成本相对于雷达设备要低，然而它的“可视”范围却几乎等于雷达。由于这种特性，AIS将为船舶提供一种有效的避碰措施，并极大地增强雷达功能。而且，由于安装AIS的船舶的航行信息都是在“空中”传播，因此当地VTS站也可以收到。为处理AIS信息，VTS只需配有AIS基站，操作员无需逐个查询船舶，利用AIS就可以获得所有装有AIS船舶的完整的交通动态信息。由于AIS完全独立于雷达，也就是说，基于AIS的VTS无需安装雷达，因此，AIS技术对VTS操作的长期作用，其效果不可估量。最后，如果将定期航行和固定航线的船舶的相关信息经常或者按需加在传送信息中，AIS将成为一种船舶报告系统。这些附加的信息包括船舶呼号、船名、货种、始发港和目的港以及实际吃水，等等。上述三个应用领域组成了AIS的整体思想，也是IMO对它的定义的依据：AIS是一种船上改善避碰效果的方法AIS是一种不用雷达及可使VTMS获得交通状态的方法AIS是一种制定船舶报告计划的方法1.5 新规范的AIS技术特点（1） 系统工作特点：在所有区域内自主和连续工作有还是管理部门的交管监视中心指配工作信道和模式，以便主管部门控制数据传输的间隔和时隙数据的传输响应来自于船舶或主管部门的问询，有轮询和受控两种模式（2） 系统传输的静态信息：IMO编码（如有）、呼号和船名、船的长度和宽度、船的类型、定位天线在船上的位置。（3） 系统传输的动态信息：船位、国际协调时、对地航向、对地航速、航迹向、航行状态、转向率、横倾角（选用项）、纵倾和横摆（选用项）。（4） 系统传输的航行相关信息：船舶吃水、危险货物类型、目的港和预计到达时间、航行计划（选用项）、简明的安全信息。（5） 技术特点：AIS采用OIS（Open Systems Interconnection）工作模型，无线传输的宽带为25kHz或12.5kHz（见ITU-RM.1084），调制采用GMSK方案，数据编码为NRZI方式，数据传输的比特率为9 600b/s。（6） AIS的功能特性： 与DSC兼容 允许访问GMDSS A1海区的海岸站台 允许提供简单的GMDSS A1海区的雷达目标确认 提供了一种AIS信道管理的方法于12.5kHz窄带信道兼容 提供了一种引入新的AIS信道的方法 符合窄频带前向纠错的发射需要 与当前的25kHz宽带系统相兼容与双工信道兼容 协助双工的海岸基站的信号转发 可提供一个半径为100 n mile 的广域覆盖 在广域覆盖的区域，允许船载的自组织的无错的AIS无线应答器发射信号 协助访问岸站的服务中心与数据库 NOAA PORTS 数据（潮汐，洋流，天气等） 国家气象服务中心（图像和为本信息） 港口管理服务中心（引水机构，港口代理，港务局，海上运输的中转机构，等等）1.6 AIS在海事管理中的应用及其前景 AIS 的基本功能是为了实现船舶的自动识别，减少和避免船舶间的碰撞。目前这一功能发挥的比较好。此外，AIS还有一些其他功能以正在发挥作用，特别是在海事监管和搜寻救助中发挥的作用比较明显。（1） 提高海上搜寻与救助能力 渤海海峡和琼州海峡提前安装AIS的一个重要原因是提高这些水域的海上搜寻和救助能力。AIS的安装，增强了船舶安全航行的技术条件，改善了重点水域安全航行的环境，提高了海事部门对船舶遇险救助的指挥和决策能力。当船舶遇险时，海上搜救中心可以通过岸基AIS很快找到离遇险地点最近的船舶前往救助，从而大大提高了搜救工作效率。烟台海事局在2005年2月对“FLU19”轮和“GU”轮的救助过程中，AIS发挥了其独有的作用。（2） 提高交通管制效率 为实现对船舶自动识别，减少VTS人员与船舶驾驶员在VHF上的通话时间，目前个海事局正在将AIS整合进VTS系统，弥补了单纯依靠雷达系统进行人工识别的不足，使VTS人员在任何时候都能全面掌握区域内船舶交通状况，提高了交通管制的工作效率。（3） AIS的“黑匣子”功能据南方网讯报道“上海海事局2004年8月27日对违反规定向辖区内海域排污的两艘外轮送达了行政处罚通知书，罚款13万元。在最新应用的AIS记录的确凿证据面前，两外轮船长心服口服地接受了处罚”。原来，检察人员在对船舶进行检查时，发现该两外轮有违章排污嫌疑，立即通过船舶报告中心调取了新使用的船舶识别系统的数据。在确凿证据面前，船方不得不承认在中国海域违章排污的事实。在事故调查中，船舶报告中心存储了船舶标识和船舶航迹，AIS在其中实现了类似“黑匣子”功能。（4） 发布海上安全信息和识别助航设备 海事部门可以实时通过AIS系统的无线数据链路传输发布最新的航行警告、潮汐和气象等信息，提高了船舶的安全系数。此外将AIS安装在水上浮标等各种助航设备上，有利于船舶驾驶人员识别，也有利于航标管理部门和海事部门监控它们的状态。当由于恶劣天气或其他原因使浮标移位时，可以通过设定的监控报警装置及时发现，及时采取措施，从而减少事故的发生。（5） 监控船舶排污活动 根据规定，化学品船的洗舱水要排入岸上接收设施或者海中。但排于海中要满足一定条件，例如，对于C类物质，根据MARPOL73/78附则二的规定必须满足水深不少于25 m ，距“最近陆地”不少于12 n mile ,且船舶的航行速度至少为7 kn 等条件。以前，由于技术原因，海事部门很难对船舶排放洗舱水进行监控。装了AIS设备之后，可以对船舶整个航程进行监控，核对船舶是否满足了排放条件。这样，可以杜绝一些违章排放洗舱水的行为。（6） AIS具有全球联网实施动态船舶监控的潜能 AIS 采用开放系统互联的工作模式（OSI），使该系统具有很大的兼容性，而它的网络应用特性为实现实时的和动态的海事管理提供技术平台。目前，各国正在探讨AIS的组网和联网问题，将来会建成无缝覆盖世界各沿岸海域的岸基网。届时，世界各国海事部门将联手对航行在世界各沿岸水域的船舶进行实时监控，从而解决目前存在的诸多问题。例如，一些海事局经常收到一些要求协查被海盗劫持船舶的通报。海盗劫持船舶后，将船舶图成别的颜色并换上事先准备好的另一套船舶证书继续营运。通常要在世界范围内查到这样的船舶犹如大海捞针。岸基网建立之后，可以对船舶进行适时、全过程监控，当船舶被海盗劫持后，就很容易发现和追踪船舶。但海盗劫持船舶后，AIS可能被关闭，使岸基管理部门找不到目标。此时，可以在整个岸基网中加上报警功能，当被监控目标突然丢失后，能发出报警，岸基管理部门可以立即与船舶联系，如果联系不上，就可以调集海岸警备队的船只前去巡查并提醒周围船舶的注意。这样，可以利用岸基AIS网的实时监控功能及早发现劫船行为，及时采取措施。 毋庸置疑，如果AIS 的设想得到实现，必将极大地促进船舶交通管理的安全和效率，并使VTS操作更加经济、更加有效。广东海洋大学2011届本科生毕业专题论文第二章 AIS的发展现状2.1有关AIS的国际组织会议及审议的问题1992年：国际灯塔协会IALA根据调研想国际海事组织IMO和国际电信联盟ITU做工作决定使用数字选择性呼叫DSC技术的应答置系统，并以国际无线电咨询委员会（CCIR，现为ITU-R）M.825 号劝告内容作为国际标准。同年，IMO航行分委会NAV38次会议，同意使用DSC技术的应答置系统的提案。IMO会议提出对SOLAS公约第5章进行修改。 1994年1995年：瑞典和芬兰首次提出“无线电AIS”的概念。德国助航研究与发展中心完成一项将DSC式无线电应答器集成到VTS中心进行了试验。 1995.7：在IMO NAV41次会议上，瑞典芬兰联合首次提出“将自组织时分多址技术应用于船舶间和船岸间海上转发器系统的建议草案”的提案。同时，会议根据英国提案。确定利用VHF CHN70的应答器性能标准。 1996.9：在IMO NAV42次会议上，各成员国代表对AIS采用VHF/DSC式还是自组织时分多址STDMA（Self-Organized time Division Multiple Access）技术的广播式两种信息交换方式进行了广泛争论，最后达成共识：未来传播AIS必须满足船舶间和船岸间不断增长的信息交换需求，一个在不久将来不能满足需求的国际标准将成为技术发展的障碍。 1996.12：IMO MSC 67次会议一致同意将广播式信息交换方案引入AIS。 1997：IMO NAV 43次会议通过“通用船载AIS性能标准建议草案”，确定以自组织通信网络为基础的“通用船载AIS”作为未来全球海上实施的系统。 1997.6：IMO MSC 68次会议，技术小组比较了广播式与DSC式、并制成通报容量大的（最小为2000个报告/min）AIS性能标准草案。 1997.10：ITU-R无线电通信大会审议M.825号劝告修正草案，用AIS扩大VTS信息，追加VTS用高速自动识别系统的技术特性的提案。 1998.5：IMO MSC 69次会议采纳了AIS性能标准草案。 1998.7：IMO NAV 44次会议，建立了2002年起，所有300总吨以上的新造船和客轮都必须安装AIS设备。关于已营运船舶的强制性安装AIS设备要求拟在下次NAV会议讨论。 同前，ITU-R第8工作组通过VHF频道国际标准：全球AIS专用两个VHF频道 CHN 78B f=161.975MHz CHN 88B f=162.025MHz，从而满足了AIS需求的频率条件。 1998.11：ITU通过AIS技术标准建议M.1371。 1999：IMO NAV 45次会议通过AIS强制性安装决定：要求在2002年7月1日后建造的新船和从2008年7月1日起在航营运船必须装备AIS。（详见附录A）。 2000.5：IMO MSC会议未通过上述强制性安装AIS的议案，似交2000.11下属MSC会议再讨论。 国际电子技术协会IEC正在制定AIS测试要求的标准61993-2。该标准将提供对所有AIS是被进行型式认可的基础，原定于2000年5月出台，现可能要拖到2001年。至此，AIS的概念、工作频率、系统构成、信息交换方式及系统性能标准均已得到解决，余下的测试要求标准及强制性安装问题估计今、明年也将解决。2.2 AIS在船舶航行及避碰中的应用目前，船舶在航行避碰过程中，较为有效的助航设备是雷达，尤其是在能见度受限时但雷达在使用上受自然环境的影响较大，AIS的使用在某些方面可解决或改善这些问题如：1 当遇到风雪大风浪等恶劣天气时雷达的反馈信号可能回受到干扰而出现尽可能波或丢失目标等问题AIS尽管在强雷暴天气中也可能回受到干扰但由于其工作原理的不同受恶劣天气的影响较雷达来说还是小的多并且只要在AIS 覆盖区目标不会由于距离的远近大小形状而产生信号差异加之AIS 传输的信息量较大因而有助于船舶在实施避让行动前对目标的识别和对避碰局面的判断。2 当船舶行使于多岛礁航道的弯头或地段等遮蔽水域时雷达将肯定无法观测到这些目标而AIS 在这些居间障碍物的高度不影响无线电波传输的情况下仍咳发现目标这可使航行于遮蔽水域的船舶及早发现目标避免突然出现目标使船舶一下陷入十分窘迫的局面中进而提高在该水域中船舶航行安全AIS 在海上搜寻及救助中的应用对于海岸监控网来说还应具有协助海上搜寻和救助功能当船舶按国际公约的强制装载要求安装了AIS 设备后沿海水域的海上搜寻和救助能力将有所提高当一船遇险时即可通过AIS 设备发送有关遇险信息如船位船名呼号遇险类型等若时间允许还可通过AIS 的短消息的功能发送更尽的遇险信息如遇险原因自救情况船舶状况需要救助情况就能够快速找到离遇险地点最近的船舶从而提高了海上搜寻和救助工作的效率在整个搜寻过程中海上救助协调中心也能够对所有参与搜寻的船只进行跟踪和导航从而实现对整个搜寻过程的监控和有效地利用可用的资源并确保覆盖整个搜寻区域并且所有出事地点附近的船只和参与救助的船只都能够像海上救助协调中心一样识别遇难船只从而采取救助行动这样将更有利于高效快速地实施海上搜寻和救助AIS 设备的发展将会给未来的海岸监控网的发展带来新的技术新的思想必将会使海岸监控网的功能更加完善3 AIS 在自动避让系统中的应用为了提高海上航行安全避免船舶碰撞长期以来人们对船舶自动避碰系统进行了大量的研究但两大问题一直困扰着研究者致使到目前位置仍无实质性进展那就是1目标信息的采集2 避让信息的交换从技术上涌真正解决这两个问题那么船舶实现自动避碰将永远是人们良好的愿望而无法付诸实施AIS 实施后AIS 系统在远离岸站的情况下同样会同附近的AIS 系统自成系统显示周边船舶的航行动态开阔水域的船舶相对比较少由于AIS 系统有把最近的一艘船舶作为主要对象船并将其主要数据显示在显示屏上的功能很自然AIS 系统会把对方船的主要数据显示在显示屏上显示目的是便于船舶之间的避让和相互沟通就是万一避让不当造成两船发生碰撞事故时由于对方船的数据自动保存在AIS 系统中现场就可抓紧时间确认碰撞事实和了解损失情况等不必象以前那样先要询问对方船名船公司名称等基本数据在了解事故情况和调查阶段由于AIS 系统具有把最近对方船的航行数据自动保存的功能双方的动态一清二楚事故的责任自然很容易判别就是有一方有意篡改也是徒劳的在船舶密集海域和航道交汇处由于对周围其它船舶的资料非常清楚而不用像目前情况下要靠主动询问才能得到这些资料同时由于AIS 系统是工作在VHF 频段电磁波具有绕射功能所以我们会闻其声而不见其人对于一些雷达发现不了的隐藏在大目标后面的小目标也会一目了然因而大大增加船舶航行的安全性其特点是导航雷达和ARPA 所无法比拟的综上所述AIS 能自动连续地提供船舶静态的和动态的信息如船位航向船速船名呼号等这可解决采集目标信息问题同时可快速准确地建立通信链路加之AIS 具有发送短消息的功能因而又可将避让意图发送给具有碰撞危险的船舶及周围其他船只以了解避让意图提高避让新动向的有效性进而提高船舶的海上航行安全2.3 AIS的试验机应用现状在过去的几年中，欧洲、北美对AIS发展较活跃，进行了一系列的试验。加拿大从1993年起先后对几种AIS技术进行了评估试验，1997年夏天，加拿大海岸警卫队（CCG）和航运界船舶、西海岸VTS中心、引航员等合作进行了AIS试验。瑞典等北欧一些国家，在军舰和商船上应用全球定位和通信系统做了大量试验工作。美国、加拿大、德国、丹麦和芬兰试验广播式AIS。芬兰用7台与瑞典形同的AIS装置进行了各种试验。在英国沿岸使用VHF/DSC通信方式的AIS，设置了DSC式应答器系统，通报容量为20个报告/min，已投入使用。在美国阿拉斯加州的巴尔德斯VTS也设置了DSC式应答器系统。南非用的STDMA应答器系统，通报容量为1800个报告/min，瑞典、芬兰用的同样系统通报容量为2250个报告。广东海洋大学2011届本科生毕业专题论文第三章 对AIS的研究及特点AIS的发展现在还处于初级阶段，但是发展非常迅速，也有着很好的发展前景。现阶段，对AIS的研究已经有了系统性的研究，但大多数都是试探性进行的，并且还没有正式的研究成果得出。概括的说，现有的对AIS的研究主要包括基础研究和应用研究两个方面。3.1 对AIS基础技术性问题的研究AIS发展至今，在技术体制选择上可以分为两个阶段。最初的AIS系统，采用的是VHF DSC技术，其基本方法是在70频道上以DSC方式自动发出询问信息，接收到询问信息的接收机（装在船舶或岸台上的设备）根据询问方要求的频道，将本船的识别码、船名、航向、航速、吃水等信息自动传给询问方，这样便实现了应答功能。后期的发展，选择的技术是SOTDMA。国际海事组织（IMO）第42次会议上，决定船舶自动识别系统（AIS）采用SOTDMA技术。因为这种AIS在可靠性、抗干扰性和信道利用率等方面比前者有更大的提高。AIS中采用SOTDMA通信协议进行通信，信道阻塞率较低，发信成功率较高，具有良好的性能【2】。集美大学的王飞舟和范成对此进行了研究【3】，他们从以上两种系统的信道利用率、可靠性、吞吐能力和检测容量方面进行比较，得出结果：a. STDMA-AIS的信道利用率约为DSC-AIS的9.3倍；b. STDMA-AIS在传输可靠性方面要差于DSC-AIS；c. 吞吐能力受可靠性的影响，两者相差不大；d. STDMA-AIS的检测容量对误码比DSC-AIS敏感的多，尤其采用自组织信道接入模式时，在满信道负荷时检测容量会因吞吐性能的恶化而急剧减少。因此得出结论，STDMA-AIS还存在一些缺点。STDMA-AIS的差错控制性能是制约其总体性能的瓶颈，可以借鉴DSC通信协议的差错控制技术，针对VHF信道的特定换将采用进一步的纠错措施，通过提高STDMA通信协议的差错控制性能来改善其总体性能。对于AIS的可靠性问题，文献4对AIS系统性能在信道过载时的特点进行分析得出结论：使用AIS时，不能完全相信其提供的远处船舶的运动情况，AIS在检测远处目标时，信道容量会变小，且当链路容量过载时，AIS的作用距离也会缩小，将会看不到原来印象中能够观察到的区域。因此，驾驶员应当了解AIS的这种特点，避免被AIS显示的远区无船的假象迷惑，提高船舶航行的安全性。此外，AIS属于蜂窝移动通信系统范畴，是一种无线数据通信网络，在实际应用中对船舶航行安全至关重要，网络通信安全和信息安全必须得到保证。文献7通过对船载自动识别系统的网络原理进行分析，找出其在网络安全方面可能存在的隐患，进而利用船舶避碰方面的知识，对其在航海应用中带来的影响进行了探讨，取得了船载自动识别系统网络安全问题在船舶避碰领域、自动避碰系统、船舶交通管理系统应用领域以及船舶自动识别系统自身性能等方面的影响模式及影响程度的结论。在AIS信息安全方面，IMO海上安全委员会第79届会议指出，在Internet上传播AIS信息可能不利于船舶和港口设施的安全和保安，也会降低IMO加强海上安全和保安措施的功效，并敦促成员国政府通过本国的立法，限制或不鼓励在Internet上发布AIS信息。3.2 对AIS的应用的研究3.2.1 AIS接口研究AIS的应用中，对外接口非常重要，也是进行应用必不可少的工作，因此对AIS接口或AIS与其他系统的数据交换研究也成为一个热点之一。在实际应用中，将AIS与VTS系统结合，以及AIS信息显示等已有较多研究成果和实际应用案例【13】【14】【15】，并取得了良好的效果。3.2.2 AIS应用于船舶安全保障系统的数据融合研究【5】【6】【16】【17】AIS的信息与雷达的信息存在互补性，一些学者提出将AIS信息融入雷达系统中，为船舶导航和避碰系统提供更精确、更可靠、更实用的数据，也可以融入VTS中的雷达系统中，为港口的船舶交通管理提供更可靠的依据。现阶段提出的AIS信息与雷达信息的融合采用的是数据融合技术，但是数据融合方法多种多样，采用什么养的数据融合方法，是研究的课题之一。在此问题上，集美大学的林长川【5】就AIS与雷达目标位置信息融合问题，给出了从坐标变换到目标点迹关联以及目标位置数据融合三个阶段的处理方法。他在点迹关联步骤中采用关联门限方法，在数据融合阶段采用了基于统计的加权估计方法。在雷达与AIS目标位置数据融合问题上，首次给出了一个完整的处理步骤，提出了自己的处理方法。在两者目标位置数据融合上提出的统计加权估计方法中和考虑到两个处理对象的特点，简单易行，具有实用性，不过在其他环节的处理上有点简单，对处理后的精度考虑也不是很全面。文献6提出一种基于改进的自适应模糊系统的径向基函数网络和a-b滤波器的信心融合算法，实现雷达与AIS目标数据融合，可以有效地提高目标跟踪的精度。3.2.3 AIS融入船舶避碰系统方法的研究9121819 上海海事大学的贾海辞和孔凡村对如何将AIS应用到船舶避碰系统中进行了研究9，给出了基于AIS信息的传播避碰系统的组成、动态模型的建立、信号处理等。文献12指出AIS的广泛应用将对船舶间避碰起到重大作用，能很好地弥补ARPA和VHF避让的局限性，对航海自动化技术的发展产生积极影响。但是，从AIS所提供的船舶数据看，既缺少用于避碰危险判断的重要信息（如目标的相对运动速度和我船的最近会遇距离等），也不能提供避碰决策信息。因此，借助AIS避碰还需要考虑驾驶员对AIS接受信息的正确理解。直接将AIS用于协助避碰，如果输永不当仍然会存在人为因素造成的碰撞事故。如何将AIS信息应用于船舶的自动避碰系统中，确保船舶自动避碰的可靠性，将是航海技术的最新研究课题。3.2.4 AIS用于航标遥控遥测的研究文献10提出将AIS应用到航标遥测遥控系统中，给出了应用AIS后简单的航标遥测遥控系统结构，并列举应用了AIS的航标遥测遥控系统的优点。此外，他提出了虚拟航标的概念，认为如果某一航区内的助航标志应经纳入AIS的管理中，那么在该区域中的航标都会按照1次/3min的速率送出最新的航标标志数据（ITU规定了AIS航标的具体要求），这些航标数据会实时动态的被船载AIS设备接收到，并在电子海图上显示出来。因此，如果用AIS来代替实际的航标，对船载AIS设备以及航标的数据不会有影响。从理论上说，AIS覆盖区内便可以不再需要设置具体的航标设备，并将这种没有实际物化的助航设备，或者仅用AIS应答接收机代替的实际助航设施的航标成为虚拟航标。但是这种想法能否实现，符不符合实际的应用要求，还有待进一步的研究和讨论。3.2.5 AIS应用于VTS的研究由于AIS本身的优势，一些学者提出将AIS应用到VTS中。近年来，在很多国家港口或水域的VTS中，AIS技术得到了试验或有限应用。各方面的试验和应用证明AIS技术可提高VTS对船舶和助航标志的监控能力，改善VHF语言通信环境，增强VTS信息服务功能，可进一步提高船舶航行安全，还能起到保护海洋环境的作用。文献11对基于AIS的VTS系统设计要求进行了分析，对建立系统的模型、所需关键技术和该系统的特点进行了讨论，并指出实现系统的关键技术在于：ECDIS的发展、数据融合技术、精确定位系统、网络技术。大连海事大学刘人杰20讨论了VTS水域内由AIS船台和岸台所构成系统的正常工作条件和系统容量（船舶数量）的计算方法，给出了计算公式，并提出了增大系统容量的措施。提出目前一般VTS应用AIS后，船舶数量是能满足系统正常工作条件的要求的，但在交通十分繁忙的水域，实际AIS时隙占用数可能会超过信道容量理论值的80%，甚至超过90%，这时，如果各个船舶的AIS利用SOTDMA技术发送信息，某些时刻系统阻塞率可能会急剧上升，从而影响船舶之间的正常数据交换和VTS对船舶的数据收集和管理，必须可以采取相关措施增加系统实际容量。针对在AIS应用中AIS站址选择问题，文献21通过分析我国现有的VTS、RBNDGPS、VHF-DSC台站、灯塔的布局和现状，提出了在VTS水域中AIS基站站址选择的一般标准，并且分析了如何选取AIS基站的天线高度。3.2.6 AIS与ECDIS组合应用的研究在导航技术的发展过程中，出现了很多技术，在船上也已经有多种目标位置数据的显示装置，例如ARPA和正在迅速发展的ECDIS，因此，如果将AIS的信息显示到已有的显示装置上，既可以减少船台配备的装置的数量，减轻船舶以及操作人员的负担，又可以利用AIS的信息为船舶导航和避碰提供更可靠及时的数据。目前ECDIS的性能标准、海图显示规范、数据标准、硬件设备标准均已确立，ECDIS的标准化问题已经解决，者为其合法化和实用化彻底铺平了道路，而且AIS即将成为SOLAS船舶的配载要求，ECDIS取代纸海图已成为发展趋势。AIS在航行安全，尤其是在避碰方面提供了明显的优势，并未雷达应用提供了系统。但是当AIS信息显示在专用单元或雷达屏幕上时，并不能实现其全部价值。目前，仅ECDIS可以支持AIS达到其全部能力22。文献26对AIS与ECDIS的组合使用进行了研究，给出组合后的系统框图，并列举了两种系统组合后的优点。3.3国际上对AIS的研究自从VTS中船舶识别问题被重视和AIS的观点被提出，国际海事组织对船舶识别和AIS的讨论、研究、论证、极限测试、定标、推广等工作从未间断过，每年都要召开多次AIS方面的会议并做出相应的修改。国际海事组织安全为宴会还成立了专门的AIS小组，统一协调AIS工作和进程。AIS相关研究是一项巨大的工程，其讨论、研究、论证、极限测试、定标、推广等方面工作需要参与国际海事组织的个成员国合作参与，有的测试、定标等工作的部分费用是由国际海事组织支付的，但是没有我国参与这方面工作的报道。对相关国际会议，我国曾派员参加，但很少有参与船舶自动识别系统讨论和论文发表。AIS今后的研究发展方向可以从硬件和软件两个方面来考虑。硬件是指AIS及其配套设施的建设、改进、完善等，指的是整个硬件环境的建立；软件则指AIS相关技术的研究、制度的改革以及人员的培训、软件的开发等的研究和开发利用等。随着各类研究和应用的不断深入，AIS的发展必将会对未来航运带来巨大的便利。广东海洋大学2011届本科生毕业专题论文第四章 结论本文在研究和分析了大量有关船舶自动识别系统（AIS）的书籍、期刊及其他文献的基础上，对船舶自动识别系统的应用及设备进行了深入的研究，并得出了如下的结论：一方面，船舶自动识别系统正在向体积小、重量轻、价格低、功能更加强大的方向发展，并且越来越多地表现出其显著的优越性：受气象条件干扰少；不受遮蔽物的影响；作用距离远；工作精确度高；工作强度小和工作差错少等等，这些都是雷达、ARPA等导航设备所无法企及的。另一方面，自船舶自动识别系统出现以来，就开始向不同的领域发展，并在逐渐地融入到人们的生活当中，当然就目前为止它还是主要的应用于航运这一领域：船舶避碰，与VTS的结合，海上搜救海岸监控等等，同时也在向其他方面发展，这也主要是应了其旨在提高海上人命财产安全、航行安全和保护海洋环境的宗旨。总之，自从船舶自动识别系统运用到航海这一领域以来，它就为航运事业做出了重大的贡献，逐步实现了“航行更安全，海洋更清洁”的目的，同时也满足了交通运输信息化的快速发展，越来越多的高