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AIS系统介绍u 什么是AIS 船舶自动识别系统(Automatic Identification System, 简称AIS)是一种新型的助航设备。 AIS基本功能是：将本船和他船的精确船位、航向、航速（矢量线）、转向速度和最近船舶会遇距离等动态信息和船名、呼号、船型、船长与船宽等静态信息通过VHF自动、定时播发，在VHF覆盖范围内（20海里）装备AIS设备的船舶，可自动接收到这些信息。 两段信息之间的时间间隔，将随着船速的增加而自动减少，如果船舶正在做机动航行，信息间隔则进一步减少。例如，当船舶停港或抛锚时信息间隔为数分钟，船舶在高速行驶时，信息间隔为两秒。 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，操作员无须逐个查询船舶，利用AIS就可以获得所有装有AIS船舶的完整的交通动态。由于 AIS完全独立于雷达，也就是说，基于AIS的VTS无须安装雷达，因此，AIS技术对VTS操作的长期作用，其效果不可估量。 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。u 研制AIS的起因和背景 VTS、ARPA雷达的长足发展通过岸基雷达搜集目标信号的船舶港口交通管理系统被称为VTS，通过船基雷达搜集目标信号并显示目标的航向、航速以及能模拟避碰的雷达被称为ARPA避碰雷达。二十世纪七、八十年代，是VTS、ARPA雷达长足发展的黄金时期，几乎全球的所有的港口都安装了VTS，全部的远航船舶都安装了ARPA雷达。从1978年到1999年的21年间，我国就建造了20个不同规模、不同类型的VTS站（不包括台湾）。VTS、ARPA雷达比以前的同类产品的性能的确提高了一大步，一时被人们用完美无缺来形容。随着航海事业的发展和人们航海通信导航仪器的要求提高，VTS和ARPA雷达无法直接标识目标的问题就突出了。 VTS、ARPA雷达的显示屏上能看到系统范围内所有船舶（目标）的航行状态，航向、航速等，无法自动知道船舶（目标）的船名。标识目标 VTS中心的显示屏上可以看到通过岸基雷达接受到船舶的回波（目标），工作人员需要通过VHF直接询问、VHF通话加VHF测向、VHF短消息等手段来获得该船的船名并对该目标进行标识。经标识过目标其标识会始终跟随船舶（目标）航行，直到船舶（目标）驶离VTS区域。为获得船名并在显示屏上确认其位置，VHF与船舶通话是相当频繁的。进入VTS中心机房，正横某某灯浮的船舶船名是什么？请报船名。请行驶到报告线后再报船名。等VHF通信叫喊声叫个不停，叫喊声已经成了VTS中心的一大特色，通过VHF确认船名和位置的工作花费了VTS中心中心人员的相当大的精力，对VTS的功能是一个削弱。ARPA雷达与VTS的情况相同，无法直接了解目标船舶讯息的问题非常突出，对避碰也相当不利，成了当时的技术瓶颈。在VTS和ARPA雷达上直接标识目标的问题被提上议事日程。在VTS和ARPA雷达上直接标识目标（AIS）需要解决的问题在VTS和ARPA雷达上直接标识目标（AIS）需要解决的问题有：高精度的定位手段、船舶全球唯一的编码MMSI码、自控时分多址联接(SOTDMA)的技术、电子海图等。高精度的定位手段全球定位系统GPS（Global Positioning System）是美国为军用定位于1973年而研制的，能做到在高速运动目标下的的三维立体坐标定位，定位精度高于1米，其主要用于武器的精确制导等方面。为了防止敌对方把GPS用于武器的精确制导，在GPS问世后的相当长时内未能对民用开放。由于GPS巨大的民用实用价值，考虑到技术的原因，GPS信号有P码和C/A码之分，其中P码为精确码，只供美国军方、政府机关以及得到美国政府批准的民用用户使用；C/A码为粗码，定位精度约为300米，对民用有限的开放。航海使用的是GPS民用码。在得到运用通常的技术改进后仍无法将民用码GPS运用在武器的精确制导的结论后，美国总统克林顿颁布法令，2000年5月1日起民用码GPS向民用领域免费长期开放。在通过使用DGNSS接收器技术后，民用GPS的定位可保证优于10m的精度（实测可达3m精度）。符合了AIS的定位要求。考虑到GPS对军事民用的重要性，目前欧洲、俄国、日本等国家正抓紧研发自己的卫星定位系统，对抗美国的专有。船舶全球的唯一编码 MMSI码船舶全球的唯一编码MMSI码又叫船舶识别号，每一艘船舶从开始建造到船舶使用结束解体，给予一个全球唯一的MMSI码。 1987年11月19日IMO通过了第A.600（15）号决议，推广应用MMSI码。目的在于加强海运安全和防止海运中的欺骗及防止船舶造成海洋污染的管理。MMSI码适用于100总吨及以上的国际航行船舶，不适用于渔船，非机动船，游艇，从事特殊业务的船舶和军用船舶。MMSI码一般由当地船级社办理，现有的营运船可以向当地船级社提出申请获得。AIS中就是使用MMSI码来区分不同的船舶的。u AIS前景未来的3年内，绝大多数船舶都需要安装AIS设备。船 舶 类型 AIS安装时限要求 2002年7月1日后新造的300总吨以上的船舶和所有新造客船 必须安装AIS设备 2002年7月1日前建造的船舶 国际航线 客船和油轮 2003年7月1日前安装 50000总吨及以上船舶 2004年7月1日前安装 10000总吨-50000总吨的船舶 2005年7月1日前安装 3000总吨-10000总吨的船舶 2006年7月1日前安装 300总吨-3000总吨的船舶 2007年7月1日前安装 国内航线 客船以及500总吨以上船舶 2008年7月1日前安装u AIS信息AIS广播信息分类两种，即VDM和VDO。其中，VDM是本船收到的其它船舶的信息，而VDO是船舶自身的广播信息。VDM消息和VDO消息的格式完全相同。3.1 VDM消息格式描述 VDM消息可以分解为多条发送。因为VDM消息的语句长度是有限制的，最大不超过82个字节。如果压缩的通讯消息长度太长，那么，VDM消息必须分解为多条子消息来发送。分解为多条发送的方法是，将通讯消息拆开到多条语句中。并且将每条消息中的“消息分解总条数”都设置为拆分成的总条数（不超过9个）。然后依照顺序为每条子消息编号，这个编号记录到“语句序号”中。并且用“连续消息鉴别码”来指定该条拆分消息的鉴别号。这个鉴别号依照顺序从0到9循环。 VDM消息类型VDM消息类型信息是记录在VDM消息的压缩数据中的。因此必须对压缩信息进行解压后才能判断出消息类型。VDM消息共分为22种不同类型，大致可分为以下4种类型：1AIS target display information （AIS目标显示信息）1,2,3,9,18,21 position report（位置报告）Messages 1, 2, 3:position reportsThe position report should be output periodically by mobile stations.（这些位置报告由移动站周期性的输出）SOTDMA(self-organized time division multiple access)ITDMA(incremental time division multiple access)4 base station report （基站报告）5 voyage related data（航行相关数据）19Class B extended data（B类扩展数据）2Safety message handling（安全信息处理）12 addressed safety related（地址安全相关）14 broadcast safety related（广播安全相关）3External Application handling（扩展应用处理）6 binary addressed（二进制地址）8 binary broadcast（二进制广播）4System control（系统控制）7 binary acknowledge(INFO)（二进制确认）10 UTC and data inquiry(INFO)（UTC和数据请求）消息10用于请求UTC和数据，消息11返回对应的信息11 UTC and data response(INFO)（UTC和数据应答）13 safety related ack(INFO)（安全相关确认）15 interrogation(INFO)（询问）相当于AIR命令16 assignment mode command(INFO)（委派方式命令）17 DGNSS corrections(INFO)（DGNSS修正）20 data link management(INFO)（数据关联管理）22 我们需要关心的，是第一种类型中的1和5，其中1为船舶动态信息，5为船舶静态和航行相关信息。3.2.1 消息类型1消息1是接收到的船舶的动态信息。包含消息1的VDM消息样例如下：!AIVDM,1,1,A,177?s001V8eBRhF=:l7CUI20D0T,0*40压缩信息为：177?s001V8eBRhF=:l7CUI20D0T压缩信息内容描述：（共168比特）内容（英文） 内容（中文） 位置 所占位数 取值范围 说明 Message ID 信息识别码 0-5 6 1 信息1、2、3的识别符 Repeat Indicator 重复次数指示 6-7 2 0-3 指示应该重发的次数。缺省为0，3表示不再重发 User ID 用户识别码 8-37 30 MMSI号码 Navigation status 航行状态 38-41 4 0-15 0=动力航行中；1=锚泊；2=未受令；3=机动性受限；4=受吃水限制；5=锚链系泊；6=搁浅；7=捕捞中；8=风帆动力航行；915为未来保留。 Rate of turn(ROT) 转向率 42-49 8 -127 - +127 SOG 对地航速 50-59 10 0-1022 以1/10节距为单位，1023=无；1022= 102.2节。 Position accuracy 船位精确度 60 1 0,1 1=高精度（差分式）；0= 低精度。 Longitude 经度 61-88 28 -180 - +180 用1/10000分表示的经度（东= +，西= ） Latitude 纬度 89-115 27 -90 - +90 用1/10000分表示的纬度（北= +，南= ） COG 对地航向 116-127 12 0-3599 以1/10度表示的航向 True heading 船首真航向 128-136 9 0-359 Time stamp 时间标记 137-142 6 Regional Application 143-146 4 Spare 147 1 RAIM Flag 148 1 Communication state 149-167 19更详细的内容，可参考ITU-R M.1371规范的第43页。3.2.2消息类型5消息5是接收到的船舶的静态和航行相关信息。包含消息1的VDM消息样例如下：!AIVDM,2,1,8,A,569;gP0000088001TTpN0QD4000000000000t4IU7=4cG010H32C3l,0*79!AIVDM,2,2,8,A,T1CQp30B00,2*1A消息5将被分解为两条连续的AIVDM消息进行发送，因此完整的压缩信息为：569;gP0000088001TTpN0QD4000000000000t4IU7=4cG010H32C3l T1CQp30B00压缩信息内容描述：（共424比特）内容（英文） 内容（中文） 位置 所占位数 取值范围 Message ID 信息识别码 0-5 6 5 Repeat Indicator 重复次数指示 6-7 2 0-3 User ID MMSI编号 8-37 30 AIS version indicator AIS版本 38-39 2 0-3 IMO number IMO编号 40-69 30 1-999999999 Call sign 呼号 70-111 42 Name 船名 112-231 120 Type of ship and cargo type 船舶和货物类型 232-239 8 Dimension/reference for position 船舶尺寸以及定位设备位置 240-269 30 Type of electronic position fixing device 定位设备的类型 270-273 4 0-15 ETA 预计航行时间 274-293 20 Maximum present static draught 最大吃水深度 294-301 8 0-255 Destination 目的地 302-421 120 DTE 数据终端准备 422 1 Spare 423 1船舶尺寸以及定位设备位置说明：如果A=C=0，并且B0,并且D0，那么表示定位设备位置是无效的如果A,B,C,D都为0，那么表示定位设备和船的尺寸都是无效的C和D如果等于63，表示大于等于633.3 VDM消息的报告频率Static information: Every 6 min or, when data has been amended, on request.（静态消息：每六分钟，或者当数据被修正）Dynamic information: Dependent on speed and course alteration according toTables 1a and b.（动态消息：根据速度和航向改变状况。如图A）Voyage related information: Every 6 min or, when data has been amended, on request.（航行相关信息：每六分钟或者当数据被修正）Safety related message: As required.（安全相关信息：根据请求）先认识一下A类设备和B类设备的区别Shipborne mobile equipment classes(船用移动设备种类)Class A shipborne mobile equipment will comply with relevant IMO AIS carriagerequirement.（A类船用移动设备符合相关的IMO AIS运输要求）A类设备能够接收和发送简短的安全相关信息，包括重要的航海和气象警报。Class B shipborne mobile equipment will provide facilities not necessarily in fullaccordance with IMO AIS carriage requirement.（B类船用移动设备提供的工具和IMO AIS运输要求不必要完全一致）B类设备只能接收简短的安全相关信息。 图AClass A shipborne mobile equipment reporting intervals(A类设备报告间隔)Ships dynamic conditions（船舶动态条件） Nominal reporting interval（正常报告间隔） Ship at anchor or moored and not moving faster than 3 knots船舶抛锚或者停泊并且移动速度低于3海里 3 min三分钟 Ship at anchor or moored and moving faster than 3 knots船舶抛锚或者停泊并且速度高于3海里 10 s10秒 Ship 0-14 knots0到14海里 10s10秒 Ship 0-14 knots and changing course0到14海里并且改变航向 3 1/3 s3.333333秒 Ship 14-23 knots14到23海里 6 s6秒 Ship 14-23 knots and changing course14到23海里并且改变航向 2s2秒 Ship 23 knots大于23海里 2s2秒 Ship 23 knots and changing course大于23海里并且改变航向 2s2秒When a mobile station determines that it is the semaphore (see 3.1.1.4, Annex 2), the reporting rate should increase to once per 2 s (see 3.1.3.3.2, Annex 2).当移动站确定这是打信号时，报告速度都将