详细介绍AIS的概况PPT课件

.,1,AIS基础知识及其国际标准的发展,AIS与网络基础培训,.,2,船舶通信声音通信鸣笛视觉通信旗语，灯光地面通信中高频单边带电话、直接印字电报、甚高频电话等卫通通信通过INMARSATA、B、C、F站的语音、电传、传真、E-mail雷达扫描系统,.,3,雷达扫描系统,.,4,航海雷达只能探测目标船的位置、平均速度和航（迹）向，不能获取目标船的即时速度和船首向。存在近距盲区，近距目标图像和数据不能显示（船用雷达一般为10-50m）。障碍物和大船对其后的小目标遮挡较严重。受海浪暴雨干扰，丢失小目标。信息量有限，不能提供目标船标识和航行状态等信息。与通信设备未能有机结合，不能与目标船自动交换数据；人工操作延误时间；语言交换信息易失误。,雷达的劣势,.,5,雷达对航向的判定的局限,.,6,解决雷达存在问题的两种途径,提高雷达性能，如采用大时宽带宽积雷达，可使探测目标的位置、速度、精度均提高，解决问题（1）；采用抗海杂波技术，可解决问题（4），但会使雷达成本大幅度提高。（2）、（3）、（5）和（1）中航向问题雷达不能解决。采用（本船动静态信息+通信）方法，向外播发本船信息并接收他船信息。上述（1）-（5）问题均能解决，且造价低。这是一种技术变革：目标跟踪方法的技术变革，船舶避碰手段的技术变革。AIS是这种变革的产物。,.,7,AIS的产生过程,（19901992）,(19941995）,（1996）,VHF/DSC应答器,无线电AIS,通用AIS,（通过VHF/DSC将本船信息传给询问对方）,（用于VTS，SOTDMA，应答器式）,（SOTDMA广播式）,（1998）,通过AIS技术性能,通过SOLAS公约第五章修正案,（2000）,（确定频道（87B、88B）,（强制装备AIS）,.,8,1992年：IALA向IMO、ITU提议使用DSC应答器系统，并以ITU-RM.825号建议案内容作为国际标准。19941995年：瑞典、芬兰首次提出“无线电AIS”的概念。1995年7月：瑞典芬兰联合在IMONAV41会议上首次提出将自组织时分多址技术（SOTDMA）应用于船舶间和船岸间海上转发器系统的建议（草）提案。同时，根据英国提案，确定利用VHFCH70的应答器性能标准。1996年9月：在IMONAV42会议上，研讨AIS采用两种信息交换方式（VHF/DSC式和广播式），对未来船载AIS必须满足船舶间和船岸间不断增长的信息交换需求得到共识。1996年12月：IMOMSC67会议，同意将广播式信息交换方案引入AIS。1998年7月：IMONAV44会议建议2002年起300总吨及以上新船和客轮必须安装AIS。2000年12月：IMOMSC73会议通过AIS强制性安装议案。,AIS的产生过程,.,9,AIS船载设备的安装时间表,.,10,关于部分沿海航行船舶安装船载自动识别系统的通知,各省、自治区、直辖市交通厅（局、委）、船舶检验局（处），中远集团、中海集团、长江航运集团公司，中国船级社，各直属海事局，地方海事局：为加强沿海航行船舶安全管理，提高船舶安全航行的技术条件，改善沿海通航秩序，经研究，决定部分沿海航行船舶安装船载自动识别系统（AIS），现将有关要求通知如下：一、沿海航行的所有客船，500总吨及以上的油船、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。二、各省、自治区、直辖市船舶检验部门和中国船级社负责各自检验范围内船舶的AIS安装指导和验收工作，与船公司一起制定上述船舶的AIS安装计划，确保在2006年4月30日前完成AIS的安装和调试工作。三、各有关船公司要主动和船舶检验部门沟通，根据船舶数量制定船舶的AIS安装计划，确保按要求将AIS安装上船。四、所有安装上船的AIS产品需经过船用产品型式认可并具有经船舶检验机构颁发的产品证书；船舶检验部门要严格把关，确保产品和安装满足规范要求。五、各直属海事局、地方海事局要作好船舶安装的督促工作，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。六、各船舶检验管理处负责辖区内船检机构AIS安装检验工作的管理和督促工作。二五年十月十四日,.,11,瑞典的HakanLans先生以个人名义申请了这种技术的专利，并把他的专利卖给了当时属于瑞典航天公司的GP-避免已经分配的链路;-时隙在一个预定义的范围内随机选择-自主性、连续性传输-可支持过载.,四种数据链路访问协议,.,63,ITDMA(增量TDMA):用于预先声明临时传输，网络登陆，第一个帧，发送由特殊原因（例如船转向）临时增加的报告只支持自主/连续和分配模式（不支持询问模式），一个ITDMA分配时隙可以保持到下一个帧时隙在待选时隙中随机选定FATDMA(固定访问TDMA):静态分配，仅用于岸台报告预先声明并且固定的传送计划不会避免使用已分配时隙,四种数据链路访问协议,.,64,工作模式,l自主和连续模式：采用这种模式的台站应能自行确定其位置信息的发射时间安排，并自动解决与其他台站在发射时间安排上的冲突。l指定模式：采用管理部门的基地台或转发台所指定的发射时间表。包括报告速率的指定和发射时隙的指定。l轮询模式：自动回应船台或管理部门的询问。轮询模式的运行不应和其他两种模式的运行发生冲突，回应信息的发射在接收到的询问信息的频道上进行。,.,65,网络层,作用:(1)信道管理，建立和保持信道连接AIS工作信道为87B和88B,只能在下列情况下转换到其他信道上工作。人工输入命令（人工转换）基地台发来的TDMA命令（通过TDMA命令自动转换）基地台发来的DSC命令（通过DSC命令自动转换）缺省模式下，AIS同时在两个信道上接收信息，因此包括两个TDMA接收机。信息的传输应该在两个信道上交替进行。（2）确定报告速率（3）解决信道阻塞问题,.,66,传输层,（1）将数据转换成适当大小的发射信息包；（2）数据包排序（3）为上一层提供连接协议。,.,67,AIS信息数据包格式,.,68,对准序列,对准序列称为位同步码（或比特同步码），其作用是把收发两端时钟对准，使码位对齐，以给出每个码元的判决时刻。对准序列是由0、1交替的数码组成的一段信号，用NRZI（反向不归零）编码，并以0作为对准序列的结束码。,.,69,开始标志和结束标志,开始标志称字同步，又称帧同步码，它表示信息的开始位。为了能在接收端实现正确区分码字、码句或码帧，需要在信息传输中设置帧同步。AIS帧同步码为8比特长，由标准的HDLC标志01111110组成，用于检测一个发射数据包的开始，作为信息起始的时间标准。帧同步一般是在位同步的基础上实现的。结束标志表示信息传输结束，与开始标志相同，也是由标准的HDLC标志组成。,.,70,数据,信息数据是真正所需传输的信息内容。它分为两个部分：信息标志和信息内容。信息标志是用来表示信息类型、信息数量、优先级和路径的；信息内容是通信双方所需求的数据，对于船舶自动识别系统而言，主要是指航行信息。,.,71,帧校验序列,由于脉冲噪音、白噪声和衰落等原因的影响，会使通信网络每次传送数据可能出现某种类型的错误。误码检测是任何数据通信网络的一个很重要的部分，误码检测技术是为了判断传送的数据是否有错误。AIS中数据传输运用的误码检测技术是循环冗余校验。循环冗余校验CRC（CyclicRedundancyCheck）码是网络通信中用得最广泛的错误检测码，是一种漏检率低得多也便于实现的检错码。,.,72,缓冲区,缓冲区共有24比特长，它包括4比特的比特填充，12比特距离延迟，2比特转发器延迟以及6比特同步抖动。l比特填充：比特填充就是在输出比特流中有超过5个连续的1，则要插入一个0。l距离延迟：为不同距离的电台发送的子帧提供保护时间。l转发器延迟：为双工转发器提供转换时间。l同步抖动,.,73,静态IMO号码，呼号，船名，船长，型宽，船舶类型，船上定位天线的位置动态船位，UTC时间，对地航向、航速，航首向，航行状态，转向率，倾角，纵摇和横倾与航次有关的信息船舶吃水，危险货物，目的港和预计到达时间（ETA）（由船长决定），航线计划（转向点）与安全有关的短消息,AIS信息种类,.,74,报告速率,.,75,报告速率,.,76,报告速率,.,77,数据长度168比特数据帧解析，以一号报文为例,AIS数据区信息解析,.,78,.,79,.,80,对于从Dotalog服务器中提取的一条AIS数据!ABVDM,1,1,3,A,169DvlgP1R8KPtvFBfOCt3?h0RT,0*03AB指的是SAAB的AIS数据，VDM表示本台站收到的船舶的信息，SAAB公司以!ABVDM开头的数据报文和以!AIVDM开头的国际标准的报文编码是完全一致的。,.,81,1，1，3，第一位表示传递本消息需要的报文总条数，第二位数字表示该报文是整个消息的第几条，最后一位是报文的序列标识，当同时存在多条需要分段的消息时，该字段用来区分隶属于不同消息的报文。其下的A表示该报文是通过A信道接收的。数据区段共168bit，具体含义如下：,.,82,.,83,.,84,.,85,0*03中，0表示填充的比特数，03为数据区段CRC校验结果。,.,86,AIS岸基网络系统的作用,（1）对监管水域内装备了AIS的船舶进行自动识别，并简化其船舶报告程序；（2）对监管水域内装备了AIS的船舶的静态信息、动态信息、航次相关信息、安全相关信息等进行收集和管理；,.,87,（3）对监管水域内装备了AIS的船舶进行信息服务和数据链路管理，包括用默认更新率发射基站报告，对非直接同步的移动站提供同步信息；船舶指配和轮询工作模式的控制（指配发射时隙和移动站报告率，解决移动站拥塞问题）；发射数据链管理电文等。（4）应用于船舶交通管理（VTS）、航标（A-to-N）、搜救（SAR）等岸基系统中，可提高和改善这些系统对船舶的安全、有效航行和搜救等方面的服务功能。（5）向海事部门提供监管水域内装备了AIS的船舶的信息。,AIS岸基网络系统的作用,.,88,AIS在VTS中的作用,1.自动船舶识别与提高船舶数据质量对管理水域的船舶进行识别，对船舶交通及其他相关数据进行实时采集，是VTS对船舶交通实态进行评估和做出正确反应的基础。由于船载AIS具有自动播发船舶静态数据、动态数据、航次相关数据等功能，使VTS自动识别船舶成为可能，VTS收集的船舶数据更丰富、质量更高。,.,89,AIS在VTS中的作用,2.扩展跟踪范围和改善跟踪性能在目前基于雷达技术的VTS目标跟踪中，由于目标数据精度还不够高，海浪雨雪干扰存在、跟踪方法和技术还不够完善等，使跟踪存在“误、漏、丢、混”等质量问题。采用AIS进行目标跟踪，可使VTS的目标跟踪性能得到很大改善，并能使跟踪范围得到扩展。,.,90,AIS在VTS中的作用,3.改善和扩展VTS服务功能VTS对船舶的服务功能一般是通过VHF话音通信来完成的。AIS提供了船岸数据传输通道，VTS对船舶的部分服务功能可利用AIS的数据通道完成。这将使VHF话音信息减少，可提高通信效率，减少因语言问题造成的船舶对VTS服务信息误解的机率。,.,91,AIS在航标方面的应用,航标AIS有两种类型：（1）AIS航标：配备了AIS的实体航标（灯塔、浮标等），可用报文21向覆盖区域内的船舶和岸站发送自己的位置和其他身份数据。（2）虚拟航标：非实体航标，由真实航标AIS或岸基AIS用报文21发送实际不存在的虚拟航标数据，这些数据可被船载AIS接收并显示。,.,92,航标AIS的优点,（1）可对船舶提供助航数据（2）可实现对航标的实时监测管理（3）受到天气的影响小（4）可构成虚拟航标（5）可取代雷达信标（6）根据需要可用航标AIS播报水文气象信息（7）可收集路过航标AIS的船舶数据,.,93,AIS在搜救（SAR）中的应用,在所有搜救船舶、搜救直升机上装备AIS，可使搜救工作更加有效，搜救协调中心能迅速确定遇险船舶位置以及获取在船人员数量、遇险类型和船舶状况等信息，并能监测搜救工作进度，有效地指挥可用资源，保证没有搜救空白。对于没有装载AIS的遇险船舶，现场指挥者可以设定一个伪AIS目标。这样有利于高效、迅速地实施海上搜救，有利于对搜救行动的管理和评估。,.,94,AIS数据应用实例,2006年5月25日7：30分，石岛附近，一艘渔船被撞，经救助有二人生还，六人失踪，肇事船舶逃逸，山东海事局电话请求海区中心协助进行海事调查，查找肇事嫌疑船舶。海区中心按照山东海事局提供的渔船被撞大约时间和区域