详细介绍AIS的概况

AIS根底知识及其国际标准的开展AIS与网络根底培训1整理ppt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、直接印字电报、甚高频等■卫通通信通过INMARSATA、B、C、F站的语音、电传、、E-mail■雷达扫描系统2整理ppt雷达扫描系统3整理ppt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，丧失小目标。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4整理ppt雷达对航向的判定的局限5整理ppt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〕，但会使雷达本钱大幅度提高。〔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。6整理pptAIS的产生过程〔1990—1992〕(1994—1995〕〔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播送式〕〔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〕7整理ppt1992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。1994—1995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式和播送式〕，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，同意将播送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8整理pptAIS船载设备的安装时间表9整理ppt关于局部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平安管理，提高船舶平安航行的技术条件，改善沿海通航秩序，经研究，决定局部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安装方案，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安装方案，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标准要求。

五、各直属海事局、地方海事局要作好船舶安装的催促工作，

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催促工作。

二〇〇五年十月十四日10整理ppt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&C〔全球定位和通讯〕公司。后来该公司被SAAB公司收购。美国Motorola公司已经开发了这种系统，并申请专利比HakanLans先生还要早。Motorola公司的“铱星〞卫星通讯系统就是基于此类技术。早在九十年代初，美国的Motorola公司的一个雇员JamesRidiout曾就专利侵权向SAAB提出诉讼。该诉讼在美国专利法庭历经五年，在花了成千上万的美元后，这个争论才私下解。Lans先生同意不再卷入卫星通信系统中，而Motorola公司同意不再涉足AIS领域。AIS雏形－SOTDMA技术11整理ppt到1997年，SAAB、ROSS和MDS三家公司均开发出了各自的SOTDMA技术，并应用在各自的AIS系统中。SOTDMA系统的技术核心是如何使每个AIS设备的时间一致，并实现同步。SODTMA的SAAB版本就是基于前面提及的GPS时域标记脉冲，也就是说它通过GPS获得统一时间，并实现同步。MDS的SOTDMA是采用一种旗语系统。基站和船舶将依照尺寸和类型进行排序。发送时隙的分配基于主从方式进行。ROSS的SOTDMA是基于世界时的。该系统的优点在于大家都认可格林尼治时间且该时间可以从许多时间效劳提供者处得到，例如GPS或GLONAS。12整理ppt三家技术各有优势，但是商业竞争阻碍了产业开展和合作1997年，RossNorsworthy先生〔ROSS公司的总裁〕将其SOTDMA专利〔在瑞士进行了国际专利注册〕免费特许给了国际电信联盟〔ITU〕，由此产生了国际电信联盟认可的关于AIS的新的技术标准ITUR-M.1371。13整理pptGPS/DGPS罗经计程仪监视器VHFAIS组成原理框图接口电路信息处理器TDMA接收机DSC接收机发射机天线共用器TDMA接收机14整理ppt各组成局部功能〔1〕接口电路接口电路主要接收来自GPS/DGPS或GNSS接收机的本船船位、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NEMA-0183格式，计程仪一般以200个脉冲/1nm，通信接口采用RS232、RS485/422标准。15整理ppt各组成局部功能〔2〕信息处理器

信息处理器包括两个TDMA解码器和一个TDMA编码器，以及一个DSC编码器和一个DSC解码器。它是AIS的核心局部，主要作用如下：存储本船识别码、船名、呼号、船型等静态信息与船舶吃水、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；对接收到的来自周围其他船舶的航行数据进行解码并存储解码后的数据；将本船和其他船舶航行数据等信息在监视器上显示。16整理ppt各组成局部功能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。为使播送式AIS系统具有可靠、有序的信息通信，要求各船舶AIS设备时间严格同步，从而防止内部干扰。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。17整理ppt各组成局部功能〔3〕信息监视器用于显示各种数据和状态信息，监视系统的运行状况，实际应用的信息监视器将可能和雷达ARPA、ECDIS、IBS等监视器一体化，成为多系统公共的综合信息显示终端。〔4〕VHF收发机包括一台VHF发射机、两台VHFSOTDMA接收机和一台VHFDSC接收机。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25KHz/12.5KHz，采用半双工通信方式。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。18整理ppt标准范围图例19整理pptAIS站台的分类20整理pptA、B类AIS设备比照船载AIS对比A类B类

发送功率12.5W（缺省）/2W(低功率）2W

通信协议SO-TDMACS-TDMA

频带156.025­162.025MHz@12/25KHz161.500­162.025MHz@25kHz

定位源和外部输入外部GPSAIS集成GPS

显示和数字界面昀小键盘显示（MKD），多个输入输出口可选

位置，静态消息以及报告速率位置信息由AIS消息1，2或3位置信息通过AIS18号消息回报，静态消息通过24号消息汇报

安全信息发送和传输发送可选

价格$2,800-4000$700-1,500

21整理pptAIS船台22整理pptAIS船台架构23整理pptAIS基站24整理pptAIS基站台系统架构25整理ppt扩展无线船舶障碍物周围的覆盖转发接受到的AIS数据通过岸基通信链路连接两个或两个以上的地理上被分开的区域付出的代价：降低系统容量，增加了系统复杂性

AIS转发站26整理ppt转发器〔单工〕27整理ppt转发器〔双工〕28整理ppt

R：覆盖半径

H(M):岸台天线高度

h(m):船台天线高度AIS覆盖范围29整理pptAIS可以同时在两个频率上交替进行，可以防止RF干扰和增加系统容量。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，既可以工作于近程，也可工作于远程。AIS专用两个VHF频道：CH87Bf=161.975MHz； CH88Bf=162.025MHz。30整理pptAIS信息种类(1)静态信息:MMSI、IMO编号、呼号及船名、船长和船宽、船舶种类、GPS天线位置等。(2)动态信息:MMSI、UTC时间、船舶位置、对地航向〔COG〕、对地速度〔SOG〕、船首向〔HDG〕、航行状态和转向速率等。(3)航行相关信息:吃水、货物类型、目的地、ETA、方案航线等。(4)与平安相关的信息:播送和通知信息。31整理pptAIS消息类型〔22种〕32整理pptAIS消息类型〔22种〕33整理ppt中国AIS网络结构示意图AIS基站AIS基站

AIS基站AIS基站

海区中心服务器海区中心服务器国家中心服务器局域网代理服务器Internet代理服务器终端用户终端用户34整理ppt中国AIS网络35整理pptAIS国家中心网络结构示意图36整理pptAIS的主要功能〔1〕系统可在无需人工介入的情况下，自动连续地向同样配备AIS的主管当局的岸台和其他船舶提供信息，包括船舶识别码、船型、船位、航向、航速、航行状态和其他与平安相关的信息。〔2〕系统能接收并处理船位、航向、航速等传感信息，自动接收来自具有相同配备〔AIS〕的船舶、管理当局及其他来源的上述信息。〔3〕以适当的更新速率提供船位和操纵信息以便于管理当局和其他船舶精确跟踪和监视船舶动态。37整理pptAIS的主要功能〔4〕与AIS岸台交换数据，以使主管部门指定工作模式，控制数据传输的时间和时隙。〔5〕自主模式下的信息更新率因船舶类型不同而不同。对高优先级以及有关平安的呼叫以最快的速率确定。〔6〕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。〔7〕提供国际海事标准界面，并有人工输入和输出数据的接口。38整理pptAIS与雷达相比的优越性(1)实现船——船，船——岸间自动交换数据(2)信息量大(3)不受海浪、暴雨等干扰(4)不存在近距盲区(5)目标位置精度高，可得目标的即时速度和航向(6)VHF电波传播绕射作用比雷达〔微波〕强，因而AIS作用距离比雷达远，可与小岛、山脚及弯曲河道后的船载AIS进行数据交换。39整理ppt■AIS不是万能的只能预警，具体响应仍需要人为干预并非所有船只都装备了AISAIS信息也会出错AIS信息系统没有足够的平安保障40整理ppt

IMO：国际海事组织

ITU：国际无线电通信大会

IEC：国际电工委员会

IALA：国际航标协会

AIS相关标准组织41整理pptAIS协议分类ITU协议组规定了AIS系统的总体要求ITU-RM1371-1ITU-RM1371-2ITU-RM1371-3三个协议的改进之处在于对协议的一些细节上的完善和报文种类的增加。42整理pptITU-RM1371-3的相对1371-1版本的主要变化有：1、在数据帧中参加了通信状态位。包含同步状态和时隙相关信息。2、在报文中参加了转发计数位，初始状态位为1或2。当报文被转发站转发后，该位+1，当该位等于3时，报文将不再被转发。该机制可以防止报文反复转发造成的时隙利用效率的急剧下降。1371协议的演进43整理ppt3、对6号和8号报文的二进制信息进行详细的定义，以提高数据利用效率。4、增加了对报文7、报文13、报文17和报文22的描述。5、增加了23号组指派命令报文、24号静态数据报文、25号单时隙二进制报文、26号含通信状态的多时隙二进制报文。1371协议的演进44整理pptIEC61993-2CLASSA船台标准IEC62287-1CSTDMA标准IEC61162-1数据界面标准IEC61163-2CLASSA船台的试验和检测标准IEC62320-1AIS基站标准IEC协议组45整理pptIALA对于ITU-1371标准的技术澄清A-126建议自动识别系统在航标助航上的应用A-124

建议AIS岸台网络建议A-123

建议AIS岸台建议IALA建议46整理pptSN/Circ.227AIS船台安装建议SN/Circ.245AIS船台安装修正建议A22/Res.917AIS船台的操作建议IMO建议47整理pptITU1371-3协议解析ITU-RM.1371建议案中提出了AIS技术特性标准，包括：将比特流传输到数据链的物理层；特性参数；带宽参数、发射媒体；频带宽度；收发特性；调制方案；数据发射速率；同步序列；数据编码；前向纠错；交错、比特倒频；数据链读出；发射机稳定时间；发射功率；关机程序。48整理pptAIS协议OSI模型应用层表示层对话层传输层信道1

网络层信道2链路层LME链路层DLS链路层MAC链路层LME链路层DLS链路层MAC物理层物理层49整理ppt发送比特流同步，定时功率控制数据调制解调数据编码发射机管理物理层主要功能50整理ppt符号参数名最小值最大值PH.RFR区域频率MHZ156.025162.025PH.CHS信道间隔KHz12．525PH.AIS1AIS信道1（CH87B）161.975161.975PH.AIS2AIS信道2（CH88B）162.025162.025PH.TS对准序列bit2432PH.TST发射机稳定时间ms1.0PH.TXP发射输出功率W125物理层的参数51整理ppt传输介质：AIS1和AIS2

双信道运行：2个TDMA接收机分别在2个独立的频道上同时接收信息，同时，使用1个TDMA发射机在2个独立的频道上交替进行TDMA发射。带宽：25kHz或12.5kHz。公海应采用25kHz的带宽，而在领海应根据当地权力机关的要求采用25kHz或12.5kHz带宽。52整理ppt几个参数□调制方案：最小移频键控〔GMSK/FM〕□信道编码：不归零倒置：遇0电平变化□数据速率：9.6kbitps+/-50PPM□对准序列：24比特的0和1交替组成□无前向纠错和交织，无位扰53整理ppt调制方式采用GMSK/FM。MSK是移频键控〔FSK〕的一种改进。在移频键控中，每一码元的频率不变或跳变一个固定值，而两个相邻的频率跳变码元信号，其相位通常是不连续的。而MSK是FSK信号的相位始终保持连续变化的一种特殊方式，它由于移频小而且相位连续，因此频带利用率优于一般的FSK方式。GMSK是将数字基带信号先经过一个高斯滤波器整形后进行调频，从而使功率谱高频分量滚降更快，降低带外辐射。54整理ppt发射机功率

2种标称功率：2W和12.5W

缺省高功率55整理ppt发射机稳定时间56整理ppt发射机RF启动时间：为TX-ON信号后，RF功率到达正常电平的80%时〔稳定状态〕时间。故在TX-ON信号后，发射机RF启动时间将不能超过1ms。发射机RF释放时间：从TX-OFF信号起1ms内，关闭发射机RF功率。57整理ppt链路层作用：如何打包数据，适应错误检测和正确的数据传输。2.3.1媒介存取控制〔MAC〕1.TDMA同步：(1)直接同步UTC(2)间接同步UTC如果设备不能直接获取UTC,但能接收到其他采用UTC直接计时的台站，那么应调到与这些台站同步。(3)同步于基地台假设移动台既无法直接同步UTC，也无法间接同步UTC，但能接收到从基地台发射的信息，那么应将其同步于能接收的台站数量最多的基地台。58整理pptAIS帧格式AIS系统采用帧的概念，一帧为1分钟，分为2250个时隙，每个时隙为26.67ms，每一帧开始和结束都是以UTC分钟一致的。59整理pptAIS帧格式60整理ppt数据链效劳〔DLS〕〔1〕

数据链的激活和释放；〔2〕

数据发送〔3〕

错误检测与控制61整理ppt

□RATDMA(随机访问TDMA):-动态网络登陆，暂时传输-没有预先声明的传输-防止预先声明或者已经分配的链路-传输方案突发性.□SOTDMA(自组织TDMA):-稳定〔周期〕播送位置报告-预先声明使用时隙并定义时隙使用时长;-防止已经分配的链路;-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62整理ppt□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方案不会防止使用已分配时隙四种数据链路访问协议63整理ppt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。64整理ppt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,只能在以下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65整理ppt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。66整理ppt

AIS信息数据包格式上升沿

对准序列

开始标志

数

据

帧校验序列

结束标志

缓

冲

8bits24bits8bits168bits16bits8bits24bits67整理ppt

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。68整理ppt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根底上实现的。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。69整理ppt数据信息数据是真正所需传输的信息内容。它分为两个局部：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。70整理ppt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局部，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。71整理ppt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，那么要插入一个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72整理ppt□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〕，航线方案〔转向点〕与平安有关的短消息AIS信息种类73整理ppt报告速率74整理ppt报告速率75整理ppt报告速率76整理ppt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77整理ppt78整理ppt79整理ppt对于从Dotalog效劳器中提取的一条AIS数据!ABVDM,1,1,3,A,169DvlgP1R8KPtvFBfOCt3?h0@RT,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。80整理ppt1，1，3，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：81整理ppt82整理ppt83整理ppt84整理ppt0*03中，0表示填充的比特数，03为数据区段CRC校验结果。85整理pptAIS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、平安相关信息等进行收集和管理；86整理ppt〔3〕对监管水域内装备了AIS的船舶进行信息效劳和数据链路管理，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平安、有效航行和搜救等方面的效劳功能。〔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87整理pptAIS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响的根底。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