AIS第一章1.ppt

1、AIS系统与应用,第1章 绪论 2 第2章 AIS技术性能 2 第3章 AIS通信协议 4 第4章 AIS信息传输 4 第5章 基站AIS及其在VTS中的应用 2 实 验 2 讨 论 2,课程内容,课堂练习 20% 实验报告 10% 课堂讨论 10% 分组讨论，每组510分钟，从第四周开始，前三周自由分组，查阅资料作准备。 讨论内容：海上航行安全、海上移动通信等相关系统及技术（如AIS，雷达，VDR，GMDSS，海事卫星通信等） 考试 60%,期末考查成绩,1.1 AIS产生的背景,AIS：Automatic Identification System,1.1.1 碰撞是主要海损事故之一,船舶

2、避碰前提 准确掌握周围船舶航行动态信息如位置、航向、速度以及船舶状况、操船意图等。,船舶主要避碰手段 VHF、雷达（ARPA）,VHF（甚高频）通信 人工操作、效率低。 不能自动获得相遇船标识。 操作费时。,1.1.2 VHF、雷达用于避碰的局限性,1.1.2 VHF、雷达用于避碰的局限性,雷达、ARPA 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

3、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。,1.2 AIS发展过程,1.2.1 解决雷达避碰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。,1.2.2 AIS的产生过程,（1990

4、1992）,(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）,1992年： IALA向IMO、 ITU提议使用DSC应答器系统，并以ITU-R M.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IMO NAV41会议上首次提出将自组织时分多址技

5、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VHF CH70的应答器性能标准。 1996年9月：在IMO NAV42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：IMO MSC67会议，同意将广播式信息交换方案引入AIS。,1998年7月：IMO NAV44会议建议2002年起300总吨及以上新船和客轮必须安装AIS。1998年：ITU-R通过全球AIS专用两个VHF频道： CH 87B f=161.975MHz； CH 88B f

6、=162.025MHz。,2000年12月：IMO MSC73会议通过AIS强制性安装议案。按照SOLAS公约第五章新规则要求 所有在2002年7月1日或以后建造的大于等于300总吨航行于国际航线的船舶、大于等于500总吨航行于国内航线的货船和所有客船均须装配AIS设备。要求所有于2002年7月1日前建造的从事国际航运的各类船舶必须在2003年7月1日到2008年7月1日前装配AIS设备。但在此期限后2年内将永久退役的船舶可免装AIS设备。,1.3 AIS基本组成,AIS组成原理框图,1.3.1各组成部分功能如下：,（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

7、、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。,（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的核心部分，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

8、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。,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。 为使广播式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，从而避免内部干扰。 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。,（2）信息处理器,（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

9、收发机 包括一台VHF发射机、两台VHF SOTDMA接收机和一台VHF DSC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。,AIS可以同时在两个频率上交替进行，可以避免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。,1.4 AIS分类,AIS,移动站,固定站,A类船载AIS

10、 (完全符合IMO规范 ),B类船载AIS (不完全符合IMO规范 ),机载搜救AIS,AIS基站,AIS单工转发站,AIS双工转发站,航标AIS (AtoN AIS),1.5 AIS信息种类,(1)静态信息: IMO编号、呼号及船名、船长和船宽、船舶种类、总吨、GPS天线位置等。 (2)动态信息: 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、计划航线等。 (4)与安全相关的信息: 广播和通知信息。,16 AIS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A

11、IS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、航行状态和其他与安全相关的信息。 （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。,16 AIS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安全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。,1.7 AIS与雷达相比的优