海上航行中，船舶之間常常需要掌握彼此之間的動(dòng)、靜態(tài)消息，避免船舶在航行過(guò)程中發(fā)生碰撞事故。因此實(shí)現(xiàn)船舶的自動(dòng)識(shí)別是海上航行安全、海上交通管理和航海技術(shù)發(fā)展的重要問(wèn)題。

一、AIS簡(jiǎn)介

船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）作為一種新型的助航設(shè)備，安裝了AIS的船舶能夠在不需要船舶駕駛員介入的情況下，周期性的在海上通過(guò)VHF頻道自動(dòng)廣播船舶的運(yùn)動(dòng)信息，如經(jīng)緯度、航速、航向等和靜態(tài)信息如海上移動(dòng)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)MMSI碼、船名、呼號(hào)等 其他船只要安裝了AIS設(shè)備就可以自動(dòng)接收這些船舶信息并顯示，方便過(guò)往船只提前規(guī)劃航道，避免發(fā)生碰撞。下面用一個(gè)圖來(lái)描述AIS在航行中的作用。

AIS網(wǎng)絡(luò)包括岸基AIS、船載AIS、星載AIS，根據(jù)AIS的不通應(yīng)用，可將AIS分為移動(dòng)站和固定站兩大類。 其中，移動(dòng)站包括：

完全符合規(guī)范的通用船載類AIS（A類AIS）

不完全符合規(guī)范的船載類AIS（B類AIS）

裝備在搜救的飛機(jī)上，協(xié)助開(kāi)展搜救的AIS；

裝備在航標(biāo)上，作為一個(gè)虛擬航標(biāo)的AIS。

固定站包括：

AIS基站，是組建AIS網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分

AIS單工轉(zhuǎn)發(fā)器

AIS雙工轉(zhuǎn)發(fā)器

二、船載A類型AIS和B類AIS

目前，船載AIS設(shè)備分為A類AIS和B類AIS兩種類型，A類AIS采用SOTDMA（自組織時(shí)分多址）接入方式，根據(jù)IMO規(guī)定，所有300噸及以上的國(guó)際航行船舶和500噸及以上的非國(guó)際航行的貨船應(yīng)配備A類AIS。 B類AIS是安裝在中小型船舶上的，主要釆用CSTDMA和SOTDMA兩種協(xié)議接入方式，其優(yōu)點(diǎn)是配置簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。A類與類的不同之處主要體現(xiàn)在以下幾方面，如通信協(xié)議、報(bào)文格式、報(bào)文更新速率和靜態(tài)電文等。

三、AIS通信過(guò)程

AIS工作頻段在航海VHF頻段，國(guó)際電信聯(lián)盟1997年無(wú)線電大會(huì)指定了161.975MHz(87B頻道)和162.025MHz(88B頻道)兩個(gè)VHF頻率作為AIS頻道。 系統(tǒng)采用兩個(gè)TDMA接收機(jī)分別在這兩個(gè)信道上同時(shí)接受信息，并通過(guò)一個(gè)TDMA發(fā)射機(jī)在這兩個(gè)信道上交替發(fā)射信息(此處可以理解為兩收一發(fā)，收信道分別接受兩個(gè)頻點(diǎn)信息，發(fā)信道通過(guò)兩個(gè)頻點(diǎn)交替發(fā)送AIS信息)。 就完成通信而言，一個(gè)無(wú)線電通信頻道已經(jīng)足夠了，但是為了防止干擾和轉(zhuǎn)換頻道時(shí)造成的通信損失，每個(gè)AIS站均同時(shí)在兩個(gè)頻道進(jìn)行收發(fā)。 AIS采用VHF頻段，其通信覆蓋距離與其他VHF設(shè)備一樣，都是電波直線傳播，天線的高度決定通信傳播距離，在海上通常為20海里左右。在地面障礙物不高的情況下，視距上能看到AIS站的情況下，可以借助中繼站，擴(kuò)大通信范圍。

四、AIS信息內(nèi)容

ITU-RM.1371-4*標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了AIS有27種不同類型的消息報(bào)文，分別發(fā)揮著不同作用從功能角度分，可以分為四種消息類型：靜態(tài)信息、動(dòng)態(tài)信息、航行信息、安全相關(guān)的短電文。 不同類型的信息廣播頻率都不一樣。AIS動(dòng)態(tài)信息由于需要及時(shí)更新，以避免發(fā)生事故，器更新率一般較高，而航行信息與靜態(tài)信息在航行中一般變化較小，則其更新率較低；安全相關(guān)信息一般在需要時(shí)才會(huì)對(duì)外發(fā)布。

1.靜態(tài)信息

IMO：識(shí)別編碼

MMSI：海上移動(dòng)業(yè)務(wù)識(shí)別碼（船舶全球唯一識(shí)別碼）

呼號(hào)和船名

船長(zhǎng)、船寬及船舶類型

定位儀天線在船上的位置

船吃水深度

裝載貨物信息

2.動(dòng)態(tài)消息

船的經(jīng)緯度

UTC時(shí)間（GPS接收機(jī)設(shè)備產(chǎn)生）

真航向

對(duì)地航速

航向狀態(tài)（例如拋錨等，人工輸入）

轉(zhuǎn)向速率

船舶橫傾角（基本電文中無(wú)該數(shù)據(jù)）

縱、橫搖 （基本電文中無(wú)該數(shù)據(jù)）

3.航行相關(guān)信息

航行目的地

預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間

船只位置

世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

4. 與安全有關(guān)的短消息

基于安全因素向周圍發(fā)布的安全信息

五、AIS工作模式

A類AIS的工作模式有三種：

自主模式：該模式為船舶默認(rèn)的工作態(tài)，可以在所有海域使用

分配模式：由沿岸管理部門(mén)控制

輪詢模式：當(dāng)響應(yīng)其他船舶或基站的呼叫時(shí)，使用輪詢模式。

通常情況下，船載AIS工作在自主模式下，以下是自主模式工作時(shí)的消息發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)： 靜態(tài)信息：6min以內(nèi)或則接收到發(fā)送消息時(shí) 動(dòng)態(tài)消息：根據(jù)航速不同，發(fā)送的時(shí)間間隔也不同，具體報(bào)告間隔如下表

六、AIS的通信協(xié)議

AIS系統(tǒng)采用的TDMA通信協(xié)議，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不停的檢測(cè)TDMA信道的活動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)信道的占用情況預(yù)約本臺(tái)的發(fā)射時(shí)隙。進(jìn)入TDMA網(wǎng)絡(luò)的AIS設(shè)備一般采用自組織的時(shí)分多址（SOTDMA）協(xié)議進(jìn)行工作，采用這個(gè)方式傳輸?shù)腁IS設(shè)備可以自主解決發(fā)射沖突，自主接收其他臺(tái)站的信息。

在AIS網(wǎng)絡(luò)中，一幀60s被分為2250個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度為26.67ms,每個(gè)時(shí)隙可以發(fā)送一條256bit的信息，當(dāng)信息長(zhǎng)度大于256bit時(shí)，將占用2個(gè)或多個(gè)時(shí)隙。理論上在同一區(qū)域能同時(shí)容納200-300艘船舶信息，當(dāng)船只數(shù)大于系統(tǒng)容量時(shí)，遠(yuǎn)距離的目標(biāo)就會(huì)被忽略，以此保證AIS系統(tǒng)對(duì)近距離目標(biāo)的優(yōu)先權(quán)。

七、航海技術(shù)中AIS的應(yīng)用

如果將AIS顯示的信息單獨(dú)的顯示在一個(gè)設(shè)備上，會(huì)造成顯示設(shè)備過(guò)多，從而分散船員的注意力，最有效的方式是將AIS數(shù)據(jù)與雷達(dá)或ECDIS集成起來(lái)，從多個(gè)來(lái)源獲得不通信息。 隨著電子航海地圖的發(fā)展，把AIS信息疊加顯示到電子海圖上，進(jìn)行綜合顯示，對(duì)于AIS綜合信息顯示系統(tǒng)，首先要能在電子地圖上以矢量方式標(biāo)注本船信息和船周圍20海里內(nèi)的目標(biāo)船，并且能以位子的形式準(zhǔn)確的顯示本船的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息。

審核編輯：黃飛