自动识别系统(AIS)概况

自动识别系统（AIS）概况

AIS(Automatic Identification System，自动识别系统)是集现代通信、网络和信息科技于一体的多门类高科技新型助航设备和安全信息系统，是一种工作在VHF频段采用SOTDMA（自主时分多址）现代通讯技术的广播式自动报告系统。

AIS系统由岸基台、船载台、转发台、助航台、机载台组成。船载台可向他船及岸基台自动播放本船的动态信息（船位、航速、航向等）、静态信息（船名、目的港等）、航次信息和安全短消息等相关资料，同时也可自动接收他船及岸基台的资讯。岸基台则可依靠所获取的信息，拓展主管机关的服务管理范围，及时掌握海域交通动态，提高海域管理效率等等。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。

AIS系统建立了船舶、船－岸的信息平台，为真正实现海上交通安全的信息化管理提供了重要的手段，使其成为促进航行安全，提高航运交通效率的先进工具。AIS系统的关系图如图1所示。

AIS系统关系图

AIS1

AIS2

AIS数据链

ATON AIS

ATON AIS

一、AIS 介绍

AIS产生的背景

随着世界船舶数量不断增加及船舶向大型化和高速化方向发展，世界重要水道越来越拥挤，海损事故时有发生，给船舶航行安全和海洋生态环境造成了巨大威胁。人们在长期研究航行安全保障技术中越来越认识到，船舶之间和船岸之间的信息交换与船舶识别的重要性，同时也深感现行状况存在的诸多局限性。因此，提高船舶航行安全，防止及控制船舶对海洋的污染，成为国际海事组织(IMO)和各国主管部门的当务之急。为了进一步提高船舶航行安全，有必要研究和开发新的助航设备。通信和计算机技术的发展，为该研究提供了技术上的保证。船载AIS就是依托这些技术发展而成的。

在AIS系统中，国际海事组织航海安全委员会（NA V）在1997年第43次全会上通过了《关于全球船舶自动识别系统AIS作业标准的建议案》；并随后由国际海事组织海上安全委员会（MSC）在1998年5月第69届全会上以MSC.74号(69)决议批准。1998年ITU正式通过了ITU-R M.1371-2关于《海上VHF波段使用TDMA的船用自动识别系统(AIS)的技术特性》

的决议案。国际电工技术委员会IEC于2001年6月也通过了IEC 61993-2关于《通用AIS 的技术测试标准》的决议案，简称“AIS测试标准”。AIS系统的国际标准已经建立。

海上生命安全公约（SOLAS）第五章新规则要求，所有在2002.7.1或以后建造的大于等于300总吨从事国际航运的船舶，大于等于500总吨不从事国际航运的货船或者所有客船均须装备AIS设备。要求所有于2002.7.1前建造的从事国际航运的各类船舶必须在2003.7.1到2008.7.1前装备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。

AIS设备的船舶安装数量快速增长，国际海事组织（IMO）规定，大中型船舶（300总吨以上）必须安装AIS A类船台，中小型船舶安装AIS B类船台，辅助导航设施（包括无线浮标和灯塔）安装ATON AIS设备。

AIS的功能

船舶自动识别系统AIS(Automatic Identification System)是一种船舶导航设备，通过AIS使用能增强船舶间避免碰撞的措施，能加强ARPA雷达、船舶交通管理系统、船舶报告的功能，能在电子海图上显示所有船舶可视化的航向、航线、船名等信息，达到改进海事通信的功能和提供一种船舶进行语音和文本通信的方法，增强了船舶的全局意识。

AIS的功能包括：

AIS设备能在没有船员介入的情况下，自动和连续地向岸基台及其他船载台报告自己的导航数据和状态信息。同时，也能接收和处理由岸基台、其他船载台等传送来的指令和相关信息；

AIS设备在所有区域通常工作在自主和连续模式，在岸基台的控制下也可以与指定模式或询问模式相互转换工作；

AIS设备能以高优秀级和最小的延迟向岸基台和其它成员自动广播与安全有关的短信息，也能向指定的成员发送与安全有关的电文；

AIS设备能根据不同的用途，发射或接收及处理ITU-R M.1371附件2表13规定的22种类型报文；

AIS设备可以使用SOTDMA、ITDMA和RA TDMA三种时分多址访问协议。AIS设备能使用与世界协调时UTC同步，或者在不能直接得到UTC时能够采用其他源同步的方法来保持TDMA工作的完整性；

AIS设备内部装有GNSS接收机，由此获得精确的UTC定时源，并能接收由岸基台广播的DGNSS修正数据，提供精确的船位精度。在失去外部提供船位信息源的情况下，内部GNSS 接收机可被用作船位信息源；

AIS设备具有最小键盘和显示MKD，能人工输入航次和安全有关的信息，能进行AIS功能控制和数据选择等操作，能显示船舶航行有关的导航信息，能够提供有关的报警和状态信息指示。在MKD基础上可以考虑扩展具有电子海图显示和信息处理功能，向操作员提供信息内容更丰富和更形象直观的显示；

AIS设备具有一个符合IEC61162标准的双向接口，用于远程应用。同时还根据相应的国际海事接口标准要求配置于各种传感器、船载系统及其相关应用的标准接口；

AIS设备提供必要的安全机制，以发现AIS失效和防止未经许可的数据输入，发送或更改。能自动记录AIS设备停止运行的所有时间，用户不得修改记录，当需要时可以恢复记录数据。

AIS采用的SOTDMA多址技术

AIS采用了独特的时分多址（TDMA）技术，即SOTDMA，这是一种不需要建设基站，移动台中间自动组网的新型时分多址技术。

SOTDMA是“自组织时分多址”的英文首字母的缩写。这个名字最早由瑞典科学家提出并使用，用以描述智能时分复用传输系统。例如十个人各使用一个麦克风，而且各人都希望和其余每一个人说话，SOTDMA就是实现这项功能的一种有效方法，可以使每个人彼此之间都能自由地同时交流。

在瑞典科学家提出并使用“SOTDMA”这个概念之前，南非的MDS公司及美国的ROSS工程公司也已开始进行相关技术的研究并拥有了同样功能的技术雏形。该系统是基于GPS时域标记脉冲的TDMA传输，该技术专利原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，并逐步完善成为目前AIS系统中的主要多址技术。SOTDMA技术目前还应用在民航的ADS－B系统，以及Motorola公司的“铱星”卫星通讯系统中。

AIS技术标准规定：每分钟划分为2250个时间段。每个时间段可发布一条不长于256比特的信息，长于256比特的信息需增加时间段。每条船舶会通过询问（自动）选择一个与他船不发生冲突的时间段和对应的时间段来发布本船的信息。在统一的VHF的频道上，AIS范围内任何船舶都能自行互不干扰地发送报告和接受全部船舶（岸站）的报告，这就是SOTDMA的技术核心。AIS系统（在同一区域）能同时容纳200-300艘船舶，当系统超载的情况下，只有距离很远的目标才会被放弃，以保证作为AIS船对船运行主要对象的近距离目标的优先权。在实际操作中，系统的容量是不受限制的，可同时为很多船只提供服务。在实施SOTDMA中，需要2个AIS专用的VHF信道，信道已由国际海事部内向国际电联申请并获得保护。

AIS的信息

AIS系统采用船舶全球的唯一编码体制，即MMSI码来作为识别手段。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信息内容

静态信息：

IMO编号；

海上移动业务识别码(MMSI)；

呼号及船名；

船长、船宽、船舶类型；

船上使用的定位仪天线的位置(离船舷距离和中心线左右距离)

动态信息：

船位及其精度标示和完好性状态；

世界协调时UTC时间；

对地航向(1/10度为单位)；

对地航速(1/10Kn为单位)；

艏向(0~359度)；

航行状态(由人工输入)；

转向速率(若无可不发)；

航次相关的信息：

船舶吃水；