AIS数据基础理论详解
AIS数据基础理论详解
AIS数据基础理论详解本文主要围绕什么是AIS数据，AIS数据的主要处理方式和应用范围展开，对AIS数据进行了详细的论述。
一、AIS系统介绍AIS系统是船舶自动识别系统（Automatic IdentificationSystem）的简称，由岸基（基站）设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。
AIS船台系统的硬件构成介绍如下，其中：1）外部设备包括：船舶航行数据传感器（包括全球卫星导航系统GNSS接收机及天线），外接舷向(电罗经或磁罗经)、船速、回旋速率等传感器，显示器和键盘（用于输入和查询数据）等；2）VHF通信机：包括天线，1台发射机，2台TDMA接收机，1台DSC接收机；3）由DSP+ARM组成通信与信息处理系统：通信系统的设计、AIS信息处理系统的设计是系统的关键部分，通信系统主要完成AIS 信息的调制、移频、信息的发射与信息的接收等功能，AIS 信息处理系统实现AIS信息的组织、编码，TDMA帧协议的形成，TDMA时隙的捕捉、同步、帧信息的拆分，信息的显示等。
AIS船台设备的软件部份可分为三个部分：1) 网络软件按照国际电信联盟(ITU)的技术标准，控制自组织无线数字移动通信网的运行。
2) 系统控制软件控制AIS全系统各部份的协调工作。
3) 接口软件提供AIS接口信息的处理和控制功能。
在通常情况下(公海和绝大多数国家的领海)，AIS所工作于的两个频点AISl和AIS2是由世界无线电大会确定的161.975MHz和162.025MHz。
系统能够运行的工作模式有以下三种：1)可在所有海域使用的自主的和连续的模式；2)在沿岸控制中心管理区域内使用的分配模式；3)响应其他船舶或基站呼叫的轮询模式。
在通常情况下，系统是应当工作在自主和连续的模式下，这也是该系统的缺省工作状态。
在这种模式下，系统可以自行确定其位置信息的发射时间表，自动解决与其它电台在发射时间上的冲突。
AIS
AIS系统设备类型 AIS系统设备类型
移动设备 SAR机载 机载 AIS 船载AIS 船载 助航AIS 助航 AIS基站 基站 单工转发站 双工转发站 固定设备
A类船载AIS台站 类船载AIS台站
A类派生AIS设备 类派生AIS设备
B类AIS船载台站 AIS船载台站
用于满足非SOLAS船舶的需求 相关标准——讨论中（IEC 62287） 低报告率，低信息量，低成本
பைடு நூலகம்
2、AIS性能参数 、 性能参数 工作频率：AIS1 161.975MHZ （VHF87B信道） AIS2 162.025MHZ （VHF88B信道） 频率范围: 156.025~162.025MHZ，半双工 频率间隔: 25KHZ/12.5KHZ 设备带宽: 25KHZ/12.5KHZ 调制方式：GMSK (高斯滤波最小频移键控） 发射功率：12.5W或2W 工作方式：SOTDMA(自组织时分多址） 空中速率: 9600bps
SOLAS公约第5章“航行安全及其相关导 则”2000年修订本的第19条中详细说明了 作为船舶航行设备的船载AIS的国际强制 装载要求。公约规定船舶装载分阶段实施。 后来在2002年12月9～13日召开的1974海 上人命安全国际公约成员国政府的IMO会 议上决定：所有300总吨及以上从事国际 航行船舶、不从事国际航行的500总吨及 以上的货船和不论大小的客船，应按如下 要求配备自动识别系统AIS：
SOTDMA接入方式应用于以自主、连续模式运行的移动台。这个协议的目 的是提供一种接人算法以便在没有控制台干预的条件下迅速解决通信碰 撞问题。
2）增量式时分多址接人协议（ITDMA）
ITDMA支持电台在数据链路的网络人口时、临时改变报告率时和传 送与安全有关的报文时，预定传输时隙。第一个ITDMA时隙总是 由SOTDMA或RATDMA分配。
AIS(船舶自动识别系统)基础知识介绍 v3
精品PPT
海上通信和AIS技术的产生
AIS设备(shèbèi)的分类
AIS技术的应用
AIS技术的未来(wèilái)发展
精品PPT
AIS台站的分类（按是否(shì fǒu)
移动）
精品PPT
AIS台站的分类(fēn lèi)（按功能
ITU定义）
功能类别
AIS台站类型
AIS VHF数据链路
（VDL）非主控台
各航线的船舶流量，实现对船舶的科学、有效地调度，提高船
舶进出港效率，创建一个高效和谐的海上交通环境。
• AIS信息可与雷达信息相融合，提供精确、全面的船舶实时(shí
shí)的信息，增强雷达的信息识别能力；AIS可以扩展航海雷达
系统的观测范围，弥补雷达的观测盲区；AIS还能够克服雨雪
对雷达产生的干拢，使船舶能够在暴雨、大雪等恶劣天气下安
5、信息量有限，不能提供目标船标识和航
行状态等信息。
精品PPT
AIS目标(mùbiāo)与雷达探测目标(mùbiāo)比较
遮挡目标
混淆目
标
精品PPT
VTS
5度夹角
(jiā jiǎo)
混淆
(hù nxiá o)
船
无线电测向（DF）
精品PPT
AIS技术(jì
shù)的产生
SOTDMA是“自组织时分多
161.975 M H z
161.975 MHz
P H .AIS2
AIS信道2(预设信道2)
(88B) , (2088)
162.025 MHz
162.025 MHz
PH. CHB
信道带宽
窄
宽
P H. RR
传输速率
AIS基础知识及其国际标准的发展
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。
各组成部分功能
• （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。
AIS的产生过程
1992年： IALA向IMO、 ITU提议使用DSC应答器系统，并以ITUR M.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IMO NAV41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。 2000年12月：IMO MSC73会议通过AIS强制性安装议案。
ais数据解析方法
ais数据解析方法AIS数据解析方法AIS（Automatic Identification System）是一种用于船舶自动识别和位置报告的系统。
它通过无线电通信和卫星定位技术，提供了船舶的位置、航向、速度等信息，以确保船舶在海上的安全和管理。
在海上交通管理、船舶监控和救援等领域，AIS数据具有重要的应用价值。
本文将介绍AIS数据的解析方法，帮助读者更好地理解和利用这些数据。
一、AIS数据的基本结构AIS数据的基本结构由各种信息组成，包括船舶的MMSI（Maritime Mobile Service Identity）号码、船名、船舶类型、位置、航向、速度等。
这些信息以二进制编码的形式传输，需要进行解析才能得到可读的数据。
下面将介绍AIS数据的解析步骤。
二、AIS数据的解析步骤1. 数据接收和处理需要通过接收设备（如AIS接收器）获取AIS信号，并将信号转换成电子数据。
接收到的数据可能包含多个AIS报文，每个报文对应一个船舶的信息。
接收到的数据需要进行处理，去除重复的报文和错误的数据，以确保获取准确的信息。
2. 数据解码接下来，需要对接收到的数据进行解码。
AIS数据的解码需要使用特定的解码算法，将二进制编码转换成可读的文本格式。
解码算法可以根据AIS数据的规范和协议进行实现，以确保解析的准确性和一致性。
3. 数据解析解码后的数据是一系列的属性和值，需要进行解析才能得到有意义的信息。
解析的过程包括根据报文类型和属性标识，提取相应的属性值，并进行单位转换和数据格式化。
例如，可以提取船舶的MMSI 号码、船名、船舶类型等信息，并将位置、航向、速度等数据转换成易于理解和使用的格式。
4. 数据展示和应用解析后的数据可以通过图表、表格等形式展示，以便用户直观地了解船舶的信息。
此外，解析后的数据还可以应用于各种领域，如海上交通管理、船舶监控、航行预测等。
通过分析AIS数据，可以实现对船舶的实时监控和管理，提高海上交通的安全性和效率。
详细介绍AIS的概况 ppt课件
二〇〇五年十月十四日
ppt课件
10
AIS雏形－SOTDMA技术
• ������ 瑞典的Hakan Lans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。
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。
雷达扫描系统
ppt课件
3
雷达的劣势
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。
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。
ppt课件
6
AIS的产生过程
（1990—1992） VHF/DSC应答器
（通过VHF/DSC将本船 信息传给询问对方）
AIS与网络基础培训
AIS原理和应用
AIS原理和应用
1、什么是AIS
船舶自动识别系统（AIS）是一种基于无线电技术的非强制性船舶相
互跟踪系统，包括定位和船舶相关信息传输以及船舶安全管理的保障系统。
它被用来在船舶与岸端所构建的域域之间进行数据交换，使船舶定位和船
舶相关信息可以多种方式地传递出去。
AIS是为了增进船舶安全、改善拥
挤航道安全、减少海洋污染和提高整体船舶监管能力而发展起来的一种全
球船舶数据交换技术。
2、AIS的原理
AIS系统主要分为发射端和接收端：发射端船舶通过发射设备射出特
殊的信号，这些信号包括船舶ID、位置和航向等信息；接收端接收到这
些信号后，并将收集到的信息进行推断、分析，从而了解船舶的状态。
AIS的发射端部分主要由AIS发送模块以及天线组成，用以发射船上
信息。
AIS发射模块主要有编码器，GPS接收器，功放器，调制器等组成，它能够将船上的位置和状态信息编码成特定的数据格式，然后通过功放器
传输出去，并可以通过天线发射出去。
AIS的接收端组成部分可以分为AIS接收模块以及接收器和显示器组成，它负责接收发射端发出的信号，并将它解码，然后通过接收器和显示
器将收集到的信息显示出来。
AIS基础知识、航海仪器等
第一章AIS第一节绪论AIS：Shipborne Atomatic Identification System（船载自动识别系统）VTS：Vessel Traffic Services System（港口）船舶交通管理系统。
船舶交通管理系统VTS是主管机关为了增进船舶交通安全以及保护环境所建立的一种设施。
其主要功能是收集水域内船舶交通有关信息，对收集到的信息进行处理，实现对水域内船舶进行监视、咨询服务及交通组织管理。
增进船舶航行安全，提高航运效率。
VTS作为岸基交通管理系统，离不开交通监视及船舶运动等大量信息的搜集，而雷达则是完成这一任务的技术手段之一，雷达是VTS的重要组成部分，传统的VTS系统是以岸基雷达为基础建立的，有很多缺点，如无法进行目标识别、提供的信息量小、目标位置精度和更新率低及无法自动进行船岸信息交换等。
AIS的出现，将给VTS系统带来重大的变革，AIS能提供船舶间和船岸间计算机数据链路的动态连接，为海上信息交换提供新的平台，一、AIS的产生随着世界船舶数量的不断增加以及船舶向大型化和高速化方向的不断发展，世界重要水道越来越拥挤，海损事故频繁发生，给航行安全和海洋环境造成了巨大的威胁。
为了加强海上交通管制、海洋污染监视和保证船舶航行安全，船舶间以及船岸间的信息交换与日俱增，船舶识别也备受重视。
在1995年IMO 的NA V41会议上，瑞典和芬兰联合首次提出了“将自组织时分多址技术应用于船舶间和船岸间的海上转发器系统的建议草案”的提案。
该转发器曾被称为4S(Ship-Ship，Ship-Shore)转发器，它利用了由瑞典民航局提出的新概念GP&C(全球定位与通信)和新技术STDMA(自组织时分多址接入)。
GP&C的特征是利用VHF无线数据链路和自组织时分多址接人技术实现航空、航海以及陆路运输领域的导航、识别、监视、状态报告和通信。
以GP&C概念构成的监视系统与当今的雷达系统相比具有信息量大、可靠性高、功能多、经济性好、作用范围广和易于组网等优点，具有广泛的应用前景。
知识窗▏一文看懂卫星AIS
知识窗▏一文看懂卫星AIS什么是AIS系统AIS系统，即船舶自动识别系统（Automatic Identification System），是国际海事组织IMO、国际航标协会IALA、国际电信联盟ITU-R于2000年共同强力推广的一个具有船舶自动识别、通信和导航功能的新型助行电子系统。
AIS系统由岸基、星基接收设施和船载设备共同组成，安装了AIS 设备的船台可向他船及基站自动播发本船的动态信息、静态信息、航次信息等相关信息，从而掌握附近海域的船舶航行情况，为规划航线、维护安全提供依据。
系统标准于1996年提出，2000年开始推行。
AIS工作原理由于现有的船载和岸基AIS设备受天线高度、天气、功率等限制，一般只能接收基站附近30-50海里范围内的信号，无法满足远距离的船舶监控需要。
为了解决这一问题，卫星AIS技术横空出世。
卫星AIS的概念卫星AIS是一种船舶定位技术，依托现有船载AIS终端设备形态和性能，利用卫星侦察覆盖范围广的优势，发射低轨道卫星，通过星上高灵敏度AIS信号探测转发设备，对连续、自动发射的AIS信号进行探测和传输，可以实现对远海海域航行船舶的有限监控。
卫星AIS的覆盖卫星AIS是通过搭载在低轨道通信卫星上的AIS接收机获得的。
已经完全覆盖太平洋、印度洋、大西洋等海域，能够准确提供船舶在大洋中航行的信息。
卫星AIS覆盖卫星AIS核心结构卫星AIS由船站、卫星、地面站组成，三者分别对应船载移动站、星载通信有效载荷单元、地面固定岸站。
其中扮演着核心角色的部分应该是星载通信有效载荷单元，它应该具有系统网络管理、星历管理、报文存储与转发以及信令管理等功能。
1网络资源管理主要完成网络通信资源，如信令信道以及信息信道等资源的状态检测，以及资源的按需分配：并从接收到的AIS报文中将不需要的报文信息、冗余信息以及其他干扰信息剔除。
2报文存储与转发在接收到报文后，查看信宿站是否正处在覆盖区内，如果是，则将报文信息转发给它；如果不是，则对需要在卫星暂存的AIS报文进行所需存储空间的分配、维护和回收，等信宿站进入到卫星覆盖区的时候再将存储信息发送给它。
AIS基础知识及其国际标准的发展解读
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。
二〇〇五年十月十四日
AIS雏形－SOTDMA技术
• 瑞典的Hakan Lans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
（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。
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
码器一个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舶的航行数据进行解码并存储解码后的数据；
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
点在于大家都认可格林尼治时间且该时间可以从许多
AIS的技术性能讲解学习
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。
1.0
PH.TXP 发射输出功率W
1
25
(2)调制方式
采用GMSK/FM。
在FSK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。
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。
发射机稳定时间
发射机RF启动时间：为TX-ON信 号 后 ， RF 功 率 达 到 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。
2.3 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。
（进行相干检测）
数据传输速率与对准序列
（3）数据传输速率 9600bit/s
（4）对准序列
数据发射信息包开始为一个24比特的对准序列， 由 0 和 1 组 成 （ 0 1 0 1 0 1 … ） ， 使 用 NRZI（Nonreturn to zero inverted）编码，特殊情况 下使用32比特对准序列。
用一个等腰锐角三角形表示。最锐角的顶点方 向表示目标船艏向，或无艏向信息时表示对地 航向。 -COG/SOG矢量线应以实线显示； -艏向应以固定长度虚线显示； -为了毫无延迟地探测目标的移动，在艏向线上 有一标识来显示转向和方向。
会计信息系统AIS
06
未来发展趋势预测与建议
云计算、大数据等新技术应用前景
云计算在AIS中的应用
云计算能够提供高可用、高扩展的IT资源，满足AIS日益增长的数据处理和存储需求，降 低企业IT成本。
培训与上线运行
用户培训
针对AIS系统的使用方法和操作技巧，对相关用户进行培训，提高用户对系统的熟悉程度和操作 技能。
系统切换与并行运行
在AIS系统培训完成后，进行系统切换，实现新旧系统的并行运行，确保业务连续性。
上线运行与维护
AIS系统正式上线运行后，进行持续的维护和优化，确保系统的稳定性和高效性。同时，建立完 善的用户反馈机制，及时响应用户需求和问题。
行业特色功能开发
根据行业特点开发特色功能，如针对制造业的成本核算、针对金融 业的财务分析等。
行业标准化与规范化
推动不同行业AIS的标准化和规范化，提高系统间的兼容性和数据 共享能力。
THANKS
感谢观看
随着计算机技术的发展，会计工作开 始采用电算化方式，提高了处理速度 和准确性。
集成化会计信息系统阶段
通过与其他业务系统的集成，实现了 信息的共享和交互，提高了整体效率。
智能化会计信息系统阶段
利用人工智能、大数据等先进技术， 实现了自动化、智能化的会计处理和 分析。
AIS核心原理
信息系统原理
AIS遵循信息系统的基本原理， 包括输入、处理、输出和反馈 四个基本环节。
会计信息系统AIS
• AIS基本概念与原理 • AIS系统架构与技术 • AIS在会计业务中应用 • AIS实施方法与步骤 • AIS优势及挑战分析 • 未来发展趋势预测与建议
最新AIS数据处理及应用知识讲解
3.AIS数据应用
3.1 WebGIS 3.2 WebServer
3.1 WebGIS
3.2 WebServer
http://172.17.6.110:8080/webserver_AIS/services/Math Service?wsdl
2.AIS数据解析
AIS接收设备接收到的船舶AIS信息都是经过数字化或压缩 编码，要获取其中包含的真实信息，还需要按照规定格式 进行解码
收到的信息 1：!AIVDM,1,1,,A,16:9oS00008Jpn@FCcdDnhcd08P0,0*1D 3：!AIVDM,1,1,,B,368sVf0Ohd8K;g`FC?:bMq1f0000,0*6E 5：!AIVDM,2,1,3,A,569gEd0000000000000`ThEUKG7L000
00000000N0000040000000000,0*1B
!AIVDM,2,2,3,A,000000000000008,2*2F
2.AIS数据解析
消息1，3类型解析
2.AIS数据解析
消息5类型解析 !AIVDM,2,1,3,A,569gEd0000000000000`ThEUKG7L00
AIS数据处理及应用
AIS数据处理及应用
1.什么是AIS 2.AIS数据解析及存储 3.AIS数据应用
2.AIS数据解析
AIS中共规定了22种消息类型
2.AIS数据解析
AIS数据传输是以字符
1，3，5三种数据报文是我们解析的主要对象。1和3是 船舶的位置报文主要包括船的MMSI号，纬经度，船 首向，对地航速，转向率等信息。5是船舶的静态信息 分为2 部分。1主要是船名，MMSI号，IMO号，呼号， 设备类型，船长，船宽，船舶类型等不变信息。另一 种是随航次变化的信息 目的港，预计抵港时间等
AIS数据处理及应用ppt课件
10
3.AIS数据应用
3.1 WebGIS 3.2 WebServer
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3.1 WebGIS
12
3.2 WebServer
http://172.17.6.110:8080/webserver_AIS/services/Math Service?wsdl
孙万松
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AIS数据处理及应用
1.什么是AIS 2.AIS数据解析及存储 3.AIS数据应用
2
1.什么是AIS
船舶自动识别系统（Automatic Identification System, 简称AIS系统）由岸基（基站）设施和船载设 备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技 术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助 航系统和设备。是由舰船飞机之敌我识别器发展而成， 配合全球定位系统（GPS）将船位、船速、转向率及 航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水及危险货物等 船舶静态资料由甚高频（VHF）频道向附近水域船舶 及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时掌握附近海面 所有船舶之动静态资讯，得以立刻互相通话协调，采 取必要避让行动，对船舶安全有很大帮助。
13
3.2 WebServer
14
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3
1.什么是AIS
AIS是通过广播通信系统方式，在本船与其他一些船舶 以及海岸台站之间建立导航数据交换的系统。该系统 是在一个或多个频道上工作的、由两个或更多个电台 构成的无线电数据链系统，其设备可以是移动电台或 基地台。
4
1.什么是AIS
AIS岸台
机载AIS
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AIS数据基础理论详解本文主要围绕什么是AIS数据，AIS数据的主要处理方式和应用范围展开，对AIS数据进行了详细的论述。
一、AIS系统介绍AIS系统是船舶自动识别系统（Automatic IdentificationSystem）的简称，由岸基（基站）设施和船载设备共同组成，是一种新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数字助航系统和设备。
AIS船台系统的硬件构成介绍如下，其中：1）外部设备包括：船舶航行数据传感器（包括全球卫星导航系统GNSS接收机及天线），外接舷向(电罗经或磁罗经)、船速、回旋速率等传感器，显示器和键盘（用于输入和查询数据）等；2）VHF通信机：包括天线，1台发射机，2台TDMA接收机，1台DSC接收机；3）由DSP+ARM组成通信与信息处理系统：通信系统的设计、AIS信息处理系统的设计是系统的关键部分，通信系统主要完成AIS 信息的调制、移频、信息的发射与信息的接收等功能，AIS 信息处理系统实现AIS信息的组织、编码，TDMA帧协议的形成，TDMA时隙的捕捉、同步、帧信息的拆分，信息的显示等。
AIS船台设备的软件部份可分为三个部分：1) 网络软件按照国际电信联盟(ITU)的技术标准，控制自组织无线数字移动通信网的运行。
2) 系统控制软件控制AIS全系统各部份的协调工作。
3) 接口软件提供AIS接口信息的处理和控制功能。
在通常情况下(公海和绝大多数国家的领海)，AIS所工作于的两个频点AISl和AIS2是由世界无线电大会确定的161.975MHz和162.025MHz。
系统能够运行的工作模式有以下三种：1)可在所有海域使用的自主的和连续的模式；2)在沿岸控制中心管理区域内使用的分配模式；3)响应其他船舶或基站呼叫的轮询模式。
在通常情况下，系统是应当工作在自主和连续的模式下，这也是该系统的缺省工作状态。
在这种模式下，系统可以自行确定其位置信息的发射时间表，自动解决与其它电台在发射时间上的冲突。
它所使用的主要算法便是SOTDMA算法。
AIS的无线传输的技术参数如下：用工作频率：VHF87 88频道 AIS1：161.975MHz；AIS2：162.025MHz工作频段：156.025一162.025MHz频带宽度：25或12.5KHz工作模式：OSI(Open System Intereonneetion)调制方式：GMSK/FM数据编码方式：NRZI传输速率：9.6kbps访问协议：TDMA通信规程：HDLC发射功率：1W/25WAIS工作原理AIS技术原理在AIS系统中，主要采用SOTDMA(Self-Organized Time Division Access，自组织时分多址)，没有主站和从站之分，每一个用户自己选择时隙使用，所以在移动台独立连续工作的情况下，移动用户使用SOTDMA协议进行位置广播以及识别附近用户发送的信息，它是一种在没有主站控制的情况下解决冲突的方法。
所以移动用户均在本次发射中指定下一次的发射时隙，发射时隙的选择是在每一个选择时隙间隔中随机选择作为候选发射时隙的空闲时隙中的一个。
当某个移动用户发送时，其他移动用户均应处在接收状态。
在自组织时分多址(SOTDMA)技术中，信道时间被分为固定长度的时间间隔(每一个间隔称为一个帧)。
一个帧包括一组时隙，这些时隙在时域上互不重叠。
自组织的含义就是指所有移动用户都实行自动地在每一个时帧中挑选时隙来发送子帧，而不是依靠一个基台来执行信息资源管理，由基台给每个移动用户分配一个时隙地址去发送子帧。
在自组织时分多址(SOTDMA)网络系统中，某个移动用户当自己挑选一个时隙发射子帧时，其他移动用户在对应时隙应处于接收状态。
这意味着网络通信系统中的最底层功能也由各移动用户自己来控制。
移动用户在一个时隙中发送的子帧含有该移动用户的动、静态信息，每个子帧中含有的信息量会因移动用户选择需要发送的信息的不同而不同，故每个子帧占用时隙中的数量会有所不同。
移动用户传送子帧的过程也就是时隙选择的过程。
自组织时分多址技术(SOTDMA)的一个显著特点是为新的信息传输选择时隙或为未来的信息传输保留时隙。
AIS的通信方式国际上对AIS提出了两种通信方式，甚高频(VHF)/数字选择呼叫(DSC)方式和基于SOTDMA协议的广播方式。
(1)甚高频(VHF)/数字选择呼叫(DSC)方式数字选择呼叫(DSC)是可与指定的船舶建立通信联络，并能使指定的船舶电台知道有另外一个电台准备与其进行通信的一种自动呼叫系统。
甚高频(VHF)/数字选择呼叫(DSC)是指利用检错编码技术，并由工作在甚高频(VHF)海上通信频带的船舶电台进行数字选择呼叫的系统，又称DCS无线应答器方式。
(2) 基于SOTDMA通信协议的广播方式运用目前己经投入使用的GPS和GLONASS，通过把获取船位用的系统接收机、甚高频收发机和通信处理装置组合，就能自动发送船舶的识别信息，而且可以利用从导航卫星得到的准确的时间信息来同步不同船舶的航行信息的发送，也就是把时间分成一个个小时间段(时隙)，每一个小时间段用来发送一条船舶的航行信息。
这样，可以有效地利用无线电频道，使每一条船的AIS设备在各自相应时隙(timeslot)内发送本船航行信息，在其它时隙内接收其它船舶的航行信息。
AIS技术分析AIS与其它传感器连接，并能自动输入信息，如本船识别码、船名、呼号、船型等静态信息，本船最新航行信息和与航行相关的其它信息，采用广播式AIS，利用国际专用频道，在无人参与的情况下，VTS中心自动并连续地向区域内船舶询问船舶信息，区域内的船舶在接收询问信号后，便自动响应来自于船舶或主管部门的问询，依次向岸基设备发回各类信息，而船只本身除了自动应答外，也根据不同的航速，按照不同的数据更新速率更新数据库中的船舶信息数据，并自动发射出去，供周围船只和岸基设备接收。
AIS岸基台站接收到的信息经处理后自动输入VTS系统，VTS中心在收到区域内船舶发回的信息后，除了用于自动跟踪船舶外，还将这些信息用广播方式播发，船载的AIS接收机可接收到周围船舶的实时动态信息，所有接收的信息可在ECDIS或VTS中心屏幕显示出来，从而保证了船舶自身的正确航行，避免碰撞。
船舶单独报文的时间间隔随船舶速度的提高而自动减少，锚泊时，时间间隔为3分钟，而高速船机动时，其间隔则为2秒，数据更新速率相应地增加。
(1) AIS工作模式在所有区域内自主和连续工作；由交管监视中心指配工作模式，以便于主管部门控制数据传输的间隔和时隙；数据的传输响应来自于船舶或主管部门的询问，有轮询和受控两种模式。
(2)AIS技术特点AIS的信息处理器是AIS的核心设备，通过固化在内部的软件来将各个硬件设备链接起来，实现AIS功能。
而AIS通信系统的软件是通过OSI分层体现出来的，低四层是AIS的软件核心。
AIS技术分为三个方面:通信软件AIS采用自组织时分多址联接(SOTDMA)工作模式；HDLC高级数据链路控制技术，CRC-16循环冗余校验码；无线传输的带宽为25 kHz/12.5kHz；GMSK/MF最小高斯移频键控频率调制方式和NRZI数据编码方式；数据传输的比特率为9600bit/s，完成系统内部数据处理及数据传输控制。
1)纠错编码技术AIS系统要求采用CRC-16多项式循环冗余校验码来对数据进行纠错检验。
2)SOTDMA技术AIS通信系统所采用的数据通信协议为SOTDMA。
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。
每条船舶会自动选择一个与他船不发生冲突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并接受其他船舶的报告。
②系统软件依照OSI七层标准的自组织通信网络技术，涵盖了物理层，数据链路层，网络层，传输层。
数据链的占用和数据探测均由链路层控制。
③用户接口软件提供符合国际船用接口标准的接口以便与用户读取，选择并显示信息。
如NMEAO183，EIA232等接口都可以通过软件编制直接使用。
3 AIS的OSI模型AIS通信采用 OSI 7层工作模型中的低4层，即物理层、数据链路层、网络层和传输层。
图2 OSI 7层模型各层功能为：(1)物理层物理层是AIS网络的最低层结构，实现AIS之间的物理连接，并向数据链路层提供一个比特流传输。
物理层由VHF无线电收/发机、GMSK调制解调器、VHF信道等组成。
(2)数据链路层AIS的信道访问协议均工作在数据链路层。
AIS有四种不同的协议用于控制访问数据转发媒体。
协议为：自组织时分多址(SOTDMA)，增量时分多址(ITDMA)，随机访问时分多址(RATDMA)和固定访问时分多址 (FATDMA)。
其中SOTDMA是基本方案，是AIS系统的核心技术。
数据链路层主要定义数据的组包方式，以用于校验数据并控制数据的同步收发。
该层可分为3个子层：MAC、DLS、LME。
MAC子层提供数据传输媒质；DLS子层进行数据链路启动和释放、数据传输、错误检测和控制；LME也称为链路管理层，主要负责对DLS子层、MAC子层及物理层操作的控制。
AIS数据传输采用TDMA技术，按帧来传输信息。
AIS的数据通信规程采用面向比特的高级数据链路控制协议(HDLC)。
媒介控制子层(MAC)MAC子层提供联接VHF数据链的方法，这种方法就是以UTC时间为基准使用TDMA结构，并向上面的子层提供透明的服务。
主要功能可以分为TDMA信道同步、时隙状态的判别和处理、信道访问等。
在MAC子层上实现时分多址(TDMA)通信，将1min分成2250个时隙，每个时隙占用26. 6ms，对时隙进行分配，MAC子层提供了对时隙同步和帧同步的支持，使数据传输建立在同一时间基准上并能反映时隙的状态(被使用或未被使用)，避免时隙间的相互干扰，实现时隙与标准时钟同步和时隙访问，数据必须在规定的时隙内完成一帧信息。
②数据链服务子层(DLS)这个子层的功能是数据链的激活及释放、数据传递和误差检测及控制。
1)数据链的激活和释放：基于MAC层，DLS层将侦听、激活或释放数据链，激活和释放将根据每一个时隙的标号(0-2249)。
时隙0作为一帧的开始时隙，标有空闲或外部分配的时隙表示本台设备应在接收模式下守听数据链路上的其他用户信号。
功能的完成是根据时隙识别的结果，若当前时间段被标注为空闲或外部分配状态时，表明设备处于接收模式，并负责侦听数据链上其它用户的情况。
2)数据传递：采用面向比特的协议，该协议基于高级数据链控制(HDLC)。
3)误差检测和控制：误差检测和控制的处理运用CRC多项式计算求和。