1.      什么是AIS
船舶自动识别系统(Automatic Identification System, 简称AIS)是一种新型的助航设备。
AIS基本功能是:将本船和他船的精确船位、航向、航速(矢量线)、转向速度和最近船舶会遇距离等动态信息和船名、呼号、船型、船长与船宽等静态信息通过VHF自动、定时播发,在VHF覆盖范围内(20海里)装备AIS设备的船舶,可自动接收到这些信息。
两段信息之间的时间间隔,将随着船速的增加而自动减少,如果船舶正在做机动航行,信息间隔则进一步减少。例如,当船舶停港或抛锚时信息间隔为数分钟,船舶在高速行驶时,信息间隔为两秒。
      由于这种特性,AIS将为船舶提供一种有效的避碰措施,并极大地增强雷达功能。而且,由于安装AIS的船舶的航行信息都是在“空中”传播,因此当地VTS 站也可以收到。为处理AIS信息,VTS只需配有AIS基站,操作员无须逐个查询船舶,利用AIS就可以获得所有装有AIS船舶的完整的交通动态。由于 AIS完全独立于雷达,也就是说,基于AIS的VTS无须安装雷达,因此,AIS技术对VTS操作的长期作用,其效果不可估量。
AIS使用海上移动VHF波段交换数据,所以AIS设备的成本相对于雷达设备要低,然而它的“可视”范围却几乎等于雷达。

 

1.      AIS前景
未来的3年内,绝大多数船舶都需要安装AIS设备。
船   舶    类 型  AIS安装时限要求 
2002年7月1日后新造的300总吨以上的船舶和所有新造客船 必须安装AIS设备 
2002年7月1日前建造的船舶  国际航线 客船和油轮 2003年7月1日前安装 
50000总吨及以上船舶 2004年7月1日前安装 
10000总吨-50000总吨的船舶 2005年7月1日前安装 
3000总吨-10000总吨的船舶 2006年7月1日前安装 
300总吨-3000总吨的船舶 2007年7月1日前安装 
国内
航线 客船以及500总吨以上船舶 2008年7月1日前安装


 
2.      AIS信息
AIS广播信息分类两种,即VDM和VDO。其中,VDM是本船收到的其它船舶的信息,而VDO是船舶自身的广播信息。VDM消息和VDO消息的格式完全相同。
3.1 VDM消息格式描述
  
     VDM消息可以分解为多条发送。因为VDM消息的语句长度是有限制的,最大不超过82个字节。如果压缩的通讯消息长度太长,那么,VDM消息必须分解为多条子消息来发送。
分解为多条发送的方法是,将通讯消息拆开到多条语句中。并且将每条消息中的“消息分解总条数”都设置为拆分成的总条数(不超过9个)。然后依照顺序为每条子消息编号,这个编号记录到“语句序号”中。并且用“连续消息鉴别码”来指定该条拆分消息的鉴别号。这个鉴别号依照顺序从0到9循环。
 
 VDM消息类型
VDM消息类型信息是记录在VDM消息的压缩数据中的。因此必须对压缩信息进行解压后才能判断出消息类型。
VDM消息共分为22种不同类型,大致可分为以下4种类型:
1.AIS target display information (AIS目标显示信息)
1,2,3,9,18,21      position report(位置报告)
Messages 1, 2, 3:position reports
The position report should be output periodically by mobile stations.(这些位置报告由移动站周期性的输出)
SOTDMA(self-organized time division multiple access)
ITDMA(incremental time division multiple access)
4                                                    base station report (基站报告)
5                                                    voyage related data(航行相关数据)
19                                                Class B – extended data(B类扩展数据)
 
2.Safety message handling(安全信息处理)
12                       addressed safety related(地址安全相关)
14                        broadcast safety related(广播安全相关)
 
3.External Application handling(扩展应用处理)
6                          binary addressed(二进制地址)
8                          binary broadcast(二进制广播)
 
4.System control(系统控制)
7                          binary acknowledge(INFO)(二进制确认)
10                                                UTC and data inquiry(INFO)(UTC和数据请求)
消息10用于请求UTC和数据,消息11返回对应的信息
11                                                UTC and data response(INFO)(UTC和数据应答)
13                        safety related ack(INFO)(安全相关确认)
15                                                interrogation(INFO)(询问)
相当于AIR命令
16                                                assignment mode command(INFO)(委派方式命令)
17                                                DGNSS corrections(INFO)(DGNSS修正)
20                        data link management(INFO)(数据关联管理)
22                
我们需要关心的,是第一种类型中的1和5,其中1为船舶动态信息,5为船舶静态和航行相关信息。
 
3.2.1 消息类型1
消息1是接收到的船舶的动态信息。
包含消息1的VDM消息样例如下:
!AIVDM,1,1,,A,177?s>001V8eBRhF=:l7CUI20D0T,0*40
压缩信息为:177?s>001V8eBRhF=:l7CUI20D0T
压缩信息内容描述:(共168比特)
内容(英文) 内容(中文) 位置 所占位数 取值范围 说明
Message ID 信息识别码 0-5 6 1 信息1、2、3的识别符
Repeat Indicator 重复次数指示 6-7 2 0-3 指示应该重发的次数。缺省为0,3表示不再重发
User ID 用户识别码 8-37 30   MMSI号码
Navigation status 航行状态 38-41 4 0-15 0=动力航行中;1=锚泊;2=未受令;3=机动性受限;4=受吃水限制;5=锚链系泊;6=搁浅;7=捕捞中;8=风帆动力航行;9~15为未来保留。
Rate of turn(ROT) 转向率 42-49 8 -127 - +127  
SOG 对地航速 50-59 10 0-1022 以1/10节距为单位,1023=无;1022= 102.2节。
Position accuracy 船位精确度 60 1 0,1 1=高精度(差分式);0= 低精度。
Longitude 经度 61-88 28 -180 - +180 用1/10000分表示的经度(东= +,西= -)
Latitude 纬度 89-115 27 -90 - +90 用1/10000分表示的纬度(北= +,南= -)
COG 对地航向 116-127 12 0-3599 以1/10度表示的航向
True heading 船首真航向 128-136 9 0-359  
Time stamp 时间标记 137-142 6    
Regional Application   143-146 4    
Spare   147 1    
RAIM Flag   148 1    
Communication state   149-167 19    

更详细的内容,可参考ITU-R M.1371规范的第43页。
 
3.2.2消息类型5
消息5是接收到的船舶的静态和航行相关信息。
包含消息1的VDM消息样例如下:
!AIVDM,2,1,8,A,569>;gP0000088``001TTpN0QD4000000000000t4IU7=4cG0@10H32@C`3l,0*79
!AIVDM,2,2,8,A,T1CQp30B@00,2*1A
消息5将被分解为两条连续的AIVDM消息进行发送,因此完整的压缩信息为:
569>;gP0000088``001TTpN0QD4000000000000t4IU7=4cG0@10H32@C`3l T1CQp30B@00
压缩信息内容描述:(共424比特)
内容(英文) 内容(中文) 位置 所占位数 取值范围
Message ID 信息识别码 0-5 6 5
Repeat Indicator 重复次数指示 6-7 2 0-3
User ID MMSI编号 8-37 30  
AIS version indicator AIS版本 38-39 2 0-3
IMO number IMO编号 40-69 30 1-999999999
Call sign 呼号 70-111 42  
Name 船名 112-231 120  
Type of ship and cargo type 船舶和货物类型 232-239 8  
Dimension/reference for position 船舶尺寸以及定位设备位置 240-269 30  
Type of electronic position fixing device 定位设备的类型 270-273 4 0-15
ETA 预计航行时间 274-293 20  
Maximum present static draught 最大吃水深度 294-301 8 0-255
Destination 目的地 302-421 120  
DTE 数据终端准备 422 1  
Spare   423 1  

船舶尺寸以及定位设备位置

说明:
如果A=C=0,并且B<>0,并且D<>0,那么表示定位设备位置是无效的
如果A,B,C,D都为0,那么表示定位设备和船的尺寸都是无效的
C和D如果等于63,表示大于等于63
 
3.3 VDM消息的报告频率
Static information: Every 6 min or, when data has been amended, on request.
(静态消息:每六分钟,或者当数据被修正)
Dynamic information: Dependent on speed and course alteration according to
Tables 1a and b.
(动态消息:根据速度和航向改变状况。如图A)
Voyage related information: Every 6 min or, when data has been amended, on request.
(航行相关信息:每六分钟或者当数据被修正)
Safety related message: As required.
(安全相关信息:根据请求)
 
先认识一下A类设备和B类设备的区别
Shipborne mobile equipment classes(船用移动设备种类)
Class A shipborne mobile equipment will comply with relevant IMO AIS carriage
requirement.(A类船用移动设备符合相关的IMO AIS运输要求)
A类设备能够接收和发送简短的安全相关信息,包括重要的航海和气象警报。Class B shipborne mobile equipment will provide facilities not necessarily in full
accordance with IMO AIS carriage requirement.(B类船用移动设备提供的工具和IMO AIS运输要求不必要完全一致)
B类设备只能接收简短的安全相关信息。
                                   图A
Class A shipborne mobile equipment reporting intervals
(A类设备报告间隔)
Ship’s dynamic conditions(船舶动态条件) Nominal reporting interval(正常报告间隔)
Ship at anchor or moored and not moving faster than 3 knots
船舶抛锚或者停泊并且移动速度低于3海里 3 min
三分钟
Ship at anchor or moored and moving faster than 3 knots
船舶抛锚或者停泊并且速度高于3海里 10 s
10秒
Ship 0-14 knots
0到14海里 10s
10秒
Ship 0-14 knots and changing course
0到14海里并且改变航向 3 1/3 s
3.333333秒
Ship 14-23 knots
14到23海里 6 s
6秒
Ship 14-23 knots and changing course
14到23海里并且改变航向 2s
2秒
Ship > 23 knots
大于23海里 2s
2秒
Ship > 23 knots and changing course
大于23海里并且改变航向 2s
2秒

When a mobile station determines that it is the semaphore (see § 3.1.1.4, Annex 2), the reporting rate    should increase to once per 2 s (see § 3.1.3.3.2, Annex 2).
当移动站确定这是打信号时,报告速度都将增加到每两秒一次。
 
Reporting intervals for equipment other than Class A shipborne mobile equipment(A类设备以外的其他设备的报告间隔)
Platform.s condition(平台条件) Nominal reporting interval(正常报告间隔)
Class B shipborne mobile equipment not moving faster than 2 knots
B类设备移动不超过2海里 3 min
3分钟
Class B shipborne mobile equipment moving 2-14 knots
B类设备移动在2到14海里 30s
30秒
Class B shipborne mobile equipment moving 14-23 knots
B类设备移动在14到23海里 15s
15秒
Class B shipborne mobile equipment moving > 23 knots
B类设备移动大于23海里 5s
5秒
Search and rescue aircraft (airborne mobile equipment)
搜救飞行器(空用移动设备) 10s
10秒
Aids to navigation
导航 3 min
3分钟
AIS base station
AIS基站 10s
10秒

The base station rate should increase to once per 3 1/3 s after the station detects that one or more stations are synchronizing to the base station
如果基站监测到有其它基站与它同步,需要将速度提高到3.3333秒


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