船舶交通管理電子系統

(第五章)

第五章AIS子系統§5.1概述一、AIS（AutoIdentificationSystem）的作用和功能1、作用為船舶安全航行和避碰提供必要的信息。2、功能1）可在無需人工介入的情況下，主動連續地向具有適當配備的主管當局的岸臺和其他船舶（飛機）提供與安全有關的信息。2）能接收、處理船位、航向、航速等傳感信息，自動接收來自具有相同配備的船舶、管理當局及其他來源的上述信息。4）以適當的工作模式和時隙與其他AIS臺交換數據。6）具有設備自檢功能（BITE）。7）系統提供國際海事標準界面，并有輸入和輸出數據的接口。3）以適當的更新速率提供船位和操縱信息以便于管理當局和其他船舶精確跟蹤和監視船舶動態。5）具有準確的定時功能。二、AIS的發展過程1992年：IALA向IMO,ITU提議使用DSC應答器系統.并以ITU-RM.825號建議內容作為國際標準。1994—1995年：瑞典、芬蘭首次提出“無線電AIS”的概念。1995.7：瑞典芬蘭聯合在IMONAV41會議上首次提出將自組織時分多址技術（SOTDMA）應用于船舶間和船岸間海上轉發器系統的建議（草）提案。1996.12：IMOMSC67會議，同意將廣播式信息交換方案引入AIS。1997：IMONAV43會議通過通用船載AIS性能標準建議草案1997.6：IMOMSC68會議，制定通報容量大的AIS性能標準。1997.10：ITU-R大會審議M.825號建議修正案，用AIS擴大VTS信息，增加VTS用高速AIS的技術特性提案。1998.5：IMOMSC69會議采納了AIS性能標準草案。1998.7：IMONAV44會議建議2002年起300總噸及以上新船和客輪必須安裝AIS.1998：ITU-R通過全球AIS專用兩個VHF頻道：CH87Bf=161.975MHz；CH88Bf=162.025MHz，從而滿足了AIS需求的頻率條件。1998.11：ITU-R通過“在VHF海上移動頻段上使用時分多址的船用自動識別系統（AIS）的技術特性”建議案ITU-RM.1371。1999：IMONAV45次會議通過AIS強制性安裝決定：2000.5：IMOMSC會議未通過上述強制性安裝AIS的議案。2000.12：IMOMSC73會議通過AIS強制性安裝議案。1、分類AIS可分為移動站和固定站兩大類。移動站包括：1)完全符合IMO規范的A類船載AIS（ShipbornClassAAIS）;2)不完全符合IMO規范的B類船載AIS（ShipbornClassBAIS）;3)裝備在搜救飛機上的機載搜救AIS（AirbornClassBAIS）。三、AIS的基本構成和工作模式固定站包括：1)AIS基站；2)AIS單工轉發站；3)AIS雙工轉發站；4)裝在航標上的航標AIS。基站一般不獨立工作，而是采用聯網工作方式。CPUVHF-TXVHF-RXVHF-RXVHF-RXGNSS-RXBITE報警最小顯示器和鍵盤船首向設備測速裝置GNSS-RX轉向率AIS圖像顯示器AIS2、移動站基本構成2、主要參數

1）工作頻道

ASI1-87B（161.975MHz）ASI2-88B（162.025MHz）

基于DSC：CH70（156.525MHz）

區域性規定頻道2）信道帶寬25KHz或12.5KHz3）編碼形式

NRZI(非歸零翻轉)編碼4）調試方式高斯最小移頻鍵控（GMSK）5）數據發射比特率9600b/s±50×10-66）發射穩定時間

1ms7）發射功率

25W3、通信工作模式

（1）自組織“船對船”工作模式；（2）自組織“船對岸”工作模式；（3）自組織“船對船”和“船對岸”獨立或并行工作模式；（4）DSC。AIS岸臺（岸臺）GPS衛星定位，定時AIS信息VTS海事管理物流管理……AIS岸臺網4、操作模式1）自主模式自己決定發射時間表，且主動解決與其他電臺間的時間沖突。2）分配模式使用管轄機構的基站或轉發站分配的時間表。3）輪詢響應它船或管轄機構的詢問，輪詢模式的操作與其他兩種模式的操作無沖突。§5.2AIS信息傳輸

AIS信道每分鐘可傳輸2250個時隙。一、通信方式采用SOTDMA（Self-organizedTimeDivisionMultipleAccess，自組織時分多址）通信方式。……1分鐘（1幀：2250個）時隙26.67ms二、AIS信息分類與數據格式1、信息分類1）靜態信息AIS的海上移動服務標識（MMIS）船舶呼號船名船舶長度和寬度船舶類型定位天線在船上的位置等船舶龍骨以上高度（擴展電文）ABCD2）動態信息船舶位置；UTC（CoordinationUniversalTime，協調世界時）時間；對地航速（SOG）；對地航向（COG）；艏向；航行狀態；轉向率（ROT）等。3）航次相關信息船舶吃水；危險貨物（種類）；目的港；預計到達時間（ETA）；航行計劃（轉向點）；船上人員（擴展電文）等。4）有關安全的信息。共采用了22種類型的電文表示（見教材中表5.7）。2、數據格式1）基本數據格式

通信狀態備用

18CommStateSpare報表產生的UTC（秒）HeadingCOGLatitudeLongitude

9

6

9

122728TimeStamp船首向（0~359°）對地航向緯度經度1位置準確度（1：高，0：低）10對地速度8轉向速率2航行中，拋錨或限制等30用戶標識號 1表示數據可發送 1數據終端準備好6本電文信息的標識PositionAccuracySOGRateofTurnNavigationalStatusUserIDDataIndicatorDTEMessageID參數數據位描述 2）數據包格式訓練序列開始標志數據幀校驗結束標志緩沖24位 8位 168位16位 8位24位圖2-1RF啟動和釋放T0=0ms時：時隙開始；Tx=0.832ms：訓練序列開始時刻；T1=1ms：發射功率和頻率達到穩定；T2=3.328ms：開始傳輸數據包。即開始標志；T3=24.128ms：數據傳輸結束，緩沖部分包括位填充，以及用作距離延遲的保護時間；T4=T3+1.000ms：發射功率減小到零；T5=26.67ms：時隙結束，下一個時隙開始傳輸。圖2-1RF啟動和釋放3、信息更新速率1）靜態信息靜態信息 每6分鐘或者根據需要動態信息 根據航速和航向變化率而定航次有關信息 每6分鐘或者根據需要信息內容播發間隔安全信息根據需要2）動態信息錨地3分鐘航速14-23節 6秒

航速0-14節10秒

船舶狀態 播發間隔航速14-23節且改變航向2秒

航速>23節 2秒航速>23節且改變航向 2秒航速0-14節，且改變航向秒

4、船舶GPS天線位置ABCD比特數比特域距離（m）A90—8最大511B99—17最大511

C618—23最大63D624—29最大63§5.3AIS技術實現方案一、系統構成1、系統構成：數據幀(含2250個時隙)船A船B船C岸臺船A發送船位時隙船B發送船位時隙船C發送船位時隙2、設備構成(D)GPS接收機控制單元TDMA解調器TDMA接收1TDMA接收2天線共用器TDMA調制信息顯示處理器其他信息位置時間（UTC）差分數據…TX收/發控制DSC接收TDMA解調器DSC解調器DSC調制二、TDMA技術方法：將時間分割成周期性的幀；每一幀又被分割成若干個時隙。TDMA技術的特點：1）節省頻譜資源，有效避免了互調干擾；2）不存在頻率分配問題，對時隙的分配和管理比對頻率的分配與管理要簡單且經濟，AIS采取的信道按需分配，有利于提高系統的容量。3）既發送信息又可接收其他臺站的信息，且VTS中心可以發送VTS廣播信息；4）系統必須精確定時和同步，UTC時間可為此提供保證。t111用戶1t222用戶2t333用戶3t幀時隙123…………n123…………n123…...用戶n三、AIS頻道分割方案和VTS信息內容1、船臺AIS發射頻道和接收頻道船臺：發射頻道：CH87B/CH88B，或區域指定船臺頻道；

接收頻道：CH88B、CH87B或指定。2、VTS利用AIS向船舶發送的信息內容1）未裝備AIS設備的船舶的信息（主要是靜態信息和動態信息）；2）航行警告等。四、時隙的劃分與選擇1、時隙劃分AIS數據幀長度：1分鐘，2250個時隙。1分鐘26.67ms時隙2249時隙1時隙0當前幀時隙2249時隙1時隙0下一幀每個船舶AIS用戶或VTS中心可以選擇一個或多個時隙。2、時隙的選擇1）自組織TDMA（SOTDMA）

（1）該協議提供了在沒有控制臺介入的情況下，解決尋址沖突的方法。

（2）移動用戶用該協議進行位置廣播以及識別附近用戶發送信息。

（3）傳輸信息：一般為重要的信息或不斷更新的信息。