《航海仪器》二年制(航海学)2009秋-AIS-a

2020/3/25宁波大学海运学院张建1第二节自动识别系统（AIS）2020/3/25宁波大学海运学院张建2主要内容一、概述二、AIS构成及主要功能三、AIS的应用四、AIS发展的前景五、AIS设备使用2020/3/25宁波大学海运学院张建3一、概述2020/3/25宁波大学海运学院张建4一）AIS的组成AIS岸台系统船台系统2020/3/25宁波大学海运学院张建5AIS的类型ClassA通用船载自动识别系统ClassB其他船舶自动识别系统ClassC基站ClassS搜救飞机及直升机用AISClassNA-to-N航标AIS2020/3/25宁波大学海运学院张建6AIS系统设备类型AIS-AutomaticInformationSystemSAR机载AIS船载AIS助航AIS单工转发站AIS基站双工转发站移动设备固定设备2020/3/25宁波大学海运学院张建71．AISAIS岸台系统由一系列AIS基站收发机联网而成。AIS基站使用专用的基站软件，可以改变通信端口设置、频率、传输速率、接收机识别码等参数。借助基站控制器（BSC）、网络设备、控制软件和应用软件，联网网络将海岸线的各个AIS基站收发机相互连接，实现对海岸线的覆盖。网络设备采用Internet网络，通过网络安全管理、控制、收集和分配信息流，在国际、国内或地区之间进行网络通信，进行船与岸以及船与船之间的通信。当通信双方超出VHF的覆盖范围时，网络系统仍进行信息排队处理，直至通信双方进入VHF的覆盖范围时为止。2020/3/25宁波大学海运学院张建81．AIS岸台系统AIS基站收发机配有AIS收发应答器。AIS收发应答器的3个主要部件是：GPS导航仪VHF收发信机计算机2020/3/25宁波大学海运学院张建92020/3/25宁波大学海运学院张建102020/3/25宁波大学海运学院张建112、船载自动识别系统简介1）定义：AutomaticIdentificationSystem——AIS（自动识别系统）也称为船载自动识别系统、船舶自动识别系统在一定的作用范围内，在规定的频道上，用VHF传输船对船和船对岸的识别、导航和通信信息，自动进行船对岸和船对船识别的系统称为船载自动识别系统。2020/3/25宁波大学海运学院张建12A类船载AIS台站2020/3/25宁波大学海运学院张建13A类派生AIS设备2020/3/25宁波大学海运学院张建14B类AIS船载台站用于满足非SOLAS船舶的需求相关标准——讨论中（IEC62287）低报告率，低信息量，低成本2020/3/25宁波大学海运学院张建15SAR机载AIS台站需经航空认证位置报告——10秒/次2020/3/25宁波大学海运学院张建16VTS基站助航2助航1助航AIS台站方案2AIS单元AIS单元方案1方案3虚拟设备虚拟设备2020/3/25宁波大学海运学院张建17助航AIS台站功能提供实时的天气，潮汐，流速，水深等助航信息可监测助航设备状态并可跟踪漂移的浮动助航设备识别与助航设备发生碰撞的船舶远程遥控改变助航设备参数提供虚拟助航设备2020/3/25宁波大学海运学院张建183、AIS的产生和发展起源（VHFCH70，DSC频道）发送本船的识别码、船名、船位、航向、航速、吃水等信息发展WRC—97(1997年世界无线电行政大会)批准将VHF87和88频道拆为单工频道，其中的161.975MHz为AIS1频道，162.025MHz为AIS2频道。2020/3/25宁波大学海运学院张建19在国际有关组织IMO、IAIA、ITU、IEC的努力下，从1992年开始在国际会议上研讨AIS至今，已经正式发布了AIS的性能标准、技术特性、测试标准、操作指南及各类船舶限期安装的决议，其发展之迅速，反映了迫切的客观需求，十分令人瞩目。2020/3/25宁波大学海运学院张建20二）AIS的国际公约1、SOLAS公约第Ⅴ章：国际海上人命安全公约(SOLAS公约)第V章修正案于2002年7月1日生效，修正案增加了许多新的内容，尤其对航行系统和设备的配备提出了许多新的要求，增加了船载AIS和VDR等配备要求。经过航行安全分委会会议的多次讨论，第V章修正案在2000年11月召开的IMO第73次海安会上获得通过。新的修正案规定：所有300总吨及以上的国际航行船舶、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要求配备AIS；2002年7月1日前建造的船舶，如果船舶将在列明的生效日期后的2年内永久性停止营运，主管机关可免除这些船舶遵守AIS的配备要求；公约对国际航行船舶要求较严格，但对不从事国际航行的船舶只要在2002年7月1日后建造，也应配备AIS。2020/3/25宁波大学海运学院张建212、AIS配备的具体要求所有300总吨及以上从事国际航线的船舶、500总吨及以上不从事国际航线的货船和所有的客船，应配备AIS：1）2002年7月1日及以后建造的船舶（立即配备）；2）2002年7月1日以前建造从事国际航线的船舶：（a）所有的客船和油船不迟于2003年7月1日配备；（b）除客船和油船外，50000总吨及以上的船舶应不迟于2004年7月1日配备；2020/3/25宁波大学海运学院张建22（c）除客船和油船外，10000总吨及以上，但小于50000总吨的船舶，不迟于2005年7月1日配备；（d）除客船和油船外，3000总吨及以上，但小于10000总吨的船舶，不迟于2006年7月1日配备；（e）除客船和油船外，300总吨及以上，但小于3000总吨的船舶，不迟于2007年7月1日配备；3）2002年7月1日以前建造的不从事国际航线的船舶，不迟于2008年7月1日配备；4）当船舶在上述规定的时间后2年内永久退役，主管机关可免除配备AIS的要求。2020/3/25宁波大学海运学院张建23中国沿海航行船舶配备AIS的要求中国海事局于2005年10月14日下发了《关于部分沿海航行的船舶安装船载自动识别系统（AIS）的通知》。通知要求：1）沿海航行的所有客船，500总吨及以上的油轮、危险化学品船、集装箱船必须于2006年4月30日之前配备船载自动识别系统并完成AIS的安装调试工作。2）从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。2020/3/25宁波大学海运学院张建24二、AIS构成及主要功能2020/3/25宁波大学海运学院张建25（一）AIS构成AIS由接口、信息处理器、信息显示器和VHF收发机组成。1．接口接收来自GPS／DGPS的本船船位φ、λ，同步世界时UTC及来自陀螺罗经的本船航向，来自计程仪的本船对地航速等，信号数字化后加到信息处理器。GPS、陀螺罗经均采用NEMA0183格式，计程仪一般为200个脉冲／nmile，通信接口采用：RS232、RS485／422标准。2020/3/25宁波大学海运学院张建262．信息处理器信息处理器是AIS的核心部分，用于存储本船识别码、船名、呼号、船型等静态信息和船舶吃水、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；接收来自周围船舶航行数据并进行解码、存储；将本船和其他船舶的航行数据信息在显示器上显示出来。信息处理器中包括船舶静、动态数据库，对信息的处理、管理及控制，基于SOTDMA技术的通讯协议、通讯方式及显示等相关的软件。为使广播式A1S系统具有可靠、有序的信息通信，要求各船舶的AIS设备时间严格同步，从而避免内部干扰，通常用于同步的参考时间均采用来自GPS的UTC，也可采用与UTC相关的时间源。2020/3/25宁波大学海运学院张建273．信息显示器用于显示各种数据和状态信息，监视系统的运行状况。实际应用的信息显示器可能将和雷达、ARPA、ECDIS、IBS等显示器一体化，成为多系统公共的综合信息显示终端。4．VHF收发机由系统信息处理器控制，用CH87B、CH88B两个国际专用频段自动发射和接收按协议通信方案规定的已调信号，频带为25MHz。已调信号中含有本船和他船的航行信息，发送信息的编码和接收信息的解码均由信息处理器完成。2020/3/25宁波大学海运学院张建28典型的AIS系统包含一个VHF发射机，两台VHF／TDMA接收机，一台VHF／DSC接收机。为了防止干扰和转换频道时造成通信损失，每个AIS站均同时在两个频道上进行收发。在大洋及所有其他海域，AIS系统的一般工作模式是双通道模式，即AIS并行地在两个信道中同时接收，同时又在这两个信道中有规律地交替发送。此外，主管部门还可以指配AIS的区域性使用频率，使AIS可工作于一组频率，并具有频道选择和切换手段，既可工作于近程，也可工作于远程。2020/3/25宁波大学海运学院张建29船用电子通讯接口AIS信息处理器AIS显示器GPS/DGPS/GNS计程仪陀螺罗经雷达/ARPAECDIS/ENC输入装置VHF发射机VHF/TDMA接收机1VHF/TDMA接收机2VHF/DSC接收机2020/3/25宁波大学海运学院张建302020/3/25宁波大学海运学院张建31（二）AIS的主要功能1）自动发送船舶识别码、船型、船位、航向、速度、航行状态和其他与安全有关的信息；2）自动接收来自具有相同配备船舶的上述信息；3）监视并跟踪船舶；4）提供其它辅助信息以避免碰撞发生。5）与岸基设施交换数据。2020/3/25宁波大学海运学院张建32AISSAR单元设备船岸通信船船通信载有AIS的船舶船船通信AIS岸站AIS数据传输网络AIS功能：导航通信监视搜救AIS应用及数据处理中心用户层2020/3/25宁波大学海运学院张建33IMO对AIS的要求：①船对船模式的避碰；②港口国获得船舶和它所运货物的信息；③作为VTS的工具。2020/3/25宁波大学海运学院张建34（三）AIS的工作原理1、AIS的工作过程2020/3/25宁波大学海运学院张建352、AIS的主要工作技术指标1）工作方式及使用频率。AIS工作在VHF频段，即161.975MHz(CH87)和162.025MHz（CH88）。2）SOTDMA技术。在世界范围内，AIS使用了自组织时分多址技术(SOTDMA)。自组织时分多址技术(SOTDMA)的含义是：AIS没有主、副台之分，各个船台与岸台所使用的AIS，按照时间分隔制，自行组织、传送AIS信号、虽然它们可能使用同一载频，但是它们之间不会产生互相干扰。“自组织”是指加入到该数据链路上的每个移动台能在没有基地台控制的条件下，自主地选择自己的发射方案，并能自动地避免和解决通信碰撞问题。报文中包含下一次传输的时间信息。2020/3/25宁波大学海运学院张建36自组织通信原理时隙2249当前帧时隙0下一帧1min1minUTC时间VHF信道预留时隙GPS卫星2020/3/25宁波大学海运学院张建37(3)收发同步AIS所发射的信息电文，每帧占时为1min。每帧电文被划分为编号为0～2249的2250个时隙，每个时隙约26．67ms(1min／2250)，可传输256bit。每个AIS站的船位报告占用一个时隙，AIS每分钟可以处理2000个以上报告，数据每隔2s可以更新一次。AIS为所发的信息分配一个编号，信息将在对应此编号的时段被发送出去。AIS接收系统也必须在这一时段将信息接收进来，其中0时区为一帧的起始时段。2020/3/25宁波大学海运学院张建38ShipToShipAISAIS1(SimplexShip-Ship)Channel228B(forexample)AIS2(SimplexShip-Ship)Channel283B(forexample)2020/3/25宁波大学海运学院张建39(4)AIS的定时按照AIS系统时间同步级别的高低排序，AIS系统时间同