海上航行中，船舶之間常常需要掌握彼此之間的動、靜態(tài)消息，避免船舶在航行過程中發(fā)生碰撞事故。因此實現(xiàn)船舶的自動識別是海上航行安全、海上交通管理和航海技術發(fā)展的重要問題。

一、AIS簡介

船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）作為一種新型的助航設備，安裝了AIS的船舶能夠在不需要船舶駕駛員介入的情況下，周期性的在海上通過VHF頻道自動廣播船舶的運動信息，如經(jīng)緯度、航速、航向等和靜態(tài)信息如海上移動業(yè)務標識MMSI碼、船名、呼號等 其他船只要安裝了AIS設備就可以自動接收這些船舶信息并顯示，方便過往船只提前規(guī)劃航道，避免發(fā)生碰撞。下面用一個圖來描述AIS在航行中的作用。

AIS網(wǎng)絡包括岸基AIS、船載AIS、星載AIS，根據(jù)AIS的不通應用，可將AIS分為移動站和固定站兩大類。 其中，移動站包括：

完全符合規(guī)范的通用船載類AIS（A類AIS）

不完全符合規(guī)范的船載類AIS（B類AIS）

裝備在搜救的飛機上，協(xié)助開展搜救的AIS；

裝備在航標上，作為一個虛擬航標的AIS。

固定站包括：

AIS基站，是組建AIS網(wǎng)絡的關鍵部分

AIS單工轉發(fā)器

AIS雙工轉發(fā)器

二、船載A類型AIS和B類AIS

目前，船載AIS設備分為A類AIS和B類AIS兩種類型，A類AIS采用SOTDMA（自組織時分多址）接入方式，根據(jù)IMO規(guī)定，所有300噸及以上的國際航行船舶和500噸及以上的非國際航行的貨船應配備A類AIS。 B類AIS是安裝在中小型船舶上的，主要釆用CSTDMA和SOTDMA兩種協(xié)議接入方式，其優(yōu)點是配置簡單，價格低廉。A類與類的不同之處主要體現(xiàn)在以下幾方面，如通信協(xié)議、報文格式、報文更新速率和靜態(tài)電文等。

三、AIS通信過程

AIS工作頻段在航海VHF頻段，國際電信聯(lián)盟1997年無線電大會指定了161.975MHz(87B頻道)和162.025MHz(88B頻道)兩個VHF頻率作為AIS頻道。 系統(tǒng)采用兩個TDMA接收機分別在這兩個信道上同時接受信息，并通過一個TDMA發(fā)射機在這兩個信道上交替發(fā)射信息(此處可以理解為兩收一發(fā)，收信道分別接受兩個頻點信息，發(fā)信道通過兩個頻點交替發(fā)送AIS信息)。 就完成通信而言，一個無線電通信頻道已經(jīng)足夠了，但是為了防止干擾和轉換頻道時造成的通信損失，每個AIS站均同時在兩個頻道進行收發(fā)。 AIS采用VHF頻段，其通信覆蓋距離與其他VHF設備一樣，都是電波直線傳播，天線的高度決定通信傳播距離，在海上通常為20海里左右。在地面障礙物不高的情況下，視距上能看到AIS站的情況下，可以借助中繼站，擴大通信范圍。

四、AIS信息內容

ITU-RM.1371-4*標準中規(guī)定了AIS有27種不同類型的消息報文，分別發(fā)揮著不同作用從功能角度分，可以分為四種消息類型：靜態(tài)信息、動態(tài)信息、航行信息、安全相關的短電文。 不同類型的信息廣播頻率都不一樣。AIS動態(tài)信息由于需要及時更新，以避免發(fā)生事故，器更新率一般較高，而航行信息與靜態(tài)信息在航行中一般變化較小，則其更新率較低；安全相關信息一般在需要時才會對外發(fā)布。

1.靜態(tài)信息

IMO：識別編碼

MMSI：海上移動業(yè)務識別碼（船舶全球唯一識別碼）

呼號和船名

船長、船寬及船舶類型

定位儀天線在船上的位置

船吃水深度

裝載貨物信息

2.動態(tài)消息

船的經(jīng)緯度

UTC時間（GPS接收機設備產生）

真航向

對地航速

航向狀態(tài)（例如拋錨等，人工輸入）

轉向速率

船舶橫傾角（基本電文中無該數(shù)據(jù)）

縱、橫搖 （基本電文中無該數(shù)據(jù)）

3.航行相關信息

航行目的地

預計到達時間

船只位置

世界標準時間

4. 與安全有關的短消息

基于安全因素向周圍發(fā)布的安全信息

五、AIS工作模式

A類AIS的工作模式有三種：

自主模式：該模式為船舶默認的工作態(tài)，可以在所有海域使用

分配模式：由沿岸管理部門控制

輪詢模式：當響應其他船舶或基站的呼叫時，使用輪詢模式。

通常情況下，船載AIS工作在自主模式下，以下是自主模式工作時的消息發(fā)送標準： 靜態(tài)信息：6min以內或則接收到發(fā)送消息時 動態(tài)消息：根據(jù)航速不同，發(fā)送的時間間隔也不同，具體報告間隔如下表

六、AIS的通信協(xié)議

AIS系統(tǒng)采用的TDMA通信協(xié)議，系統(tǒng)運行時不停的檢測TDMA信道的活動狀態(tài)，根據(jù)信道的占用情況預約本臺的發(fā)射時隙。進入TDMA網(wǎng)絡的AIS設備一般采用自組織的時分多址（SOTDMA）協(xié)議進行工作，采用這個方式傳輸?shù)腁IS設備可以自主解決發(fā)射沖突，自主接收其他臺站的信息。

在AIS網(wǎng)絡中，一幀60s被分為2250個時隙，每個時隙長度為26.67ms,每個時隙可以發(fā)送一條256bit的信息，當信息長度大于256bit時，將占用2個或多個時隙。理論上在同一區(qū)域能同時容納200-300艘船舶信息，當船只數(shù)大于系統(tǒng)容量時，遠距離的目標就會被忽略，以此保證AIS系統(tǒng)對近距離目標的優(yōu)先權。

七、航海技術中AIS的應用

如果將AIS顯示的信息單獨的顯示在一個設備上，會造成顯示設備過多，從而分散船員的注意力，最有效的方式是將AIS數(shù)據(jù)與雷達或ECDIS集成起來，從多個來源獲得不通信息。 隨著電子航海地圖的發(fā)展，把AIS信息疊加顯示到電子海圖上，進行綜合顯示，對于AIS綜合信息顯示系統(tǒng)，首先要能在電子地圖上以矢量方式標注本船信息和船周圍20海里內的目標船，并且能以位子的形式準確的顯示本船的靜態(tài)和動態(tài)信息。

審核編輯：黃飛