AIS信号感知在国土安全中的应用

4．6．1　AIS发展历程

AIS系统是船舶自动识别系统（Automatic Identification System）的简称，由岸基（基站）设施和船载设备共同组成，是一种集网络技术、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。

图4．21　AIS发展历程

如图4．21所示，1992年，IALA（International Association of Lighthouse Authorities，国际航标协会）向IMO（International Maritime Organization，国际海事组织）、ITU（International Telecommunications U－nion，国际电信联盟）提议使用DSC应答器系统，并以ITU－RM825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，瑞典和芬兰联合在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会议上，同意将广播式信息交换方案引入AIS。1998年7月，IMO　MAV44会议建议从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。

国际海事组织规定安装AIS的具体要求规定，所有300总吨及以上的国际航行船舶，和500总吨及以上的非国际航行船舶，以及所有客船，应按如下要求配备一台自动识别系统（AIS）。在2002年7月1日之前建造的国际航行船舶，客船不迟于2003年7月1日;液货船不迟于2003年7月1日以后的第一个船检日;除客船和液货船外的50　000总吨及以上的船舶，不迟于2004年7月1日;除客船和液货船外的10　000总吨及以上但小于50　000总吨的船舶，不迟于2005年7月1日;除客船和液货船外的3　000总吨及以上但小于10　000总吨的船舶，不迟于2006年7月1日;除客船和液货船外的300总吨及以上但小于3　000总吨的船舶，不迟于2007年7月1日。

4．6．2　AIS技术标准

AIS遵循的技术标准见表4．2～表4．4。

表4．2　ITU标准（AIS）(www.xing528.com)

4．6．3　AIS工作原理

AIS设备是一种新型的船舶避碰系统，也称为无线电应答系统，用于船舶之间、船岸之间自动应答和识别。由AIS船台和AIS岸站系统组成，通过增强船舶识别和船舶动态信息收集的功能，实现船岸之间的信息传输和交换，合理分配海防巡逻船只的侦察范围，确保及时发送海防信息。

AIS系统在无人介入的情况下能够自动发射、接收和处理船舶运动等数据，主动连续地向合适配备的岸台、其他船舶及VTMS交管中心提供信息，包括船舶识别、类型、位置、航向、航速、航行状态和其他与安全有关的信息，并接收VTMS交管中心提供的助航服务信息，或来自他船的操纵和船位信息提供的助航服务信息，并且大大简化了信息的交流量和交流次数，从而有力地保证了船舶交通管理和船舶服务的有效实施以及船舶的航行安全，避免发生碰撞事故。

图4．22为IALA　AIS标准应用图例。AIS的组成如图4．23所示。

图4．22　IALA　AIS标准图例

图4．23　AIS组成框图

接口电路主要接收来自GPS／DGPS或GNSS接收机的本船船位、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，将其数字化后加到信息处理器。GPS、陀螺罗经均采用NEMA－0183格式，计程仪一般为200个脉冲／1nm，通信接口采用RS232、RS485／422标准。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，内部存储了本船的基本信息，接收从传感器发送来的航行信息，处理存储船位、航向、航速等船舶动态信息;将本船的最新航行信息和必要的静态信息及其他信息进行编码后送通信处理器;接收他船的信息，将本船和其他船舶的航行数据等信息送AIS显示器显示;向其他航行设备如雷达、VDR、ECDIS等提供信息。为使广播式AIS系统具有可靠、有序的信息通信，要求各船舶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。信息监视器用于显示各种数据和状态信息，监视系统的运行状况，实际应用的信息监视器将可能和雷达、ARPA、ECDIS、IBS等监视器一体化，成为多系统公共的综合信息显示终端。VHF收发机包括一台VHF发射机、两台VHF　SOTDMA接收机和一台VHF　DSC接收机。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25kHz／12．5kHz，采用半双工通信方式。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。