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汽车V2X vs 海事AIS之二:AIS,飞蜂号大豆船传说的缔造者!

知道红极一时的飞峰号大豆运输船是如何成为热搜的吗?船舶自动识别系统(AIS)的功劳巨大,在一连串识别和交换过程中,这艘船的信息被准确无误的传播到世界各地。同时,临近海岸时被岸基AIS系统识别,最终,飞蜂号在贸易战中成为一艘网红船。

AIS

AIS(Automatic identification System船舶自动识别系统)是一种船载广播应答系统,通过该系统,船舶能够在VHF公用无线信道上向附近船舶和岸上主管机关持续发送其身份、位置、航向、航速和其它数据。按历史沿革来说AIS是一种被称为DSC(数字选择呼叫)的VHF无线电设备和一种被称为SOTDMA的软件程序相融合的设备。SOTDMA的概念来源于瑞典学者Hakan Lans,他于20世纪80年代进行了一项先驱性的工作——发展了一项自发、自主的通信技术,该技术将多台发射机的数据传输过程同步到精确的时间标准,从而允许这些发射机通过单一的窄带无线信道发送数据子帧。

AIS技术标准规定:每分钟划分为4500个时间段。每个时间段可发布一条不长于256比特的信息,长于256比特的信息需增加时间段。每条船舶会通过询问(自动)选择一个与他船不发生冲突的时间段和对应的时间段来发布本船的信息。报告种类很多,主要有:船位报告、基地台报告、信道管理等十三种,报告的长度比特数(两进制的数字)从168比特到1192比特不等。根据船舶航行状态不同,每2秒-12秒船位报告一次,在统一的VHF的频道上,AIS范围内任何船舶都能自行互不干扰地发送报告和接受全部船舶(岸站)的报告。

国际海事组织(IMO)海上安全委员会第73届会议要求: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,最晚在2002年7月1日至2007年7月1日间,应配备一台自动识别系统(AIS);部分实施日期之后两年内永久退役的船舶,主管机关可以免除对这些船舶的要求。

按照国际海事组织(IMO)的定义AIS主要拥有以下功能:

1、船对船的数据交换

AIS的最重要的作用是船对船的自动信息报告。在这种模式中,每条船都向高频信道范围内其它配有AIS设备的船舶发送自己的信息,这种独特的通信方式可以使信息传输独立完成,无需主控台的介入。

船舶位置等数据能从船舶的传感器自动传入AIS设备中,并在该设备中转换数据形式,然后在专用的VHF信道上以一个短的子帧将数据发出。数据在其它船舶上被接收后,将被解码并显示给值班员,值班员可以看到覆盖范围内所有配备AIS设备船舶的图示或文本信息。AIS数据可以被纳入船舶综合航行系统,也可以汇总入雷达标绘系统,为雷达目标提供AIS“标签”;AIS数据也可以被记入船舶的航行数据记录中,以便回放和未来分析之用。

更新的AIS信息每几秒钟就需发送一次以保证信息的时效性,同时需注意是,船—船数据交互自动进行,无需任一船上值班员采取任何措施。

在引航水域,引航员可以将装有导航程序的笔记本电脑直接接入船舶的AIS系统,这样,引航员就可以独立于船舶配备的导航系统来监视该区域内其它所有船舶的位置和活动。

2、岸基监视

在沿海水域,岸上主管机关可以设置AIS站台来监视通过该水域的船舶活动。这些站台不仅可以监听过往船舶的AIS信息传输,也可以通过AIS短消息主动进行船舶检查,询问船舶的身份、目的港、预计到岗时间、货物类型及其它信息。沿岸国家也可以使用AIS信道来进行岸对船信息传输,发送潮汐、航行通告和当地气象预报等信息。多个AIS岸上站台和转发站可以一起形成一个AIS无线广域网,扩大信号覆盖范围。

沿岸国可以利用AIS来监视危险品的活动并控制其领水内商业捕鱼活动。AIS数据可自动记录,以便调查交通事故、漏油或者其它事件时回放。AIS也能为搜救工作提供支持,使搜救协调人员有效监控参与救助活动的所有水面船舶、飞机、直升机的动向。

3、作为VTS(Vessel Traffic Services)工具

AIS一旦与VTS整合,即可成为监控通过受限港口和航道的船舶活动的有力工具。AIS系统能够提升传统的以雷达为基础的VTS系统的性能,或者能够在不适宜建雷达系统的地区成为雷达替代品。与雷达整合后,即使雷达照片被强降水等因素干扰,也能够保证AIS信号的持续覆盖。

AIS信道可用于传输岸对船、船对船及船对岸的AIS报文,包括码头数据、领航、泊位安排、船舶代理、潮流和潮汐、航行通告等信息。船舶交通管理机构也能通过AIS信道与船长和引航员进行有效沟通。

可以看出AIS与生俱来的去中心化特征,船和船之间,以及船和岸之间的链式数据交换。

AIS系统设备构成

按照ITU-1371标准的规定,AIS设备分为AIS VHF数据链路(VDL)主控台和非主控台两种。两者的区别就是对AIS VHF信道的控制能力。除了AIS基站外其他所有AIS台站均无权发布轮询、指配指令或对信道时隙进行固定操作,而这些权限均为AIS VHF主控台所特有。除此之外所有的AIS台站在功能和构成上基本一致。

AIS设备包括以下种类:

AIS船载台

助航AIS台

受限基站

搜救移动航空器设备

转发台

AIS搜救发射机(AIS-SART台)

基站

AIS岸基网络系统

出于船舶监控需要,建立一个收集并存储沿海所有AIS台站信息,实现AIS实时动态转发和历史数据回溯的AIS空中信道监听和管理系统的需求日益迫切,AIS岸基网络系统也就出现了。

如图所示,AIS 岸基网络系统是一个基于计算机网络的综合信息系统,主要由AIS 基站、AIS 船台、信息传输链路、服务器及相关接口等组成。 题主所说的AIS数据源就是AIS岸基网络系统采集整合并提供的。

中国海事局全面推广建设的通用船舶自动识别系统(AIS)岸基网络,目前已覆盖中国所有的沿海水域和内河四级以上高等级航道,并成为全球规模最大的AIS岸基网络系统。

VDES

VDES(VHF Data Exchange System,甚高频数据交换系统)是针对水上移动业务领域中的船舶自动识别系统(AIS)加强和升级版系统,于国际电信联盟的2012年世界无线电通信(WRC-12)大会后提出,并2015年世界无线电通信大会(WRC—15)上,162个成员国及136个国际组织和团体共同审议确定的。

VDES在集成了现有AIS功能的基础上,增加了特殊应用报文(ASM)和宽带甚高频数据交换(VDE)功能,可以有效缓解现有AIS数据通信的压力,为保护船舶航行安全提供有效的辅助手段,同时也将全面提升水上数据通信的能力和频率使用效率,对推动水上无线电数字通信产业发展有重要意义。

航行管理

信息交互

VDES倾向于建设一个通用的海事信息数据中心,以便于更容易基于数据的创新,也应用场景开发升级。

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