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AIS基礎(chǔ)知識(shí)及其國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 AIS與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)培訓(xùn) 船舶通信 聲音通信鳴笛 視覺(jué)通信旗語(yǔ) 燈光 地面通信中高頻單邊帶電話 直接印字電報(bào) 甚高頻電話等 衛(wèi)通通信通過(guò)INMARSATA B C F站的語(yǔ)音 電傳 傳真 E mail 雷達(dá)掃描系統(tǒng) 雷達(dá)掃描系統(tǒng) 航海雷達(dá)只能探測(cè)目標(biāo)船的位置 平均速度和航 跡 向 不能獲取目標(biāo)船的即時(shí)速度和船首向 存在近距盲區(qū) 近距目標(biāo)圖像和數(shù)據(jù)不能顯示 船用雷達(dá)一般為10 50m 障礙物和大船對(duì)其后的小目標(biāo)遮擋較嚴(yán)重 受海浪暴雨干擾 丟失小目標(biāo) 信息量有限 不能提供目標(biāo)船標(biāo)識(shí)和航行狀態(tài)等信息 與通信設(shè)備未能有機(jī)結(jié)合 不能與目標(biāo)船自動(dòng)交換數(shù)據(jù) 人工操作延誤時(shí)間 語(yǔ)言交換信息易失誤 雷達(dá)的劣勢(shì) 雷達(dá)對(duì)航向的判定的局限 解決雷達(dá)存在問(wèn)題的兩種途徑 提高雷達(dá)性能 如采用大時(shí)寬帶寬積雷達(dá) 可使探測(cè)目標(biāo)的位置 速度 精度均提高 解決問(wèn)題 1 采用抗海雜波技術(shù) 可解決問(wèn)題 4 但會(huì)使雷達(dá)成本大幅度提高 2 3 5 和 1 中航向問(wèn)題雷達(dá)不能解決 采用 本船動(dòng)靜態(tài)信息 通信 方法 向外播發(fā)本船信息并接收他船信息 上述 1 5 問(wèn)題均能解決 且造價(jià)低 這是一種技術(shù)變革 目標(biāo)跟蹤方法的技術(shù)變革 船舶避碰手段的技術(shù)變革 AIS是這種變革的產(chǎn)物 AIS的產(chǎn)生過(guò)程 1990 1992 1994 1995 1996 VHF DSC應(yīng)答器 無(wú)線電AIS 通用AIS 通過(guò)VHF DSC將本船信息傳給詢問(wèn)對(duì)方 用于VTS SOTDMA 應(yīng)答器式 SOTDMA廣播式 1998 通過(guò)AIS技術(shù)性能 通過(guò)SOLAS公約第五章修正案 2000 確定頻道 87B 88B 強(qiáng)制裝備AIS 1992年 IALA向IMO ITU提議使用DSC應(yīng)答器系統(tǒng) 并以ITU RM 825號(hào)建議案內(nèi)容作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 1994 1995年 瑞典 芬蘭首次提出 無(wú)線電AIS 的概念 1995年7月 瑞典芬蘭聯(lián)合在IMONAV41會(huì)議上首次提出將自組織時(shí)分多址技術(shù) SOTDMA 應(yīng)用于船舶間和船岸間海上轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)的建議 草 提案 同時(shí) 根據(jù)英國(guó)提案 確定利用VHFCH70的應(yīng)答器性能標(biāo)準(zhǔn) 1996年9月 在IMONAV42會(huì)議上 研討AIS采用兩種信息交換方式 VHF DSC式和廣播式 對(duì)未來(lái)船載AIS必須滿足船舶間和船岸間不斷增長(zhǎng)的信息交換需求得到共識(shí) 1996年12月 IMOMSC67會(huì)議 同意將廣播式信息交換方案引入AIS 1998年7月 IMONAV44會(huì)議建議2002年起300總噸及以上新船和客輪必須安裝AIS 2000年12月 IMOMSC73會(huì)議通過(guò)AIS強(qiáng)制性安裝議案 AIS的產(chǎn)生過(guò)程 AIS船載設(shè)備的安裝時(shí)間表 關(guān)于部分沿海航行船舶安裝船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的通知 各省 自治區(qū) 直轄市交通廳 局 委 船舶檢驗(yàn)局 處 中遠(yuǎn)集團(tuán) 中海集團(tuán) 長(zhǎng)江航運(yùn)集團(tuán)公司 中國(guó)船級(jí)社 各直屬海事局 地方海事局 為加強(qiáng)沿海航行船舶安全管理 提高船舶安全航行的技術(shù)條件 改善沿海通航秩序 經(jīng)研究 決定部分沿海航行船舶安裝船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng) AIS 現(xiàn)將有關(guān)要求通知如下 一 沿海航行的所有客船 500總噸及以上的油船 危險(xiǎn)化學(xué)品船 集裝箱船必須于2006年4月30日之前配備船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng) 二 各省 自治區(qū) 直轄市船舶檢驗(yàn)部門(mén)和中國(guó)船級(jí)社負(fù)責(zé)各自檢驗(yàn)范圍內(nèi)船舶的AIS安裝指導(dǎo)和驗(yàn)收工作 與船公司一起制定上述船舶的AIS安裝計(jì)劃 確保在2006年4月30日前完成AIS的安裝和調(diào)試工作 三 各有關(guān)船公司要主動(dòng)和船舶檢驗(yàn)部門(mén)溝通 根據(jù)船舶數(shù)量制定船舶的AIS安裝計(jì)劃 確保按要求將AIS安裝上船 四 所有安裝上船的AIS產(chǎn)品需經(jīng)過(guò)船用產(chǎn)品型式認(rèn)可并具有經(jīng)船舶檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)頒發(fā)的產(chǎn)品證書(shū) 船舶檢驗(yàn)部門(mén)要嚴(yán)格把關(guān) 確保產(chǎn)品和安裝滿足規(guī)范要求 五 各直屬海事局 地方海事局要作好船舶安裝的督促工作 2006年5月1日起開(kāi)始檢查AIS的安裝情況 對(duì)未按要求安裝AIS的船舶禁止離港 六 各船舶檢驗(yàn)管理處負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)船檢機(jī)構(gòu)AIS安裝檢驗(yàn)工作的管理和督促工作 二 五年十月十四日 瑞典的HakanLans先生以個(gè)人名義申請(qǐng)了這種技術(shù)的專利 并把他的專利賣(mài)給了當(dāng)時(shí)屬于瑞典航天公司的GP C 全球定位和通訊 公司 后來(lái)該公司被SAAB公司收購(gòu) 美國(guó)Motorola公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了這種系統(tǒng) 并申請(qǐng)專利比HakanLans先生還要早 Motorola公司的 銥星 衛(wèi)星通訊系統(tǒng)就是基于此類(lèi)技術(shù) 早在九十年代初 美國(guó)的Motorola公司的一個(gè)雇員JamesRidiout曾就專利侵權(quán)向SAAB提出訴訟 該訴訟在美國(guó)專利法庭歷經(jīng)五年 在花了成千上萬(wàn)的美元后 這個(gè)爭(zhēng)論才私下解 Lans先生同意不再卷入衛(wèi)星通信系統(tǒng)中 而Motorola公司同意不再涉足AIS領(lǐng)域 AIS雛形 SOTDMA技術(shù) 到1997年 SAAB ROSS和MDS三家公司均開(kāi)發(fā)出了各自的SOTDMA技術(shù) 并應(yīng)用在各自的AIS系統(tǒng)中 SOTDMA系統(tǒng)的技術(shù)核心是如何使每個(gè)AIS設(shè)備的時(shí)間一致 并實(shí)現(xiàn)同步 SODTMA的SAAB版本就是基于前面提及的GPS時(shí)域標(biāo)記脈沖 也就是說(shuō)它通過(guò)GPS獲得統(tǒng)一時(shí)間 并實(shí)現(xiàn)同步 MDS的SOTDMA是采用一種旗語(yǔ)系統(tǒng) 基站和船舶將依照尺寸和類(lèi)型進(jìn)行排序 發(fā)送時(shí)隙的分配基于主從方式進(jìn)行 ROSS的SOTDMA是基于世界時(shí)的 該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于大家都認(rèn)可格林尼治時(shí)間且該時(shí)間可以從許多時(shí)間服務(wù)提供者處得到 例如GPS或GLONAS 三家技術(shù)各有優(yōu)勢(shì) 但是商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)阻礙了產(chǎn)業(yè)發(fā)展和合作 1997年 RossNorsworthy先生 ROSS公司的總裁 將其SOTDMA專利 在瑞士進(jìn)行了國(guó)際專利注冊(cè) 免費(fèi)特許給了國(guó)際電信聯(lián)盟 ITU 由此產(chǎn)生了國(guó)際電信聯(lián)盟認(rèn)可的關(guān)于AIS的新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ITUR M 1371 AIS組成原理框圖 各組成部分功能 1 接口電路接口電路主要接收來(lái)自GPS DGPS或GNSS接收機(jī)的本船船位 同步世界時(shí)UTC及來(lái)自陀螺羅經(jīng)的本船航向 來(lái)自計(jì)程儀的本船對(duì)地航速等信號(hào) 數(shù)字化后加到信息處理器 GPS 陀螺羅經(jīng)均采用NEMA 0183格式 計(jì)程儀一般以200個(gè)脈沖 1nm 通信接口采用RS232 RS485 422標(biāo)準(zhǔn) 各組成部分功能 2 信息處理器信息處理器包括兩個(gè)TDMA解碼器和一個(gè)TDMA編碼器 以及一個(gè)DSC編碼器和一個(gè)DSC解碼器 它是AIS的核心部分 主要作用如下 存儲(chǔ)本船識(shí)別碼 船名 呼號(hào) 船型等靜態(tài)信息與船舶吃水 危險(xiǎn)貨類(lèi) 航線等航行相關(guān)信息 處理存儲(chǔ)本船動(dòng)態(tài)信息 將存儲(chǔ)的本船最新航線數(shù)據(jù)及必要的靜態(tài)數(shù)據(jù)與航行相關(guān)的其他信息進(jìn)行編碼后送VHF發(fā)射 對(duì)接收到的來(lái)自周?chē)渌暗暮叫袛?shù)據(jù)進(jìn)行解碼并存儲(chǔ)解碼后的數(shù)據(jù) 將本船和其他船舶航行數(shù)據(jù)等信息在監(jiān)視器上顯示 各組成部分功能 信息處理器中包括船舶靜 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù) 對(duì)信息的處理 管理及控制 基于SOTDMA技術(shù)的通訊協(xié)議 通訊方式及顯示等相關(guān)的軟件 為使廣播式AIS系統(tǒng)具有可靠 有序的信息通信 要求各船舶AIS設(shè)備時(shí)間嚴(yán)格同步 從而避免內(nèi)部干擾 通常用于同步的參考時(shí)間均采用來(lái)自GPS的UTC 也可采用與UTC相關(guān)的時(shí)間源 各組成部分功能 3 信息監(jiān)視器用于顯示各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息 監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀況 實(shí)際應(yīng)用的信息監(jiān)視器將可能和雷達(dá)ARPA ECDIS IBS等監(jiān)視器一體化 成為多系統(tǒng)公共的綜合信息顯示終端 4 VHF收發(fā)機(jī)包括一臺(tái)VHF發(fā)射機(jī) 兩臺(tái)VHFSOTDMA接收機(jī)和一臺(tái)VHFDSC接收機(jī) 由系統(tǒng)信息處理器控制 用CH87B CH88B兩個(gè)國(guó)際專用頻段自動(dòng)發(fā)射和接收按協(xié)議通信方案規(guī)定的已調(diào)信號(hào) 頻帶為25KHz 12 5KHz 采用半雙工通信方式 已調(diào)信號(hào)中含有本船和他船的航行信息 發(fā)送信息的編碼和接收信息的解碼均由信息處理器完成 標(biāo)準(zhǔn)范圍圖例 AIS站臺(tái)的分類(lèi) A B類(lèi)AIS設(shè)備對(duì)比 AIS船臺(tái) AIS船臺(tái)架構(gòu) AIS基站 AIS基站臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu) 擴(kuò)展無(wú)線船舶障礙物周?chē)母采w轉(zhuǎn)發(fā)接受到的AIS數(shù)據(jù)通過(guò)岸基通信鏈路連接兩個(gè)或兩個(gè)以上的地理上被分開(kāi)的區(qū)域付出的代價(jià) 降低系統(tǒng)容量 增加了系統(tǒng)復(fù)雜性 AIS轉(zhuǎn)發(fā)站 轉(zhuǎn)發(fā)器 單工 轉(zhuǎn)發(fā)器 雙工 R 覆蓋半徑 H M 岸臺(tái)天線高度 h m 船臺(tái)天線高度 AIS覆蓋范圍 AIS可以同時(shí)在兩個(gè)頻率上交替進(jìn)行 可以避免RF干擾和增加系統(tǒng)容量 此外 主管部門(mén)還可以指配AIS的區(qū)域性使用頻率 使AIS可工作于一組頻率 并具有頻道選擇和切換手段 既可以工作于近程 也可工作于遠(yuǎn)程 AIS專用兩個(gè)VHF頻道 CH87Bf 161 975MHz CH88Bf 162 025MHz AIS信息種類(lèi) 1 靜態(tài)信息 MMSI IMO編號(hào) 呼號(hào)及船名 船長(zhǎng)和船寬 船舶種類(lèi) GPS天線位置等 2 動(dòng)態(tài)信息 MMSI UTC時(shí)間 船舶位置 對(duì)地航向 COG 對(duì)地速度 SOG 船首向 HDG 航行狀態(tài)和轉(zhuǎn)向速率等 3 航行相關(guān)信息 吃水 貨物類(lèi)型 目的地 ETA 計(jì)劃航線等 4 與安全相關(guān)的信息 廣播和通知信息 AIS消息類(lèi)型 22種 AIS消息類(lèi)型 22種 中國(guó)AIS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 中國(guó)AIS網(wǎng)絡(luò) AIS國(guó)家中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 AIS的主要功能 1 系統(tǒng)可在無(wú)需人工介入的情況下 自動(dòng)連續(xù)地向同樣配備AIS的主管當(dāng)局的岸臺(tái)和其他船舶提供信息 包括船舶識(shí)別碼 船型 船位 航向 航速 航行狀態(tài)和其他與安全相關(guān)的信息 2 系統(tǒng)能接收并處理船位 航向 航速等傳感信息 自動(dòng)接收來(lái)自具有相同配備 AIS 的船舶 管理當(dāng)局及其他來(lái)源的上述信息 3 以適當(dāng)?shù)母滤俾侍峁┐缓筒倏v信息以便于管理當(dāng)局和其他船舶精確跟蹤和監(jiān)視船舶動(dòng)態(tài) AIS的主要功能 4 與AIS岸臺(tái)交換數(shù)據(jù) 以使主管部門(mén)指定工作模式 控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間和時(shí)隙 5 自主模式下的信息更新率因船舶類(lèi)型不同而不同 對(duì)高優(yōu)先級(jí)以及有關(guān)安全的呼叫以最快的速率確定 6 數(shù)據(jù)的傳輸響應(yīng)來(lái)自于船舶或主管部門(mén)的問(wèn)詢 有輪詢和受控兩種模式 7 提供國(guó)際海事標(biāo)準(zhǔn)界面 并有人工輸入和輸出數(shù)據(jù)的接口 AIS與雷達(dá)相比的優(yōu)越性 1 實(shí)現(xiàn)船 船 船 岸間自動(dòng)交換數(shù)據(jù) 2 信息量大 3 不受海浪 暴雨等干擾 4 不存在近距盲區(qū) 5 目標(biāo)位置精度高 可得目標(biāo)的即時(shí)速度和航向 6 VHF電波傳播繞射作用比雷達(dá) 微波 強(qiáng) 因而AIS作用距離比雷達(dá)遠(yuǎn) 可與小島 山腳及彎曲河道后的船載AIS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 AIS不是萬(wàn)能的 只能預(yù)警 具體響應(yīng)仍需要人為干預(yù) 并非所有船只都裝備了AIS AIS信息也會(huì)出錯(cuò) AIS信息系統(tǒng)沒(méi)有足夠的安全保障 IMO 國(guó)際海事組織 ITU 國(guó)際無(wú)線電通信大會(huì) IEC 國(guó)際電工委員會(huì) IALA 國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì) AIS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織 AIS協(xié)議分類(lèi) ITU協(xié)議組規(guī)定了AIS系統(tǒng)的總體要求ITU RM1371 1ITU RM1371 2ITU RM1371 3三個(gè)協(xié)議的改進(jìn)之處在于對(duì)協(xié)議的一些細(xì)節(jié)上的完善和報(bào)文種類(lèi)的增加 ITU RM1371 3的相對(duì)1371 1版本的主要變化有 1 在數(shù)據(jù)幀中加入了通信狀態(tài)位 包含同步狀態(tài)和時(shí)隙相關(guān)信息 2 在報(bào)文中加入了轉(zhuǎn)發(fā)計(jì)數(shù)位 初始狀態(tài)位為1或2 當(dāng)報(bào)文被轉(zhuǎn)發(fā)站轉(zhuǎn)發(fā)后 該位 1 當(dāng)該位等于3時(shí) 報(bào)文將不再被轉(zhuǎn)發(fā) 該機(jī)制可以避免報(bào)文反復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)造成的時(shí)隙利用效率的急劇下降 1371協(xié)議的演進(jìn) 3 對(duì)6號(hào)和8號(hào)報(bào)文的二進(jìn)制信息進(jìn)行詳細(xì)的定義 以提高數(shù)據(jù)利用效率 4 增加了對(duì)報(bào)文7 報(bào)文13 報(bào)文17和報(bào)文22的描述 5 增加了23號(hào)組指派命令報(bào)文 24號(hào)靜態(tài)數(shù)據(jù)報(bào)文 25號(hào)單時(shí)隙二進(jìn)制報(bào)文 26號(hào)含通信狀態(tài)的多時(shí)隙二進(jìn)制報(bào)文 1371協(xié)議的演進(jìn) IEC61993 2CLASSA船臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)IEC62287 1CSTDMA標(biāo)準(zhǔn)IEC61162 1數(shù)據(jù)界面標(biāo)準(zhǔn)IEC61163 2CLASSA船臺(tái)的試驗(yàn)和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)IEC62320 1AIS基站標(biāo)準(zhǔn) IEC協(xié)議組 IALA對(duì)于ITU 1371標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)澄清A 126建議自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)在航標(biāo)助航上的應(yīng)用A 124建議AIS岸臺(tái)網(wǎng)絡(luò)建議A 123建議AIS岸臺(tái)建議 IALA建議 SN Circ 227AIS船臺(tái)安裝建議SN Circ 245AIS船臺(tái)安裝修正建議A22 Res 917AIS船臺(tái)的操作建議 IMO建議 ITU1371 3協(xié)議解析 ITU RM 1371建議案中提出了AIS技術(shù)特性標(biāo)準(zhǔn) 包括 將比特流傳輸?shù)綌?shù)據(jù)鏈的物理層 特性參數(shù) 帶寬參數(shù) 發(fā)射媒體 頻帶寬度 收發(fā)特性 調(diào)制方案 數(shù)據(jù)發(fā)射速率 同步序列 數(shù)據(jù)編碼 前向糾錯(cuò) 交錯(cuò) 比特倒頻 數(shù)據(jù)鏈讀出 發(fā)射機(jī)穩(wěn)定時(shí)間 發(fā)射功率 關(guān)機(jī)程序 AIS協(xié)議OSI模型 應(yīng)用層 表示層 對(duì)話層 傳輸層 信道1網(wǎng)絡(luò)層信道2 發(fā)送比特流 同步 定時(shí) 功率控制 數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào) 數(shù)據(jù)編碼 發(fā)射機(jī)管理 物理層主要功能 物理層的參數(shù) 傳輸介質(zhì) AIS1和AIS2 雙信道運(yùn)行 2個(gè)TDMA接收機(jī)分別在2個(gè)獨(dú)立的頻道上同時(shí)接收信息 同時(shí) 使用1個(gè)TDMA發(fā)射機(jī)在2個(gè)獨(dú)立的頻道上交替進(jìn)行TDMA發(fā)射 帶寬 25kHz或12 5kHz 公海應(yīng)采用25kHz的帶寬 而在領(lǐng)海應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貦?quán)力機(jī)關(guān)的要求采用25kHz或12 5kHz帶寬 幾個(gè)參數(shù) 調(diào)制方案 最小移頻鍵控 GMSK FM 信道編碼 不歸零倒置 遇0電平變化 數(shù)據(jù)速率 9 6kbitps 50PPM 對(duì)準(zhǔn)序列 24比特的0和1交替組成 無(wú)前向糾錯(cuò)和交織 無(wú)位擾 調(diào)制方式 采用GMSK FM MSK是移頻鍵控 FSK 的一種改進(jìn) 在移頻鍵控中 每一碼元的頻率不變或跳變一個(gè)固定值 而兩個(gè)相鄰的頻率跳變碼元信號(hào) 其相位通常是不連續(xù)的 而MSK是FSK信號(hào)的相位始終保持連續(xù)變化的一種特殊方式 它由于移頻小而且相位連續(xù) 因此頻帶利用率優(yōu)于一般的FSK方式 GMSK是將數(shù)字基帶信號(hào)先經(jīng)過(guò)一個(gè)高斯濾波器整形后進(jìn)行調(diào)頻 從而使功率譜高頻分量滾降更快 降低帶外輻射 發(fā)射機(jī)功率 2種標(biāo)稱功率 2W和12 5W 缺省高功率 發(fā)射機(jī)穩(wěn)定時(shí)間 發(fā)射機(jī)RF啟動(dòng)時(shí)間 為T(mén)X ON信號(hào)后 RF功率達(dá)到正常電平的80 時(shí) 穩(wěn)定狀態(tài) 時(shí)間 故在TX ON信號(hào)后 發(fā)射機(jī)RF啟動(dòng)時(shí)間將不能超過(guò)1ms 發(fā)射機(jī)RF釋放時(shí)間 從TX OFF信號(hào)起1ms內(nèi) 關(guān)閉發(fā)射機(jī)RF功率 鏈路層 作用 如何打包數(shù)據(jù) 適應(yīng)錯(cuò)誤檢測(cè)和正確的數(shù)據(jù)傳輸 2 3 1媒介存取控制 MAC 1 TDMA同步 1 直接同步UTC 2 間接同步UTC如果設(shè)備不能直接獲取UTC 但能接收到其他采用UTC直接計(jì)時(shí)的臺(tái)站 則應(yīng)調(diào)到與這些臺(tái)站同步 3 同步于基地臺(tái)若移動(dòng)臺(tái)既無(wú)法直接同步UTC 也無(wú)法間接同步UTC 但能接收到從基地臺(tái)發(fā)射的信息 則應(yīng)將其同步于能接收的臺(tái)站數(shù)量最多的基地臺(tái) AIS幀格式 AIS系統(tǒng)采用幀的概念 一幀為1分鐘 分為2250個(gè)時(shí)隙 每個(gè)時(shí)隙為26 67ms 每一幀開(kāi)始和結(jié)束都是以UTC分鐘一致的 AIS幀格式 數(shù)據(jù)鏈服務(wù) DLS 1 數(shù)據(jù)鏈的激活和釋放 2 數(shù)據(jù)發(fā)送 3 錯(cuò)誤檢測(cè)與控制 RATDMA 隨機(jī)訪問(wèn)TDMA 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)登陸 暫時(shí)傳輸 沒(méi)有預(yù)先聲明的傳輸 避免預(yù)先聲明或者已經(jīng)分配的鏈路 傳輸計(jì)劃突發(fā)性 SOTDMA 自組織TDMA 穩(wěn)定 周期 廣播位置報(bào)告 預(yù)先聲明使用時(shí)隙并定義時(shí)隙使用時(shí)長(zhǎng) 避免已經(jīng)分配的鏈路 時(shí)隙在一個(gè)預(yù)定義的范圍內(nèi)隨機(jī)選擇 自主性 連續(xù)性傳輸 可支持過(guò)載 四種數(shù)據(jù)鏈路訪問(wèn)協(xié)議 ITDMA 增量TDMA 用于預(yù)先聲明臨時(shí)傳輸 網(wǎng)絡(luò)登陸 第一個(gè)幀 發(fā)送由特殊原因 例如船轉(zhuǎn)向 臨時(shí)增加的報(bào)告只支持自主 連續(xù)和分配模式 不支持詢問(wèn)模式 一個(gè)ITDMA分配時(shí)隙可以保持到下一個(gè)幀時(shí)隙在待選時(shí)隙中隨機(jī)選定 FATDMA 固定訪問(wèn)TDMA 靜態(tài)分配 僅用于岸臺(tái)報(bào)告預(yù)先聲明并且固定的傳送計(jì)劃不會(huì)避免使用已分配時(shí)隙 四種數(shù)據(jù)鏈路訪問(wèn)協(xié)議 工作模式 l自主和連續(xù)模式 采用這種模式的臺(tái)站應(yīng)能自行確定其位置信息的發(fā)射時(shí)間安排 并自動(dòng)解決與其他臺(tái)站在發(fā)射時(shí)間安排上的沖突 l指定模式 采用管理部門(mén)的基地臺(tái)或轉(zhuǎn)發(fā)臺(tái)所指定的發(fā)射時(shí)間表 包括報(bào)告速率的指定和發(fā)射時(shí)隙的指定 l輪詢模式 自動(dòng)回應(yīng)船臺(tái)或管理部門(mén)的詢問(wèn) 輪詢模式的運(yùn)行不應(yīng)和其他兩種模式的運(yùn)行發(fā)生沖突 回應(yīng)信息的發(fā)射在接收到的詢問(wèn)信息的頻道上進(jìn)行 網(wǎng)絡(luò)層 作用 1 信道管理 建立和保持信道連接AIS工作信道為87B和88B 只能在下列情況下轉(zhuǎn)換到其他信道上工作 人工輸入命令 人工轉(zhuǎn)換 基地臺(tái)發(fā)來(lái)的TDMA命令 通過(guò)TDMA命令自動(dòng)轉(zhuǎn)換 基地臺(tái)發(fā)來(lái)的DSC命令 通過(guò)DSC命令自動(dòng)轉(zhuǎn)換 缺省模式下 AIS同時(shí)在兩個(gè)信道上接收信息 因此包括兩個(gè)TDMA接收機(jī) 信息的傳輸應(yīng)該在兩個(gè)信道上交替進(jìn)行 2 確定報(bào)告速率 3 解決信道阻塞問(wèn)題 傳輸層 1 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適當(dāng)大小的發(fā)射信息包 2 數(shù)據(jù)包排序 3 為上一層提供連接協(xié)議 AIS信息數(shù)據(jù)包格式 對(duì)準(zhǔn)序列 對(duì)準(zhǔn)序列稱為位同步碼 或比特同步碼 其作用是把收發(fā)兩端時(shí)鐘對(duì)準(zhǔn) 使碼位對(duì)齊 以給出每個(gè)碼元的判決時(shí)刻 對(duì)準(zhǔn)序列是由0 1交替的數(shù)碼組成的一段信號(hào) 用NRZI 反向不歸零 編碼 并以0作為對(duì)準(zhǔn)序列的結(jié)束碼 開(kāi)始標(biāo)志和結(jié)束標(biāo)志 開(kāi)始標(biāo)志稱字同步 又稱幀同步碼 它表示信息的開(kāi)始位 為了能在接收端實(shí)現(xiàn)正確區(qū)分碼字 碼句或碼幀 需要在信息傳輸中設(shè)置幀同步 AIS幀同步碼為8比特長(zhǎng) 由標(biāo)準(zhǔn)的HDLC標(biāo)志01111110組成 用于檢測(cè)一個(gè)發(fā)射數(shù)據(jù)包的開(kāi)始 作為信息起始的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn) 幀同步一般是在位同步的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的 結(jié)束標(biāo)志表示信息傳輸結(jié)束 與開(kāi)始標(biāo)志相同 也是由標(biāo)準(zhǔn)的HDLC標(biāo)志組成 數(shù)據(jù) 信息數(shù)據(jù)是真正所需傳輸?shù)男畔?nèi)容 它分為兩個(gè)部分 信息標(biāo)志和信息內(nèi)容 信息標(biāo)志是用來(lái)表示信息類(lèi)型 信息數(shù)量 優(yōu)先級(jí)和路徑的 信息內(nèi)容是通信雙方所需求的數(shù)據(jù) 對(duì)于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)而言 主要是指航行信息 幀校驗(yàn)序列 由于脈沖噪音 白噪聲和衰落等原因的影響 會(huì)使通信網(wǎng)絡(luò)每次傳送數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)某種類(lèi)型的錯(cuò)誤 誤碼檢測(cè)是任何數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)很重要的部分 誤碼檢測(cè)技術(shù)是為了判斷傳送的數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤 AIS中數(shù)據(jù)傳輸運(yùn)用的誤碼檢測(cè)技術(shù)是循環(huán)冗余校驗(yàn) 循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC CyclicRedundancyCheck 碼是網(wǎng)絡(luò)通信中用得最廣泛的錯(cuò)誤檢測(cè)碼 是一種漏檢率低得多也便于實(shí)現(xiàn)的檢錯(cuò)碼 緩沖區(qū) 緩沖區(qū)共有24比特長(zhǎng) 它包括4比特的比特填充 12比特距離延遲 2比特轉(zhuǎn)發(fā)器延遲以及6比特同步抖動(dòng) l比特填充 比特填充就是在輸出比特流中有超過(guò)5個(gè)連續(xù)的1 則要插入一個(gè)0 l距離延遲 為不同距離的電臺(tái)發(fā)送的子幀提供保護(hù)時(shí)間 l轉(zhuǎn)發(fā)器延遲 為雙工轉(zhuǎn)發(fā)器提供轉(zhuǎn)換時(shí)間 l同步抖動(dòng) 靜態(tài)IMO號(hào)碼 呼號(hào) 船名 船長(zhǎng) 型寬 船舶類(lèi)型 船上定位天線的位置 動(dòng)態(tài)船位 UTC時(shí)間 對(duì)地航向 航速 航首向 航行狀態(tài) 轉(zhuǎn)向率 傾角 縱搖和橫傾 與航次有關(guān)的信息船舶吃水 危險(xiǎn)貨物 目的港和預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間 ETA 由船長(zhǎng)決定 航線計(jì)劃 轉(zhuǎn)向點(diǎn) 與安全有關(guān)的短消息 AIS信息種類(lèi) 報(bào)告速率 報(bào)告速率 報(bào)告速率 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度168比特?cái)?shù)據(jù)幀解析 以一號(hào)報(bào)文為例 AIS數(shù)據(jù)區(qū)信息解析 對(duì)于從Dotalog服務(wù)器中提取的一條AIS數(shù)據(jù) ABVDM 1 1 3 A 169DvlgP1R8KPtvFBfOCt3 h0 RT 0 03AB指的是SAAB的AIS數(shù)據(jù) VDM表示本臺(tái)站收到的船舶的信息 SAAB公司以 ABVDM開(kāi)頭的數(shù)據(jù)報(bào)文和以 AIVDM開(kāi)頭的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)文編碼是完全一致的 1 1 3 第一位表示傳遞本消息需要的報(bào)文總條數(shù) 第二位數(shù)字表示該報(bào)文是整個(gè)消息的第幾條 最后一位是報(bào)文的序列標(biāo)識(shí) 當(dāng)同時(shí)存在多條需要分段的消息時(shí) 該字段用來(lái)區(qū)分隸屬于不同消息的報(bào)文 其下的A表示該報(bào)文是通過(guò)A信道接收的 數(shù)據(jù)區(qū)段共168bit 具體含義如下 0 03中 0表示填充的比特?cái)?shù) 03為數(shù)據(jù)區(qū)段CRC校驗(yàn)結(jié)果 AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用 1 對(duì)監(jiān)管水域內(nèi)裝備了AIS的船舶進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別 并簡(jiǎn)化其船舶報(bào)告程序 2 對(duì)監(jiān)管水域內(nèi)裝備了AIS的船舶的靜態(tài)信息 動(dòng)態(tài)信息 航次相關(guān)信息 安全相關(guān)信息等進(jìn)行收集和管理 3 對(duì)監(jiān)管水域內(nèi)裝備了AIS的船舶進(jìn)行信息服務(wù)和數(shù)據(jù)鏈路管理 包括用默認(rèn)更新率發(fā)射基站報(bào)告 對(duì)非直接同步的移動(dòng)站提供同步信息 船舶指配和輪詢工作模式的控制 指配發(fā)射時(shí)隙和移動(dòng)站報(bào)告率 解決移動(dòng)站擁塞問(wèn)題 發(fā)射數(shù)據(jù)鏈管理電文等 4 應(yīng)用于船舶交通管理 VTS 航標(biāo) A to N 搜救 SAR 等岸基系統(tǒng)中 可提高和改善這些系統(tǒng)對(duì)船舶的安全 有效航行和搜救等方面的服務(wù)功能 5 向海事部門(mén)提供監(jiān)管水域內(nèi)裝備了AIS的船舶的信息 AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用 AIS在VTS中的作用 1 自動(dòng)船舶識(shí)別與提高船舶數(shù)據(jù)質(zhì)量對(duì)管理水域的船舶進(jìn)行識(shí)別 對(duì)船舶交通及其他相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集 是VTS對(duì)船舶交通實(shí)態(tài)進(jìn)行評(píng)估和做出正確反應(yīng)的基礎(chǔ) 由于船載AIS具有自動(dòng)播發(fā)船舶靜態(tài)數(shù)據(jù) 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù) 航次相關(guān)數(shù)據(jù)等功能 使VTS自動(dòng)識(shí)別船舶成為可能 VTS收集的船舶數(shù)據(jù)更豐富 質(zhì)量更高 AIS在VTS中的作用 2 擴(kuò)展跟蹤范圍和改善跟蹤性能在目前基于雷達(dá)技術(shù)的VTS目標(biāo)跟蹤中 由于目標(biāo)數(shù)據(jù)精度還不夠高 海浪雨雪干擾存在 跟蹤方法和技術(shù)還不夠完善等 使跟蹤存在 誤 漏 丟 混 等質(zhì)量問(wèn)題 采用AIS進(jìn)行目標(biāo)跟蹤 可使VTS的目標(biāo)跟蹤性能

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