自動應(yīng)答系統(tǒng)在海上航行安全中的應(yīng)用

自動應(yīng)答系統(tǒng)在海上航行安全中的應(yīng)用

基于數(shù)選應(yīng)答器的船舶自動識別20世紀(jì)90年代初，隨著海上航行速度的提高，船只的防止、港口的穿越和航行安全問題日益突出。盡管通過雷達(dá)、ARPA和VHF頻道上的直接對話,可以及時了解來往船只信息和航行狀態(tài)對自己船舶的影響,但是由于這些設(shè)備存在大量的人工操作,難免會發(fā)生船-船信息交換過程中的失誤,甚至在VHF頻道上的直接對話都將由于語言不通或誤解而限制正確信息交換。針對這種情況,北美和歐洲的一些國家在90年代前后開始著手研究一種能夠“自動獲得船舶信息和航行狀態(tài)”的技術(shù)。國際航標(biāo)協(xié)會曾于90年代初利用當(dāng)時已獲并正在實施的全球海上遇險安全系統(tǒng)(GMDSS)提案,率先向IMO提議將自動的接收、發(fā)射器作為一個SOLAS公約規(guī)定的配備要求,并且建議采用海上VHF70頻道上用數(shù)字選擇性呼叫(DSC)方式來實施自動詢問和應(yīng)答,從而獲取船舶信息。這種最早由英國和美國提出并實施的數(shù)選呼叫技術(shù),是一種基于VHF/DSC技術(shù)開發(fā)而成的技術(shù),被稱為自動應(yīng)答系統(tǒng)。其基本原理是在海上VHF70信道上采用DSC方式自動發(fā)出詢問信息,接收到詢問信息的接收機(jī)根據(jù)詢問方要求的頻道,將本船的識別碼、船名、船位、航速、航向、吃水等信息自動傳送給詢問方,這樣便實現(xiàn)了自動應(yīng)答的功能。AIS基于數(shù)選呼叫自動識別的原理,采用VHF87B/88B信道,通過AIS應(yīng)答器實現(xiàn)船舶信息的自動交換,從而達(dá)到船舶的自動識別。AIS采用開放系統(tǒng)互聯(lián)的工作模式(OSI),目前使用的無線傳輸帶寬為25kHz/12.5kHz。采用GMSK調(diào)制方式,數(shù)據(jù)傳輸比特率為9600bit/s,同時具備話音和數(shù)字傳輸。AIS的開放系統(tǒng)互聯(lián)工作模式使該系統(tǒng)具有很大的兼容性,而它的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用特性(英國已經(jīng)開始試驗接入集群通訊系統(tǒng))為實現(xiàn)實時的和動態(tài)的遠(yuǎn)程海事管理提供技術(shù)平臺。本文提出一種基于瑞典SAAB公司R30岸基應(yīng)答器、NML系列路由器等硬件設(shè)備及配備相應(yīng)軟件而組成的岸基網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案設(shè)想。僅作學(xué)術(shù)研討。岸基ais網(wǎng)絡(luò)設(shè)施對海事管理的作用船載AIS(應(yīng)答器)有助于提高航行安全及對海上環(huán)境的監(jiān)控,已經(jīng)在國際航運(yùn)界獲得了廣泛的認(rèn)可。國際海事組織(IMO)將全球自動識別系統(tǒng)AIS作為SOLAS人命安全公約要求必須配備的裝置。AIS應(yīng)答器在船-船情況下的作用早已為人們所認(rèn)識。為使政府管理部門盡可能充分地利用各類海事信息資源,有必要建立岸基的AIS網(wǎng)絡(luò)設(shè)施?？尚械陌痘鵄IS網(wǎng)絡(luò)方案可向海事管理部門提供很大的幫助。AIS系統(tǒng)所提供的岸-船信息交流能實現(xiàn)船與岸之間的實時監(jiān)控和信息傳輸。對于VTS、船舶系統(tǒng)或其它用戶都可實現(xiàn)多種應(yīng)用。由于使用AIS后大部分的通訊可以數(shù)字模式加以清晰的處理,從而提高海事管理的效率,確保海上航行安全。使用岸基網(wǎng)絡(luò)設(shè)施還能使海事管理部門通過采用AIS應(yīng)答器系統(tǒng)內(nèi)置的功能向其轄區(qū)內(nèi)行駛的船舶提供安全信息。安全信息可包括VTS交通信息、天氣報告、實時水道測量數(shù)據(jù)、ENC修正、航標(biāo)信息和其它類似的信息。要實現(xiàn)這些功能,必須建立起有效的岸基AIS設(shè)施,以滿足管理部門和船只之間的通訊需要。使用岸基設(shè)施還可使海事管理部門通過采用系統(tǒng)內(nèi)部的精確信息,向航運(yùn)部門提供船隊管理服務(wù)。岸基AIS網(wǎng)絡(luò)的主要功能是作為岸基設(shè)施和在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的AIS移動設(shè)施之間通訊層。系統(tǒng)本身由三個層次組成:岸臺、網(wǎng)絡(luò)組成部分、岸基用戶的AIS地區(qū)服務(wù)器。岸基AIS網(wǎng)絡(luò)設(shè)施由AIS應(yīng)答器岸臺基站、地區(qū)服務(wù)器(或全國服務(wù)器)以及與地區(qū)(或全國服務(wù)器)相連的其它系統(tǒng)組成。其它系統(tǒng)主要為VTS系統(tǒng)、海上搜救中心、領(lǐng)航及港口管理部門等。如上所述,岸基AIS網(wǎng)絡(luò)設(shè)施由“AIS應(yīng)答器岸臺”、“AIS岸臺控制器”和“AIS路由器/服務(wù)器”組成。本期先簡要介紹該岸臺硬件設(shè)備的功能和在網(wǎng)絡(luò)中的作用。a岸臺的設(shè)置由于AIS應(yīng)答器岸臺是通過無線電系統(tǒng)實際與AIS移動臺進(jìn)行通訊聯(lián)系的組件,因此是整個系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分之一。根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)施和自主運(yùn)行的需要,可將岸臺調(diào)整為不同的設(shè)置進(jìn)行工作。岸臺的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置由一臺AIS岸臺應(yīng)答器、一臺AIS岸臺控制器以及其它一些通訊設(shè)備組成。但岸臺也可僅由一臺AIS應(yīng)答器和一根通訊線組成,使AIS地區(qū)服務(wù)器或路由器能通過岸臺應(yīng)答器接收并發(fā)射信息。寬帶網(wǎng)控制器使用AIS岸臺控制器的目的是保證岸臺能以一種自主模式運(yùn)行,從而使岸臺無需與網(wǎng)絡(luò)主干線連網(wǎng)便能夠發(fā)射遠(yuǎn)距離的氣象或水道測量信息。AIS岸臺控制器的任務(wù),是將AIS岸臺發(fā)出的異步數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成已經(jīng)使用的寬帶網(wǎng)環(huán)境的數(shù)據(jù),如TCP/IP。此外,岸臺控制器還負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的管理部門通過寬帶網(wǎng)對相連的AIS應(yīng)答器進(jìn)行設(shè)置和管理。岸臺控制器能夠給信息加上各種過濾程序或其它類似的規(guī)則,以達(dá)到信息傳輸過程中的加權(quán)控制目的。鑒于處理信息所需的某些功能可以存在于岸臺控制器中,使用AIS岸臺控制器能幫助AIS應(yīng)答器與具有低帶寬連接的寬帶網(wǎng)進(jìn)行通訊聯(lián)系。岸臺控制器本身就是一臺具有嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式電腦。鑒于多臺AIS應(yīng)答器與幾臺岸臺控制器一道能形成一個冗余的岸臺系統(tǒng),因此使用岸臺控制器還能進(jìn)一步使岸臺進(jìn)入冗余狀態(tài)。圖2示出了AIS岸基網(wǎng)絡(luò)方案提取重復(fù)信息提取地區(qū)或全國服務(wù)器的主要功能,是對從岸臺及其它可能的地區(qū)或全國服務(wù)器或其它連接系統(tǒng)接收到的AIS信息進(jìn)行處理。這樣,服務(wù)器便能夠發(fā)揮雙重功能,既作為路由器發(fā)送信息,也作為服務(wù)器將信息分配給與系統(tǒng)相連的基站管理部門。在一個良好的岸臺網(wǎng)絡(luò)中,某些情況下岸臺會彼此重疊,因而收到完全相同的信息。對這些重復(fù)信息需要加以刪除,以免不必要的占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。路由器將識別哪些信息出自系統(tǒng)中的哪一臺AIS,并應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)給另外的哪些岸臺、路由器及用戶,而哪些信息不應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)。該管理功能是通過自適應(yīng)算法來實現(xiàn)的,該算法根據(jù)射程、航程、航向、時間和其它可能的約束調(diào)節(jié)來作出決定。在一個大范圍的AIS基地臺網(wǎng)絡(luò)中,還同時必須賦予網(wǎng)絡(luò)操作人員對信息量施以一定限制的可能性,因而使某信