AIS系統(tǒng)介紹

AIS系統(tǒng)介紹

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什么是AIS

船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Automatic Identification System, 簡(jiǎn)稱AIS)是一種新型的

助航設(shè)備。

AIS基本功能是：將本船和他船的精確船位、航向、航速（矢量線）、轉(zhuǎn)向速度

和最近船舶會(huì)遇距離等動(dòng)態(tài)信息和船名、呼號(hào)、船型、船長(zhǎng)與船寬等靜態(tài)信息通過(guò)VHF

自動(dòng)、定時(shí)播發(fā)，在VHF覆蓋范圍內(nèi)（20海里）裝備AIS設(shè)備的船舶，可自動(dòng)接收到

這些信息。

兩段信息之間的時(shí)間間隔，將隨著船速的增加而自動(dòng)減少，如果船舶正在做機(jī)動(dòng)

航行，信息間隔則進(jìn)一步減少。例如，當(dāng)船舶停港或拋錨時(shí)信息間隔為數(shù)分鐘，船舶在

高速行駛時(shí)，信息間隔為兩秒。

由于這種特性，AIS將為船舶提供一種有效的避碰措施，并極大地增強(qiáng)雷達(dá)功能。

而且，由于安裝AIS的船舶的航行信息都是在“空中”傳播，因此當(dāng)?shù)?/span>VTS 站也可以

收到。為處理AIS信息，VTS只需配有AIS基站，操作員無(wú)須逐個(gè)查詢船舶，利用AIS

就可以獲得所有裝有AIS船舶的完整的交通動(dòng)態(tài)。由于 AIS完全獨(dú)立于雷達(dá)，也就是

說(shuō)，基于AIS的VTS無(wú)須安裝雷達(dá)，因此，AIS技術(shù)對(duì)VTS操作的長(zhǎng)期作用，其效果不

可估量。

AIS使用海上移動(dòng)VHF波段交換數(shù)據(jù)，所以AIS設(shè)備的成本相對(duì)于雷達(dá)設(shè)備要低，

然而它的“可視”范圍卻幾乎等于雷達(dá)。

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研制AIS的起因和背景

VTS、ARPA雷達(dá)的長(zhǎng)足發(fā)展

通過(guò)岸基雷達(dá)搜集目標(biāo)信號(hào)的船舶港口交通管理系統(tǒng)被稱為VTS，通過(guò)船基雷達(dá)搜集目

標(biāo)信號(hào)并顯示目標(biāo)的航向、航速以及能模擬避碰的雷達(dá)被稱為ARPA避碰雷達(dá)。二十世

紀(jì)七、八十年代，是VTS、ARPA雷達(dá)長(zhǎng)足發(fā)展的黃金時(shí)期，幾乎全球的所有的港口都安

裝了VTS，全部的遠(yuǎn)航船舶都安裝了ARPA雷達(dá)。從1978年到1999年的21年間，我國(guó)

就建造了20個(gè)不同規(guī)模、不同類型的VTS站（不包括臺(tái)灣）。VTS、ARPA雷達(dá)比以前

的同類產(chǎn)品的性能的確提高了一大步，一時(shí)被人們用完美無(wú)缺來(lái)形容。隨著航海事業(yè)的

發(fā)展和人們航海通信導(dǎo)航儀器的要求提高，VTS和ARPA雷達(dá)無(wú)法直接標(biāo)識(shí)目標(biāo)的問(wèn)題

就突出了。 VTS、ARPA雷達(dá)的顯示屏上能看到系統(tǒng)范圍內(nèi)所有船舶（目標(biāo)）的航行狀

態(tài)，航向、航速等，無(wú)法自動(dòng)知道船舶（目標(biāo)）的船名。

標(biāo)識(shí)目標(biāo)

VTS中心的顯示屏上可以看到通過(guò)岸基雷達(dá)接受到船舶的回波（目標(biāo)），工作人員需要

通過(guò)VHF直接詢問(wèn)、VHF通話加VHF測(cè)向、VHF短消息等手段來(lái)獲得該船的船名并對(duì)該目標(biāo)

進(jìn)行標(biāo)識(shí)。經(jīng)標(biāo)識(shí)過(guò)目標(biāo)其標(biāo)識(shí)會(huì)始終跟隨船舶（目標(biāo)）航行，直到船舶（目標(biāo)）駛離VTS

區(qū)域。為獲得船名并在顯示屏上確認(rèn)其位置，VHF與船舶通話是相當(dāng)頻繁的。進(jìn)入VTS中心

機(jī)房，正橫某某燈浮的船舶船名是什么？請(qǐng)報(bào)船名。請(qǐng)行駛到報(bào)告線后再報(bào)船名。等VHF

通信叫喊聲叫個(gè)不停，叫喊聲已經(jīng)成了VTS中心的一大特色，通過(guò)VHF確認(rèn)船名和位置的工

作花費(fèi)了VTS中心中心人員的相當(dāng)大的精力，對(duì)VTS的功能是一個(gè)削弱。ARPA雷達(dá)與VTS

的情況相同，無(wú)法直接了解目標(biāo)船舶訊息的問(wèn)題非常突出，對(duì)避碰也相當(dāng)不利，成了當(dāng)時(shí)的

技術(shù)瓶頸。在VTS和ARPA雷達(dá)上直接標(biāo)識(shí)目標(biāo)的問(wèn)題被提上議事日程。在VTS和ARPA雷達(dá)

上直接標(biāo)識(shí)目標(biāo)（AIS）需要解決的問(wèn)題在VTS和ARPA雷達(dá)上直接標(biāo)識(shí)目標(biāo)（AIS）需要解

決的問(wèn)題有：高精度的定位手段、船舶全球唯一的編碼MMSI碼、自控時(shí)分多址聯(lián)接(SOTDMA)

的技術(shù)、電子海圖等。高精度的定位手段全球定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System）

是美國(guó)為軍用定位于1973年而研制的，能做到在高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)下的的三維立體坐標(biāo)定位，

定位精度高于1米，其主要用于武器的精確制導(dǎo)等方面。為了防止敵對(duì)方把GPS用于武器的

精確制導(dǎo)，在GPS問(wèn)世后的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)內(nèi)未能對(duì)民用開(kāi)放。由于GPS巨大的民用實(shí)用價(jià)值，考

慮到技術(shù)的原因，GPS信號(hào)有P碼和C/A碼之分，其中P碼為精確碼，只供美國(guó)軍方、政府

機(jī)關(guān)以及得到美國(guó)政府批準(zhǔn)的民用用戶使用；C/A碼為粗碼，定位精度約為300米，對(duì)民用

有限的開(kāi)放。航海使用的是GPS民用碼。在得到運(yùn)用通常的技術(shù)改進(jìn)后仍無(wú)法將民用碼GPS

運(yùn)用在武器的精確制導(dǎo)的結(jié)論后，美國(guó)總統(tǒng)克林頓頒布法令，2000年5月1日起民用碼GPS

向民用領(lǐng)域免費(fèi)長(zhǎng)期開(kāi)放。在通過(guò)使用DGNSS接收器技術(shù)后，民用GPS的定位可保證優(yōu)于

10m的精度（實(shí)測(cè)可達(dá)3m精度）。符合了AIS的定位要求。考慮到GPS對(duì)軍事民用的重要

性，目前歐洲、俄國(guó)、日本等國(guó)家正抓緊研發(fā)自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對(duì)抗美國(guó)的專有。船舶

全球的唯一編碼 MMSI碼船舶全球的唯一編碼MMSI碼又叫船舶識(shí)別號(hào)，每一艘船舶從開(kāi)始

建造到船舶使用結(jié)束解體，給予一個(gè)全球唯一的MMSI碼。

1987年11月19日IMO通過(guò)了第A.600（15）號(hào)決議，推廣應(yīng)用MMSI碼。目的在于加強(qiáng)

海運(yùn)安全和防止海運(yùn)中的欺騙及防止船舶造成海洋污染的管理。MMSI碼適用于100總噸及

以上的國(guó)際航行船舶，不適用于漁船，非機(jī)動(dòng)船，游艇，從事特殊業(yè)務(wù)的船舶和軍用船舶。

MMSI碼一般由當(dāng)?shù)卮?jí)社辦理，現(xiàn)有的營(yíng)運(yùn)船可以向當(dāng)?shù)卮?jí)社提出申請(qǐng)獲得。AIS中就是

使用MMSI碼來(lái)區(qū)分不同的船舶的。

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AIS前景

未來(lái)的3年內(nèi)，絕大多數(shù)船舶都需要安裝AIS設(shè)備。

船 舶 類 型 AIS安裝時(shí)限要求

2002年7月1日后新造的300總噸以上的船舶和所有新造客船 必須安裝AIS設(shè)備

2002年7月1日前建造的船舶 國(guó)際航線 客船和油輪 2003年7月1日前安裝

50000總噸及以上船舶 2004年7月1日前安裝

10000總噸-50000總噸的船舶 2005年7月1日前安裝

3000總噸-10000總噸的船舶 2006年7月1日前安裝

300總噸-3000總噸的船舶 2007年7月1日前安裝

國(guó)內(nèi)

航線 客船以及500總噸以上船舶 2008年7月1日前安裝

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AIS信息

AIS廣播信息分類兩種，即VDM和VDO。其中，VDM是本船收到的其它船舶的信息，而

VDO是船舶自身的廣播信息。VDM消息和VDO消息的格式完全相同。

3.1 VDM消息格式描述

VDM消息可以分解為多條發(fā)送。因?yàn)?/span>VDM消息的語(yǔ)句長(zhǎng)度是有限制的，最大不

超過(guò)82個(gè)字節(jié)。如果壓縮的通訊消息長(zhǎng)度太長(zhǎng)，那么，VDM消息必須分解為多條子消

息來(lái)發(fā)送。

分解為多條發(fā)送的方法是，將通訊消息拆開(kāi)到多條語(yǔ)句中。并且將每條消息中的“消息

分解總條數(shù)”都設(shè)置為拆分成的總條數(shù)（不超過(guò)9個(gè)）。然后依照順序?yàn)槊織l子消息編

號(hào)，這個(gè)編號(hào)記錄到“語(yǔ)句序號(hào)”中。并且用“連續(xù)消息鑒別碼”來(lái)指定該條拆分消息

的鑒別號(hào)。這個(gè)鑒別號(hào)依照順序從0到9循環(huán)。

VDM消息類型

VDM消息類型信息是記錄在VDM消息的壓縮數(shù)據(jù)中的。因此必須對(duì)壓縮信息進(jìn)行解壓后

才能判斷出消息類型。

VDM消息共分為22種不同類型，大致可分為以下4種類型：

1．AIS target display information （AIS目標(biāo)顯示信息）

1,2,3,9,18,21 position report（位置報(bào)告）

Messages 1, 2, 3:position reports

The position report should be output periodically by mobile stations.（這些

位置報(bào)告由移動(dòng)站周期性的輸出）

SOTDMA(lf-organized time division multiple access)

ITDMA(incremental time division multiple access)

4 ba station report （基站報(bào)告）

5 voyage related data（航行相關(guān)數(shù)據(jù)）

19 Class B – extended data（B類擴(kuò)展數(shù)據(jù)）

2．Safety message handling（安全信息處理）

12 addresd safety related（地址安全相關(guān)）

14 broadcast safety related（廣播安全相關(guān)）

3．External Application handling（擴(kuò)展應(yīng)用處理）

6 binary addresd（二進(jìn)制地址）

8 binary broadcast（二進(jìn)制廣播）

4．System control（系統(tǒng)控制）

7 binary acknowledge(INFO)（二進(jìn)制確認(rèn)）

10 UTC and data inquiry(INFO)

（UTC和數(shù)據(jù)請(qǐng)求）

消息10用于請(qǐng)求UTC和數(shù)據(jù)，消息11返回對(duì)應(yīng)的信息

11 UTC and data respon(INFO)

（UTC和數(shù)據(jù)應(yīng)答）

13 safety related ack(INFO)（安全相關(guān)確認(rèn)）

15 interrogation(INFO)（詢問(wèn)）

相當(dāng)于AIR命令

16 assignment mode

command(INFO)（委派方式命令）

17 DGNSS corrections(INFO)

（DGNSS修正）

20 data link management(INFO)（數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)管理）

22

我們需要關(guān)心的，是第一種類型中的1和5，其中1為船舶動(dòng)態(tài)信息，5為船舶靜態(tài)和

航行相關(guān)信息。

3.2.1 消息類型1

消息1是接收到的船舶的動(dòng)態(tài)信息。

包含消息1的VDM消息樣例如下：

!AIVDM,1,1,,A,177?s>001V8eBRhF=:l7CUI20D0T,0*40

壓縮信息為：177?s>001V8eBRhF=:l7CUI20D0T

壓縮信息內(nèi)容描述：（共168比特）

內(nèi)容（英文） 內(nèi)容（中文） 位置 所占位數(shù) 取值范圍 說(shuō)明

Message ID 信息識(shí)別碼 0-5 6 1 信息1、2、3的識(shí)別符

Repeat Indicator 重復(fù)次數(shù)指示 6-7 2 0-3 指示應(yīng)該重發(fā)的次數(shù)。缺省為0，3表示

不再重發(fā)

Ur ID 用戶識(shí)別碼 8-37 30 MMSI號(hào)碼

Navigation status 航行狀態(tài) 38-41 4 0-15 0=動(dòng)力航行中；1=錨泊；2=未受令；3=

機(jī)動(dòng)性受限；4=受吃水限制；5=錨鏈系泊；6=擱淺；7=捕撈中；8=風(fēng)帆動(dòng)力航行；9~15

為未來(lái)保留。

Rate of turn(ROT) 轉(zhuǎn)向率 42-49 8 -127 - +127

SOG 對(duì)地航速 50-59 10 0-1022 以1/10節(jié)距為單位，1023=無(wú)；1022= 102.2節(jié)。

Position accuracy 船位精確度 60 1 0,1 1=高精度（差分式）；0= 低精度。

Longitude 經(jīng)度 61-88 28 -180 - +180 用1/10000分表示的經(jīng)度（東= +，西= －）

Latitude 緯度 89-115 27 -90 - +90 用1/10000分表示的緯度（北= +，南= －）

COG 對(duì)地航向 116-127 12 0-3599 以1/10度表示的航向

True heading 船首真航向 128-136 9 0-359

Time stamp 時(shí)間標(biāo)記 137-142 6

Regional Application 143-146 4

Spare 147 1

RAIM Flag 148 1

Communication state 149-167 19

更詳細(xì)的內(nèi)容，可參考ITU-R M.1371規(guī)范的第43頁(yè)。

3.2.2消息類型5

消息5是接收到的船舶的靜態(tài)和航行相關(guān)信息。

包含消息1的VDM消息樣例如下：

!AIVDM,2,1,8,A,569>;gP0000088``001TTpN0QD4t4IU7=4cG0@10H32@C`3l,0*7

9

!AIVDM,2,2,8,A,T1CQp30B@00,2*1A

消息5將被分解為兩條連續(xù)的AIVDM消息進(jìn)行發(fā)送，因此完整的壓縮信息為：

569>;gP0000088``001TTpN0QD4t4IU7=4cG0@10H32@C`3l T1CQp30B@00

壓縮信息內(nèi)容描述：（共424比特）

內(nèi)容（英文） 內(nèi)容（中文） 位置 所占位數(shù) 取值范圍

Message ID 信息識(shí)別碼 0-5 6 5

Repeat Indicator 重復(fù)次數(shù)指示 6-7 2 0-3

Ur ID MMSI編號(hào) 8-37 30

AIS version indicator AIS版本 38-39 2 0-3

IMO number IMO編號(hào) 40-69 30 1-999999999

Call sign 呼號(hào) 70-111 42

Name 船名 112-231 120

Type of ship and cargo type 船舶和貨物類型 232-239 8

Dimension/reference for position 船舶尺寸以及定位設(shè)備位置 240-269 30

Type of electronic position fixing device 定位設(shè)備的類型 270-273 4 0-15

ETA 預(yù)計(jì)航行時(shí)間 274-293 20

Maximum prent static draught 最大吃水深度 294-301 8 0-255

Destination 目的地 302-421 120

DTE 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備 422 1

Spare 423 1

船舶尺寸以及定位設(shè)備位置

說(shuō)明：

如果A=C=0，并且B<>0,并且D<>0，那么表示定位設(shè)備位置是無(wú)效的

如果A,B,C,D都為0，那么表示定位設(shè)備和船的尺寸都是無(wú)效的

C和D如果等于63，表示大于等于63

3.3 VDM消息的報(bào)告頻率

Static information: Every 6 min or, when data has been amended, on request.

（靜態(tài)消息：每六分鐘，或者當(dāng)數(shù)據(jù)被修正）

Dynamic information: Dependent on speed and cour alteration according to

Tables 1a and b.

（動(dòng)態(tài)消息：根據(jù)速度和航向改變狀況。如圖A）

Voyage related information: Every 6 min or, when data has been amended, on request.

（航行相關(guān)信息：每六分鐘或者當(dāng)數(shù)據(jù)被修正）

Safety related message: As required.

（安全相關(guān)信息：根據(jù)請(qǐng)求）

先認(rèn)識(shí)一下A類設(shè)備和B類設(shè)備的區(qū)別

Shipborne mobile equipment class(船用移動(dòng)設(shè)備種類)

Class A shipborne mobile equipment will comply with relevant IMO AIS carriage

requirement.（A類船用移動(dòng)設(shè)備符合相關(guān)的IMO AIS運(yùn)輸要求）

A類設(shè)備能夠接收和發(fā)送簡(jiǎn)短的安全相關(guān)信息，包括重要的航海和氣象警報(bào)。Class B

shipborne mobile equipment will provide facilities not necessarily in full

accordance with IMO AIS carriage requirement.（B類船用移動(dòng)設(shè)備提供的工具和IMO AIS

運(yùn)輸要求不必要完全一致）

B類設(shè)備只能接收簡(jiǎn)短的安全相關(guān)信息。

圖A

Class A shipborne mobile equipment reporting intervals

(A類設(shè)備報(bào)告間隔)

Ship’s dynamic conditions（船舶動(dòng)態(tài)條件） Nominal reporting interval（正常報(bào)告

間隔）

Ship at anchor or moored and not moving faster than 3 knots

船舶拋錨或者停泊并且移動(dòng)速度低于3海里 3 min

三分鐘

Ship at anchor or moored and moving faster than 3 knots

船舶拋錨或者停泊并且速度高于3海里 10 s

10秒

Ship 0-14 knots

0到14海里 10s

10秒

Ship 0-14 knots and changing cour

0到14海里并且改變航向 3 1/3 s

3.333333秒

Ship 14-23 knots

14到23海里 6 s

6秒

Ship 14-23 knots and changing cour

14到23海里并且改變航向 2s

2秒

Ship > 23 knots

大于23海里 2s

2秒

Ship > 23 knots and changing cour

大于23海里并且改變航向 2s

2秒

When a mobile station determines that it is the maphore (e § 3.1.1.4, Annex

2), the reporting rate should increa to once per 2 s (e § 3.1.3.3.2, Annex

2).

當(dāng)移動(dòng)站確定這是打信號(hào)時(shí)，報(bào)告速度都將增加到每?jī)擅胍淮巍?/span>

Reporting intervals for equipment other than Class A shipborne mobile equipment

（A類設(shè)備以外的其他設(shè)備的報(bào)告間隔）

Platform.s condition（平臺(tái)條件） Nominal reporting interval（正常報(bào)告間隔）

Class B shipborne mobile equipment not moving faster than 2 knots

B類設(shè)備移動(dòng)不超過(guò)2海里 3 min

3分鐘

Class B shipborne mobile equipment moving 2-14 knots

B類設(shè)備移動(dòng)在2到14海里 30s

30秒

Class B shipborne mobile equipment moving 14-23 knots

B類設(shè)備移動(dòng)在14到23海里 15s

15秒

Class B shipborne mobile equipment moving > 23 knots

B類設(shè)備移動(dòng)大于23海里 5s

5秒

Search and rescue aircraft (airborne mobile equipment)

搜救飛行器（空用移動(dòng)設(shè)備） 10s

10秒

Aids to navigation

導(dǎo)航 3 min

3分鐘

AIS ba station

AIS基站 10s

10秒

The ba station rate should increa to once per 3 1/3 s after the station detects

that one or more stations are synchronizing to the ba station

如果基站監(jiān)測(cè)到有其它基站與它同步，需要將速度提高到3.3333秒