AIS基礎(chǔ)知識及其國際標(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 視覺通信旗語 燈光 地面通信中高頻單邊帶電話 直接印字電報 甚高頻電話等 衛(wèi)通通信通過INMARSATA B C F站的語音 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)船自動交換數(shù)據(jù) 人工操作延誤時間 語言交換信息易失誤 雷達(dá)的劣勢 雷達(dá)對航向的判定的局限 解決雷達(dá)存在問題的兩種途徑 提高雷達(dá)性能 如采用大時寬帶寬積雷達(dá) 可使探測目標(biāo)的位置 速度 精度均提高 解決問題 1 采用抗海雜波技術(shù) 可解決問題 4 但會使雷達(dá)成本大幅度提高 2 3 5 和 1 中航向問題雷達(dá)不能解決 采用 本船動靜態(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 問題均能解決 且造價低 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)生過程 1990 1992 1994 1995 1996 VHF DSC應(yīng)答器 無線電AIS 通用AIS 通過VHF DSC將本船信息傳給詢問對方 用于VTS SOTDMA 應(yīng)答器式 SOTDMA廣播式 1998 通過AIS技術(shù)性能 通過SOLAS公約第五章修正案 2000 確定頻道 87B 88B 強制裝備AIS 1992年 IALA向IMO ITU提議使用DSC應(yīng)答器系統(tǒng) 并以ITU RM 825號建議案內(nèi)容作為國際標(biāo)準(zhǔn) 1994 1995年 瑞典 芬蘭首次提出 無線電AIS 的概念 1995年7月 瑞典芬蘭聯(lián)合在IMONAV41會議上首次提出將自組織時分多址技術(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 根據(jù)英國提案 確定利用VHFCH70的應(yīng)答器性能標(biāo)準(zhǔn) 1996年9月 在IMONAV42會議上 研討AIS采用兩種信息交換方式 VHF DSC式和廣播式 對未來船載AIS必須滿足船舶間和船岸間不斷增長的信息交換需求得到共識 1996年12月 IMOMSC67會議 同意將廣播式信息交換方案引入AIS 1998年7月 IMONAV44會議建議2002年起300總噸及以上新船和客輪必須安裝AIS 2000年12月 IMOMSC73會議通過AIS強制性安裝議案 AIS的產(chǎn)生過程 AIS船載設(shè)備的安裝時間表 關(guān)于部分沿海航行船舶安裝船載自動識別系統(tǒng)的通知 各省 自治區(qū) 直轄市交通廳 局 委 船舶檢驗局 處 中遠(yuǎn)集團(tuán) 中海集團(tuán) 長江航運集團(tuán)公司 中國船級社 各直屬海事局 地方海事局 為加強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識別系統(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識別系統(tǒng) 二 各省 自治區(qū) 直轄市船舶檢驗部門和中國船級社負(fù)責(zé)各自檢驗范圍內(nèi)船舶的AIS安裝指導(dǎo)和驗收工作 與船公司一起制定上述船舶的AIS安裝計劃 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)船公司要主動和船舶檢驗部門溝通 根據(jù)船舶數(shù)量制定船舶的AIS安裝計劃 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)過船用產(chǎn)品型式認(rèn)可并具有經(jīng)船舶檢驗機(jī)構(gòu)頒發(fā)的產(chǎn)品證書 船舶檢驗部門要嚴(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日起開始檢查AIS的安裝情況 對未按要求安裝AIS的船舶禁止離港 六 各船舶檢驗管理處負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)船檢機(jī)構(gòu)AIS安裝檢驗工作的管理和督促工作 二 五年十月十四日 瑞典的HakanLans先生以個人名義申請了這種技術(shù)的專利 并把他的專利賣給了當(dāng)時屬于瑞典航天公司的GP C 全球定位和通訊 公司 后來該公司被SAAB公司收購 美國Motorola公司已經(jīng)開發(fā)了這種系統(tǒng) 并申請專利比HakanLans先生還要早 Motorola公司的 銥星 衛(wèi)星通訊系統(tǒng)就是基于此類技術(shù) 早在九十年代初 美國的Motorola公司的一個雇員JamesRidiout曾就專利侵權(quán)向SAAB提出訴訟 該訴訟在美國專利法庭歷經(jīng)五年 在花了成千上萬的美元后 這個爭論才私下解 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AIS設(shè)備的時間一致 并實現(xiàn)同步 SODTMA的SAAB版本就是基于前面提及的GPS時域標(biāo)記脈沖 也就是說它通過GPS獲得統(tǒng)一時間 并實現(xiàn)同步 MDS的SOTDMA是采用一種旗語系統(tǒng) 基站和船舶將依照尺寸和類型進(jìn)行排序 發(fā)送時隙的分配基于主從方式進(jìn)行 ROSS的SOTDMA是基于世界時的 該系統(tǒng)的優(yōu)點在于大家都認(rèn)可格林尼治時間且該時間可以從許多時間服務(wù)提供者處得到 例如GPS或GLONAS 三家技術(shù)各有優(yōu)勢 但是商業(yè)競爭阻礙了產(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)行了國際專利注冊 免費特許給了國際電信聯(lián)盟 ITU 由此產(chǎn)生了國際電信聯(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自GPS DGPS或GNSS接收機(jī)的本船船位 同步世界時UTC及來自陀螺羅經(jīng)的本船航向 來自計程儀的本船對地航速等信號 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 計程儀一般以200個脈沖 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TDMA解碼器和一個TDMA編碼器 以及一個DSC編碼器和一個DSC解碼器 它是AIS的核心部分 主要作用如下 存儲本船識別碼 船名 呼號 船型等靜態(tài)信息與船舶吃水 危險貨類 航線等航行相關(guān)信息 處理存儲本船動態(tài)信息 將存儲的本船最新航線數(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 對接收到的來自周圍其他船舶的航行數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并存儲解碼后的數(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 動態(tài)數(shù)據(jù)庫 對信息的處理 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間均采用來自GPS的UTC 也可采用與UTC相關(guān)的時間源 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)的運行狀況 實際應(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VHF發(fā)射機(jī) 兩臺VHFSOTDMA接收機(jī)和一臺VHFDSC接收機(jī) 由系統(tǒng)信息處理器控制 用CH87B CH88B兩個國際專用頻段自動發(fā)射和接收按協(xié)議通信方案規(guī)定的已調(diào)信號 頻帶為25KHz 12 5KHz 采用半雙工通信方式 已調(diào)信號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站臺的分類 A B類AIS設(shè)備對比 AIS船臺 AIS船臺架構(gòu) AIS基站 AIS基站臺系統(tǒng)架構(gòu) 擴(kuò)展無線船舶障礙物周圍的覆蓋轉(zhuǎn)發(fā)接受到的AIS數(shù)據(jù)通過岸基通信鏈路連接兩個或兩個以上的地理上被分開的區(qū)域付出的代價 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 岸臺天線高度 h m 船臺天線高度 AIS覆蓋范圍 AIS可以同時在兩個頻率上交替進(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VHF頻道 CH87Bf 161 975MHz CH88Bf 162 025MHz AIS信息種類 1 靜態(tài)信息 MMSI IMO編號 呼號及船名 船長和船寬 船舶種類 GPS天線位置等 2 動態(tài)信息 MMSI UTC時間 船舶位置 對地航向 COG 對地速度 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 貨物類型 目的地 ETA 計劃航線等 4 與安全相關(guān)的信息 廣播和通知信息 AIS消息類型 22種 AIS消息類型 22種 中國AIS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 中國AIS網(wǎng)絡(luò) AIS國家中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 AIS的主要功能 1 系統(tǒng)可在無需人工介入的情況下 自動連續(xù)地向同樣配備AIS的主管當(dāng)局的岸臺和其他船舶提供信息 包括船舶識別碼 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 自動接收來自具有相同配備 AIS 的船舶 管理當(dāng)局及其他來源的上述信息 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)視船舶動態(tài) AIS的主要功能 4 與AIS岸臺交換數(shù)據(jù) 以使主管部門指定工作模式 控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間和時隙 5 自主模式下的信息更新率因船舶類型不同而不同 對高優(yōu)先級以及有關(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)來自于船舶或主管部門的問詢 有輪詢和受控兩種模式 7 提供國際海事標(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 實現(xiàn)船 船 船 岸間自動交換數(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)的即時速度和航向 6 VHF電波傳播繞射作用比雷達(dá) 微波 強 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信息也會出錯 AIS信息系統(tǒng)沒有足夠的安全保障 IMO 國際海事組織 ITU 國際無線電通信大會 IEC 國際電工委員會 IALA 國際航標(biāo)協(xié)會 AIS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織 AIS協(xié)議分類 ITU協(xié)議組規(guī)定了AIS系統(tǒng)的總體要求ITU RM1371 1ITU RM1371 2ITU RM1371 3三個協(xié)議的改進(jìn)之處在于對協(xié)議的一些細(xì)節(jié)上的完善和報文種類的增加 ITU RM1371 3的相對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)和時隙相關(guān)信息 2 在報文中加入了轉(zhuǎn)發(fā)計數(shù)位 初始狀態(tài)位為1或2 當(dāng)報文被轉(zhuǎn)發(fā)站轉(zhuǎn)發(fā)后 該位 1 當(dāng)該位等于3時 報文將不再被轉(zhuǎn)發(fā) 該機(jī)制可以避免報文反復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)造成的時隙利用效率的急劇下降 1371協(xié)議的演進(jìn) 3 對6號和8號報文的二進(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 增加了對報文7 報文13 報文17和報文22的描述 5 增加了23號組指派命令報文 24號靜態(tài)數(shù)據(jù)報文 25號單時隙二進(jìn)制報文 26號含通信狀態(tài)的多時隙二進(jìn)制報文 1371協(xié)議的演進(jìn) IEC61993 2CLASSA船臺標(biāo)準(zhǔn)IEC62287 1CSTDMA標(biāo)準(zhǔn)IEC61162 1數(shù)據(jù)界面標(biāo)準(zhǔn)IEC61163 2CLASSA船臺的試驗和檢測標(biāo)準(zhǔn)IEC62320 1AIS基站標(biāo)準(zhǔn) IEC協(xié)議組 IALA對于ITU 1371標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)澄清A 126建議自動識別系統(tǒng)在航標(biāo)助航上的應(yīng)用A 124建議AIS岸臺網(wǎng)絡(luò)建議A 123建議AIS岸臺建議 IALA建議 SN Circ 227AIS船臺安裝建議SN Circ 245AIS船臺安裝修正建議A22 Res 917AIS船臺的操作建議 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 交錯 比特倒頻 數(shù)據(jù)鏈讀出 發(fā)射機(jī)穩(wěn)定時間 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 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 雙信道運行 2個TDMA接收機(jī)分別在2個獨立的頻道上同時接收信息 同時 使用1個TDMA發(fā)射機(jī)在2個獨立的頻道上交替進(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 對準(zhǔn)序列 24比特的0和1交替組成 無前向糾錯和交織 無位擾 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固定值 而兩個相鄰的頻率跳變碼元信號 其相位通常是不連續(xù)的 而MSK是FSK信號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)字基帶信號先經(jīng)過一個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)定時間 發(fā)射機(jī)RF啟動時間 為TX ON信號后 RF功率達(dá)到正常電平的80 時 穩(wěn)定狀態(tài) 時間 故在TX ON信號后 發(fā)射機(jī)RF啟動時間將不能超過1ms 發(fā)射機(jī)RF釋放時間 從TX OFF信號起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)錯誤檢測和正確的數(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直接計時的臺站 則應(yīng)調(diào)到與這些臺站同步 3 同步于基地臺若移動臺既無法直接同步UTC 也無法間接同步UTC 但能接收到從基地臺發(fā)射的信息 則應(yīng)將其同步于能接收的臺站數(shù)量最多的基地臺 AIS幀格式 AIS系統(tǒng)采用幀的概念 一幀為1分鐘 分為2250個時隙 每個時隙為26 67ms 每一幀開始和結(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 錯誤檢測與控制 RATDMA 隨機(jī)訪問TDMA 動態(tài)網(wǎng)絡(luò)登陸 暫時傳輸 沒有預(yù)先聲明的傳輸 避免預(yù)先聲明或者已經(jīng)分配的鏈路 傳輸計劃突發(fā)性 SOTDMA 自組織TDMA 穩(wěn)定 周期 廣播位置報告 預(yù)先聲明使用時隙并定義時隙使用時長 避免已經(jīng)分配的鏈路 時隙在一個預(yù)定義的范圍內(nèi)隨機(jī)選擇 自主性 連續(xù)性傳輸 可支持過載 四種數(shù)據(jù)鏈路訪問協(xié)議 ITDMA 增量TDMA 用于預(yù)先聲明臨時傳輸 網(wǎng)絡(luò)登陸 第一個幀 發(fā)送由特殊原因 例如船轉(zhuǎn)向 臨時增加的報告只支持自主 連續(xù)和分配模式 不支持詢問模式 一個ITDMA分配時隙可以保持到下一個幀時隙在待選時隙中隨機(jī)選定 FATDMA 固定訪問TDMA 靜態(tài)分配 僅用于岸臺報告預(yù)先聲明并且固定的傳送計劃不會避免使用已分配時隙 四種數(shù)據(jù)鏈路訪問協(xié)議 工作模式 l自主和連續(xù)模式 采用這種模式的臺站應(yīng)能自行確定其位置信息的發(fā)射時間安排 并自動解決與其他臺站在發(fā)射時間安排上的沖突 l指定模式 采用管理部門的基地臺或轉(zhuǎn)發(fā)臺所指定的發(fā)射時間表 包括報告速率的指定和發(fā)射時隙的指定 l輪詢模式 自動回應(yīng)船臺或管理部門的詢問 輪詢模式的運行不應(yīng)和其他兩種模式的運行發(fā)生沖突 回應(yīng)信息的發(fā)射在接收到的詢問信息的頻道上進(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 基地臺發(fā)來的TDMA命令 通過TDMA命令自動轉(zhuǎn)換 基地臺發(fā)來的DSC命令 通過DSC命令自動轉(zhuǎn)換 缺省模式下 AIS同時在兩個信道上接收信息 因此包括兩個TDMA接收機(jī) 信息的傳輸應(yīng)該在兩個信道上交替進(jìn)行 2 確定報告速率 3 解決信道阻塞問題 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 對準(zhǔn)序列 對準(zhǔn)序列稱為位同步碼 或比特同步碼 其作用是把收發(fā)兩端時鐘對準(zhǔn) 使碼位對齊 以給出每個碼元的判決時刻 對準(zhǔn)序列是由0 1交替的數(shù)碼組成的一段信號 用NRZI 反向不歸零 編碼 并以0作為對準(zhǔn)序列的結(jié)束碼 開始標(biāo)志和結(jié)束標(biāo)志 開始標(biāo)志稱字同步 又稱幀同步碼 它表示信息的開始位 為了能在接收端實現(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 由標(biāo)準(zhǔn)的HDLC標(biāo)志01111110組成 用于檢測一個發(fā)射數(shù)據(jù)包的開始 作為信息起始的時間標(biāo)準(zhǔn) 幀同步一般是在位同步的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的 結(jié)束標(biāo)志表示信息傳輸結(jié)束 與開始標(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 它分為兩個部分 信息標(biāo)志和信息內(nèi)容 信息標(biāo)志是用來表示信息類型 信息數(shù)量 優(yōu)先級和路徑的 信息內(nèi)容是通信雙方所需求的數(shù)據(jù) 對于船舶自動識別系統(tǒng)而言 主要是指航行信息 幀校驗序列 由于脈沖噪音 白噪聲和衰落等原因的影響 會使通信網(wǎng)絡(luò)每次傳送數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)某種類型的錯誤 誤碼檢測是任何數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的一個很重要的部分 誤碼檢測技術(shù)是為了判斷傳送的數(shù)據(jù)是否有錯誤 AIS中數(shù)據(jù)傳輸運用的誤碼檢測技術(shù)是循環(huán)冗余校驗 循環(huán)冗余校驗CRC CyclicRedundancyCheck 碼是網(wǎng)絡(luò)通信中用得最廣泛的錯誤檢測碼 是一種漏檢率低得多也便于實現(xiàn)的檢錯碼 緩沖區(qū) 緩沖區(qū)共有24比特長 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 l比特填充 比特填充就是在輸出比特流中有超過5個連續(xù)的1 則要插入一個0 l距離延遲 為不同距離的電臺發(fā)送的子幀提供保護(hù)時間 l轉(zhuǎn)發(fā)器延遲 為雙工轉(zhuǎn)發(fā)器提供轉(zhuǎn)換時間 l同步抖動 靜態(tài)IMO號碼 呼號 船名 船長 型寬 船舶類型 船上定位天線的位置 動態(tài)船位 UTC時間 對地航向 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 危險貨物 目的港和預(yù)計到達(dá)時間 ETA 由船長決定 航線計劃 轉(zhuǎn)向點 與安全有關(guān)的短消息 AIS信息種類 報告速率 報告速率 報告速率 數(shù)據(jù)長度168比特數(shù)據(jù)幀解析 以一號報文為例 AIS數(shù)據(jù)區(qū)信息解析 對于從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表示本臺站收到的船舶的信息 SAAB公司以 ABVDM開頭的數(shù)據(jù)報文和以 AIVDM開頭的國際標(biāo)準(zhǔn)的報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文總條數(shù) 第二位數(shù)字表示該報文是整個消息的第幾條 最后一位是報文的序列標(biāo)識 當(dāng)同時存在多條需要分段的消息時 該字段用來區(qū)分隸屬于不同消息的報文 其下的A表示該報文是通過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表示填充的比特數(shù) 03為數(shù)據(jù)區(qū)段CRC校驗結(jié)果 AIS岸基網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用 1 對監(jiān)管水域內(nèi)裝備了AIS的船舶進(jìn)行自動識別 并簡化其船舶報告程序 2 對監(jiān)管水域內(nèi)裝備了AIS的船舶的靜態(tài)信息 動態(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)射基站報告 對非直接同步的移動站提供同步信息 船舶指配和輪詢工作模式的控制 指配發(fā)射時隙和移動站報告率 解決移動站擁塞問題 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 自動船舶識別與提高船舶數(shù)據(jù)質(zhì)量對管理水域的船舶進(jìn)行識別 對船舶交通及其他相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集 是VTS對船舶交通實態(tài)進(jìn)行評估和做出正確反應(yīng)的基礎(chǔ) 由于船載AIS具有自動播發(fā)船舶靜態(tài)數(shù)據(jù) 動態(tài)數(shù)據(jù) 航次相關(guān)數(shù)據(jù)等功能 使VTS自動識別船舶成為可能 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)量問題 采用AIS進(jìn)行目標(biāo)跟蹤 可使VTS的目標(biāo)跟蹤性能