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船舶自動識別系統(AIS)
編輯:深圳市兆廣安科技有限公司   時間:2018-11-03

  船舶自動識別系統(Automatic Identification System,簡稱AIS)是一種新型的助航系統及設備。目前AIS已發展成通用自動識別系統 UAIS)。

一、AIS的宗旨

      AIS的正確使用有助于加強海上生命安全、提高航行的安全性和效率,以及對海洋環境的保護。AIS的功能有:1、識別船只;2、協助追蹤目標;3、簡化信息交流;4、提供其它輔助信息以避免碰撞發生。AIS能加強了船舶間避免碰撞的措施,增強了ARPA雷達、船舶交通管理系統、船舶報告的功能,在電子海圖上顯示所有船舶可視化的航向、航線、船名等信息,改進了海事通信的功能,提供了一種與通過AIS識別的船舶進行語音和文本通信的方法,增強了船舶的全局意識,使航海界進人了數字時代。

二、研制AIS的起因和背景

      通過岸基雷達搜集目標信號的船舶港口交通管理系統被稱為VTS,通過船基雷達搜集目標信號并顯示自標的航向、航速以及能模擬避碰的雷達被稱為ARPA避碰雷達。二十世紀七、八十年代,是VTSARPA雷達長足發展的黃金時期,幾乎全球的所有的港口都安裝了VTS,全部的遠航船舶都安裝了ARPA雷達。從1978年到1999年的21年間,我國就建造了20個不同規模、不同類型的VTS站(不包括臺灣)。VTSARPA雷達比以前的同類產品的性能的確提高了一大步,一時被人們用完美無缺來形容。

      VTS中心的顯示屏上可以看到通過岸基雷達接受到船舶的回波(目標),工作人員需要通過VHF直接詢問、VHF通話加 VHF測向、VHF短消息等手段來獲得該船的船名并對該目標進行標識。經標識過目標其標識會始終跟隨船舶(目標)航行,直到船舶(目標)駛離VTS區域。為獲得船名并在顯示屏上確認其位置,VHF與船舶通話是相當平凡的。進人VTS中心機房,正橫某某燈浮的船舶船名是什么?””請報船名。””請行駛到報告線后再報船名。VHF通信叫喊聲叫個不停,叫喊聲已經成了VTS中心的一大特色,通過VHF確認船名和位置的工作花費了VTS中心中心人員的相當大的精力,對VTS的功能是一個削弱。

    隨著航海事業的發展和人們航海通信導航儀器的要求提高,VTSARPA雷達無法直接標識目標的問題就突出了。

三、AIS需要解決的問題

      VTSARPA雷達上直接標識目標(AIS)需要解決的問題有:高精度的定位手段、船舶全球唯一的編碼MMSI碼、自控時分多址聯接(SOTDMA)的技術、電子海圖等。這些技術難題已全部解決。

      高精度的定位手段及全球衛星定位系統(民用GPS)的定位已經可以保證優于10m的精度(實測可達3m精度)。符合了AIS的定位要求。船舶全球的唯一編碼MMSI碼又叫船舶識別號。每一艘船舶從開始建造到船舶使用結束解體,給予一個全球唯一的MMSI碼。IMO1987年就通過推廣應用MMSI碼的決議。 SOTDMA(自控時分多址聯接)技術是通過數據打包鏈接的技術。AIS技術標準規定:每分鐘劃分為4500個時間段。每個時間段可發布一條不長于256比特的訊息,長于256比特的訊息需增加時間段。每條船舶會通過詢問(自動)選擇一個與他船不發生沖突的時間段和對應的時間段來發布本船的訊息。在統一的VHF的頻道上,AIS范圍內任何船舶都能自行互不干擾地發送報告和接受全部船舶(岸站)的報告,這就是SOTDMA的技術核心。AIS系統(在同一區域)能同時容納200—300艘船舶,當系統超載的情況下,只有距離很遠的目標才會被放棄,以保證作為AIS船對船運行主要對象的近距離目標的優先權。在實際操作中,系統的容量是不受限制的,可同時為很多船只提供服務。在實施SOTDMA中,需要2AIS專用的VHF頻道,已有有關組織向國際電聯申請并獲得批準。

       電子海圖顯示與信息系統 ECDIS)是現代航海的一項新技術,它在保障航行安全和提高航行工作效率方面發揮著顯著的作用。ECDIS不僅只是在計算機上顯示電子海圖,而是為駕駛員集成了各種相關航行信息的實時航行監控與顯示系統。ECDIS能自動地實時計算本船與陸地、海圖上的物標、目的地或潛在的危險物的相對位置,可以說將航海安全技術提升到了一個全新的高度。

四、AIS船舶報告的種類

      報告種類很多,主要有:船位報告、基地臺報告、信道管理等十三種,報告的長度比特數(兩進制的數字)從168比特到1192比特不等。

      船位報告中包含:信息識別碼(6比特);用戶識別碼(30比特,MMSI碼);航行狀態(2比特,0=在航行中;1=錨泊;2=未受指令;3=靈活性受限制);經度(28比特,110000度,±180度,東為+,西為-,最小單位≈0.1852米);緯度(27比特,l10000度,±90,北為+,南為-)等字段。總共用168比特表示。

五、船舶報報告頻率

船位報告的頻率為:

船型

報告頻率

錨泊船

3分鐘/

0-14節航速的航船

12/

航速為0-14節并且在改變航向的航船

4/

14-23節航速的航船

6/

航速為14-23節并且在改變航向的航船

2/

超過23節航速的航船

3/

航速超過23節并且在改變航向的航船

2/

    船舶靜態信息及與航程有關的信息,每6分鐘更新一次或按要求(自動反應,無須用戶操作)更新。

六、先于AIS系統的數字選呼性呼叫

      先于AIS系統的是數字選呼性呼叫(DSC),其基本方法是在VHF 70頻道上以DSC方式自動發出詢問信息,接收到詢問的船只以同樣的頻道將本船的基本信息發送回詢問方。DSC詢問采用廣播的方式,通過信息中的地址碼判斷詢問的對象,被詢問的船才會回應,其余船只不響應。該系統已經利用了數字式自動傳輸技術,并將船舶的位置信息與電子海圖結合起來,對船位等已能顯示。

     盡管DSC系統與原先的產品相比,優點非常突出,但是IMO還是認為過早地定標對科技發展不利,DSC技術仍有發展的可能。19969月,在IMO NAV42次會議上,各成員國在DSCAIS系統的選擇問題上進行了深人的討論。考慮到未來的通信,決定采用更加先進的AIS系統。

 

七、國際海事組織規定安裝自動識別系統(AIS)的具體要求

       所有300總噸及以上的國際航行船舶,和500總噸及以上的非國際航行船舶,以及所有客船,應按如下要求配備一臺自動識別系統(AIS):

   200271日及以后建造的船舶。在200271日之前建造的國際航行船舶:客船不遲干200371日;液貨船不遲于200371日以后的第一個船檢日;除客船和液貨船外的50000總噸及以上的船舶,不遲于200471日;除客船和液貨船外的10000總噸及以上但小于50000總噸的船舶,不遲于200571日;除客船和液貨船外的3000總噸及以上但小于10000總噸的船舶,不遲于20067 1日;除客船和液貨船外的300總噸及以上但小于3,000總噸的船舶,不遲于200771日。在200271日之前建造的非國際航行船舶,不遲于200871日。部分實施日期之后兩年內永久退役的船舶,主管機關可以免除對這些船舶的要求。

八、國際上對AIS方面的研究

     自從VTS中船舶識別問題被重視和AIS的觀點被提出,國際海事組織對船舶識別和AIS的討論、研究、論證、極限測試、定標、推廣等方面的工作研究從未間斷過。每年都要召開多次AIS方面的會議并做出相應的決定。國際海事組織安全委員還成立了專門的AIS小組,統一協調AIS工作和進程。 AIS方面的研究是一項巨大的工程,其討論、研究、論證、極限測試、定標、推廣等方面的工作需要參與國際海事組織的各成員國合作參與,有的測試、定標等工作的部分費用由國際海事組織支付的,沒有我國參與這方面工作的報道。查閱有關的會議文件,我國曾派員參加了有關會議,但很少有參與船舶自動識別系統討論和發表論文。我國對AIS方面的研究是處在相當貧乏的位置。

 九、AIS的研討會或研究、推廣會

     20006月到2001年上半間,北京、上海、廣州、大連等地舉辦了多起AIS的研討會或研究、推廣會。這種研討會或研究、推廣會一般由國際上的AIS生產廠商和國內有關單位聯合舉辦。筆者參加了部分這樣的會議,并了解了一下未參加會議的圖像和有關文字材料。會議的主要方法和內容有:進行學術報告和學術討論;觀看AIS的實物;演示AIS的有關功能。演示AIS的有關功能的方法有:

      通過電話撥號上接入的方法,上芬蘭、美國當地的AIS基站網,可觀看當地港口實時的AIS圖像。觀看了:航道圖中顯示多艘船舶的實時動態;船舶的實時航行過程;船舶的實時靠碼頭過程;數艘船舶實時同時停靠在不同碼頭的場景等。航道圖的比例尺可根據操作者點擊鼠標而改變;操作者點擊圖像任意一艘船舶,該船的數據顯示區域就會立即顯示該船的有關數據。動用了兩臺AIS設備來完成觀AIS船站的模擬工作,兩臺AIS設備都模擬設置了船名、AIS天線位置等數據,一臺安置在會議場所,另一臺安置在汽車上模擬AIS船站。模擬開始后,會場通過移動電話指揮汽車移動;汽車在執行指令過程中通過移動電話向會場匯報。觀看者除了能看到會場內AIS顯示船站的移動外,還能聽到會場、汽車的雙向通話。操作人員不間斷地指揮汽車移動,改變比例尺,點擊船站。當操作人員點擊船站時,數據顯示區域就立即顯示船站的動態和靜態相應數據。通過觀看模擬AIS 船站的數據,了解了AIS的功能,被模擬的AIS船站能滿足國際海事組織對船載AIS的要求。

十、AISVTSARPA、船舶報告的關系

      “AISVTSARPA、船舶報告的關系這樣的字眼似乎不太妥當。AIS相對VTSARPA、船舶報系統告而言,僅是岸基雷達、船基雷達、報告手段的功能而已。VTSARPA、船舶報告系統是一部完整的機器,而AIS僅是某部機器中的一個零件而已。VTSARPA、船舶報告是港口管理、船舶、搜救組織獲取一定區域內船舶訊息的工具,分別用于船舶管理、避碰、搜救定位的目的。從訊息角度來講,訊息越多越好;從精度角度來講,精度越高越好;從范圍角度來講,區域越廣越好。

     從訊息精度來看,AIS船位訊息精度比VTSARPA高,比船舶報告高更多。從區域范圍來看,AIS區域范圍比VTSARPA大許多,比船舶報告小一些,但可通過其他方法解決。從成本效果上來看,在達到相同效果的前提下,AISVTSARPA、船舶報告相比成本最低效果最好。有許多功能,VTSARPA、船舶報告是無法辦到的,只有AIS能辦到。

十一、AISVTSARPA、船舶報告的主要技術數據比較

VTS的岸基雷達

ARPA的船基雷達

船舶報告

AIS


報告頻率/工作性質

1/3次(掃描)

1/3次(掃描)

1/日(報告)

1/2~6(廣播)

經度緯度的描述

/

/

****N/*****E//

14個字符)

緯度(27比特)

經度(28比特)

位置的最小單位

/

/

為分,(≈1852米)

1/10000分,(≈0.1852米)

顯示精度/允許誤差

≈30米,與岸站至目標的距離有關

≈30米,與船站至目標的距離有關

允許誤差2小時的航程

≈3米,與定位有關

時效

準實時(延期6個掃描,18秒)

準實時(延期6個掃描,18秒)

非實時推算

實時(延期<1/1000秒)

基站的工作范圍

岸基雷達5海里范圍

船基雷達5海里范圍

/

船、岸基雷達20海里范圍

主要技術研制(成熟)時間

30年前成熟至今有少量變化

20年前成熟至今有少量變化

40年前成熟至今無大變化

8年前研制至今仍在完善中

備注

雷達波為直線傳播

雷達波為直線傳播

報告范圍與通信手段有關

AIS波(VHF)可非直線傳播

 

十二、AISVDRECDIS的關系

      船舶自動識別系統 AIS)、船載航行數據記錄儀(VDR)、電子海圖和信息系統 ECDIS是各自獨立的系統,但又是緊密聯系的。船舶自動識別系統、船載航行數據記錄儀獲得的數據需要在電子海圖和信息系統上顯示;船舶自動識別系統和船載航行數據記錄儀能互相引證其數據的準確性,其標準需要一致,所以國際海事組織把ECDISAISVDR放在一起研究、計論和定標。AISVDR兩者有著不可替代的互補功能。AIS的船舶能實時獲取周邊安裝使用AIS船舶的船名、呼號、船長、貨物種類等船舶靜態數據,和航向、航速、位置、相對距離等船舶航行動態數據;VDR能在事故后保存記錄數據并恢復和再現這些數據,對事件的還原準確程度和對事故原因分析提供原始數據的程度是傳統的方法無法比擬的。

十三、AIS實施以后對船舶避碰的影響

     AIS系統在沒有岸站的情況下同樣會自成系統,顯示周邊船舶的航行動態。開闊水域的船舶相對比較少,由于AIS系統有把最近的一艘船舶作為主要對象船,并將其主要數據顯示在顯示屏上的功能。很自然,AIS系統會把對方船的主要數據顯示在顯示屏上,顯示目的是便于船舶之間的避讓和相互溝通。就是萬一避讓不當,造成兩船發生碰撞事故時,由于對方船的數據自動保存在AIS系統中,現場就可抓緊時間確認碰撞事實和了解損失情況等,不必象以前那樣先要詢問對方船名,船公司名稱等基本數據。在了解事故情況和調查階段,由于AIS系統會把對方船的航行數據自動保存的功能,雙方的動態一清二楚,事故的責任自然很容易判別。就是有一方有意篡改也是徒勞的。

      吳淞口是黃浦江和長江的航道交匯處,從吳淞出發,可駛往長江口,也可駛向長江上游。當一艘從長江口駛往黃浦江,距吳淞口不遠的萬噸A輪發現在吳淞口內有出口的萬噸B輪,估計在吳淞口外附近需要交匯時,通常需要對B輪是駛往長江口還是駛向長江上游的動態進行判別。便于正確的避讓。目前進行判別的主要方法是通過目視,觀察其船型(江船進江的可能性大,海船出海的可能性大),船舶的航行位置(靠左一些進江的可能性大;靠右一些出海的可能性大)來完成。由于船舶的船型和航行位置受諸多因素的影響,如海船也可能進江;為避讓小船等因素航行位置而偏移等,其判別的結果有可能是錯誤的。由于航道狹窄,臨近時再手忙腳亂,船舶碰撞事故就容易發生。歷年來,在吳淞口航道交匯處曾發生過多起因對他船動態判別上的失誤,加上自然條件差和多種不利條件和人為因素而造成的重大船舶碰撞事故。

   AIS實施后,A船就可以在較早,距吳淞口較遠的時候就通過AIS觀看黃浦江內船舶的航行實況,判別如有交匯時可早做準備。就是到了臨近突然需要對B輪的動態進行判別時,AIS會自動把對方船作為主要對象船顯示在顯示屏上,顯示其目的港的港名和動態等,也可以通過AIS進行駕駛臺與駕駛臺的直接通話或文字上的通信(因為AIS中有對方編碼,所以可直接通信,不是VHF中的呼叫),從而排除對其動態判別上的失誤而造成事故。AIS的使用會對航行安全非常有利的。

十四、AIS實施以后對VTSARPA的影響

    AIS實施以后對VTSARPA的影響是相當大的,對VTS來說,可擴大VTS的工作范圍,可提高VTS精度,船舶的識別從無到完善,可提高VTS作人員的工作效率。VTS工作人員使用VHF通信叫喊聲不斷的狀況一去不復返了,VHF通信叫喊聲再也不是VTS中心的特色了。AIS實施以后VTS為航海保障會起到更好和應有的作用。對ARPA來說,AIS實施以后在識別目標和協助船舶避讓方面會有長足的進步,對減少碰撞事故會起到很好的作用。

  AIS也不是萬能的,對一些沒有安裝AIS的小型船舶,AIS無法發現。關于“AIS無法發現小型船舶一事,可在AIS實行一段時間后,通過推廣小型船舶安裝價格便宜簡易AIS設備來解決。

十五、AIS實施以后對航標的影響

    航槽的開挖是一項大投入的工程。航槽的設計,一般是在滿足安全要求的前提下,開挖的越乍越經濟。為了讓船舶看清航槽的位置,航槽兩側需要設置航標。由于航標設在流動的水中,受水流的影響漂移半徑在10—30米左右。為了達到同樣的安全系數,航槽只好相應加寬。在AIS系統情況下就不同了,電子航標的位置是不受水流的影響而移動的,在同樣的安全系數的情況下,可以降低對航槽開挖寬度的要求。從而降低航槽建設成本。

    燈浮是容易漂移的航標,一但漂移,容易造成船舶的擱淺。在AIS系統下可完全改變這一狀況。由于AIS狀態下的電子航標是不會移位的,因燈浮漂移而造成船舶擱淺的因素也就不成立,部分擱淺事故也就可以避免。如果在AIS系統情況下仍需要現行的實物航標的話,只要在現行燈標體上安置一臺AIS設備就能解決。當燈標發生移位時,移位了的燈標上的AIS設備就能把移動了的位置報告出來并報警,對航行安全是非常有好處的。

    目前沉船標的設置需要審批,周期比較長,沉船標顯示的訊息如左側標,獨立礙航標等內容也比較少。在AIS系統情況下,每一艘船舶都可以使用短消息等手段發布沉船消息,在船舶沉沒到沉船標拋設期間,船管理部門可以設電子沉船標,電子沉船標不僅可以包含一個具體坐標位置,不僅包含如左側標、獨立礙航標等簡單信息,還可以包含一個具體的警告區域(面積)并備注有相關信息和危急等級的綜合信息。當因潮流等因素沉船移位需要移動沉船標時,現行的沉船標移位需要人力物力,而在AIS系統情況下只要輕輕點擊鼠標就能完成對沉船標移位。

十六、AIS實施以后對航行警告航行通告的影響

       現行的部分航行警告航行通告的內容,如超大型船舶的長距離拖帶、沉船等將會被全新的AIS系統的船舶告知方法所取代。目前超大型船舶的長距離拖帶,除了航行許可的審批外,還須要對超大型船舶長距離拖帶的特殊性和何時出發,何時到達(經過)某地等可能需要他船進行協助避讓的事項發布航行警告,以便
接收到該航行警告的船舶可估計相遇時間從而主動協助避讓。AIS實施以后,超大型船舶的長距離拖帶的航行警告將被AIS標識有超大型船舶特殊信號的顯示界面所取代,根據需要,這種超大型船舶特殊信號接近到一定的距離時可被設置為報警,提醒操縱者重視,其效果要遠比現行發布航行警告要好許多。象大風警報,搶險救助等方面的航行警告,肯定會于現行的做法有較大的區別,其結果會大大提高工作效率和便于用戶。

十七、AIS實施以后對船舶和船舶有關單位的影響

     在船舶建造、航運過程中,需要和很多方面打交道,很多部門需要了解船舶的動態。從船舶航運的角度來講,船舶進港需要與港口當局、引航、拖輪、碼頭等打交道,這些單位都需要了解準確的船舶動態預報以便配合;從船舶自身管理的角度來講,人員的調動、公司人員上船工作等,都需要了解船舶的動態。AIS不但能準確的預報船舶的動態時間,在需要的情況下,還可自行觀察實況,推算船舶的靠碼頭、系浮筒的時間。如拖輪可以等待到最佳時間開航迎上去,協助靠碼頭,使工作順利并節約費用。AIS實施以后能夠做到準確的預報并為該類工作節省時間。從船舶裝載運輸的貨物運的角度來講,對及時提貨,及時送達交付運輸的貨物都有很現實的意義。

 

 十八、AIS實施以后對物流的影響

       物流是現代科學的產物,主要體現在對貨物的實時監控上。目前的物流已經做到或正在著手做到實時監控。在無線電監控技術的幫助下,集裝箱的監控方面已經取得了可喜的成績,做到從空箱、裝箱、卡車運輸、堆場位置、報關、起吊、裝船的全程實時監控。實時監控下的集裝箱,除可了解集裝箱的實時狀態(位置)、進程外,還可查閱歷史上某一時刻的狀態(位置)、進程。結合企業單位的物流數據庫,從企業生產的產品甚至的產品部件開始就能實時監控。AIS的實施,實時監控的范圍可從陸上擴大到海上(船上)。對物流的可信度會大大提高,對貨物的交易會有很大的幫助。

      AIS實施以后,集裝箱船舶到港靠碼頭時間的預報準確度會非常地高,貨主根據自己集裝箱的裝船位置,可以推算起吊卸船的時間,做到集裝箱直接卸到自己派出的集裝箱卡車上并直接開往目的地。僅此一項,就可以節約大量的費用。

 十九、AIS系統的延時違控

      這里用點名的例子來比喻。點名的人和被點名的人都在一起(10米內),當點名點到張三,張三立即答,當點到李四,李四立即答。在近距離的點名每點一位的時間,一般在一、兩秒鐘。當某些被點名的人與點名的人距離比較遠(1000 米),就可能出現另外的情形。當點名點到張三,因聲波傳遞來回就需要5—6秒鐘,張三聽到點名立即答的,點名的人聽到也是5—6秒鐘以后的事了,如果仍按剛才的速度點名,點名人可能認為張三缺席而已經點下一位了。要確保距離比較遠(1000米)的人不被認為缺席,只有點名的速度放慢,譬如說,當點好一位名后,無論有否答,都等上一段時間(如10秒鐘)。

      AIS系統的延時連接功能就是根據遠距離點名的原理。電波傳遞速度在一般情況下可以被忽略,但在SOTDMA技術中,其電波傳遞速度不能被忽略,AIS系統的延時是用微秒計算的。延時連接考慮的最大距離為202.16海里。

 二十、AIS系統的升級

       系統升級這個概念已經很普及,電腦的的操作系統中從視窗95升級到視窗98;從視窗98升級到視窗2000等。很多電子設備都有系統的升級這功能。AIS系統也不例外,也有系統升級的功能。AIS系統的升級不是簡單的指操作系統的升級,而是AIS整個系統的升級。由于AIS系統是全球實時傳輸相同規格報文的,系統升級是指實時傳輸的報文種類需要增加或報文規格需要改變。由于報文種類或報文規格需要改變,所以系統升級涉及全球AIS系統的所有岸站和AIS系統的所有船站。

      AIS船位報中對位置描述的改變為例,目前規定的位置的描述是:經度28比特;緯度27比特(精度米級),采取這樣的定位精度主要考慮的是定位手段的精度和航海的需要程度。如果若干年后定位手段的精度上升為厘米級,航海對位置精度有升級為厘米級需要時(精度厘米級),就可以對位置的精度進行升級。經度、緯度的比特就要增加。將目前描述位置的“A“B取代。由于全球AIS系統的所有岸站和AIS系統的所有船站不可能同時升級的,在程序修改完成后,可先在全球AIS系統的所有岸站進行升級,然后再在AIS系統的所有船站進行升級。在船站升級過程中,位置“A和位置“B同時有效,規定“B優先于“A,已升級的船舶位置精度為厘米級,尚未升級的船舶位置精度為米級。全面升級后的船舶位置精度都為厘米級。

二十一、AIS與船名有關的問題

      有理由相信,早期的船舶是沒有船名的,隨著交往的不斷增加,加上人們對船舶的熱愛和擬人化,船舶就有了自己的船名。為了讓更多的人知道自己船舶的船名,不知何時,人們就把船名書寫在船艏兩側。隨著工業革命的興起,船舶的交往更加平凡,有在較遠的地方看清船名的要求,就出現船名旗。既用不同的旗幟各代表一個字母或數字,用代表本船船名的旗幟懸掛在船舶駕駛臺的上方來顯示船名。這種顯示船名的方法配上望遠鏡的觀察,可從原先僅能在特定的角度數百米提高到幾乎全方位數千米看清船名。直到現在,規定船舶進港時仍需懸掛船名旗。隨著工作節奏加快和希望對遠距離船舶的船名了解,這樣的觀察距離和觀察方法顯然不能使人們滿意。AIS就是解決觀察距離和觀察方法的最佳方法。用AIS觀察的距離能提高到20海里,甚至更遠,在AIS岸基站網的傳輸下,有權用戶可在全球任何地點都能實時觀察到被觀察船的船名和具體位置等。

 二十二、關于AIS的建設、數據管理、使用權、保密等問題

     關于AIS的基站建設,無可非議地由國家主管機關負責建設,國家主管機關對AIS數據有管理的職能。國際海事組織對AIS數據管理和使用有明確的規定。對AIS數據管理中的日常工作,會委托一個商業機構來管理。船舶、貨主、代理或其他有關單位需要使用AIS數據,需要交納相應的費用,使用權限、保密等也會根據合理的規定,嚴格管理。

     AIS數據是一項相當有潛力的事業,很多企業都看中了這一領域。誰會是AIS數據的商業管理機構?爭奪AIS數據商業管理機構的戰斗很快會打響,會成為IT企業強占的制高點。只有有戰略眼光,有充分準備,提前介入的IT企業才會獲得這一機會。機會總是為有準備的人們準備的。

 二十三、關于的AIS系統名稱

      在數字選擇性呼叫(DSC)階段,是通過VHF詢問、回應等手段達到自動識別對方船舶的目的,其船舶自動識別系統的名稱和內容是相符的。目前船舶自動識別系統(AIS)已經有了很大的發展,已從數字選呼性呼叫到自行廣播的階段,所有岸站、船站是通過接受廣播而獲得對方的有關訊息,如果A船在AIS數據設置過程中設置成B船,AIS系統無法識別出該船為A船,只能B船。如果讀者在對AIS系統全面了解的基礎上,能對該系統取一個恰當的名稱并得到國際上的認可的話,將會是對國際航海事業的一大貢獻。希望更多的人員來關心研究AIS

 二十四、結束語

    考慮到AIS對航運及海事管理的影響和重要性,隨著科研管理的成熟,我國應立即抓緊時間,投入巨資對AIS研究,再也不要象GMDSS等設備一樣,等別人占領市場后我們再往市場內擠,那時花百倍的努力也不如現在使一份的力量,跟上國際AIS步伐。

 

VTS的岸基雷達

ARPA的船基雷達

船舶報告

AIS


報告頻率/工作性質

1/3次(掃描)

1/3次(掃描)

1/日(報告)

1/2~6(廣播)

經度緯度的描述

/

/

****N/*****E//

14個字符)

緯度(27比特)

經度(28比特)

位置的最小單位

/

/

為分,(≈1852米)

1/10000分,(≈0.1852米)

顯示精度/允許誤差

30米,與岸站至目標的距離有關

30米,與船站至目標的距離有關

允許誤差2小時的航程

3米,與定位有關

時效

準實時(延期6個掃描,18秒)

準實時(延期6個掃描,18秒)

非實時推算

實時(延期<1/1000秒)

基站的工作范圍

岸基雷達5海里范圍

船基雷達5海里范圍

/

船、岸基雷達20海里范圍

主要技術研制(成熟)時間

30年前成熟至今有少量變化

20年前成熟至今有少量變化

40年前成熟至今無大變化

8年前研制至今仍在完善中

備注

雷達波為直線傳播

雷達波為直線傳播

報告范圍與通信手段有關

AIS波(VHF)可非直線傳播

 

十二、AISVDRECDIS的關系

     船舶自動識別系統 AIS)、船載航行數據記錄儀(VDR)、電子海圖和信息系統 ECDIS是各自獨立的系統,但又是緊密聯系的。船舶自動識別系統、船載航行數據記錄儀獲得的數據需要在電子海圖和信息系統上顯示;船舶自動識別系統和船載航行數據記錄儀能互相引證其數據的準確性,其標準需要一致,所以國際海事組織把ECDISAISVDR放在一起研究、計論和定標。AISVDR兩者有著不可替代的互補功能。AIS的船舶能實時獲取周邊安裝使用AIS船舶的船名、呼號、船長、貨物種類等船舶靜態數據,和航向、航速、位置、相對距離等船舶航行動態數據;VDR能在事故后保存記錄數據并恢復和再現這些數據,對事件的還原準確程度和對事故原因分析提供原始數據的程度是傳統的方法無法比擬的。

 


十三、AIS實施以后對船舶避碰的影響
  AIS
系統在沒有岸站的情況下同樣會自成系統,顯示周邊船舶的航行動態。開闊水域的船舶相對比較少,由于AIS系統有把最近的一艘船舶作為主要對象船,并將其主要數據顯示在顯示屏上的功能。很自然,AIS系統會把對方船的主要數據顯示在顯示屏上,顯示目的是便于船舶之間的避讓和相互溝通。就是萬一避讓不當,造成兩船發生碰撞事故時,由于對方船的數據自動保存在AIS系統中,現場就可抓緊時間確認碰撞事實和了解損失情況等,不必象以前那樣先要詢問對方船名,船公司名稱等基本數據。在了解事故情況和調查階段,由于AIS系統會把對方船的航行數據自動保存的功能,雙方的動態一清二楚,事故的責任自然很容易判別。就是有一方有意篡改也是徒勞的。

  吳淞口是黃浦江和長江的航道交匯處,從吳淞出發,可駛往長江口,也可駛向長江上游。當一艘從長江口駛往黃浦江,距吳淞口不遠的萬噸A輪發現在吳淞口內有出口的萬噸B輪,估計在吳淞口外附近需要交匯時,通常需要對B輪是駛往長江口還是駛向長江上游的動態進行判別。便于正確的避讓。目前進行判別的主要方法是通過目視,觀察其船型(江船進江的可能性大,海船出海的可能性大),船舶的航行位置(靠左一些進江的可能性大;靠右一些出海的可能性大)來完成。由于船舶的船型和航行位置受諸多因素的影響,如海船也可能進江;為避讓小船等因素航行位置而偏移等,其判別的結果有可能是錯誤的。由于航道狹窄,臨近時再手忙腳亂,船舶碰撞事故就容易發生。歷年來,在吳淞口航道交匯處曾發生過多起因對他船動態判別上的失誤,加上自然條件差和多種不利條件和人為因素而造成的重大船舶碰撞事故。

  AIS實施后,A船就可以在較早,距吳淞口較遠的時候就通過AIS觀看黃浦江內船舶的航行實況,判別如有交匯時可早做準備。就是到了臨近突然需要對B輪的動態進行判別時,AIS會自動把對方船作為主要對象船顯示在顯示屏上,顯示其目的港的港名和動態等,也可以通過AIS進行駕駛臺與駕駛臺的直接通話或文字上的通信(因為AIS中有對方編碼,所以可直接通信,不是VHF中的呼叫),從而排除對其動態判別上的失誤而造成事故。AIS的使用會對航行安全非常有利的。

十四、AIS實施以后對VTSARPA的影響

  AIS實施以后對VTSARPA的影響是相當大的,對VTS來說,可擴大VTS的工作范圍,可提高VTS精度,船舶的識別從無到完善,可提高VTS作人員的工作效率。VTS工作人員使用VHF通信叫喊聲不斷的狀況一去不復返了,VHF通信叫喊聲再也不是VTS中心的特色了。AIS實施以后VTS為航海保障會起到更好和應有的作用。對ARPA來說,AIS實施以后在識別目標和協助船舶避讓方面會有長足的進步,對減少碰撞事故會起到很好的作用。

AIS也不是萬能的,對一些沒有安裝AIS的小型船舶,AIS無法發現。關于“AIS無法發現小型船舶”一事,可在AIS實行一段時間后,通過推廣小型船舶安裝價格便宜簡易AIS設備來解決。

十五、AIS實施以后對航標的影響

  航槽的開挖是一項大投入的工程。航槽的設計,一般是在滿足安全要求的前提下,開挖的越乍越經濟。為了讓船舶看清航槽的位置,航槽兩側需要設置航標。由于航標設在流動的水中,受水流的影響漂移半徑在1030米左右。為了達到同樣的安全系數,航槽只好相應加寬。在AIS系統情況下就不同了,電子航標的位置是不受水流的影響而移動的,在同樣的安全系數的情況下,可以降低對航槽開挖寬度的要求。從而降低航槽建設成本。

  燈浮是容易漂移的航標,一但漂移,容易造成船舶的擱淺。在AIS系統下可完全改變這一狀況。由于AIS狀態下的電子航標是不會移位的,因燈浮漂移而造成船舶擱淺的因素也就不成立,部分擱淺事故也就可以避免。如果在AIS系統情況下仍需要現行的實物航標的話,只要在現行燈標體上安置一臺AIS設備就能解決。當燈標發生移位時,移位了的燈標上的AIS設備就能把移動了的位置報告出來并報警,對航行安全是非常有好處的。

  目前沉船標的設置需要審批,周期比較長,沉船標顯示的訊息如左側標,獨立礙航標等內容也比較少。在AIS系統情況下,每一艘船舶都可以使用短消息等手段發布沉船消息,在船舶沉沒到沉船標拋設期間,船管理部門可以設電子沉船標,電子沉船標不僅可以包含一個具體坐標位置,不僅包含如左側標、獨立礙航標等簡單信息,還可以包含一個具體的警告區域(面積)并備注有相關信息和危急等級的綜合信息。當因潮流等因素沉船移位需要移動沉船標時,現行的沉船標移位需要人力物力,而在AIS系統情況下只要輕輕點擊鼠標就能完成對沉船標移位。

十六、AIS實施以后對航行警告航行通告的影響

  現行的部分航行警告航行通告的內容,如超大型船舶的長距離拖帶、沉船等將會被全新的AIS系統的船舶告知方法所取代。目前超大型船舶的長距離拖帶,除了航行許可的審批外,還須要對超大型船舶長距離拖帶的特殊性和何時出發,何時到達(經過)某地等可能需要他船進行協助避讓的事項發布航行警告,以便
接收到該航行警告的船舶可估計相遇時間從而主動協助避讓。AIS實施以后,超大型船舶的長距離拖帶的航行警告將被AIS標識有超大型船舶特殊信號的顯示界面所取代,根據需要,這種超大型船舶特殊信號接近到一定的距離時可被設置為報警,提醒操縱者重視,其效果要遠比現行發布航行警告要好許多。象大風警

報,搶險救助等方面的航行警告,肯定會于現行的做法有較大的區別,其結果會大大提高工作效率和便于用戶。

十七、AIS實施以后對船舶和船舶有關單位的影響

  在船舶建造、航運過程中,需要和很多方面打交道,很多部門需要了解船舶的動態。從船舶航運的角度來講,船舶進港需要與港口當局、引航、拖輪、碼頭等打交道,這些單位都需要了解準確的船舶動態預報以便配合;從船舶自身管理的角度來講,人員的調動、公司人員上船工作等,都需要了解船舶的動態。AIS不但能準確的預報船舶的動態時間,在需要的情況下,還可自行觀察實況,推算船舶的靠碼頭、系浮筒的時間。如拖輪可以等待到最佳時間開航迎上去,協助靠碼頭,使工作順利并節約費用。AIS實施以后能夠做到準確的預報并為該類工作節省時間。從船舶裝載運輸的貨物運的角度來講,對及時提貨,及時送達交付運輸的貨物都有很現實的意義。

 十八、AIS實施以后對物流的影響

  物流是現代科學的產物,主要體現在對貨物的實時監控上。目前的物流已經做到或正在著手做到實時監控。在無線電監控技術的幫助下,集裝箱的監控方面已經取得了可喜的成績,做到從空箱、裝箱、卡車運輸、堆場位置、報關、起吊、裝船的全程實時監控。實時監控下的集裝箱,除可了解集裝箱的實時狀態(位置)、進程外,還可查閱歷史上某一時刻的狀態(位置)、進程。結合企業單位的物流數據庫,從企業生產的產品甚至的產品部件開始就能實時監控。AIS的實施,實時監控的范圍可從陸上擴大到海上(船上)。對物流的可信度會大大提高,對貨物的交易會有很大的幫助。

  AIS實施以后,集裝箱船舶到港靠碼頭時間的預報準確度會非常地高,貨主根據自己集裝箱的裝船位置,可以推算起吊卸船的時間,做到集裝箱直接卸到自己派出的集裝箱卡車上并直接開往目的地。僅此一項,就可以節約大量的費用。

 十九、AIS系統的延時違控

  這里用點名的例子來比喻。點名的人和被點名的人都在一起(10米內),當點名點到張三,張三立即答“到”,當點到李四,李四立即答“到”。在近距離的點名每點一位的時間,一般在一、兩秒鐘。當某些被點名的人與點名的人距離比較遠(1000 米),就可能出現另外的情形。當點名點到張三,因聲波傳遞來回就需要56秒鐘,張三聽到點名立即答的“到”,點名的人聽到“到”也是56秒鐘以后的事了,如果仍按剛才的速度點名,點名人可能認為張三缺席而已經點下一位了。要確保距離比較遠(1000米)的人不被認為缺席,只有點名的速度放慢,譬如說,當點好一位名后,無論有否答“到”,都等上一段時間(如10秒鐘)。

  AIS系統的延時連接功能就是根據遠距離點名的原理。電波傳遞速度在一般情況下可以被忽略,但在SOTDMA技術中,其電波傳遞速度不能被忽略,AIS系統的延時是用微秒計算的。延時連接考慮的最大距離為202.16海里。

 二十、AIS系統的升級

  系統升級這個概念已經很普及,電腦的的操作系統中從視窗95升級到視窗98;從視窗98升級到視窗2000等。很多電子設備都有系統的升級這功能。AIS系統也不例外,也有系統升級的功能。AIS系統的升級不是簡單的指操作系統的升級,而是AIS整個系統的升級。由于AIS系統是全球實時傳輸相同規格報文的,系統升級是指實時傳輸的報文種類需要增加或報文規格需要改變。由于報文種類或報文規格需要改變,所以系統升級涉及全球AIS系統的所有岸站和AIS系統的所有船站。

 

  AIS船位報中對位置描述的改變為例,目前規定的位置的描述是:經度28比特;緯度27比特(精度米級),采取這樣的定位精度主要考慮的是定位手段的精度和航海的需要程度。如果若干年后定位手段的精度上升為厘米級,航海對位置精度有升級為厘米級需要時(精度厘米級),就可以對位置的精度進行升級。經度、緯度的比特就要增加。將目前描述位置的“A區”由“B區”取代。由于全球AIS系統的所有岸站和AIS系統的所有船站不可能同時升級的,在程序修改完成后,可先在全球AIS系統的所有岸站進行升級,然后再在AIS系統的所有船站進行升級。在船站升級過程中,位置“A區”和位置“B區”同時有效,規定“B區”優先于“A區”,已升級的船舶位置精度為厘米級,尚未升級的船舶位置精度為米級。全面升級后的船舶位置精度都為厘米級。

二十一、AIS與船名有關的問題

  有理由相信,早期的船舶是沒有船名的,隨著交往的不斷增加,加上人們對船舶的熱愛和擬人化,船舶就有了自己的船名。為了讓更多的人知道自己船舶的船名,不知何時,人們就把船名書寫在船艏兩側。隨著工業革命的興起,船舶的交往更加平凡,有在較遠的地方看清船名的要求,就出現船名旗。既用不同的旗幟各代表一個字母或數字,用代表本船船名的旗幟懸掛在船舶駕駛臺的上方來顯示船名。這種顯示船名的方法配上望遠鏡的觀察,可從原先僅能在特定的角度數百米提高到幾乎全方位數千米看清船名。直到現在,規定船舶進港時仍需懸掛船名旗。隨著工作節奏加快和希望對遠距離船舶的船名了解,這樣的觀察“距離”和觀察“方法”顯然不能使人們滿意。AIS就是解決觀察距離和觀察方法的最佳方法。用AIS觀察的距離能提高到20海里,甚至更遠,在AIS岸基站網的傳輸下,有權用戶可在全球任何地點都能實時“觀察”到被觀察船的船名和具體位置等。

 二十二、關于AIS的建設、數據管理、使用權、保密等問題

  關于AIS的基站建設,無可非議地由國家主管機關負責建設,國家主管機關對AIS數據有管理的職能。國際海事組織對AIS數據管理和使用有明確的規定。對AIS數據管理中的日常工作,會委托一個商業機構來管理。船舶、貨主、代理或其他有關單位需要使用AIS數據,需要交納相應的費用,使用權限、保密等也會根據合理的規定,嚴格管理。

AIS數據是一項相當有潛力的事業,很多企業都看中了這一領域。誰會是AIS數據的商業管理機構?爭奪AIS數據商業管理機構的戰斗很快會打響,會成為IT企業強占的制高點。只有有戰略眼光,有充分準備,提前介入的IT企業才會獲得這一機會。機會總是為有準備的人們準備的。

 二十三、關于的AIS系統名稱

  在數字選擇性呼叫(DSC)階段,是通過VHF詢問、回應等手段達到自動識別對方船舶的目的,其船舶自動識別系統的名稱和內容是相符的。目前船舶自動識別系統(AIS)已經有了很大的發展,已從數字選呼性呼叫到自行廣播的階段,所有岸站、船站是通過接受廣播而獲得對方的有關訊息,如果A船在AIS數據設置過程中設置成B船,AIS系統無法“識別”出該船為A船,只能“讀”為B船。如果讀者在對AIS系統全面了解的基礎上,能對該系統取一個恰當的名稱并得到國際上的認可的話,將會是對國際航海事業的一大貢獻。希望更多的人員來關心研究AIS

 二十四、結束語

考慮到AIS對航運及海事管理的影響和重要性,隨著科研管理的成熟,我國應立即抓緊時間,投入巨資對AIS研究,再也不要象GMDSS等設備一樣,等別人占領市場后我們再往市場內擠,那時花百倍的努力也不如現在使一份的力量,跟上國際AIS步伐。


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