航海技術(shù)畢業(yè)論文--ais的發(fā)展與其在航海實踐中應(yīng)用的研究

1、<p>　　畢 業(yè) 專 題 論 文</p><p>　中文題目AIS的發(fā)展與其在航海實踐中應(yīng)用的研究</p><p>　英文題目The research of development of AIS and appliance of AIS in navigational practice</p><p>　作者姓名</p><p>

2、　所在專業(yè)航海技術(shù)</p><p>　所在班級航海1073班</p><p>　申請學位</p><p>　指導教師</p><p>　　畢業(yè)專題論文成績評定</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　緒 論- 1 -</p>&l

3、t;p>　　第一章 AIS的產(chǎn)生背景及其功能- 2 -</p><p>　　1．1 AIS產(chǎn)生的背景- 2 -</p><p>　　1.2 AIS的發(fā)展過程- 2 -</p><p>　　1.3 AIS發(fā)展的前景- 2 -</p><p>　　1.4 AIS的概念和意義- 2 -</p><p>　　1

4、.5 新規(guī)范的AIS技術(shù)特點- 3 -</p><p>　　1.6 AIS在海事管理中的應(yīng)用及其前景- 4 -</p><p>　　第二章 AIS的發(fā)展現(xiàn)狀- 6 -</p><p>　　2.1有關(guān)AIS的國際組織會議及審議的問題- 6 -</p><p>　　2.2 AIS在船舶航行及避碰中的應(yīng)用- 7 -</p>

5、<p>　　2.3 AIS的試驗機應(yīng)用現(xiàn)狀- 8 -</p><p>　　第三章 對AIS的研究及特點- 9 -</p><p>　　3.1 對AIS基礎(chǔ)技術(shù)性問題的研究- 9 -</p><p>　　3.2 對AIS的應(yīng)用的研究- 10 -</p><p>　　3.3國際上對AIS的研究- 12 -</p>

6、<p>　　第四章 結(jié)論- 13 -</p><p>　　鳴 謝- 14 -</p><p>　　參考文獻- 15 -</p><p>　　AIS的發(fā)展與其在航海實踐中應(yīng)用的研究</p><p>　　船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）自90年代中期由瑞典等國家提出，得到迅速的發(fā)展，IMO在1999年通過了《AIS強制安裝的決定》，

7、并將于2002年7月1日開始逐步強制在船上安裝ＡＩＳ設(shè)備；該設(shè)備安裝以后，對目前航運界的避碰手段、航行警告制度、傳為報告制度以及物流方面將產(chǎn)生巨大而深遠的影響。</p><p>　　關(guān)鍵詞:AIS 現(xiàn)狀 應(yīng)用 研究</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Automatic Identificati

8、on System (AIS) since the mid-90s made by Sweden and other countries, rapid development, IMO in 1999 adopted the "AIS mandatory installation of decision " and will be 1 July 2002 the ship began to gradually for

9、ce Installation of AIS equipment; the equipment installed, the shipping industry on the current means of collision avoidance, navigation warning system, communication and logistics for the reporting system will have trem

10、endous and far-reaching impact.</p><p>　　Key words: AIS Status Applied Research </p><p>　　第一章 AIS的產(chǎn)生背景及其功能</p><p>　　1．1 AIS產(chǎn)生的背景</p><p>　　航行中的船舶之間的信息交換是非常有限

11、的，手段也非常單一，主要是利用VHF進行通信，但是由于語言的障礙，是的船舶雙方不能進行很好的溝通，也就無法了解雙方的操船信息與意圖，使船舶碰撞的可能性大大增加，在某些限制水域和VTS作用區(qū)，是通過無線電詢問或船舶主動向控制中心報告而獲得船舶信息的，此信息再由人工的方式輸入VTS系統(tǒng)從而實現(xiàn)對船舶的跟蹤管理，但是對于船舶航行密度較大的地區(qū)來講，不僅勞動強度增大，而且操作上容易出現(xiàn)差錯，再加上雷達盲區(qū)，容易失去目標，針對上述情況，至上個世紀

12、九十年代，IMO就著手研究AIS系統(tǒng)。</p><p>　　1.2 AIS的發(fā)展過程</p><p>　　盡管早在十年前有關(guān)航運部門提出了對AIS的迫切要求，但是沒有先進技術(shù)的支持，要滿足AIS的要求也是不可能的，而AIS系統(tǒng)的三大技術(shù)支柱就是：高精度的定位手段；自控時分多址接續(xù)技術(shù)（SOTDMA）和電子海圖技術(shù)，同時一個全球范圍內(nèi)統(tǒng)一的船舶編碼（MMSI）也是必不可少的；就是年代末，信息

13、技術(shù)與通訊技術(shù)的發(fā)展和完善，使AIS得到迅速的發(fā)展。AIS作為一個強制安裝的項目，將于2002年7月1日開始實施，到2008年全面實施。</p><p>　　1.3 AIS發(fā)展的前景</p><p>　　從AIS的基本功能和技術(shù)特點看，該系統(tǒng)為船舶航行安全和航行管理提供了一種新型有效的手段。據(jù)國外有關(guān)部門在1999年作的統(tǒng)計和預(yù)測，AIS的發(fā)展雖比ECDIS（電子海圖顯示與信息系統(tǒng)）起步晚

14、了十年左右，但它的發(fā)展數(shù)度已大大超過ECDIS，今后若干年將保持這種發(fā)展趨勢，從IMO的方面看，AIS的強制配備要求將先于ECDIS,新的SOLAS拱月修正案已經(jīng)在2000年底被正式通過，這就意味著2002年的7月1日將進入配備AIS設(shè)備的實施階段。74SOLAS公約的88年修正案對公約的第四章（無線電通信）作為重大修正，提出了航運界人所皆知的GMDSS計劃，GMDSS計劃的實施帶給航運界和個管理部門的影響是巨大的。將要實施的AIS系統(tǒng)

15、，設(shè)備的規(guī)模和費用上雖比不上GMDSS，但其對船舶航行安全和航行安全管理的作用卻是十分重要的，發(fā)展的規(guī)模和前景是非常廣闊的。</p><p>　　1.4 AIS的概念和意義</p><p>　　全球無線電應(yīng)答器系統(tǒng)，也稱自動識別系統(tǒng)（AIS），是近年來幾個國際組織，特別是國際海事組織（IMO）、國際航標協(xié)會（IALA）、國際電信聯(lián)盟（ITI-R）共同的研究成果。AIS的目的是使所有船舶都安

16、裝無線電應(yīng)答器系統(tǒng)，使本船可以被其它裝有無線電應(yīng)答器的船舶“看得見”。船舶之間“看得見”，意味著不需要人為介入便能夠連續(xù)交換重要的航行數(shù)據(jù)，包括當前航行狀態(tài)和動態(tài)。信息中最重要的數(shù)據(jù)包括船籍、船位、航線、航向、航速、轉(zhuǎn)向速度。只有當這些信息可自動、連續(xù)傳送給“所有”相關(guān)船舶時，AIS才可稱為無線電自動識別系統(tǒng)。</p><p>　　由于AIS使用海上移動VHF波段交換數(shù)據(jù)，所以AIS設(shè)備的成本相對于雷達設(shè)備要低，

17、然而它的“可視”范圍卻幾乎等于雷達。由于這種特性，AIS將為船舶提供一種有效的避碰措施，并極大地增強雷達功能。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?shù)豓TS站也可以收到。為處理AIS信息，VTS只需配有AIS基站，操作員無需逐個查詢船舶，利用AIS就可以獲得所有裝有AIS船舶的完整的交通動態(tài)信息。由于AIS完全獨立于雷達，也就是說，基于AIS的VTS無需安裝雷達，因此，AIS技術(shù)對VTS操作的長期作用，其效果不可

18、估量。</p><p>　　最后，如果將定期航行和固定航線的船舶的相關(guān)信息經(jīng)?；蛘甙葱杓釉趥魉托畔⒅?，AIS將成為一種船舶報告系統(tǒng)。這些附加的信息包括船舶呼號、船名、貨種、始發(fā)港和目的港以及實際吃水，等等。</p><p>　　上述三個應(yīng)用領(lǐng)域組成了AIS的整體思想，也是IMO對它的定義的依據(jù)：</p><p>　　——AIS是一種船上改善避碰效果的方法</p

19、><p>　　——AIS是一種不用雷達及可使VTMS獲得交通狀態(tài)的方法</p><p>　　——AIS是一種制定船舶報告計劃的方法</p><p>　　1.5 新規(guī)范的AIS技術(shù)特點</p><p><b>　　系統(tǒng)工作特點：</b></p><p>　　——在所有區(qū)域內(nèi)自主和連續(xù)工作</p&g

20、t;<p>　　——有還是管理部門的交管監(jiān)視中心指配工作信道和模式，以便主管部門控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈g隔和時隙</p><p>　　——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</p><p>　　系統(tǒng)傳輸?shù)撵o態(tài)信息：IMO編碼（如有）、呼號和船名、船的長度和寬度、船的類型、定位天線在船上的位置。</p><p>　　系統(tǒng)傳輸?shù)膭討B(tài)信息

21、：船位、國際協(xié)調(diào)時、對地航向、對地航速、航跡向、航行狀態(tài)、轉(zhuǎn)向率、橫傾角（選用項）、縱傾和橫擺（選用項）。</p><p>　　系統(tǒng)傳輸?shù)暮叫邢嚓P(guān)信息：船舶吃水、危險貨物類型、目的港和預(yù)計到達時間、航行計劃（選用項）、簡明的安全信息。</p><p>　　技術(shù)特點：AIS采用OIS（Open Systems Interconnection）工作模型，無線傳輸?shù)膶拵?5kHz或12.5kH

22、z（見ITU-RM.1084），調(diào)制采用GMSK方案，數(shù)據(jù)編碼為NRZI方式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋忍芈蕿? 600b/s。</p><p><b>　　AIS的功能特性：</b></p><p><b>　　與DSC兼容</b></p><p>　　——允許訪問GMDSS A1海區(qū)的海岸站臺</p><p>

23、;　　——允許提供簡單的GMDSS A1海區(qū)的雷達目標確認</p><p>　　——提供了一種AIS信道管理的方法于12.5kHz窄帶信道兼容</p><p>　　——提供了一種引入新的AIS信道的方法</p><p>　　——符合窄頻帶前向糾錯的發(fā)射需要</p><p>　　——與當前的25kHz寬帶系統(tǒng)相兼容與雙工信道兼容 </p&

24、gt;<p>　　——協(xié)助雙工的海岸基站的信號轉(zhuǎn)發(fā)</p><p>　　——可提供一個半徑為100 n mile 的廣域覆蓋</p><p>　　——在廣域覆蓋的區(qū)域，允許船載的自組織的無錯的AIS無線應(yīng)答器發(fā)射信號</p><p>　　——協(xié)助訪問岸站的服務(wù)中心與數(shù)據(jù)庫</p><p>　　——NOAA PORTS 數(shù)據(jù)（潮汐

25、，洋流，天氣等） </p><p>　　——國家氣象服務(wù)中心（圖像和為本信息）</p><p>　　——港口管理服務(wù)中心（引水機構(gòu)，港口代理，港務(wù)局，海上運輸?shù)闹修D(zhuǎn)機構(gòu)，等等）</p><p>　　1.6 AIS在海事管理中的應(yīng)用及其前景</p><p>　　AIS 的基本功能是為了實現(xiàn)船舶的自動識別，減少和避免船舶間的碰撞。目前這一功能發(fā)揮

26、的比較好。此外，AIS還有一些其他功能以正在發(fā)揮作用，特別是在海事監(jiān)管和搜尋救助中發(fā)揮的作用比較明顯。</p><p>　　提高海上搜尋與救助能力</p><p>　　渤海海峽和瓊州海峽提前安裝AIS的一個重要原因是提高這些水域的海上搜尋和救助能力。AIS的安裝，增強了船舶安全航行的技術(shù)條件，改善了重點水域安全航行的環(huán)境，提高了海事部門對船舶遇險救助的指揮和決策能力。當船舶遇險時，海上搜救

27、中心可以通過岸基AIS很快找到離遇險地點最近的船舶前往救助，從而大大提高了搜救工作效率。煙臺海事局在2005年2月對“FLU19”輪和“GU”輪的救助過程中，AIS發(fā)揮了其獨有的作用。</p><p><b>　　提高交通管制效率</b></p><p>　　為實現(xiàn)對船舶自動識別，減少VTS人員與船舶駕駛員在VHF上的通話時間，目前個海事局正在將AIS整合進VTS系統(tǒng)

28、，彌補了單純依靠雷達系統(tǒng)進行人工識別的不足，使VTS人員在任何時候都能全面掌握區(qū)域內(nèi)船舶交通狀況，提高了交通管制的工作效率。</p><p>　　AIS的“黑匣子”功能</p><p>　　據(jù)南方網(wǎng)訊報道“上海海事局2004年8月27日對違反規(guī)定向轄區(qū)內(nèi)海域排污的兩艘外輪送達了行政處罰通知書，罰款13萬元。在最新應(yīng)用的AIS記錄的確鑿證據(jù)面前，兩外輪船長心服口服地接受了處罰”。原來，檢察人

29、員在對船舶進行檢查時，發(fā)現(xiàn)該兩外輪有違章排污嫌疑，立即通過船舶報告中心調(diào)取了新使用的船舶識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。在確鑿證據(jù)面前，船方不得不承認在中國海域違章排污的事實。在事故調(diào)查中，船舶報告中心存儲了船舶標識和船舶航跡，AIS在其中實現(xiàn)了類似“黑匣子”功能。</p><p>　　發(fā)布海上安全信息和識別助航設(shè)備</p><p>　　海事部門可以實時通過AIS系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)鏈路傳輸發(fā)布最新的航行警告、

30、潮汐和氣象等信息，提高了船舶的安全系數(shù)。此外將AIS安裝在水上浮標等各種助航設(shè)備上，有利于船舶駕駛?cè)藛T識別，也有利于航標管理部門和海事部門監(jiān)控它們的狀態(tài)。當由于惡劣天氣或其他原因使浮標移位時，可以通過設(shè)定的監(jiān)控報警裝置及時發(fā)現(xiàn)，及時采取措施，從而減少事故的發(fā)生。</p><p><b>　　監(jiān)控船舶排污活動</b></p><p>　　根據(jù)規(guī)定，化學品船的洗艙水要排入

31、岸上接收設(shè)施或者海中。但排于海中要滿足一定條件，例如，對于C類物質(zhì)，根據(jù)MARPOL73/78附則二的規(guī)定必須滿足水深不少于25 m ，距“最近陸地”不少于12 n mile ,且船舶的航行速度至少為7 kn 等條件。以前，由于技術(shù)原因，海事部門很難對船舶排放洗艙水進行監(jiān)控。裝了AIS設(shè)備之后，可以對船舶整個航程進行監(jiān)控，核對船舶是否滿足了排放條件。這樣，可以杜絕一些違章排放洗艙水的行為。</p><p>　　A

32、IS具有全球聯(lián)網(wǎng)實施動態(tài)船舶監(jiān)控的潛能 </p><p>　　AIS 采用開放系統(tǒng)互聯(lián)的工作模式（OSI），使該系統(tǒng)具有很大的兼容性，而它的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用特性為實現(xiàn)實時的和動態(tài)的海事管理提供技術(shù)平臺。目前，各國正在探討AIS的組網(wǎng)和聯(lián)網(wǎng)問題，將來會建成無縫覆蓋世界各沿岸海域的岸基網(wǎng)。屆時，世界各國海事部門將聯(lián)手對航行在世界各沿岸水域的船舶進行實時監(jiān)控，從而解決目前存在的諸多問題。例如，一些海事局經(jīng)常收到一些要求協(xié)查

33、被海盜劫持船舶的通報。海盜劫持船舶后，將船舶圖成別的顏色并換上事先準備好的另一套船舶證書繼續(xù)營運。通常要在世界范圍內(nèi)查到這樣的船舶猶如大海撈針。岸基網(wǎng)建立之后，可以對船舶進行適時、全過程監(jiān)控，當船舶被海盜劫持后，就很容易發(fā)現(xiàn)和追蹤船舶。但海盜劫持船舶后，AIS可能被關(guān)閉，使岸基管理部門找不到目標。此時，可以在整個岸基網(wǎng)中加上報警功能，當被監(jiān)控目標突然丟失后，能發(fā)出報警，岸基管理部門可以立即與船舶聯(lián)系，如果聯(lián)系不上，就可以調(diào)集海岸警備隊的

34、船只前去巡查并提醒周圍船舶的注意。這樣，可以利用岸基AIS網(wǎng)的實時監(jiān)控功能及早發(fā)現(xiàn)劫船行為，及時采取措施。</p><p>　　毋庸置疑，如果AIS 的設(shè)想得到實現(xiàn)，必將極大地促進船舶交通管理的安全和效率，并使VTS操作更加經(jīng)濟、更加有效。</p><p>　　第二章 AIS的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　2.1有關(guān)AIS的國際組織會議及審議的問題</p>

35、;<p>　　1992年：國際燈塔協(xié)會IALA根據(jù)調(diào)研想國際海事組織IMO和國際電信聯(lián)盟ITU做工作決定使用數(shù)字選擇性呼叫DSC技術(shù)的應(yīng)答置系統(tǒng)，并以國際無線電咨詢委員會（CCIR，現(xiàn)為ITU-R）M.825 號勸告內(nèi)容作為國際標準。同年，IMO航行分委會NAV38次會議，同意使用DSC技術(shù)的應(yīng)答置系統(tǒng)的提案。IMO會議提出對SOLAS公約第5章進行修改。</p><p>　　1994年—1995年

36、：瑞典和芬蘭首次提出“無線電AIS”的概念。德國助航研究與發(fā)展中心完成一項將DSC式無線電應(yīng)答器集成到VTS中心進行了試驗。</p><p>　　1995.7：在IMO NAV41次會議上，瑞典芬蘭聯(lián)合首次提出“將自組織時分多址技術(shù)應(yīng)用于船舶間和船岸間海上轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)的建議草案”的提案。同時，會議根據(jù)英國提案。確定利用VHF CHN70的應(yīng)答器性能標準。</p><p>　　1996.9：在

37、IMO NAV42次會議上，各成員國代表對AIS采用VHF/DSC式還是自組織時分多址STDMA（Self-Organized time Division Multiple Access）技術(shù)的廣播式兩種信息交換方式進行了廣泛爭論，最后達成共識：未來傳播AIS必須滿足船舶間和船岸間不斷增長的信息交換需求，一個在不久將來不能滿足需求的國際標準將成為技術(shù)發(fā)展的障礙。</p><p>　　1996.12：IMO MSC

38、 67次會議一致同意將廣播式信息交換方案引入AIS。</p><p>　　1997：IMO NAV 43次會議通過“通用船載AIS性能標準建議草案”，確定以自組織通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的“通用船載AIS”作為未來全球海上實施的系統(tǒng)。</p><p>　　1997.6：IMO MSC 68次會議，技術(shù)小組比較了廣播式與DSC式、并制成通報容量大的（最小為2000個報告/min）AIS性能標準草案。&

39、lt;/p><p>　　1997.10：ITU-R無線電通信大會審議M.825號勸告修正草案，用AIS擴大VTS信息，追加VTS用高速自動識別系統(tǒng)的技術(shù)特性的提案。</p><p>　　1998.5：IMO MSC 69次會議采納了AIS性能標準草案。</p><p>　　1998.7：IMO NAV 44次會議，建立了2002年起，所有300總噸以上的新造船和客輪都必

40、須安裝AIS設(shè)備。關(guān)于已營運船舶的強制性安裝AIS設(shè)備要求擬在下次NAV會議討論。</p><p>　　同前，ITU-R第8工作組通過VHF頻道國際標準：全球AIS專用兩個VHF頻道 CHN 78B f=161.975MHz CHN 88B f=162.025MHz，從而滿足了AIS需求的頻率條件。</p><p>　　1998.11：ITU通過AIS技術(shù)標準——建議M.1371。&l

41、t;/p><p>　　1999：IMO NAV 45次會議通過AIS強制性安裝決定：要求在2002年7月1日后建造的新船和從2008年7月1日起在航營運船必須裝備AIS。（詳見附錄A）。</p><p>　　2000.5：IMO MSC會議未通過上述強制性安裝AIS的議案，似交2000.11下屬MSC會議再討論。</p><p>　　國際電子技術(shù)協(xié)會IEC正在制定AIS

42、測試要求的標準61993-2。該標準將提供對所有AIS是被進行型式認可的基礎(chǔ)，原定于2000年5月出臺，現(xiàn)可能要拖到2001年。至此，AIS的概念、工作頻率、系統(tǒng)構(gòu)成、信息交換方式及系統(tǒng)性能標準均已得到解決，余下的測試要求標準及強制性安裝問題估計今、明年也將解決。</p><p>　　2.2 AIS在船舶航行及避碰中的應(yīng)用</p><p>　　目前，船舶在航行避碰過程中，較為有效的助航設(shè)備

43、是雷達，尤其是在能見度受限時但雷達在使用上受自然環(huán)境的影響較大，AIS的使用在某些方面可解決或改善這些問題</p><p><b>　　如：</b></p><p>　　1 當遇到風雪大風浪等惡劣天氣時雷達的反饋信號可能回受到干擾而出現(xiàn)盡可能波或丟失目標等問題AIS盡管在強雷暴天氣中也可能回受到干擾但由于其工作原理的不同受惡劣天氣的影響較雷達來說還是小的多并且只要在A

44、IS 覆蓋區(qū)目標不會由于距離的遠近大小形狀而產(chǎn)生信號差異加之AIS 傳輸?shù)男畔⒘枯^大因而有助于船舶在實施避讓行動前對目標的識別和對避碰局面的判斷。</p><p>　　2 當船舶行使于多島礁航道的彎頭或地段等遮蔽水域時雷達將肯定無法觀測到這些目標而AIS 在這些居間障礙物的高度不影響無線電波傳輸?shù)那闆r下仍咳發(fā)現(xiàn)目標這可使航行于遮蔽水域的船舶及早發(fā)現(xiàn)目標避免突然出現(xiàn)目標使船舶一下陷入十分窘迫的局面中進而提高在該水域

45、中船舶航行安全AIS 在海上搜尋及救助中的應(yīng)用對于海岸監(jiān)控網(wǎng)來說還應(yīng)具有協(xié)助海上搜尋和救助功能當船舶按國際公約的強制裝載要求安裝了AIS 設(shè)備后沿海水域的海上搜尋和救助能力將有所提高當一船遇險時即可通過AIS 設(shè)備發(fā)送有關(guān)遇險信息如船位船名呼號遇險類型等若時間允許還可通過AIS 的短消息的功能發(fā)送更盡的遇險信息如遇險原因自救情況船舶狀況需要救助情況就能夠快速找到離遇險地點最近的船舶從而提高了海上搜尋和救助工作的效率在整個搜尋過程中海上救

46、助協(xié)調(diào)中心也能夠?qū)λ袇⑴c搜尋的船只進行跟蹤和導航從而實現(xiàn)對整個搜尋過程的監(jiān)控和有效地利用可用的資源并確保覆蓋整個搜尋區(qū)域并且所有出事地點附近的船只和參與救助的船只都能夠像海上救助協(xié)調(diào)中心一樣識別遇難船只從而采取救助行動這樣將更有利于高效快速地實施海上搜尋和救助AIS 設(shè)備的發(fā)展將會給未來的海岸監(jiān)控網(wǎng)的發(fā)展帶來</p><p>　　3 AIS 在自動避讓系統(tǒng)中的應(yīng)用為了提高海上航行安全避免船舶碰撞長期以來人們對船

47、舶自動避碰系統(tǒng)進行了大量的研究但兩大問題一直困擾著研究者致使到目前位置仍無實質(zhì)性進展那就是1目標信息的采集2 避讓信息的交換從技術(shù)上涌真正解決這兩個問題那么船舶實現(xiàn)自動避碰將永遠是人們良好的愿望而無法付諸實施AIS 實施后AIS 系統(tǒng)在遠離岸站的情況下同樣會同附近的AIS 系統(tǒng)自成系統(tǒng)顯示周邊船舶的航行動態(tài)開闊水域的船舶相對比較少由于AIS 系統(tǒng)有把最近的一艘船舶作為主要對象船并將其主要數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上的功能很自然AIS 系統(tǒng)會把對方

48、船的主要數(shù)據(jù)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(fā)生碰撞事故時由于對方船的數(shù)據(jù)自動保存在AIS 系統(tǒng)中現(xiàn)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(shù)據(jù)在了解事故情況和調(diào)查階段由于AIS 系統(tǒng)具有把最近對方船的航行數(shù)據(jù)自動保存的功能雙方的動態(tài)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在船舶密集海域和航道交匯處由于對周圍其它船舶的資料非常

49、清楚而不用像目前情況下要靠主動詢問才能</p><p>　　2.3 AIS的試驗機應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　在過去的幾年中，歐洲、北美對AIS發(fā)展較活躍，進行了一系列的試驗。加拿大從1993年起先后對幾種AIS技術(shù)進行了評估試驗，1997年夏天，加拿大海岸警衛(wèi)隊（CCG）和航運界船舶、西海岸VTS中心、引航員等合作進行了AIS試驗。瑞典等北歐一些國家，在軍艦和商船上應(yīng)用全球定位和通信系

50、統(tǒng)做了大量試驗工作。</p><p>　　美國、加拿大、德國、丹麥和芬蘭試驗廣播式AIS。芬蘭用7臺與瑞典形同的AIS裝置進行了各種試驗。在英國沿岸使用VHF/DSC通信方式的AIS，設(shè)置了DSC式應(yīng)答器系統(tǒng)，通報容量為20個報告/min，已投入使用。在美國阿拉斯加州的巴爾德斯VTS也設(shè)置了DSC式應(yīng)答器系統(tǒng)。</p><p>　　南非用的STDMA應(yīng)答器系統(tǒng)，通報容量為1800個報告/m

51、in，瑞典、芬蘭用的同樣系統(tǒng)通報容量為2250個報告。</p><p>　　第三章 對AIS的研究及特點</p><p>　　AIS的發(fā)展現(xiàn)在還處于初級階段，但是發(fā)展非常迅速，也有著很好的發(fā)展前景?，F(xiàn)階段，對AIS的研究已經(jīng)有了系統(tǒng)性的研究，但大多數(shù)都是試探性進行的，并且還沒有正式的研究成果得出。概括的說，現(xiàn)有的對AIS的研究主要包括基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究兩個方面。</p>&l

52、t;p>　　3.1 對AIS基礎(chǔ)技術(shù)性問題的研究</p><p>　　AIS發(fā)展至今，在技術(shù)體制選擇上可以分為兩個階段。最初的AIS系統(tǒng)，采用的是VHF DSC技術(shù)，其基本方法是在70頻道上以DSC方式自動發(fā)出詢問信息，接收到詢問信息的接收機（裝在船舶或岸臺上的設(shè)備）根據(jù)詢問方要求的頻道，將本船的識別碼、船名、航向、航速、吃水等信息自動傳給詢問方，這樣便實現(xiàn)了應(yīng)答功能。后期的發(fā)展，選擇的技術(shù)是SOTDMA。

53、國際海事組織（IMO）第42次會議上，決定船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）采用SOTDMA技術(shù)。因為這種AIS在可靠性、抗干擾性和信道利用率等方面比前者有更大的提高。AIS中采用SOTDMA通信協(xié)議進行通信，信道阻塞率較低，發(fā)信成功率較高，具有良好的性能【2】。</p><p>　　集美大學的王飛舟和范成對此進行了研究【3】，他們從以上兩種系統(tǒng)的信道利用率、可靠性、吞吐能力和檢測容量方面進行比較，得出結(jié)果：</p

54、><p>　　STDMA-AIS的信道利用率約為DSC-AIS的9.3倍；</p><p>　　STDMA-AIS在傳輸可靠性方面要差于DSC-AIS；</p><p>　　吞吐能力受可靠性的影響，兩者相差不大；</p><p>　　STDMA-AIS的檢測容量對誤碼比DSC-AIS敏感的多，尤其采用自組織信道接入模式時，在滿信道負荷時檢測容量會

55、因吞吐性能的惡化而急劇減少。</p><p>　　因此得出結(jié)論，STDMA-AIS還存在一些缺點。STDMA-AIS的差錯控制性能是制約其總體性能的瓶頸，可以借鑒DSC通信協(xié)議的差錯控制技術(shù)，針對VHF信道的特定換將采用進一步的糾錯措施，通過提高STDMA通信協(xié)議的差錯控制性能來改善其總體性能。</p><p>　　對于AIS的可靠性問題，文獻[4]對AIS系統(tǒng)性能在信道過載時的特點進行分

56、析得出結(jié)論：使用AIS時，不能完全相信其提供的遠處船舶的運動情況，AIS在檢測遠處目標時，信道容量會變小，且當鏈路容量過載時，AIS的作用距離也會縮小，將會看不到原來印象中能夠觀察到的區(qū)域。因此，駕駛員應(yīng)當了解AIS的這種特點，避免被AIS顯示的遠區(qū)無船的假象迷惑，提高船舶航行的安全性。</p><p>　　此外，AIS屬于蜂窩移動通信系統(tǒng)范疇，是一種無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，在實際應(yīng)用中對船舶航行安全至關(guān)重要，網(wǎng)絡(luò)通信

57、安全和信息安全必須得到保證。文獻[7]通過對船載自動識別系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)原理進行分析，找出其在網(wǎng)絡(luò)安全方面可能存在的隱患，進而利用船舶避碰方面的知識，對其在航海應(yīng)用中帶來的影響進行了探討，取得了船載自動識別系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全問題在船舶避碰領(lǐng)域、自動避碰系統(tǒng)、船舶交通管理系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域以及船舶自動識別系統(tǒng)自身性能等方面的影響模式及影響程度的結(jié)論。在AIS信息安全方面，IMO海上安全委員會第79屆會議指出，在Internet上傳播AIS信息可能不利于船舶

58、和港口設(shè)施的安全和保安，也會降低IMO加強海上安全和保安措施的功效，并敦促成員國政府通過本國的立法，限制或不鼓勵在Internet上發(fā)布AIS信息。</p><p>　　3.2 對AIS的應(yīng)用的研究</p><p>　　3.2.1 AIS接口研究</p><p>　　AIS的應(yīng)用中，對外接口非常重要，也是進行應(yīng)用必不可少的工作，因此對AIS接口或AIS與其他系統(tǒng)的數(shù)

59、據(jù)交換研究也成為一個熱點之一。在實際應(yīng)用中，將AIS與VTS系統(tǒng)結(jié)合，以及AIS信息顯示等已有較多研究成果和實際應(yīng)用案例【13】【14】【15】，并取得了良好的效果。</p><p>　　3.2.2 AIS應(yīng)用于船舶安全保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合研究【5】【6】【16】【17】</p><p>　　AIS的信息與雷達的信息存在互補性，一些學者提出將AIS信息融入雷達系統(tǒng)中，為船舶導航和避碰系統(tǒng)提供

60、更精確、更可靠、更實用的數(shù)據(jù)，也可以融入VTS中的雷達系統(tǒng)中，為港口的船舶交通管理提供更可靠的依據(jù)。現(xiàn)階段提出的AIS信息與雷達信息的融合采用的是數(shù)據(jù)融合技術(shù)，但是數(shù)據(jù)融合方法多種多樣，采用什么養(yǎng)的數(shù)據(jù)融合方法，是研究的課題之一。在此問題上，集美大學的林長川【5】就AIS與雷達目標位置信息融合問題，給出了從坐標變換到目標點跡關(guān)聯(lián)以及目標位置數(shù)據(jù)融合三個階段的處理方法。他在點跡關(guān)聯(lián)步驟中采用關(guān)聯(lián)門限方法，在數(shù)據(jù)融合階段采用了基于統(tǒng)計的加權(quán)

61、估計方法。在雷達與AIS目標位置數(shù)據(jù)融合問題上，首次給出了一個完整的處理步驟，提出了自己的處理方法。在兩者目標位置數(shù)據(jù)融合上提出的統(tǒng)計加權(quán)估計方法中和考慮到兩個處理對象的特點，簡單易行，具有實用性，不過在其他環(huán)節(jié)的處理上有點簡單，對處理后的精度考慮也不是很全面。文獻[6]提出一種基于改進的自適應(yīng)模糊系統(tǒng)的徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)和a-b濾波器的信心融合算法，實現(xiàn)雷達與AIS目標數(shù)據(jù)融合，可以有效地提高目標跟蹤的精度。</p><

62、;p>　　3.2.3 AIS融入船舶避碰系統(tǒng)方法的研究[9][12][18][19]</p><p>　　上海海事大學的賈海辭和孔凡村對如何將AIS應(yīng)用到船舶避碰系統(tǒng)中進行了研究[9]，給出了基于AIS信息的傳播避碰系統(tǒng)的組成、動態(tài)模型的建立、信號處理等。文獻[12]指出AIS的廣泛應(yīng)用將對船舶間避碰起到重大作用，能很好地彌補ARPA和VHF避讓的局限性，對航海自動化技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生積極影響。但是，從AIS所

63、提供的船舶數(shù)據(jù)看，既缺少用于避碰危險判斷的重要信息（如目標的相對運動速度和我船的最近會遇距離等），也不能提供避碰決策信息。因此，借助AIS避碰還需要考慮駕駛員對AIS接受信息的正確理解。直接將AIS用于協(xié)助避碰，如果輸永不當仍然會存在人為因素造成的碰撞事故。如何將AIS信息應(yīng)用于船舶的自動避碰系統(tǒng)中，確保船舶自動避碰的可靠性，將是航海技術(shù)的最新研究課題。</p><p>　　3.2.4 AIS用于航標遙控遙測的研

64、究</p><p>　　文獻[10]提出將AIS應(yīng)用到航標遙測遙控系統(tǒng)中，給出了應(yīng)用AIS后簡單的航標遙測遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并列舉應(yīng)用了AIS的航標遙測遙控系統(tǒng)的優(yōu)點。此外，他提出了虛擬航標的概念，認為如果某一航區(qū)內(nèi)的助航標志應(yīng)經(jīng)納入AIS的管理中，那么在該區(qū)域中的航標都會按照1次/3min的速率送出最新的航標標志數(shù)據(jù)（ITU規(guī)定了AIS航標的具體要求），這些航標數(shù)據(jù)會實時動態(tài)的被船載AIS設(shè)備接收到，并在電子海圖上

65、顯示出來。因此，如果用AIS來代替實際的航標，對船載AIS設(shè)備以及航標的數(shù)據(jù)不會有影響。從理論上說，AIS覆蓋區(qū)內(nèi)便可以不再需要設(shè)置具體的航標設(shè)備，并將這種沒有實際物化的助航設(shè)備，或者僅用AIS應(yīng)答\接收機代替的實際助航設(shè)施的航標成為虛擬航標。但是這種想法能否實現(xiàn)，符不符合實際的應(yīng)用要求，還有待進一步的研究和討論。</p><p>　　3.2.5 AIS應(yīng)用于VTS的研究</p><p>

66、　　由于AIS本身的優(yōu)勢，一些學者提出將AIS應(yīng)用到VTS中。近年來，在很多國家港口或水域的VTS中，AIS技術(shù)得到了試驗或有限應(yīng)用。各方面的試驗和應(yīng)用證明AIS技術(shù)可提高VTS對船舶和助航標志的監(jiān)控能力，改善VHF語言通信環(huán)境，增強VTS信息服務(wù)功能，可進一步提高船舶航行安全，還能起到保護海洋環(huán)境的作用。文獻[11]對基于AIS的VTS系統(tǒng)設(shè)計要求進行了分析，對建立系統(tǒng)的模型、所需關(guān)鍵技術(shù)和該系統(tǒng)的特點進行了討論，并指出實現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵

67、技術(shù)在于：ECDIS的發(fā)展、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、精確定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。</p><p>　　大連海事大學劉人杰[20]討論了VTS水域內(nèi)由AIS船臺和岸臺所構(gòu)成系統(tǒng)的正常工作條件和系統(tǒng)容量（船舶數(shù)量）的計算方法，給出了計算公式，并提出了增大系統(tǒng)容量的措施。提出目前一般VTS應(yīng)用AIS后，船舶數(shù)量是能滿足系統(tǒng)正常工作條件的要求的，但在交通十分繁忙的水域，實際AIS時隙占用數(shù)可能會超過信道容量理論值的80%，甚至超過90

68、%，這時，如果各個船舶的AIS利用SOTDMA技術(shù)發(fā)送信息，某些時刻系統(tǒng)阻塞率可能會急劇上升，從而影響船舶之間的正常數(shù)據(jù)交換和VTS對船舶的數(shù)據(jù)收集和管理，必須可以采取相關(guān)措施增加系統(tǒng)實際容量。</p><p>　　針對在AIS應(yīng)用中AIS站址選擇問題，文獻[21]通過分析我國現(xiàn)有的VTS、RBNDGPS、VHF-DSC臺站、燈塔的布局和現(xiàn)狀，提出了在VTS水域中AIS基站站址選擇的一般標準，并且分析了如何選取A

69、IS基站的天線高度。</p><p>　　3.2.6 AIS與ECDIS組合應(yīng)用的研究</p><p>　　在導航技術(shù)的發(fā)展過程中，出現(xiàn)了很多技術(shù)，在船上也已經(jīng)有多種目標位置數(shù)據(jù)的顯示裝置，例如ARPA和正在迅速發(fā)展的ECDIS，因此，如果將AIS的信息顯示到已有的顯示裝置上，既可以減少船臺配備的裝置的數(shù)量，減輕船舶以及操作人員的負擔，又可以利用AIS的信息為船舶導航和避碰提供更可靠及時的

70、數(shù)據(jù)。目前ECDIS的性能標準、海圖顯示規(guī)范、數(shù)據(jù)標準、硬件設(shè)備標準均已確立，ECDIS的標準化問題已經(jīng)解決，者為其合法化和實用化徹底鋪平了道路，而且AIS即將成為SOLAS船舶的配載要求，ECDIS取代紙海圖已成為發(fā)展趨勢。AIS在航行安全，尤其是在避碰方面提供了明顯的優(yōu)勢，并未雷達應(yīng)用提供了系統(tǒng)。但是當AIS信息顯示在專用單元或雷達屏幕上時，并不能實現(xiàn)其全部價值。目前，僅ECDIS可以支持AIS達到其全部能力[22]。文獻[26]對

71、AIS與ECDIS的組合使用進行了研究，給出組合后的系統(tǒng)框圖，并列舉了兩種系統(tǒng)組合后的優(yōu)點。</p><p>　　3.3國際上對AIS的研究</p><p>　　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、推廣等工作從未間斷過，每年都要召開多次AIS方面的會議并做出相應(yīng)的修改。國際海事組織安全為宴會還成立了專門的AI

72、S小組，統(tǒng)一協(xié)調(diào)AIS工作和進程。</p><p>　　AIS相關(guān)研究是一項巨大的工程，其討論、研究、論證、極限測試、定標、推廣等方面工作需要參與國際海事組織的個成員國合作參與，有的測試、定標等工作的部分費用是由國際海事組織支付的，但是沒有我國參與這方面工作的報道。對相關(guān)國際會議，我國曾派員參加，但很少有參與船舶自動識別系統(tǒng)討論和論文發(fā)表。</p><p>　　AIS今后的研究發(fā)展方向可以

73、從硬件和軟件兩個方面來考慮。硬件是指AIS及其配套設(shè)施的建設(shè)、改進、完善等，指的是整個硬件環(huán)境的建立；軟件則指AIS相關(guān)技術(shù)的研究、制度的改革以及人員的培訓、軟件的開發(fā)等的研究和開發(fā)利用等。隨著各類研究和應(yīng)用的不斷深入，AIS的發(fā)展必將會對未來航運帶來巨大的便利。</p><p><b>　　第四章 結(jié)論</b></p><p>　　本文在研究和分析了大量有關(guān)船舶自動

74、識別系統(tǒng)（AIS）的書籍、期刊及其他文獻的基礎(chǔ)上，對船舶自動識別系統(tǒng)的應(yīng)用及設(shè)備進行了深入的研究，并得出了如下的結(jié)論：</p><p>　　一方面，船舶自動識別系統(tǒng)正在向體積小、重量輕、價格低、功能更加強大的方向發(fā)展，并且越來越多地表現(xiàn)出其顯著的優(yōu)越性：受氣象條件干擾少；不受遮蔽物的影響；作用距離遠；工作精確度高；工作強度小和工作差錯少等等，這些都是雷達、ARPA等導航設(shè)備所無法企及的。另一方面，自船舶自動識別系

75、統(tǒng)出現(xiàn)以來，就開始向不同的領(lǐng)域發(fā)展，并在逐漸地融入到人們的生活當中，當然就目前為止它還是主要的應(yīng)用于航運這一領(lǐng)域：船舶避碰，與VTS的結(jié)合，海上搜救海岸監(jiān)控等等，同時也在向其他方面發(fā)展，這也主要是應(yīng)了其旨在提高海上人命財產(chǎn)安全、航行安全和保護海洋環(huán)境的宗旨。</p><p>　　總之，自從船舶自動識別系統(tǒng)運用到航海這一領(lǐng)域以來，它就為航運事業(yè)做出了重大的貢獻，逐步實現(xiàn)了“航行更安全，海洋更清潔”的目的，同時也滿足

76、了交通運輸信息化的快速發(fā)展，越來越多的高級船舶駕駛員已經(jīng)離不開船舶自動識別系統(tǒng)給他們帶來的便利與安全。</p><p><b>　　鳴 謝</b></p><p>　　本文是在xx老師的特別指導下完成的。從論文的選題、材料的補充、寫作計劃的制定以及最后的定稿，畢老師都傾注了大量的心血與汗水。在寫作的過程中老師給予我極大的鼓勵與支持，給我提出了很多有效的建議并同時對我

77、的論文進行了耐心的修改。他那認真的工作態(tài)度與嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L令我感動，在此，我向畢老師表示深深的感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]孫文力，船舶自動識別系統(tǒng). 大連：大連海事大學出版社，2004</p><p>　　[2]李大軍，等.SOTDMA技術(shù)應(yīng)用及其性能分析.電子技術(shù)應(yīng)用，2006(2)；126

78、-128</p><p>　　[3]王飛舟，范成榤.自動識別系統(tǒng)（AIS）性能綜合評估，中國航海，2001（48）：14-17</p><p>　　[4]孫文力，孫文強，信道過載對UAIS系統(tǒng)性能的影響.航海實用新技術(shù)論文集，2002</p><p>　　[5]林長川.雷達與AIS目標位置信息融合方法的研究，中國航海，2002（1）：22-25</p>

79、<p>　　[6]鄭佳春，陳宗恒.基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的AIS與雷達目標數(shù)據(jù)融合.集美大學學報（自然科學版），2005,10（3）；216-220</p><p>　　[7]吳華鋒.船載自動識別系統(tǒng)應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)安全問題.大連海事大學學報.2005,31（2）；45-48</p><p>　　[8]張弦.AIS技術(shù)在VTS系統(tǒng)的應(yīng)用.點新快報，2003（8）；23-24,34<

80、/p><p>　　[9]孔凡郵，賈海辭.基于AIS的船舶避碰系統(tǒng)方案的研究.航海實用新技術(shù)論文集，2002</p><p>　　[10]王偉時.AIS技術(shù)航標應(yīng)用研究.China Harbor Engineering.2001（4）；42-44</p><p>　　[11]季永青，劉克中，王助祥.船舶自動識別系統(tǒng)在VTS中的應(yīng)用.航海技術(shù).中國航海協(xié)會2002年度學術(shù)交

81、流會論文集?？?9-82</p><p>　　[12]方瑞祥，郭慶永.AIS在船舶避碰中的應(yīng)用.青島遠洋船員學院學報，2004（4）：16-18</p><p>　　[13]黃麗卿，等.AIS輸出數(shù)據(jù)包的解包技術(shù)研究.集美大學學報（自然科學版），2005（1）：37-41</p><p>　　[14]馬兆亮，黃習剛，王旺.船舶交通管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換格式.水運工程，2

82、003（2）：13-17</p><p>　　[15]田剛，等.基于UML的AIS信息顯示系統(tǒng)的設(shè)計.計算機工程，2004（21）：170-172</p><p>　　[16]羅素云，譚箭.AIS與雷達目標航跡融合方法的研究.武漢理工大學學報，2003（1）</p><p>　　[17]徐志京，王解先.AIS與雷達目標信息融合中坐標位置的計算方法.上海海事大學學報，

83、2005,26（4）：78-81</p><p>　　[18]李金偉，吳唏.應(yīng)用AIS減少不協(xié)調(diào)避碰行動的發(fā)生.世界海運，2004,27（6）：9-10</p><p>　　[19]施春詠，涂鐵昆.論AIS、RADAR、VHF在船舶避碰中的優(yōu)勢互補.世界海運，2004,27（6）：7-8</p><p>　　[20]劉人杰，劉暢，柳曉鳴.AIS應(yīng)用于VTS中系統(tǒng)容量

84、的分析.2002（2）：22-24,44</p><p>　　[21]邵傳勇，劉人杰.在VTS中AIS基站建設(shè)的分析.現(xiàn)代電子技術(shù)，2003（18）：9-11,14</p><p>　　[22]吳曉進.AIS數(shù)據(jù)與ECDIS安全性增強.船用導航雷達.2005(74)：1-6</p><p>　　[23]任松濤，陳雪峰.ECDIS的功能與應(yīng)用.廣州航海高等?？茖W校學報

85、，2005（1）：15-17</p><p>　　[24]戚曉麗，王世林.ECDIS，AIS和VTS.世界海運.2002,25（4）：13-14</p><p>　　[25]鄧洪章.國際海事組織第79屆海上安全委員會關(guān)于AIS VDR情況介紹.世界海運，2005,28（3）</p><p>　　[26]徐志京，徐開宇，王世遠.AIS與ECDIS組合使用的探討.航海技