AIS产生的背景
通过岸基雷达搜集目标信号的船舶港口交通管理系统被称为VTS。
VTS 中心的显示屏上可以看到通过岸基雷达接收到船舶的回波(目标),工作人员需要通过 VHF 直接询问、VHF 通话、VHF 测向、VHF 短消息等手段来获得该船的船名并对该目标进行标识。
“正横某某灯浮的船舶船名是什么?”
”请报船名。”
“请行驶到报告线后再报船名。”
经标识过目标,其标识会始终跟随船舶航行,直到船舶(目标)驶离 VTS 区域。为获得船名并在显示屏上确认其位置,VHF 与船舶通话相当频繁。
随着航海事业的发展,
VTS 无法直接标识船舶的问题日益突出。
雷达的海上识别存在缺陷,只能探测目标船的位置、平均速度和航向,不能获取目标船的即时速度和船首向,甚至在受雨雪干扰时,图像会出现一片空白。
船船间避碰缺乏有效的通信手段,不能与目标船自动交换数据,人工操作延误时间,且在使用语言交换信息时易出现失误。
AIS系统简介
随着GPS、DGPS系统和现代通信技术的出现,基于VHF-DSC概念开发成功的4S海上通信管理系统提出并投入使用,国际航标协会IALA和国际海事组织IMO认为这是解决船舶识别的良好技术。IMO的NAV45会议确定了AIS的性能标准,AIS被各国广泛采用和推广。
AIS不仅能利用VHF无线数据链路和自组织时分多址接入技术在不需要船舶驾驶员介入的条件下,根据船舶的运动情况,周期性地在海上专用的VHF频道自动广播船舶的标识、位置等本船的信息,而且能够接收和处理周围其他船舶广播的同样信息,然后通过图形或文本方式显示给船舶驾驶员。
AIS系统的基本构成
AIS的基本构成包括:内置的GPS/DGPS 接收机、VHF数据通信机、通信控制器、船舶运动参数传感器接口、数据接口、内置完整性测试模块和最小键盘与显示单元。
AIS内置的卫星定位传感器
主要是用于提供通信链路同步定时和船舶对地运动参数的。它是系统外接卫星定位系统的补充。
船舶运动参数传感器接口
经此接口与船桥上安装的GPS接收机、陀螺罗经、计程仪和船舶转向计相连,收集它们提供的各种船舶运动信息:船位、航向、航速、船舶转动方向和转向率。
数据接口
将AIS通过数据接口与电子海图显示与信息系统或雷达相连。该接口不仅能够输出本船的运动参数和接收到周围船舶的信息,而且能接收来自显示终端的控制指令和发送报文。
通信控制器
AIS的核心。根据AIS的网络协议控制VHF数据通信链路上的信息传输和各接口的数据交换。包括船舶静、动态数据库,对信息的处理、管理及控制,基于SOTDMA技术的通讯协议、通讯方式及显示等相关的软件。
发信机、接收机
按照国际标准的要求,AIS应当能够在两个VHF工作信道上发射信息,并能同时在这两个信道上接收信息。因此,每台AIS设备包括一个VHF发射机,两个VHF时分多址接收机以及显示和传感系统。
AIS系统服务内容
AIS消息内容
▪船舶静态数据,包含船名、呼号、MMSI、IMO、船舶类型、船长、船宽等
▪船舶动态数据,包含经度、纬度、船首向、航迹向、航速等
▪船舶航程数据,包含船舶状态,吃水,目的地、ETA等
为船舶提供的服务
▪水域交通动态和交通指引
▪航行警告、航行通告和交通管制信息
▪影响船舶航行的因素,气象、水文、航标等信息
▪应答船台对岸台的求助
为海事部门提供的服务
▪船舶动态、静态信息
▪相对于航道的位置
▪.周围船舶的位置和意图
▪发布航行警告、航行通告、交通管制信息
社会信息服务
▪它通过C/S和B/S模式,为船舶、船公司、航运部门、政府、港口、生态、救援、海洋和大气、研究和统计、公共访问、VTS、反恐等提供服务
▪船讯网利用AIS系统特性,建立B/S模式船舶信息服务系统,提供直观的船位和船舶信息服务,为海事管理、人命搜救和港口调度、码头管理、航运经济等相关产业提供重大帮助
AIS的应用
AIS在船舶避碰中的应用
在船舶避碰中为雷达、ARPA提供了有效的补充,特别是雨雪等恶劣天气条件下,雷达信号极容易受到干扰,严重影响船舶避碰的准确时间。而AIS受恶劣天气营销较小,在AIS覆盖区域内,信号不受距离远近、尺寸大小等因素影响,能够自动、快捷、全面地对船舶提供有助于避碰的信息,对附近海区船舶实施监视并能自动计算目标船舶的DCPA和TCPA,对碰撞危险给予警告。
AIS在船舶碰撞和海上搜救的应用
AIS系统可以快捷、准确的收集船舶航行信息,建立信息数据库,结合电子海图、船舶静态数据和气象数据等,可为监管部门处理船舶碰撞调查提供有效的数据支撑,为搜救部门组织搜救行动提供事故发生地周围船舶信息及搜救决策服务信息。
船舶碰撞事故调查
大庆439轮与“科维箭”轮
碰撞
水文气象信息的实时发布
将水文气象信息的格式预先在国际航标协会IALA (international association of marine aids to navigation ligthouse authouities)进行登记,就能实现国际性应用。水文气象信息一般包括风速的平均值、风向、水位、水温、气温、不同浓度的流速与流向、潮汐信息等。
长江口灯船实时水文气象信息
AIS系统对航标的影响
航槽的开挖是一项大投入的工程。航槽的设计,一般是在满足安全要求的前提下,开挖的越窄越经济。为了让船舶看清航槽的位置,航槽两侧需要设置航标。由于航标设在流动的水中,受水流的影响漂移半径在10—30米左右。为了达到同样的安全系数,航槽只好相应加宽。在AIS系统情况下就不同了,电子航标的位置是不受水流的影响而移动的,在同样的安全系数的情况下,可以降低对航槽开挖宽度的要求,从而降低航槽建设成本。
灯浮是容易漂移的航标,一旦漂移,容易造成船舶的搁浅。在AIS系统下可完全改变这一状况。由于AIS状态下的电子航标是不会移位的,因灯浮漂移而造成船舶搁浅的因素也就不成立,部分搁浅事故也就可以避免。如果在AIS系统情况下仍需要现行的实物航标的话,只要在现行灯标体上安置一台AIS设备就能解决。当灯标发生移位时,移位了的灯标上的AIS设备就能把移动了的位置报告出来并报警,对航行安全是非常有好处的。
本期供稿:东海航海保障中心杭州通信中心 刘志强