船舶自動識別系統

船舶自動識別系統，是指一種套用於船和岸、船和船之間的海事安全與通信的新型助航系統。常由VHF通信機、GPS定位儀和與船載顯示器及感測器等相連線的通信控制器組成，能自動交換船位、航速、航向、船名、呼號等重要信息。裝在船上的AIS在向外傳送這些信息的同時，同樣接收VHF覆蓋範圍內其他船舶的信息，從而實現了自動應答。此外，作為一種開放式數據傳輸系統,它可與雷達、ARPA、ECDIS、VTS等終端設備和INTERNET實現連線，構成海上交管和監視網路，是不用雷達探測也能獲得交通信息的有效手段，可以有效減少船舶碰撞事故。

基本介紹

• 中文名：船舶自動識別系統
• 外文名：Automatic Identification System
• 簡稱： AIS系統 
• 組成：岸基（基站）設施和船載設備

概念

船舶自動識別系統（Automatic Identification System, 簡稱AIS系統），由岸基（基站）設施和船載設備共同組成，是一種新型的集網路技術、現代通訊技術、計算機技術、電子信息顯示技術為一體的數字助航系統和設備。船舶自動識別系統（AIS）誕生於20世紀90年代，由艦船、飛機之敵我識別器發展而成。AIS系統配合全球定位系統（GPS）將船位、船速、改變航向率及航向等船舶動態結合船名、呼號、吃水及危險貨物等船舶靜態資料由甚高頻（VHF）向附近水域船舶及岸台廣播，使鄰近船舶及岸台能及時掌握附近海面所有船舶之動靜態資訊，得以立刻互相通話協調，採取必要避讓行動，有效保障船舶航行安全。
根據國際海事組織對國際航行船舶必須限期安裝AIS系統的要求，交通部海事局於2003年提出構建全國AIS骨幹網、實現海區重點水域及能源大港AIS信號覆蓋的建設目標。其中北方海區岸基設施由天津海事局負責建設。北方海區AIS岸基網路系統建設分為“渤海灣AIS一期岸基網路系統工程”、“北方海區AIS一期岸基網路系統工程”和“北方海區AIS二期岸基網路系統工程”三個階段。
2004年1月，渤海灣AIS一期岸基網路系統工程開工建設，煙臺轄區AIS中心及成山頭、崆峒島兩個基站於2004年11月建成並投入使用，實現了AIS信號基本覆蓋煙臺至大連航線和成山頭附近水域。北方海區AIS一期岸基網路系統工程中海陽、團島、日照三座基站和青島轄區AIS中心於2005年底調試運行成功。同期煙臺轄區的北長山、濰坊兩座基站也調試運行成功。
至2005年底，煙臺航標處建成轄區AIS中心及四座AIS基站。青島航標處建成轄區AIS中心及三座AIS基站。

船舶自動識別系統（AIS）由艦船飛機之敵我識別器發展而成，配合全球定位系統（GPS）將船位、船速、改變航向率及航向等船舶動態結合船名、呼號、吃水及危險貨物等船舶靜態資料由甚高頻（VHF）頻道向附近水域船舶及岸台廣播，使鄰近船舶及岸台能及時掌握附近海面所有船舶之動靜態資訊，得以立刻互相通話協調，採取必要避讓行動，對船舶安全有很大幫助。

目前 AIS 已發展成通用自動識別系統 （UAIS）。

功能

AIS的正確使用有助於加強海上生命安全、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、識別船隻；

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，使航海界進入了數字時代。

起因

通過岸基雷達蒐集目標信號的船舶港口交通管理系統被稱為VTS，通過船基雷達蒐集目標信號並顯示自標的航向、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VTS、ARPA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（不包括台灣）。VTS、ARPA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、問、VHF通話加 VHF測向、VHF短訊息等手段來獲得該船的船名並對該目標進行標識。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。為獲得船名並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麼？””請報船名。””請行駛到報告線後再報船名。”等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，VTS和ARPA雷達無法直接標識目標的問題就突出了。

問題

在VTS和ARPA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於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。IMO於1987年就通過推廣套用MMSI碼的決議。

SOTDMA（自控時分多址聯接）技術是通過數據打包連結的技術。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於256比特的訊息，長於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衝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範圍內任何船舶都能自行互不干擾地傳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，可同時為很多船隻提供服務。在實施SOTDMA中，需要2個AIS專用的VHF頻道，已有有關組織向國際電聯申請並獲得批准。

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。

報告

種類

報告種類很多，主要有：船位報告、基地台報告、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，1/10000度，±180度，東為+，西為-，最小單位≈0.1852米）；緯度（27比特，l/10000度，±90，北為+，南為-）等欄位。總共用168比特表示。

頻率

船位報告的頻率為：

船型：報告頻率

錨泊船：3分鐘/次

0-14節航速的航船：12秒/次

航速為0-14節並且在改變航向的航船：4秒/次

14-23節航速的航船：6秒/次

航速為14-23節並且在改變航向的航船：2秒/次

超過23節航速的航船：3秒/次

航速超過23節並且在改變航向的航船：2秒/次

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。

DSC

先於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，接收到詢問的船隻以同樣的頻道將本船的基本信息傳送回詢問方。DSC詢問採用廣播的方式，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，其餘船隻不回響。該系統已經利用了數字式自動傳輸技術，並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。

儘管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。1996年9月，在IMO NAV42次會議上，各成員國在DSC和AIS系統的選擇問題上進行了深入的討論。考慮到未來的通信，決定採用更加先進的AIS系統。

要求

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台自動識別系統（AIS）：

在2002年7月1日之前建造的國際航行船舶：客船不遲於2003年7月1日；液貨船不遲於2003年7月1日以後的第一個船檢日；除客船和液貨船外的50，000總噸及以上的船舶，不遲於2004年7月1日；除客船和液貨船外的10，000總噸及以上但小於50，000總噸的船舶，不遲於2005年7月1日；除客船和液貨船外的3，000總噸及以上但小於10，000總噸的船舶，不遲於2006年7月 1日；除客船和液貨船外的300總噸及以上但小於3,000總噸的船舶，不遲於2007年7月1日。

影響

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方面的會議並做出相應的決定。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導。查閱有關的會議檔案，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。

1、AIS、VDR、ECDIS 的關係

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，但又是緊密聯繫的。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ECDIS、AIS、VDR放在一起研究、計論和定標。AIS、VDR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能在事故後保存記錄數據並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。

2、AIS實施以後對船舶避碰的影響

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，由於AIS系統有把最近的一艘船舶作為主要對象船，並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，顯示目的是便於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，由於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，由於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。

3、AIS實施以後對VTS、ARPA的影響

AIS實施以後對VTS、ARPA的影響是相當大的，對VTS來說，可擴大VTS的工作範圍，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實施以後VTS為航海保障會起到更好和應有的作用。對ARPA來說，AIS實施以後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。關於“AIS無法發現小型船舶”一事，可在AIS實行一段時間後，通過推廣小型船舶安裝價格便宜簡易AIS設備來解決。

4、AIS實施以後對航標的影響

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，航槽兩側需要設定航標。由於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係數，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，在同樣的安全係數的情況下，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。由於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台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並報警，對航行安全是非常有好處的。

目前沉船標的設定需要審批，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訊息等手段發布沉船訊息，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）並備註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滑鼠就能完成對沉船標移位。

5、AIS實施以後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實施以後，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定為報警，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，肯定會於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於用戶。

套用

船舶自動識別系統受外界自然因素干擾少，它在船舶導航、避碰、船舶通信、船岸通信、海上搜救、海事調查等方面發揮獨特而重要的作用。 航行於開闊水域的船舶不用VHF無線電話的通話便可自動獲得來往船舶的各類信息;航行於限制水域的船舶不僅可自動獲得其他船舶的信息，而且通過VTS的廣播獲得各類航行信息和港口信息。 這樣可在最大程度上人為防止船舶碰撞和各類海難事故的發生，為航運界帶來了前所未有的安全感。現代國際航運為了降低營運成本，正朝船舶大型化、高速化和全自動化的方向發展，為保證船舶航行安全和保護海洋生態環境需要船舶自動識別系統。 船舶自動識別系統還可以改變航運企業的經營和管理方法，在船舶自動識別系統套用方面BLM-Shipping已經把船隊管理、船舶定位與追蹤和航次管理集成到一個平台上，把航運企業推向電子商務時代，大大提高航運企業的管理效率和服務水平。