船舶自动识别系统（AIS）

摘要：在对船载自动识别系统（AIS）的功能研究的基础之上，研究了对GPS，ECDIS，ARPA，VTS，VDR，CHISREP，航标，物流，船-岸信息网等航运及海事管理的影响，提出了发展AIS的观点。
     关键词：船舶；船舶自动识别系；AIS；GPS；ECDIS；ARPA；VTS；VDR；CHISREP；航标；物流；海事管理。
     船舶自动识别系统(Automatic Identification System, 简称AIS)是一种新型的助航系统及设备。
目前AIS已发展成通用自动识别系统(UAIS)。

一、 AIS的宗旨
AIS的目标
AIS的正确使用有助于加强海上生命安全、提高航行的安全性和效率，以及对海洋环境的保护。
AIS的功能
1、 识别船只；2、协助追踪目标；3、简化信息交流；4、提供其它辅助信息以避免碰撞发生。
AIS的意义
加强了船舶间避免碰撞的措施，增强了ARPA雷达、船舶交通管理系统、船舶报告的功能，在电子海图上显示所有船舶可视化的航向、航线、船名等信息，改进了海事通信的功能，提供了一种与通过AIS识别的船舶进行语音和文本通信的方法，增强了船舶的全局意识，使航海界进入了数字时代。
二、 研制AIS的起因和背景
VTS、ARPA雷达的长足发展
通过岸基雷达搜集目标信号的船舶港×××通管理系统被称为VTS，通过船基雷达搜集目标信号并显示目标的航向、航速以及能模拟避碰的雷达被称为ARPA避碰雷达。二十世纪七、八十年代，是VTS、ARPA雷达长足发展的黄金时期，几乎全球的所有的港口都安装了VTS，全部的远航船舶都安装了ARPA雷达。从1978年到1999年的21年间，我国就建造了20个不同规模、不同类型的VTS站（不包括台湾）。VTS、ARPA雷达比以前的同类产品的性能的确提高了一大步，一时被人们用完美无缺来形容。随着航海事业的发展和人们航海通信导航仪器的要求提高，VTS和ARPA雷达无法直接标识目标的问题就突出了。 VTS、ARPA雷达的显示屏上能看到系统范围内所有船舶（目标）的航行状态，航向、航速等，无法自动知道船舶（目标）的船名。

标识目标
   VTS中心的显示屏上可以看到通过岸基雷达接受到船舶的回波（目标），工作人员需要通过VHF直接询问、VHF通话加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。经标识过目标其标识会始终跟随船舶（目标）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与船舶通话是相当频繁的。进入VTS中心机房，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。等VHF通信叫喊声叫个不停，叫喊声已经成了VTS中心的一大特色，通过VHF确认船名和位置的工作花费了VTS中心中心人员的相当大的精力，对VTS的功能是一个削弱。ARPA雷达与VTS的情况相同，无法直接了解目标船舶讯息的问题非常突出，对避碰也相当不利，成了当时的技术瓶颈。在VTS和ARPA雷达上直接标识目标的问题被提上议事日程。在VTS和ARPA雷达上直接标识目标（AIS）需要解决的问题在VTS和ARPA雷达上直接标识目标（AIS）需要解决的问题有：高精度的定位手段、船舶全球唯一的编码MMSI码、自控时分多址联接(SOTDMA)的技术、电子海图等。高精度的定位手段全球定位系统GPS（Global Positioning System）是美国为军用定位于1973年而研制的，能做到在高速运动目标下的的三维立体坐标定位，定位精度高于1米，其主要用于武器的精确制导等方面。为了防止敌对方把GPS用于武器的精确制导，在GPS问世后的相当长时内未能对民用开放。由于GPS巨大的民用实用价值，考虑到技术的原因，GPS信号有P码和C/A码之分，其中P码为精确码，只供美国军方、政府机关以及得到美国政府批准的民用用户使用；C/A码为粗码，定位精度约为300米，对民用有限的开放。航海使用的是GPS民用码。在得到运用通常的技术改进后仍无法将民用码GPS运用在武器的精确制导的结论后，美国总统克林顿颁布法令，2000年5月1日起民用码GPS向民用领域免费长期开放。在通过使用DGNSS接收器技术后，民用GPS的定位可保证优于10m的精度（实测可达3m精度）。符合了AIS的定位要求。考虑到GPS对军事民用的重要性，目前欧洲、俄国、日本等国家正抓紧研发自己的卫星定位系统，对抗美国的专有。船舶全球的唯一编码 MMSI码船舶全球的唯一编码MMSI码又叫船舶识别号，每一艘船舶从开始建造到船舶使用结束解体，给予一个全球唯一的MMSI码。
   1987年11月19日IMO通过了第A.600（15）号决议，推广应用MMSI码。目的在于加强海运安全和防止海运中的欺骗及防止船舶造成海洋污染的管理。MMSI码适用于100总吨及以上的国际航行船舶，不适用于渔船，非机动船，游艇，从事特殊业务的船舶和军用船舶。MMSI码一般由当地船级社办理，现有的营运船可以向当地船级社提出申请获得。AIS中就是使用MMSI码来区分不同的船舶的。
   SOTDMA的技术 SOTDMA（自控时分多址联接）技术是通过资料打包链接的技术。AIS技术标准规定：每分钟划分为4500个时间段。每个时间段可发布一条不长于256比特的讯息，长于256比特的讯息需增加时间段。每条船舶会通过询问（自动）选择一个与他船不发生冲突的时间段和对应的时间段来发布本船的讯息。在统一的VHF的频道上，AIS范围内任何船舶都能自行互不干扰地发送报告和接受全部船舶（岸站）的报告，这就是SOTDMA的技术核心。AIS系统（在同一区域）能同时容纳200-300艘船舶，当系统超载的情况下，只有距离很远的目标才会被放弃，以保证作为AIS船对船运行主要对象的近距离目标的优先权。在实际操作中，系统的容量是不受限制的，可同时为很多船只提供服务。在实施SOTDMA中，需要2个AIS专用的VHF频道，已有有关组织向国际电联申请并获得批准。