AIS (船舶自动识别系统Automatic Identification System)数据解析

AIS电文种类

VDM：本船接收到其他船舶的信息
VDO：本船向外播发的广播信息
明码：以“$”开头，明码报文内容可以直接读取
暗码：以“！”开头，报文内容需要通过字符转换和格式定义才能读出。

暗码数据格式

!XXYYY,A,B,C,N,Data,V*HH

• XX：使用的设备，“AI”是船载标志，“BS”是基站标志。
• YYY：语句类型，VDM表示封装的是他船信息，VDO表示封装的是本船信息。
• A：电文的长度可能很长，需要几句语句。此处规定了发送本条信息需要的报文条数（1-9）。
• B：本条报文的序列数（1-9），此字段不能为空。
• C：连续报文的识别码（0-9），给每一份新的多语句电文按序列指配编号，每次加1，计数到9后返回0，对要求多语句的电文，电文的每一句包含同样序列的电文号，它用于识别包含同一电文各个部分的语句。这样，使其他语句可以与包含该同一电文的各语句相互穿插。在电文可以使用一个语句时，该字段为空。
• N：AIS的信道指示为“A”或“B”，报文是从信道“A”还是“B”接收。本信道指示与接收该数据包时与AIS的运行状态有关。当不提供频道识别时，本数据为空。信道“A”或“B”的VHF信道号，可用AIS的一个ACA语句查询得到。
• Data：封装的数据部分，封装的最大长度的限制是语句的总字符数不超过82.对于用多语句传送的电文，本字段支持最多62个有效字符。而对于单语句传送的电文，最多为63个有效字符。
• V：填充位数（比特数），二进制比特数必须是6的倍数，如果不是，要加入1-5个填充比特。本参数指示加到最后一个6比特编码字符上的比特数。未加入填充比特时，本数值为0，本字段不可以为空。(即填充字符，由于每条消息语句总位数必须是6的整数倍，否则需填充0-5个字符)
• HH：检验字段。AIS数据采用8位CRC，取其8位CRC校验码的高四位，并转化为16进制数，构成AIS校验码的第一位，取其8位CRC校验码的低四位，转化为16进制数后构成校验码的第二位。当AIS接收设备收到一条AIS电文后，按照8位CRC对其数据部分进行重新校验，生成的校验值如果与电文自带的校验值相同，说明电文数据在传输过程中没有出错。如果不同，则说明数据在传输过程中出错了。
• < CR > < LF >：语句结束标志。

AIS数据部分字符编码

AIS字符的编码采用的是6bit二进制串，因为AIS数据的字符有限，并不像ASXII字符那么丰富。为了保证数据的传输速度，AIS采用6比特编码，取代了8比特的ASCII码。

比特值与ASCII码的对照表

动态信息的格式表

ROT参数说明

静态信息的格式表

注：

• IMO号码：由7位数字组成，相当于“身份证”号码，一般不会更变。通常，远洋船舶都会被分配一个IMO编号。也有部分沿岸或者内河船舶没有分配，但是这些船舶不会随意输入一个号码充作IMO编号。
• 呼号（Call sign）：分配方式和MMSI相似，按照国家分配，中国国籍的船舶以B开头，法国的以F开头。实践中，船员呼叫对方船舶是船名和呼号一起呼叫的，以区别船名同音不同名或者同拼音不同名的船舶。
  将42位的二进制字节串，分隔开，每组6位，一共7组。对照下表，得到每6位表示二进制串所代表的字符，就是呼号。
• 船名：将120位的二进制字节串，分隔开，每组6位，一共20组。对照下表，得到每6位表示二进制串所代表的字符，就是船名。

除非另有规定，所有字段均为二进制，所有数字均以十进制表示，负数用2的补码表示。

船舶和货物类型

参考：R-REC-M.1371-5 建议书的表53

报告位置参考点和船舶尺寸

举例：
30位的bit串：000001010001101100001001001100
根据上图标出4个位置参考点的位数
A：000001010，B：001101100，C：001001，D：001100
分别转化为十进制：10，108，9，12
得到：

船舶尺寸以及定位设备位置

• 通过串口服务器接收AIS信息，根据6bit ASCII码表将接收的封装信息中每个字符转换成6bitASCII。（也就是将AIS报文的数据部分的每一个字符，根据比特值与ASCII码的对照表，列出每一个字符的6bit的二进制码，得到一个二进制序列）
• 判断前6bit二进制码代表信息ID，若ID = 1、2或3，对船舶的动态信息进行解码，根据动态信息格式表中的比特数，划分出每一个信息参数的二进制码；ID = 5，对船舶的静态信息进行解码，根据静态信息格式表中的比特数，划分出每一个信息参数的二进制码。
• 将参数的二进制码解码后得到十进制数，或者再接着进行相应的计算，即可得到相应参数的值。

注：
在内河和近海区域中大多数中小船舶已经安装B类AIS船载设备。

B类AIS信息的解码过程

单个字符的转换过程（用于代码实现）：

1. 判断每一个编码后的ASCII是否为有效字符，即AIS报文中的数据部分；
2. 根据8bitASCII对照表，可显示字符分为两部分，判断数据中的每个字符在哪个区间：
   0x30 ~ 0x77 (即48 ~ 119)
   0x57 ~ 0x60 (即87 ~ 96)
3. 把单个字符进行转化：
   0x30 ~ 0x57（48 ~ 87）之间的字符：减去48，再和0x3f做与运算；
   0x60 ~ 0x77（96 ~ 119）之间的字符：减去56，再和0x3f做与运算；
   可通过计算器计算，算出字符所对应的十进制数，再做减法，得到的值转成十六进制后，再做与运算，最后将结果转成二进制。
4. 将上一步的二进制，除去高两位，只取低六位，即得到每个字符所对应的 6bit 的二进制串。

举例

从Dotalog服务器中提取一条数据
!ABVDM,1,1,3,A,169DvlgP1R8KPtvFBfOCt3?h0@RT,0*03

• AB指的是SAAB的AIS数据，VDM表示本台站收到的船舶的信息。
  （SAAB 公司以!ABVDM开头的数据报文和以!AIVDM开头的国际标准的报文编码是完全一致的）

当同时存在多条需要分段的消息时，该字段用于区分隶属于不同消息的报文。

• A： 该报文是通过A信道接收的

• 0*03： 0表示填充的比特数，03为数据区段CRC校验结果。

• 解析数据部分:
  169DvlgP1R8KPtvFBfOCt3?h0@RT
  数据区段共168bit，具体含义如下：

注：纬度转换成十进制为23375485，是用1/10000分表示的，所以23375485除以10000后是2337.5485’，2337’除以60=38.95°，0.95°乘以60=57’，所以最后的纬度是38°57.5485‘。

VDM消息类型补充

VDM消息类型总共有26种，可分为AIS目标显示信息（船舶静态信息和船舶动态信息）、安全信息处理、扩展应用处理和系统控制等几类。详细信息参考ITU-P M.1371规范.
消息1、2、3：位置报告
消息4：基站报告
消息5：船舶静态和航行相关数据
消息6：寻址二进制消息
消息7：二进制确认
消息8：二进制广播消息
消息9：标准的SAR航空器位置报告
消息10：UTC/日期询问（UTC和数据请求）
消息11：UTC/日期响应（UTC和数据应答）
消息12：寻址安全相关信息
消息13：安全相关确认
消息14：安全相关广播消息
消息15：询问
消息16：指配模式命令
消息17：GNSS广播二进制消息
消息18：标准的B类设备位置报告
消息19：扩展的B类设备位置报告
消息20：数据链路管理消息
消息21：助航设备报告
消息22：信道管理
消息23：群组指配命令
消息24：静态数据报告
消息25：单时隙二进制消息
消息26：带有通信状态的多时隙二进制消息
消息27：大量程AIS广播消息

注1：对于消息5，船舶的静态和航行相关信息

VDM消息样例如下：
!AIVDM,2,1,8,A,569> ;; gP0000089’'001 TTpPN0QD4000000000000t4IU7=4cG0@10H32@C’3I,079!AIVDM,2,2,8,A,T1CQp30B@00,21A消息5将被分解为两条连续的AIVDM消息进行发送，因此完整的压缩信息为：
569> ;; gP0000089’'001 TTpPN0QD4000000000000t4IU7=4cG0@10H32@C’3IT1CQp30B@00

所以要对这一个完整的消息进行解码.

注2：VDM消息的报告频率
静态消息：每6分钟，或者当数据被修正
动态消息：根据速度和航线改变情况
航行相关信息：每6分钟，或者当数据被修正
安全相关信息：根据请求

注3：A类设备和B类设备的区别
船用移动设备种类
A类船用移动设备符合相关的IMO AIS 运输要求。
A类设备能够接收和发送简短的安全相关信息，包括重要的航海和气象警报。
B类船用移动设备提供的工具和IMO　AIS运输要求不必要完全一致。
B类设备只能接收简短的安全相关消息。

注4：A类设备的报告间隔
当移动站确定这是打信号时，报告速率都将增加到每２秒一次。
A类设备以外的其他设备的报告间隔
如果基站监测到有其他基站与它同步，需要将速度提高到3.3333秒

全文参考：
AIS数据解析.pdf
AIS国际标准解析和技术发展展望-2015.ppt