自組織時(shí)分多址接續(xù)（SOTDMA）”方式進(jìn)行信息交換。
一、AIS系統(tǒng)的組成
一個(gè)典型的AIS系統(tǒng)由兩大分系統(tǒng)組成，一個(gè)是岸基AIS系統(tǒng)，
再是船用AIS設(shè)備，岸基AIS系統(tǒng)比較復(fù)雜，典型的AIS岸基系統(tǒng)是由一定數(shù)量的AIS基站和
AIS中心組成，系統(tǒng)通過各種方式與VTS中心，船舶報(bào)告系統(tǒng)、港口信息網(wǎng)、海事系統(tǒng)以及船
舶調(diào)度等網(wǎng)絡(luò)相連接，同時(shí)也可以與相關(guān)航運(yùn)公司聯(lián)系，提供相應(yīng)的信息服務(wù)，使上述主管部門
及時(shí)得到所有船舶的動(dòng)態(tài)，使航運(yùn)公司了解到本公司船舶的位置。
AIS中心也可以與互聯(lián)網(wǎng)相連，使用戶范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，通過設(shè)置一定的權(quán)限范圍，各用戶
可以在自己的權(quán)限范圍內(nèi)查看相應(yīng)的船舶信息，得到相應(yīng)的服務(wù)。
AIS中心之間可以相互連接，進(jìn)行信息交換，各AIS中心連接成網(wǎng)，在一個(gè)國家和地區(qū)范圍
內(nèi)，就可以實(shí)時(shí)了解沿岸所有船舶的動(dòng)態(tài)，這對(duì)船舶航行管理、船舶追蹤以及防止海洋污染具有
非常重要的意義。
AIS船用設(shè)備，我們將在下面做詳細(xì)討論。
二、AIS船用設(shè)備的組成
一個(gè)典型的AIS船用設(shè)備是由一臺(tái)VHF發(fā)射機(jī)、二臺(tái)VHFTDMA接收機(jī)、一臺(tái)VHFDSC
接收機(jī)、一臺(tái)內(nèi)置GPS接收機(jī)（作為備用）以及AIS信息處理器、電源和各種必要的外圍設(shè)備
接口組成。
VHF收發(fā)由系統(tǒng)信息處理器控制，用VHFCH87B、88B兩個(gè)國際專用頻道自動(dòng)發(fā)射本船的
相關(guān)信息，接收周圍其它船舶的AIS信息，頻帶為25KHZ。
AIS工作的特點(diǎn)是同時(shí)在這兩個(gè)頻率上接收信息，而發(fā)射信息一般是在這兩個(gè)頻率上交替進(jìn)
行，在人工的干預(yù)下，也可以用其它的方式發(fā)射。此外，主管部門還可以指配AIS的區(qū)域性頻
率，AIS設(shè)備應(yīng)在指定的區(qū)域性頻率上工作。
VHFDSC接收機(jī)的主要目的是接收岸臺(tái)的頻率控制信息，實(shí)現(xiàn)AIS工作頻率在不同區(qū)域的
自動(dòng)切換，當(dāng)接收到岸臺(tái)的頻率信息后，AIS設(shè)備將自動(dòng)地將頻率轉(zhuǎn)換到岸臺(tái)的工作頻率上，例
如，當(dāng)我們到達(dá)美國水域時(shí)，AIS設(shè)備就在DSC信息的控制下，自動(dòng)地將工作頻率從通用頻道
轉(zhuǎn)換到28B頻道。
船舶AIS的GPS信號(hào)通常情況下是由船舶GPS接收機(jī)提供，AIS設(shè)備自帶的GPS接收機(jī)主
要是作為備用設(shè)備接收GPS信號(hào)，當(dāng)船舶GPS由于其它原因不能提供信號(hào)時(shí)，AIS設(shè)備自帶的
GPS接收機(jī)才開始工作，其主要作用是確定本船船位，同時(shí)接收GPS時(shí)鐘信號(hào)，而使每個(gè)AIS
設(shè)備時(shí)間一致，實(shí)現(xiàn)幀同步。
AIS信息處理器是AIS的核心部分，用于存儲(chǔ)本船識(shí)別碼、船名、呼號(hào)、船型等靜態(tài)信息與
船舶吃水、危險(xiǎn)貨類、航線等航行相關(guān)的信息；處理、存儲(chǔ)本船動(dòng)態(tài)信息；將存儲(chǔ)的本船最新動(dòng)
態(tài)信息、必要的靜態(tài)信息以及與航行相關(guān)的其他信息進(jìn)行編碼后送發(fā)射機(jī)；對(duì)接收來自周圍其他
船舶的航行數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并存儲(chǔ)解碼后的數(shù)據(jù)；并對(duì)接收到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出CPA、
TCPA、距離和方位；將本船和其他船舶數(shù)據(jù)以及計(jì)算出的數(shù)據(jù)信息送信息顯示器顯示。
AIS的接口主要作用是連接外圍設(shè)備，目前主要連接的設(shè)備有GPS、電羅經(jīng)、計(jì)程儀等設(shè)備，
目的是獲取本船的船位、航向、航速等重要信息，通過接口可以擴(kuò)充的設(shè)備還有電子海圖
（ECDIS）、雷達(dá)、遠(yuǎn)距離識(shí)別和跟蹤設(shè)備、聲光報(bào)警設(shè)備以及外接計(jì)算機(jī)，主要是實(shí)現(xiàn)綜合導(dǎo)
航和遠(yuǎn)距離跟蹤和控制等功能，外接計(jì)算機(jī)主要供引水員使用。
電源部分主要為AIS設(shè)備提供所需的電源，目前一般使用直流電源。
三、工作原理
船舶配備了AIS設(shè)備以后，設(shè)備一方面需要向外發(fā)送本船的相關(guān)信息，同時(shí)也要接收在VHF
有效作用距離之內(nèi)其他船舶的信息。接收到的信息一方面用文字的方式表示出來，另一方面可以
形象地用雷達(dá)圖表示，AIS船舶全部用三角符號(hào)“△”表示，直觀地顯示船舶的相對(duì)位置，和運(yùn)
動(dòng)方向，在電子海圖上，可以用矢量線表示船舶的速度，必要時(shí)利用尾跡線表示船舶航行的痕跡，
船位數(shù)據(jù)取自GPS乃至差分GPS，其精度很高。要是在AIS設(shè)備上選擇一個(gè)目標(biāo)或者在電子海
圖中從船舶標(biāo)志處用鼠標(biāo)點(diǎn)擊一下，便可瞬時(shí)顯示對(duì)應(yīng)的船名、呼號(hào)、MMSI注冊(cè)號(hào)以及航向、
航速、CPA、TCPA等重要的航行信息，駕駛員了解了這些信息后，就可以非常方便地判斷周圍
其它船舶的運(yùn)動(dòng)情況，確保航行安全，同時(shí)在進(jìn)行相互通信可以直呼其船名，信息交流非常方便。
AIS工作在VHF航海頻段，國際電信聯(lián)盟1997年無線電大會(huì)指定了161.975MHz(87B頻道)
和162.025MHz(88B)頻道二個(gè)VHF頻率作為AIS工作頻道。就完成通信而言，一個(gè)無線電頻道
已經(jīng)足夠了，但是為了防止干擾和轉(zhuǎn)換頻道時(shí)造成通信損失，每個(gè)AIS站均使用二個(gè)頻道進(jìn)行
收發(fā)。
除人工干預(yù)外，AIS應(yīng)答器都工作在自主連續(xù)模式，發(fā)射方式是9.6KbGMSKFM帶寬25KHz
或者12.5KHz數(shù)據(jù)采用HDL包協(xié)議。
根據(jù)船—船通信這樣的實(shí)際條件，AIS使用了自組織時(shí)分多址技術(shù)（SOTDMA）這一核
心技術(shù)。根據(jù)IMO的AIS性能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)要求船舶報(bào)告的容量的要求，系統(tǒng)每分鐘應(yīng)有2000個(gè)時(shí)
隙，但實(shí)際上，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是每分鐘4500時(shí)隙，每一幀60秒，即每60秒鐘建立2250個(gè)時(shí)隙，
每個(gè)時(shí)隙約26.67ms,可傳輸256bits的信息，每個(gè)AIS站的船舶報(bào)告根據(jù)信息的容量自動(dòng)選擇一
到三個(gè)時(shí)隙，分一幀和數(shù)幀發(fā)射或接收AIS信息。系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整信道分配
具體工作中，在一個(gè)AIS站開始發(fā)送之前先要對(duì)當(dāng)時(shí)信道的使用狀態(tài)觀察一段時(shí)間，搞清
時(shí)隙使用情況，然后可以選擇未占用的時(shí)隙，標(biāo)明需占用的幀數(shù)，再發(fā)送數(shù)據(jù)，各AIS站持續(xù)
地保持同步，可避免發(fā)送時(shí)間重疊，新加入AIS站也不會(huì)發(fā)生沖突。在數(shù)據(jù)鏈負(fù)荷超過理論值
的90%時(shí)，新加入的站可以占用距離最遠(yuǎn)的臺(tái)所遙的時(shí)隙，從而保證系統(tǒng)有很的過載能力。
自組織分時(shí)多址技術(shù)可以自動(dòng)解決本臺(tái)與其他臺(tái)的競(jìng)爭(zhēng)問題，即使系統(tǒng)過載、通信仍能保持
完好；系統(tǒng)每分鐘可以處理2000個(gè)以上報(bào)告，本船接收到的數(shù)據(jù)間隔2秒可以更新一次。
AIS對(duì)DSC向下兼容，因此岸基的GMDSS系統(tǒng)可以對(duì)裝備AIS的船舶進(jìn)行識(shí)別、跟蹤和
控制。
AIS采用VHF頻段，它的覆蓋距離與其他VHF設(shè)備一樣，電波直線傳播。距離取決于天線的高
度，在海上通常為20海里左右。由于其波長(zhǎng)較雷達(dá)長(zhǎng)，波的繞射以及衍射作用較強(qiáng)，所以“可
視距離”較雷達(dá)要好，在地面上的障礙物不太高的情況下，能“看到”障礙物或島嶼背面的AIS
站。借助于中繼站，可以顯著擴(kuò)大船臺(tái)和VTS站的覆蓋范圍。
AIS的應(yīng)用分析：
1、自動(dòng)發(fā)送本船信息，包括本船靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和航次信息；
2、自動(dòng)接收裝有AIS設(shè)備它船或VTS岸站的AIS信息；
3、提供本船操縱信息，以提供VTS或其它船舶追蹤或避讓；
4、船—船、船—岸之間的短信息交流；
5、提供其它輔助信息以避免碰撞發(fā)生；
6、可以與INMARSAT移動(dòng)站、INTERNET連接，實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸和管理。
應(yīng)當(dāng)注意到，IMO
為了船舶安全，建議最好不要把AIS系統(tǒng)與國際INTERNET連接。
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