船舶交通管理系统VTS5ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,船舶交通管理电子系统,(第五章),船舶交通管理电子系统(第五章),1,第五章,AIS,子系统,5.1,概述,一、,AIS,（,Auto Identification System,）的作用和功能,1、作用,为船舶安全航行和避碰提供必要的信息。,第五章 AIS子系统一、AIS（Auto Identi,2,船舶交通管理系统VTS5ppt课件,3,船舶交通管理系统VTS5ppt课件,4,2,、功能,1）可在无需人工介入的情况下，主动连续地向具有适当配备的主管当局的岸台和其他船舶（飞机）提供与安全有关的信息。,2）能接收、处理船位、航向、航速等传感信息，自动接收来自具有相同配备的船舶、管理当局及其他来源的上述信息。,2、功能1）可在无需人工介入的情况下，主动连续地向具有适当配,5,4）以适当的工作模式和时隙与其他,AIS,台交换数据。,6,）具有设备自检功能（,BITE）。,7,）系统提供国际海事标准界面，并有输入和输出数据的接口。,3）以适当的更新速率提供船位和操纵信息以便于管理当局和其他船舶精确跟踪和监视船舶动态。,5）具有准确的定时功能,。,4）以适当的工作模式和时隙与其他AIS台交换数据。6）具有设,6,二、,AIS,的发展过程,1992年：,IALA,向,IMO,ITU,提议使用,DSC,应答器系统.并以,ITU-R M.825,号建议内容作为国际标准。,19941995年：瑞典、芬兰首次提出“无线电,AIS”,的概念。,1995.7：瑞典芬兰联合在,IMO NAV41,会议上首次提出将自组织时分多址技术（,SOTDMA）,应用于船舶间和船岸间海上转发器系统的建议（草）提案。,1996.12：,IMO MSC67,会议，同意将广播式信息交换方案引入,AIS。,1997：,IMO NAV43,会议通过通用船载,AIS,性能标准建议草案,1997.6：,IMO MSC68,会议，制定通报容量大的,AIS,性能标准。,1997.10：,ITU-R,大会审议,M.825,号建议修正案，用,AIS,扩大,VTS,信息，增加,VTS,用高速,AIS,的技术特性提案。,二、AIS的发展过程1992年：IALA向IMO,ITU,7,1998.5：,IMO MSC69,会议采纳了,AIS,性能标准草案。,1998.7：,IMO NAV44,会议建议2002年起300总吨及以上新船和客轮必须安装,AIS.,1998：,ITU-R,通过全球,AIS,专用两个,VHF,频道：,CH 87B f=161.975MHz；CH 88B f=162.025MHz，,从而满足了,AIS,需求的频率条件。,1998.11：,ITU-R,通过“在,VHF,海上移动频段上使用时分多址的船用自动识别系统（,AIS）,的技术特性”建议案,ITU-R M.1371。,1999：,IMO NAV45,次会议通过,AIS,强制性安装决定：,2000.5：,IMO MSC,会议未通过上述强制性安装,AIS,的议案。,2000.12：,IMO MSC73,会议通过,AIS,强制性安装议案。,1998.5：IMO MSC69会议采纳了AIS性能标准草案,8,1、分类,AIS,可分为移动站和固定站两大类。,移动站包括,：,1),完全符合,IMO,规范的,A,类船载,AIS,（,Shipborn Class A AIS,）,;,2),不完全符合,IMO,规范的,B,类船载,AIS,（,Shipborn Class B AIS,）,;,3),装备在搜救飞机上的机载搜救,AIS,（,Airborn Class B AIS,）。,三、,AIS,的基本构成和工作模式,1、分类三、AIS的基本构成和工作模式,9,固定站包括：,1)AIS,基站；,2)AIS,单工转发站；,3)AIS,双工转发站；,4),装在航标上的航标,AIS,。,基站一般不独立工作，而是采用联网工作方式。,固定站包括：,10,CPU,VHF-TX,VHF-RX,VHF-RX,VHF-RX,GNSS-RX,BITE,报警,最小显示器和键盘,船首向设备,测速装置,GNSS-RX,转向率,AIS,图像显示器,AIS,2,、移动站基本构成,VHF-TXVHF-RXVHF-RXVHF-RXGNSS-R,11,2、主要参数,1）工作频道,ASI1-87B（161.975MHz）,ASI2-88B（162.025MHz）,基于,DSC,：,CH70（156.525MHz）,区域性规定频道,2）信道带宽,25,KHz,或12.5,KHz,3）编码形式,NRZI(,非归零翻转,),编码,2、主要参数2）信道带宽3）编码形式,12,4）调试方式,高斯最小移频键控（,GMSK）,5）数据发射比特率,9600,b/s5010,-6,6,）发射稳定时间,1,ms,7,）发射功率,25,W,4）调试方式5）数据发射比特率6）发射稳定时间7）发射功率,13,3、通信工作模式,（1）自组织“船对船”工作模式；,（2）自组织“船对岸”工作模式；,（3）自组织“船对船”和“船对岸”独立或并行工作模式；,（4）,DSC。,3、通信工作模式,14,AIS,岸台,（岸台）,GPS,卫星,定位，定时,AIS,信息,VTS,海事管理,物流,管理,AIS,岸台网,AIS岸台GPS卫星定位，定时AIS信息VTS海事管理物流,15,4、操作模式,1）自主模式,自己决定发射时间表，且主动解决与其他电台间的时间冲突。,2）分配模式,使用管辖机构的基站或转发站分配的时间表。,3）轮询,响应它船或管辖机构的询问，轮询模式的操作与其他两种模式的操作无冲突。,4、操作模式2）分配模式 3）轮询,16,5.2 AIS,信息传输,AIS,信道每分钟可传输2,250,个时隙。,一、通信方式,采用,SOTDMA（Self-organized Time Division Multiple Access，,自组织时分多址）通信方式。,1,分钟（,1,帧：,2250,个）时隙,26.67ms,5.2 AIS信息传输 AIS信道每分钟,17,二、,AIS,信息分类与数据格式,1、信息分类,1）静态信息,AIS,的海上移动服务标识（,MMIS）,船舶呼号,船名,船舶长度和宽度,船舶类型,定位天线在船上的位置等,船舶龙骨以上高度（扩展电文）,A,B,C,D,二、AIS信息分类与数据格式1、信息分类1）静态信息ABCD,18,2）动态信息,船舶位置；,UTC（Coordination Universal Time，,协调世界时）时间；,对地航速（,SOG,）；,对地航向（,COG,）；,艏向；,航行状态；,转向率（,ROT,）等。,2）动态信息,19,3）航次相关信息,船舶吃水；,危险货物（种类）；,目的港；,预计到达时间（,ETA,）；,航行计划（转向点）；,船上人员（扩展电文）等。,4）有关安全的信息。,共采用了,22,种类型的电文表示（见教材中表,5.7,）。,3）航次相关信息4）有关安全的信息。共采用了22种类型的电文,20,2、数据格式,1）基本数据格式,通信状态,备用,18,CommState,Spare,报表产生的,UTC（,秒）,Heading,COG,Latitude,Longitude,9,6,9,12,27,28,Time Stamp,船首向（0359,）,对地航向,纬度,经度,1 位置准确度（1：高，0：低）,10 对地速度,8 转向速率,2 航行中，抛锚或限制等,30 用户标识号,1 表示数据可发送,1 数据终端准备好,6 本电文信息的标识,Position Accuracy,SOG,Rate of Turn,Navigational Status,User ID,Data Indicator,DTE,Message ID,参数 数据位 描述,2、数据格式 通信状态 备用,21,2）数据包格式,训练序列 开始标志 数据 帧校验 结束标志 缓冲,24位 8位 168位 16位 8位 24位,图 2-1,RF,启动和释放,2）数据包格式 训练序列 开始标志 数据,22,T,0,=0ms时：时隙开始；,T,x,=0.832ms：训练序列开始时刻；,T,1,=1ms：发射功率和频率达到稳定；,T,2,=3.328ms：开始传输数据包。即开始标志；,T,3,=24.128ms：数据传输结束，缓冲部分包括位填充，以及用作距离延迟的保护时间；,T,4,=T,3,+1.000ms：发射功率减小到零；,T,5,=26.67ms：时隙结束，下一个时隙开始传输。,图 2-1,RF,启动和释放,T0=0ms时：时隙开始；图 2-1 RF启动和释放,23,3、信息更新速率,1）静态信息,静态信息 每6分钟或者根据需要,动态信息 根据航速和航向变化率而定,航次有关信息 每6分钟或者根据需要,信息内容 播发间隔,安全信息 根据需要,3、信息更新速率1）静态信息静态信息,24,2）动态信息,锚地 3分钟,航速14-23节 6秒,航速0-14节 1,0,秒,船舶状态 播发间隔,航速14-23节且改变航向 2秒,航速23节,2,秒,航速23节且改变航向 2秒,航速0-14节，且改变航向 秒,2）动态信息锚地,25,4、船舶,GPS,天线位置,A,B,C,D,比特数 比特域 距离（,m）,A 9 08,最大511,B 9 917,最大511,C 6 1823,最大63,D 6 2429,最大63,4、船舶GPS天线位置ABCD 比,26,5.3 AIS,技术实现方案,一、系统构成,1、系统构成：,数据帧(含2250个时隙),船,A,船,B,船,C,岸台,船,A,发送船位时隙,船,B,发送船位时隙,船,C,发送船位时隙,5.3 AIS 技术实现方案一、系统构成1、系统构成：数据,27,2、设备构成,(,D)GPS,接收机,控,制,单,元,TDMA,解调器,TDMA,接收1,TDMA,接收2,天线共用器,TDMA,调制,信息显示处理器,其他信息,位置,时间（,UTC）,差分数据,TX,收/发控制,DSC,接收,TDMA,解调器,DSC,解调器,DSC,调制,2、设备构成(D)GPS接收机TDMA解调器TDMA接收1T,28,二、,TDMA,技术,方法：将时间分割成周期性的帧,；,每一帧又被分割成若干个时隙。,TDMA,技术的特点：,1）,节省频谱资源，有效避免了互调干扰；,2,）,不存在频率分配问题，对时隙的分配和管理比对频率的分配与管理要简单且经济，,AIS,采取的信道按需分配，有利于提高系统的容量。,3）,既发送信息又可接收其他台站的信息，且,VTS,中心可以发送,VTS,广播信息；,4）,系统必须精确定时和同步，,UTC,时间可为此提供保证。,二、TDMA技术方法：将时间分割成周期性的帧；每一帧又被分割,29,t,1,1,1,用户1,t,2,2,2,用户2,t,3,3,3,用户3,t,帧,时隙,1 2 3 ,n 1 2 3 n 1 2 3 .,用户,n,t111用户1t222用户2t333用户3t帧时隙 1 2,30,三、,AIS,频道分割方案和,VTS,信息内容,1、船台,AIS,发射频道和接收频道,船台：发射频道：,CH87B/CH88B，,或区域指定船,台频道；,接收频道：,CH88B,、,CH87B,或指定。,三、AIS频道分割方案和VTS信息内容,31,2、,VTS,利用,AIS,向船舶发送的信息内容,1）未装备,AIS,设备的船舶的信息（主要是静态信息和动态信息）；,2）航行警告等。,2、VTS利用AIS向船舶发送的信息内容,32,四、时隙的划分与选择,1,、,时隙划分,AIS,数据帧长度：1分钟，2250个时隙。,1分钟,26.67,ms,时隙2249,时隙1,时隙0,当前帧,时隙2249,时隙1,时隙0,下一帧,每个船舶,AIS,用户或,VTS,中心可以选择一个或多个时隙。,四、时隙的划分与选择1