航海仪器课件：第十章自动识别系统

第十章第十章 自动识别系统自动识别系统自动识别系统（自动识别系统（ AIS Automatic Identification System ） 的定义的定义在一定范围、规定的在一定范围、规定的VHF频率上，实现频率上，实现 船船-岸、岸、船船-船间的船间的互通信息和相互识别互通信息和相互识别的系统。的系统。 国际规定国际规定SOLAS:国际航线上的国际航线上的 300 总吨以上船和国内航总吨以上船和国内航线上的线上的 500 总吨以上的船，自总吨以上的船，自 2002 年年7 月月 1 日日到到 2008 年年7 月月 1 日分段配备日分段配备 。设置原因设置原因v能弥补（自动）雷达、能弥补（自动）雷达、VHF、VTS在定位导航在定位导航避碰和海事管理上的缺陷避碰和海事管理上的缺陷 AIS系统分类：系统分类：固定设施：可安装与陆地或海上。如固定设施：可安装与陆地或海上。如AIS主管机关、港口监控设施、主管机关、港口监控设施、VTS等。等。移动设备：分船载、机载、航标三类。移动设备：分船载、机载、航标三类。 船载又分为船载又分为A类、类、B类和类和AIS搜救发信器搜救发信器 A类采用时分多址技术满足类采用时分多址技术满足IMO要求要求 B类可用于非类可用于非IMO要求的船舶要求的船舶 AIS搜救发信器用于遇险示位标搜救发信器用于遇险示位标AIS组成及工作原理：组成及工作原理：传感器传感器+主机主机传感器提供各种必需信息传感器提供各种必需信息通信处理器是通信处理器是AIS核心部分，组织和协调数据的处理、显示、编码和发送核心部分，组织和协调数据的处理、显示、编码和发送AIS配有友好的人机交互界面，操作方便配有友好的人机交互界面，操作方便AIS功能：功能：互通避碰等信息，向VTS 报告信息互通信息互通信息避碰信息避碰信息VTS 报告信息报告信息VTS 报告信息报告信息1. 自动进行船自动进行船-岸、船岸、船- 船间的通信，交换各种信息；船间的通信，交换各种信息；2. 自动进行船自动进行船-岸、船岸、船-船间识别，协助了望和避碰；船间识别，协助了望和避碰；3. 利用利用 CMS 联系，减少手动输入和联系，减少手动输入和 VHF呼叫通话；呼叫通话；4. 无须借助无须借助ARPA雷达而自动观测和识别雷达而自动观测和识别 AIS 船舶；船舶； 5. AIS 信息输入给信息输入给ARPA雷达、电子海图、组合导航设备，增强了信息的使雷达、电子海图、组合导航设备，增强了信息的使 用价值；用价值；6. 提高海上搜救工作效率；提高海上搜救工作效率；7.能自动存储信息，便于事后海事分析；能自动存储信息，便于事后海事分析；8.位置处于中间的位置处于中间的AIS监管站或船舶能充当信息中转站：用监管站或船舶能充当信息中转站：用AIS帮助询问者帮助询问者 向被询问者发送询问信息。如岸站可委托附近的船代为询问远处第三者的信向被询问者发送询问信息。如岸站可委托附近的船代为询问远处第三者的信息；息；9.无论对岸上的监督员、还是对船舶驾驶员来说，无论对岸上的监督员、还是对船舶驾驶员来说，AIS提供的信息，是对航提供的信息，是对航海导航系统信息来源的一个重要补充，并且准确及时、容量更大、质量更高。海导航系统信息来源的一个重要补充，并且准确及时、容量更大、质量更高。AIS信息信息:静态信息静态信息海事移动业务识别码（海事移动业务识别码（MMSI：Maritime Mobile Service Identity）、国际编号（）、国际编号（IMO number）、船名、呼号、）、船名、呼号、船长、船宽、船舶类型等；船长、船宽、船舶类型等；动态信息动态信息船位及时间、航迹向及航迹速、航向、最近会遇的距船位及时间、航迹向及航迹速、航向、最近会遇的距离和时间（离和时间（D/TCPA）、航行状态（如抛锚）、回转速率、横倾）、航行状态（如抛锚）、回转速率、横倾角及纵横摇（选项）等；角及纵横摇（选项）等；航次数据航次数据船高、目的港及预计抵达时间（船高、目的港及预计抵达时间（ETA）、乘客数量、）、乘客数量、货物（尤其危险品）、吃水、航行计划（任选）等；货物（尤其危险品）、吃水、航行计划（任选）等；与航行有关的信息（简称与航行有关的信息（简称“航行信息航行信息”）与航行安全有关的信与航行安全有关的信息（简称航安信息）：航行和气象警告等；交通服务信息：潮流、息（简称航安信息）：航行和气象警告等；交通服务信息：潮流、搜救、气象预报、卫导修正量、调度船代信息等。（航行信息可搜救、气象预报、卫导修正量、调度船代信息等。（航行信息可用短信息用短信息SMS发送）发送）AIS信息更新报告时间信息更新报告时间 AIS设备在自主模式工作时，周期性的发布上述信息，在不同的航行环境中，不同信息的时效不同，更新报告的时间间隔也不同。1、静态信息和航次相关信息更新报告时间间隔为6分钟，但有信息更新或被询问时，立即更新并报告。2、动态信息更新周期取决于航行状态及航向、航速的变化（如P473表列）3、安全相关信息根据需要更新AIS工作频段 国际电联 VHF87B（161.975 MHz）88B（162.025MHz）AIS作用距离高功率（12.5W）25n mile 低功率（2W）7n mile AIS时隙划分及发射格式 将同步于UTC（世界协调时）的一分钟定义为帧，一帧划分2250个时隙，工作于两个信道，共4500个时隙，合理分配、避免冲突、稳定连续工作。 每个船位报告占用一个时隙，其他类型报文可超过一个，每分钟处理 2 000 个以上报告，数据更新2秒钟1次AIS 的工作模式1. 自主（autonomous）工作模式：按照自身程序发送信息，所有海域连续 2. 指定（assigned）工作模式：按照指定方案发送信息，拥挤海域 3. 轮询（polled）工作模式：在管理当局 或它船询问时发送信息AIS设备及其操作（1）睡眠目标；（2）活动目标；（3）已选目标； （4）危险目标；（5）丢失目标；引航员引航员AIS报告信息的优势与局限性 优势：优势： 近量程（3n mile 之内）报告数据精度不低于雷达跟踪目标的精度，远量程报告数据的精度高于跟踪数据精度。AIS 还能够提供静态数据、航次相关数据、动态数据。局限性：局限性： AIS 信息不是本船自主设备探测到的，信息的精度完全依赖目标船的人为设置和对方传感器的精度，静态信息可能不准确或错误，甚至被篡改，航次相关信息依赖于对方驾驶员的及时更正。错误或不准确信息的传递，对判断目标船的会遇态势可能会导致危险的决策。引航员引航员与雷达和 ARPA 相比AIS 的优越性1自动船船、船岸通信 2. 目标识别、有助于看清现场运动态势 3. 自动交换避碰参数 4. 越障传输、无“盲区”5. 抗气况和海况干扰强 6. 快速响应目标变化 7. 减少工作强度和差错，可存储便于事后分析引航员引航员雷达跟踪目标与雷达跟踪目标与AIS报告目标关联报告目标关联一、雷达跟踪目标与AIS报告目标关联的概念 雷达将分别来自于雷达传感器和AIS传感器关于目标的位置、航向、航速等精度离散的信息，在由时间和位置决定的静态空间以及由航向和航速决定的动态空间中，依据一定的准则进行优化处理，使两者的信息优势互补，根据驾驶员的要求输出一致性最佳航行信息，称为雷达跟踪目标与AIS报告目标关联。二、雷达跟踪目标与AIS报告目标的独立性与相关性 雷达跟踪目标的信息精度取决于本船配备的雷达、及传感器的精度。 AIS报告的目标动态信息的精度取决于目标船所配备的GPS接收机及其他传感器。 雷达目标跟踪信息和AIS目标报告信息分别通过相互独立的两个传感器获得的，两者关于同一个目标的信息之间必定存在误差，这就会给驾驶员判断会遇局面，决策避碰措施带来负担。但是对于同一个目标而言，雷达跟踪信息与AIS 报告信息又具有良好的相关性。引航员引航员AIS 与雷达在避碰决策中的综合运用 用AIS 协助雷达跟踪目标，可扩展雷达远、近距离的探测范围，增强雷达的信息的参考价值，提高雷达的性能和观测效率，加强雷达预报会遇危险的功能，改善避碰效果，避免或减少紧迫局面和碰撞事故的发生，改善海上航行安全。在搜救行动中雷达跟踪功能与RADAR-SART 或AIS-SART 结合，有助于快速搜索海上遇险船舶，提高海上搜救工作效率。 在雷达显示器上，雷达跟踪目标与AIS 报告目标关联后，AIS 信息辅助雷达跟踪目标的优势是十分明显的。但驾驶员应当注意的是，由于雷达回波与AIS 数据来源、处理方式和精度不同，同一个目标的显示位置和航迹参数也就会有差别。驾驶员必须根据现场情况，做出正确判断，决定取舍。在船舶密集区域，AIS 图标信息可能使屏幕显示符号繁杂而影响正常雷达观测。这就需要驾驶员暂时将AIS 目标置于休眠状态或屏蔽AIS 目标的显示，以获得最佳雷达观测效果。引航员引航员雷达与AIS目标关联问题处理1.所有目标中仅有个别目标无法实现位置关联 这种情况通常是由于个别目标的GPS接收机出现了较大误差，位置报告误差较大，不满足于雷达跟踪目标的位置关联准则，从而无法实现目标关联。驾驶员需要加强对该目标的瞭望与沟通。2.所有目标均无法实现位置关联，且所有AIS图标均偏离相应的雷达回波一个固定位置 这种情况通常是由于本船雷达误差造成，雷达探测到的所有目标的位置（方位和距离）都有误差，而AIS报告目标位置（GPS）位置是准确的，从而无法实现目标关联。驾驶员需要及时调整雷达误差或向公司申请维修。3.所有目标均无法实现位置关联，且所有AIS图标与雷达回波无规律偏离 如果这种情况持续发生，且确认本船GPS接收机定位正常，则通常是雷达跟踪器出现问题。驾驶员应尽快向公司申请维修。NAISNodeNAIS NodeNAIS Node .AISNetworkNAIS NodeAISNetworkNAIS NodeAISNetworkWeather dataNetworkNodeNetworkNodeCoast GuardCoast GuardVTSVTSNetworkNodeMRCCMRCCPortsPortsOther Other National National UsersUsersIP NetworkIP NetworkIP NetworkNAIS NodeAISNetworkSat TermNAIS NodeAISNetworkSat TermSat TermNAIS NodeAISNetworkSat TermAISNavyNavyAIS NetworkAIS NetworkScenarioScenarioRepeaterNetwork node eliminates any repeater duplicatesOther dataAISAISAISAISAISAISAIS船载航行数据记录仪（VDR） 俗称黑匣子，用于实时记录船舶航行数据。发生海事事故后，记录的数据可以进行事故原因的分析，责任事故的认定依据。LRIT Long Range Identification and Tracking of ships 即为船舶远程识别与跟踪系统。通过从船载自动识别系统(AIS)提取船舶识别码、船位和时间等数据，并利用全球海上遇险和搜救系统(GMDSS) 的InmarsatC 或高频设备(HF)以固定的时间间隔发送LRIT数据，经计算机对数据处理，实现船舶的远程识别与跟踪。