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1、山东交通学院海运学院AIS船载设备的应用可靠性分析专 业 航海技术 届 别 2011级 学 号 070615206 姓 名 姜仲南 指导教师 马爱军 山东交通学院海运学院二一一年五月原 创 声 明本人姜仲南郑重声明：所呈交的论文“AIS船载设备的应用可靠性分析”，是本人在导师马爱军的指导下开展研究工作所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果，尊重知识产权，并愿为此承担一切法律责任。 姜 仲 南 日期：2011年05月15日摘 要摘要：此文
2、分析了AIS实施过程中存在的船位安全、VHF通信、系统的可靠性及与ARPA信息融合等问题,并从技术和法规角度提出看解决这些问题的一些设想。在AIS强制安装使用的过渡期间盲目使用AIS会带来不安全的因素。AIS与其它驾驶台信息设备性能标准不统一和缺乏连续性，使得其在其他信息显示器上叠加显示AIS信息面临着困难。本文分析了AIS对航行安全的影响探讨目前已有的助航设备雷达ARPA、ECDIS、VTS等系统在实际应用中各自的优势和不足，以及AIS与ARPA、ECDIS、VTS等系统实现优势互补之必要性。关键词：AIS,应用可靠性,优势互补,航行安全AbstractText：The paper anal
3、yses in details the issues about ship position security、VHF communication、system reliability and integration of ARPA during the implementation and presents the methods for improvement from the angle of technology and regulation. The application of AIS will make some troubles at the beginning of its
4、usage. The incompatible and inconsistence performance standard with other existing information systems. The thesis it concentrated on AISs influence on the navigation security. What is more, discussing the advantages and disadvantages the already existed ARPA、ECDIS、VTS system,as well as the advantag
5、es of the combination between ARPA、ECDIS、VTS system and AIS.Key words: AIS, Reliability, Complement each others advantages, Safety navigation目 录前 言11 AIS的产生背景和技术特点21.1 AIS的产生背景21.2 AIS的原理和技术特点21.2.1 AIS的介绍21.2.2 AIS的工作原理32 AIS系统的可靠性分析32.1 AIS的可靠性在航海上的优势32.2 AIS的可靠性不足之处42.2.1 AIS对航行安全的负面影响42.2.2 AIS在
6、设置、使用中存在的问题72.2.3 AIS船位信息误差带来的问题103 AIS系统可靠性不足的解决方法113.1 AIS与ECDIS的集成113.2 AIS与VTS的整合123.3 AIS与雷达在避碰中的综合运用133.4 提高AIS船位信息的可靠性与精度的对策133.4.1 提高AIS船位信息可靠性的对策133.4.2 提高AIS船位信息精度的对策14结 论15致 谢16参考文献17I山东交通学院毕业设计（论文）前 言进入20世纪末，船舶吨位大型化、运动高速化和航行密集化的发展，使得驾驶员已经难以仅凭简单瞭望、驾驶经验和船舶广泛应用的航海仪器，来应对复杂的航行环境。AIS集卫星定位技术、数字
7、通信技术、信息处理技术和计算机网络技术等现代化高科技发展的最高成就与一身，具有精度高、传输速度快、自动化程度高、显示界面友好、与其它航海仪器设备有几好的扩展性和兼容性等优点，为船舶实时交通安全监控和航运管理提供了高效率的信息传输通道，是现代航海仪器技术发展的重要成果。然而，AIS和其他广播系统一样，对射频干扰敏感，同时还受到VHF电波传播的限制。AIS的核心是卫星导航系统，因此它也具有GNSS固有的脆弱性。AIS不是自主的安全检测设施，对目标的监测依赖他船设备的正常工作，并非所有的在航船舶都配备了AIS设备，配有AIS设备的船舶可可能随时将设备关闭，因此AIS具有一定的局限性和负面影响。本文旨
8、在研究AIS船载设备的应用可靠性，分析并研究AIS设备的安全应用，并提出解决AIS应用局限性的一些方法，结合现在船舶上已有的航海仪器，并说明AIS与VTS、ECDIS、RADAR和VHF等船载设备在航海避碰中的优势互补，在进一步提高航行安全方面提一些自己的见解。1 AIS的产生背景和技术特点1.1 AIS的产生背景IMO和各国主管部门通过制定和实施避碰规则,规定强制配备必要的助航设备,建立VTS、船舶报告制度等措施来管理船舶的安全航行，但船舶的碰撞事故还是屡屡发生。为了进一步提高船舶安全航行的性能，有关机构和厂商对助航设备进行着不断的研究和开发，通信技术和计算机技术的飞速发展，为这方面的研究和
9、开发提供了技术上的保证，AIS就是依托了这些技术发展而成的。IMO 很重视这项新技术对安全航行的作用，1997年IMO的航行安全分委会举行第43次的会议通过了关于全球船载自动识别系统( AIS) 性能标准的建议案 。会议认为该系统“ 满足以下需要：船对船模式的避碰；港口国获得船舶和它所运货物的信息；作为VTS的工具”。1998年IMO 的海安会批准了该建议案。1999 年航行安全分委会45 次会议最后确定了对SOLAS 公约第五章的修订，并确定了2002年7月1日后建造的船舶，必须安装 AIS，2002年7月1日前建造的船舶，从2003年7月1日起到 2008 年7月1日分阶段执行配备AIS设
10、备的规定。1.2 AIS的原理和技术特点1.2.1 AIS的介绍AIS主要由VHF通信机、内置GPS接收机、通信数据处理器、调制解调器、接口电路、显示器、外接GPS接收机、罗经、计程仪及其它相关设备（雷达、ECDIS等）组成。AIS各组成部分的作用：（1） 外置GPS/DGPS：提供船舶的位置（经、纬度）、船舶对地航向（COG）、对地航速（SOG）、及世界时等数据。（2）罗经：提供给船载AIS航向信息。（3）计程仪：提供给船载AIS航速信息。（4）其它：如雷达、电子海图显示系统（ECDIS）等，与船载AIS共同组成功能强大的船舶定位、避碰及自动识别系统。（5）接口电路：用于链接外接设备以获取所
11、需相关信息。（6）数据处理器：作为船载AIS的核心部分，对来自GPS/DGPS的本船静（船舶海上移动识别码、船名、呼号等）、动（船舶航向、航速、航行状态等）态数据进行存储、处理，并将数据编码后送入调制器；对来自解调器的接收信号进行解码、存储并送入显示器。（7）调制解调器：对船舶相关数据进行调制后送入VHF通信发射机；对来自接收机的接收信号进行解调后送入数据处理器。（8）VHF通信机：发射、接收调制信号，工作于87B（161.975MHz）、88B(162.025MHz)两个频道。由一台VHF发射机、两台TDMA接收机、及一台VHF DSC接收机组成，自动发射和接收已调信号，如：本船和他船的航行
12、信息等。（9）内置GPS：提供船载AIS系统同步所需世界时，以消除内部设备间的冲突；外置GPS/DGPS故障时提供船舶船位、对地航向（COG）和对地航速（SOG）等。（10）显示器：显示相关数据和状态状态信息，监视系统的运行状况。1.2.2 AIS的工作原理在一定的作用范围内，在规定的频道上，用VHF脉冲转发器传输船对船和船对岸的识别、导航和通信信息，自动进行船对岸和船对舶的识别的系统称为自动识别系统。国际海事组织（IMO）的人命安全公约（SOLAS公约）强制规定：所有300总吨及以上从事国际航行船舶、不从事国际航行的500总吨及以上的货船和不论大小的客船，应按要求在2004年底前必须配备船载
13、自动识别系统AIS。船载AIS的信息如下：A.静态信息：IMO海上移动识别码（MMSI）、船名、船舶呼号、船舶长度和宽度、船舶类型、定位天线在船上的位置等。B.动态信息：船位、国际协调时、对地航向（COG）、对地航速（SOG）、航迹向、航行状态、转向率、纵横倾数据等。C.与航次相关的信息：船舶吃水、始发港、目的港、预计抵达时间、危险货物等。D.简明的安全信息：气象、潮汐等。2 AIS系统的可靠性分析2.1 AIS的可靠性在航海上的优势(1)AIS提供的船舶信息，减少了船舶及船岸间大量的口头通信内容及时间。(2)AIS系统有助于船舶和VTS识别雷达盲区船舶的航行动态。因雷达发射被岛礁等阻断，船舶
14、雷达无法捕捉到该雷达盲区航行船舶，这给船舶航行带来了一定的安全隐患。而VTS跟踪的未配置AIS系统的船舶进入雷达盲区，船舶识别符按船舶进入雷达盲区的速度、航向前进，无疑会与船舶实际位置发生出入，如果船舶在盲区锚泊，船舶识别符就回移失，与其它船舶、物标发生假碰撞报警，锚泊船也会失去跟踪，这些给VTS和船方都造成了不小的麻烦，而装备AIS系统的船舶通过与附近船舶及岸基AIS数据的实时交换，船位得到了与岸基AIS相连的DGPS的纠正，船舶定位精度更高，航行动态更易识别。(3)AIS让雷达回拨、船舶标识符急AIS识别标识符紧紧关联在一起。当VTS跟踪的两船近距离驶过，一不小心你会发现一船的船舶标识符丢
15、了，该标识符跟随另一船走了，一般来说，雷达探测感应器离探测目标超过一定距离如3海里，而探测目标之间小于一定距离如80米，船舶标识符交换现象就回发生。而AIS有效避免了船舶标识符交换现象，让船舶标识符实时标识在船舶实际位置上。(4)有助于确定沿海事故嫌疑船舶及组织事故附近水域船舶参与搜救AIS长距离的数据交换使集成AIS系统的VTS探测、记录沿海装备AIS系统船舶的航行动态成为可能。IMO规定，船舶上安装的AIS设备除在有国际协议、规则或标准要求护航信息的情况下不得停止使用，故此只要在沿海地区合理布置AIS基站，每一条配备AIS设备的航行船舶动态都能被实时跟踪、记录。(5)AIS有助于船舶避碰随着AIS系统在航海应用中的不断普及，AIS系统的船舶避碰功能越来越为航
