船载AIS终端的技术标准与注意事项

AS是Automatic Identification System(自动识别系统)的缩写。AIS是通过无线通信的方式实现船舶之间相互自动识别的一种通信系统。AIST作基于TDMA(时分多制)技术，该技术与目前个人移动电话(手机)工作原理相似。AIS系统利用甚高频波段的两个频率进行工作，将一分钟(一帧)划分成2250个时间段(时隙)，这样两个频率上一分钟共有4500个时隙，供系统中的各种终端设备交替发射。由于不同的终端在不同条件下每分钟要发射的次数各不相同，如一艘高速艇一分钟要发射30次之多，而一艘停泊的货船三分钟才发射一次。为保证AIS系统正常工作，一个区域内可容纳的AIS终端数量是有限的。为此，对各种终端设备有较高的技术要求，必须确保各种设备均按游戏规则有序工作，否则系统会发生混乱。

目前AIS终端设备的种类有：A1S基站、船载AIS终端、航标AIS终端、搜救用AIS终端等，其中船载AIS终端数量要占到总数量的95％以上，所以船载AIS终端是决定AIS系统能否正常工作的关键。

船载AIS终端根据其适用船舶可分为A类和B类两种。A类AIS终端主要用于远洋船舶以及500总吨以上的沿海船舶，B类AIS终端用于渔船、其他小型沿海船舶、内河船舶和游艇等。

对于两类终端，国际海事组织(IMO)、国际电信联盟(1TU)和国际电工组织(1EC)分别对其功能、性能，以及测试标准作了非常严格的规定。A类终端采用TDMA中的SO-TDMA(自组织时分多址)技术，其工作原理为：先记忆和分析周围其他AIS的发射，选择没有AIS保留过的时隙择机发射，本终端的每次发射中均包含一个自己后续数次发射的具体时隙(保留)，以通知别的AIS不要占用。而B类终端的国际标准是CS-TDMA(载波侦测时分多制)，其工作原理为：先记忆周围其他AIS的发射，选择没有AIS保留的时隙择机发射，每次发射时先准备几个候选时隙，在计划发射的时隙内，其发射时间要比A类终端延迟几个毫秒，这样可以先侦测是否有A类AIS发射。如没有，就发射；如有，则在下一个候选时隙再尝试发射。所以CS-TDMA的B类AIS是一种能“礼貌”避让的“文明”终端。不管是A类AIS终端，还是B类AIS终端，均需要遵守AIS通信规则，以维持整个AIS系统的有序工作。

AIS终端设备与船舶其他通信设备最大的区别在于：其他通信设备都具有独立性，一艘船的通信设备不好不会影响其他船的通信效果；但AIS则不同，一个AIS终端是整个AIS系统的一份子，一个AIS终端的工作有时会直接影响其他船AIS终端的正常工作。正如马路上的交通，如果一辆车不按交通规则行驶，可能会导致整条马路的通行效率降低，直至交通阻塞。看一个AIS终端是否“守规则”，主要看两个方面：是否具有精确的同步能力?是否先把其他AIS的发射记忆住，然后再决定自己什么时候发射?

前者是基础，如果没有基本的同步(误差在微秒级)，也就是说这个AIS终端“内心”的时钟是不准的，对这样的AIS设备，你不要寄希望于它会准确工作。相当于一辆车经常会压线行驶，几个车道的车辆行驶均会受影响。

后者涉及到是否遵守游戏规则，是否遵守红绿灯。

为达到以上两个条件，AIS终端设备必须具备大量的基本器件和电路，所以一台严格符合国际标准的AIS终端不可能做得成本极低，否则不能算是标准的AIS终端。

遗憾的是，现在AIS系统中仍有不少这样的AIS终端：要么不能正确同步，通常跨时隙发射，影响其他AIS终端工作；要么根本不进行基本的时隙管理，发射时不仅没有“礼貌”，而且甚至“无礼”，不管其他AIS怎么“计划着”发射，只按照自己的时间表定时发射。这些AIS终端进入通信系统后，会极大地影响整个AIS系统的工作。

根据对上海水域AIS信号环境的监测结果，AIS系统中空闲时隙超过50％，但是A类AIS终端发射冲突的概率要近35％。这个结果反映出系统内存在大量不按规则发射的AIS终端。因为，如果一个水域内船舶太多，那么AIS空闲的时隙就很少，随着数量的增加，空的时隙会越来越少，通常空闲时隙低于25％时，会出现AIS；中突现象。这是因为，AIS目标是分布开来的，一个区域边缘的两个目标之间可能因相距太远不能相互接收，从而难以避免双方同时发射。而在上海水域，空闲时隙多达50％以上，A类AIS终端又有1／3的发射受冲突，这证明有些AIS并不理会A类AIS每次发射时预报的后续发射时隙计划，有些“想发就发”。AIS时隙冲突问题将极大地影响整个AIS网络的工作状态，可容纳的AIS船舶终端总量会急剧下降，陆上主管部门对AIS目标的监控效果也会受到影响，往往会发生这样的现象：正常的AIS终端，船舶报告次数少(因受干扰)，轨迹点稀少；而不标准的AIS通过强行定时发射，甚至设计时通过人为增加发射次数等措施，来“提升”被监控效果。

此外，AIS终端报警也正成为AIS设备另一大问题。国内不少AIS终端具有报警功能，再加设备设计缺陷或产品本身质量所致，导致误报警泛滥。有些船舶反映，AIS终端显示屏经常会收到大量反复弹出的“MAYDAY……”短信息，影响船舶正常使用AIS设备。据调查，有些AIS终端，预埋了定制的遇险报警短信，操作人员只要误触发了面板上的开关就会自动发出遇险报警短信。而有些设备一旦故障，也会自动报警。其实，AIS终端的国际标准均没有考虑在AIS中包括遇险报警功能。针对某些厂商这方面的“锦上添花”，国际海事组织(IMO)也有专门的通函，不鼓励在AIS设备上设报警按钮，更明文禁止将遇险报警职责“赋予”AIS。这是因为，一项新的遇险报警规定涉及到方方面面的规则修改和保障措施，包括对陆上值守规定、收到报警后的后续处理程序等等。

AIS终端的标准问题，需要有关部门做好设备入网的把关。AIS设备不仅仅是“能发能收”就是合格产品。一个新型号入网前，须作必要的入网前测试和试验。同时，设备厂商要严格把关，共同维护AIS网络环境的正常工作。

除了上述涉及到ASI设备标准的问题外，目前困扰广大AIS用户的另一大问题是AIS终端设备的兼容性问题。这跟AIS发展的历史有关。目前AIS设备最主要的技术标准是ITU(国际电信联盟)的ITU-R M 1371决议，而该决议又几经修改和完善，从第一版，一直到现在的第三版，新标准同老标准相比，报文格式更丰富，原来的一些技术细节更明确。而许多老的A类AIS终端均基于第一版标准，该标准里面没有诸如B类AIS终端(CS-TDMA)的一些指令格式等。由于不同时期的产品只需要满足当时最新的国际标准，这样后面的产品可以兼容前面的产品，但前面的产品不一定能兼容后面的产品。现在大量的A类AIS终端不能正常识别到B类AIS终端(CSTDMA)，有的只能看到对方的识别码，不能看到船名；有的干脆什么也看不到。随着大 量渔船和沿海小型船舶安装B类AIS终端后，大型船舶A类AIS终端的兼容性问题应通过软件升级及设备更新等各种途径尽快解决。

现在船载AIS终端发挥的作用越来越大，特别是通过与电子海图系统、导航雷达连接并进行信号合成后，AIS的优点更加突出，使船载AIS终端成为重要的助航设备。但是每项新的技术总有一定的局限性，只有在使用中加以重视，才能弥补AIS的不足：

1.AIS在避碰中的作用问题

AIS作为自动识别系统，在船舶避碰中有辅助作用，但是不可过分夸大其作用。其原因跟AIS终端的工作原理有关。船舶避碰作业中，一般会通过测量两船之间的相互位置，来计算船舶相会点(CPA)和相会时间(TCPA)。由于AIS终端输出的本船位置的更新频度为每秒刷新一次，所取的本船位置基本上是最新的，但对方船舶位置就不同了。如正常情况下，一艘10节航速的船舶的AIS终端每10秒钟发射一次位置，而两次发射之间船舶移动的距离为50米左右。这时，只有在对方船舶AIS发射并被己方船舶接收瞬间，CPA和TCPA是准确的，其他时点上的数据都是不准的。此外，根据上述提及的受不良AIS的影响，AIS发射可能会；中突，即便因近距离信号强，容易接收对方信号，也常常会因AIS环境不好漏掉信号。在实际航行中，驾驶员经常会发现，有时海图上一艘相向行驶的船舶在本船左前方，但实际上是在本船左后方。总之，AIS对于避碰是有益的，但仅是辅助作用。

2.AIS在相互识别中的问题

AIS最重要和最基本的功能是相互识别。相互识别的信息包括，静态信息(识别码、船名、呼号、船舶类型、船长、船宽等)、动态信息(识别码、经／纬度、航速、航向等)、航次信息(仅限A类AIS，识别码、航行状态、吃水、人数、目的港、预计抵达时间等)。A类AIs的航次信息，需要每个航次由人工输入，其中航行状态跟AIS发射位置报告的频度有直接关系。如一艘锚泊的船，航行状态设“锚泊”，那AIS发射位置报告的问隔为3分钟；如仍错设在“航行”，那AIS发射问隔为10秒钟，是正常发射次数的18倍，这会减少该水域中AIS终端的总容量。此外，由于静态信息和航次信息要每六分钟发射一次，所以在AIs通信不好的水域(如周围不良AIS终端比较集中)，通常会看到周围很多AIS船舶只有识别码，没有船名。当然，由于AIS兼容问题，接收到的某些B类AIS也可能不能显示船名。此外，一般的AIS显示终端或电子海图系统中，接收到一个AIS目标后，如在七分钟左右的时间内没有再次收到该目标新的报告，那该目标会自动消失。反过来说，屏幕上看到的AIS目标，也不都是最近一两分钟内收到的目标。另外，为控制屏幕上AIS目标数量，AIS显示终端上的A JS目标一般最多为200个，如超过200个目标，离本船距离远的目标会自动屏蔽掉。

3　AIS终端中GPs定位精度问题

A类的AIS终端通过外置GPS和内置GPS两种定位源进行定位和同步。首先选择其中精度高的一种，如有一种是DGPS，那就自然采用该DGPS定位源；在两种定位精度相当时，先取外置GPS，再取内置GPS。B类AIS终端通常只有内置GPS。此外，AIS系统中，还有一种途径可以“提升”GPS精度，那就是通过AIS基站定时发射DGPS的修正指令，船载AIS终端收到后，自动会将GPS精度从低转为高，精度达2米左右。目前上海港的某些AIS基站已经有该项业务，所以很多船舶通过AIS系统自动“获得了”DGPS功能。当然，这项免费“升级”也是有条件的，那就是船载AIs终端的GPS模块具有处理DGPS的能力，用户可以咨询有关厂商，或检查自己设备是否会变高精度。当然，市场上有的AIS设备，会有假的DGPS功能，即无论是否收到AIS基站的DGPS修正指令，永远显示“高精度”，忽悠人!

4　AIS终端记录开关机时问问题

A类AIS终端可保存AIS工作的历史记录，在AIs终端的标准中要求能自动记录开关机时间，以便检查最近几次电源开关的情况。符合标准的A类AIS终端必须保存最近十次关机(关机时间超过1 5分钟以上)的记录。该记录有助于船舶AIS终端的管理和检查，还可供事故处理做参考。

5　AIS年检问题

如何确保船载AIS终端始终保持正常工作状态?如何解决老设备存在的技术缺陷?国际海事组织(IMO)有专门通函，船载AIS终端需要进行年度检验，类似船舶卫星应急示位标等。设备年检时，船舶可要求服务商除了检测设备发射功率、频率准确度等技术指标外，还应对设备进行版本升级，以兼容其他AIS设备(除了B类AIS终端外，还需要包括AIS航标等)。