AIS 二進制信息區(qū)域標準探討

鞏海方（北海航海保障中心航標導航處 天津 300456）

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AIS 二進制信息區(qū)域標準探討

鞏海方
（北海航海保障中心航標導航處 天津 300456）

摘要：AIS，即通用船舶自動識別系統(tǒng)是一種實現(xiàn)船舶身份遠程識別，航行狀態(tài)動態(tài)監(jiān)控，航訊信息即時交互的綜合性導航設備。目前我國還處在AIS應用的初級階段，應用標準還在完善中，信息化方面使用效率不高。本文在對航海用戶及管理者進行深入調(diào)研的基礎上，對我國的AIS應用信息進行分類，根據(jù)我國實際情況建立我國區(qū)域的應用信息協(xié)議標準。

關鍵詞：二進制 報文 船臺 識別碼 標準

1 背景

AIS，即通用船舶自動識別系統(tǒng)（Universal Automatic Identification System），是一種實現(xiàn)船舶身份遠程識別，航行狀態(tài)動態(tài)監(jiān)控，航訊信息即時傳遞的綜合性導航設備。其通過工作在VHF海上通訊頻段的船載臺，向其他船只和沿岸臺站發(fā)送諸如船舶識別碼、位置、方向、船長、船寬、類型、吃水以及是否載有危險貨物等動、靜態(tài)信息，從而實現(xiàn)船-船，船-岸之間的數(shù)據(jù)傳遞與信息交換。AIS的特性和功能使它成為增強船舶航行安全和提高船舶交通管理效率的新型重要工具。

隨著AIS船臺的大量普及，越來越多的船舶開始安裝。同時，海事系統(tǒng)也建立了完善的沿海AIS岸基網(wǎng)絡系統(tǒng)和內(nèi)河AIS岸基網(wǎng)絡系統(tǒng)。如何利用AIS岸基網(wǎng)絡系統(tǒng)為船舶提供更優(yōu)良的助航服務，是AIS應用的重要研究方向。

而傳統(tǒng)AIS二進制信息的應用主要有兩種，一種是船與船或船與岸進行類似手機短信的信息傳輸；另外一種是海事系統(tǒng)利用AIS岸基設備播發(fā)水文、氣象、潮汐、航行通告等應用信息。由于缺少相應的標準，播發(fā)的信息在AIS船臺上的顯示形式是以英文文本的方式，給我國的航海用戶造成閱讀困難。同時非標準化的AIS二進制信息冗余大，傳輸?shù)挠行畔⒘啃　Ｒ虼?，有必要根?jù)我國實際情況建立我國區(qū)域的應用信息協(xié)議標準。

2 應用局限性

在AIS信息應用方面，主要用于船舶識別、航行安全信息、氣象水文等信息的接收，隨著我國AIS岸基網(wǎng)絡的逐步完善，AIS系統(tǒng)已經(jīng)從最初的船舶避碰發(fā)展成為保障航行安全的基礎設施和助航系統(tǒng)，同時在船舶調(diào)度、水域監(jiān)管、企業(yè)管理等方面發(fā)揮了一定的作用。今后AIS系統(tǒng)將逐步成為我國水路運輸重要的數(shù)字化、信息化交互平臺。但是由于AIS系統(tǒng)發(fā)展時間較短，各類應用標準還不完善，在AIS信息應用中還存在信息內(nèi)容不規(guī)范、語言閱讀困難、顯示不直觀等問題，造成有些小型船舶放棄使用AIS信息，甚至產(chǎn)生不愿意使用AIS設備的情況。

2.1AIS應用信息不規(guī)范、不全面、不及時

各信息發(fā)布單位根據(jù)自身情況發(fā)布航行安全信息、水文氣象信息，信息內(nèi)容千差萬別，信息格式也各不一樣，信息時效性不強，這樣一方面?zhèn)鬏斄舜罅繜o效信息，還占用大量的AIS信道資源，給航海用戶帶來很多不便，參與調(diào)研的大部分航海用戶都認為接收到的有用信息較少，時間長了，便不再關注AIS接收到的信息，甚至不去查看AIS信息，這對AIS系統(tǒng)的推廣帶來了不利影響。

2.2AIS信息閱讀不方便

由于目前我國AIS二進制信息播發(fā)采用的是國際通用的1371中所定義的英文文本傳輸顯示方式，且英文字母中只按照大寫字母傳輸，大部分用戶存在閱讀困難，幾乎所有參與調(diào)研的專家都認為即便是專業(yè)人員在讀取英文文本信息時，也不是很方便，有個別用戶提出，每次識別這些信息時需要先把英文文本記錄下來，轉換成小寫英文字母后再翻譯，給實際工作帶來很大不便。

2.3電子海圖系統(tǒng)不能及時更新

目前大部分船舶都已安裝電子海圖系統(tǒng)，但由于我國沒有針對AIS系統(tǒng)電子海圖的安裝還沒有制定相關標準，且航海用戶對電子海圖的認識不足，現(xiàn)有船舶電子海圖系統(tǒng)大都采用的是紙質(zhì)海圖經(jīng)過掃描處理后的海圖系統(tǒng)，在海圖更新方面存在困難，而受沿海區(qū)域基礎建設、航道修整等多方面的影響，現(xiàn)有使用的海圖與實際海圖有較大差別，在電子海圖中顯示的航行安全信息也往往有較大出入，導致現(xiàn)有電子海圖系統(tǒng)被閑置，造成資源浪費。

2.4AIS岸基中心軟件中船舶信息顯示滯后

現(xiàn)有AIS岸基中心軟件顯示船舶的位置信息有明顯的滯后，主要有：1、軟件中看到的船舶一直停留不動，但實際上船舶已經(jīng)移動；2、在軟件中顯示的船舶信息不全，有些船舶在軟件中沒有顯出出來，但通過系統(tǒng)回放查看時，又可以顯示出船舶的軌跡。另外在軟件使用中還存在以下問題：1、網(wǎng)絡版信息與試用版信息顯示不一致；2、監(jiān)控時會出現(xiàn)掉線現(xiàn)象，需要重啟；3、查詢功能不方便，以前版本具有鼠標右鍵顯示船信息的功能，現(xiàn)有版本卻沒有；4、短信功能操作不方便，沒有使用起來。

2.5船舶錄入信息不規(guī)范

在北方海區(qū)調(diào)研時，有專家提出現(xiàn)有船舶在錄入船舶信息時不規(guī)范，造成港口管理上的不便。

3 現(xiàn)狀

目前播發(fā)的AIS信息主要以AIS二進制信息和AIS安全相關信息，播發(fā)方式采用點對點和廣播兩種方式，播發(fā)的內(nèi)容格式基本一致。AIS二進制信息通過6號尋址報文和8號廣播報文播發(fā)；AIS安全相關信息通過12號尋址報文和14號廣播報文播發(fā)。其報文格式如下：

報文6

參 數(shù)　比特數(shù)　說 明報文識別碼　6　報文6的識別碼為6轉發(fā)信號　2　轉發(fā)器用以指示該報文已被轉發(fā)的次數(shù)，< 0…3 > 系統(tǒng)預置于0；3:= 不再轉發(fā)源站識別碼　30　原發(fā)報文臺站的MMSI號碼序列號碼　2　 <0…3>目的站識別碼　30　目的臺站的MMSI號碼重發(fā)標志　1　重發(fā)標志: 0:= 未重發(fā)(系統(tǒng)預置)； 1:= 重發(fā)的備用碼　1　不用。應設為零二進制數(shù)據(jù)　最多936應用識別碼　16比特應用數(shù)據(jù)　最多920比特，應用數(shù)據(jù)總的比特數(shù)　最多1008根據(jù)子字段報文內(nèi)容的長度而不同，占據(jù)1…5個時間槽。報文8參數(shù)　　比特數(shù)　　說 明報文識別碼　6

參數(shù)　比特數(shù)　說 明轉發(fā)信號　2源站識別碼　30備用碼　2二進制數(shù)據(jù)　最多968總的比特數(shù)　最多1008占用1…5個時間槽

報文12報文14

參 數(shù)　比特數(shù)　說 明報文識別碼　6　報文12的識別碼為12轉發(fā)信號　2　轉發(fā)器用以指示該報文已被轉發(fā)的次數(shù)，< 0…3 > 系統(tǒng)預置于0；3:= 不再轉發(fā)源站識別碼　30　原發(fā)報文臺站的MMSI號碼序列號碼　2　 <0…3>目的站識別碼30　目的臺站的MMSI號碼重發(fā)標志　1　重發(fā)標志: 0:= 未重發(fā) (系統(tǒng)預置)； 1:= 重發(fā)的備用碼　1　不用。應設為零安全相關數(shù)據(jù)最多936應用識別碼　16比特應用數(shù)據(jù)　最多920比特，應用數(shù)據(jù)總的比特數(shù)　最多1008根據(jù)子字段報文內(nèi)容的長度而不同，占據(jù)1…5個時間槽。

參數(shù)　比特數(shù)　說 明報文識別碼　6　報文14的標識符；始終為14轉發(fā)信號　2　轉發(fā)器用于顯示報文已被重發(fā)的次數(shù)；<0…3>；預設:= 0；3:= 不再轉發(fā)。源站識別碼　30　源站的MMSI號碼備用碼　2　不用。應設為零。安全相關數(shù)據(jù)最多968　應用識別碼　16比特應用數(shù)據(jù)　最　多952比特；應用數(shù)據(jù)總的比特數(shù)　最多1008占用1…5個時間槽

根據(jù)ITU 1371標準，這四類信息中負責記錄應用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項包括應用識別碼和應用數(shù)據(jù)，應用識別碼由DAC（指定區(qū)域碼）和FI（功能識別碼0～63）構成，而應用數(shù)據(jù)部分只對部分二進制信息格式進行了規(guī)定。第55次國際海事組織航行安全分委會提出了新的AIS二進制信息的國際格式標準（DAC為001）。該標準對水文氣象、潮位、船員人數(shù)等20類應用的二進制信息格式、播發(fā)模式、播發(fā)間隔以及船臺對二進制信息的顯示進行了要求。一些國外廠家根據(jù)該標準，已經(jīng)研發(fā)出AIS輔助設備，成功實現(xiàn)了AIS二進制信息由文本向圖形化的轉變。如下圖所示：

圖1　潮汐顯示界面

圖2　水文氣象顯示界面

我國這項應用目前基本處于空白階段。因此有必要根據(jù)我國的實際情況建立我國的AIS二進制信息區(qū)域標準（DAC 為412、413）。

4 思路

由于我國DAC為412、413，同時FI為0～63，因此我國可以定義的二進制信息類型為2×64類，資源量十分豐富。因此有必要做好前期規(guī)劃。此次方案將我國的AIS二進制信息分為兩類應用：一類為水文、氣象、潮汐、助航指南等可以實現(xiàn)在AIS船臺顯示終端上通過電子海圖進行圖形化顯示的應用，DAC為412；一類為通過特定編碼實現(xiàn)在AIS船臺顯示終端上顯示海事局播發(fā)的報警、提示類的中文文字信息，DAC為413。

DAC為412的圖形化信息，主要需要調(diào)研了解用戶所需的助航服務以及AIS信息播發(fā)所涉及的政策、法律等因素。制定信息類別，比如水文、氣象、潮位等，對每一類信息中數(shù)據(jù)位進行標準定義來表示不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容。比如氣象信息（實例）：

參數(shù)　比特數(shù)　說 明指定區(qū)域碼　10　 412功能識別碼　6　 1經(jīng)度　24　氣象信息的區(qū)域緯度　25時間　16　采用年-月-日-時-分，氣象數(shù)據(jù)時間平均風速　7　按照風速的表示情況輸入最大風力　7風向　9陣風風向　9溫度　11氣壓　7

DAC為413的漢字信息，需要了解海事系統(tǒng)播發(fā)的文本模板，在終端集成不同類型的文本格式，對特定的數(shù)據(jù)進行定義實現(xiàn)在AIS船臺顯示中文的功能。

同時，由于大部分船舶在選擇AIS設備時沒有對電子海圖的維護更新引起足夠重視，且我國電子海圖管理部門還沒有建立完善的維護更新機制，造成現(xiàn)有大部分船舶電子海圖系統(tǒng)不能更新，由此帶來在電子海圖中各類信息顯示不準確的問題，給航行安全帶來不利影響，因此應統(tǒng)一協(xié)調(diào)安排，建立一條快速、有效的AIS電子海圖更新維護機制，在沿海各地設立電子海圖更新服務網(wǎng)絡。

5 結束語

e航海概念的提出、現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，AIS岸基網(wǎng)絡系統(tǒng)的不斷成熟，為解決目前AIS系統(tǒng)在使用中存在的各類問題，規(guī)范AIS二進制信息應用，提高我國航海用戶對AIS系統(tǒng)的使用效率，提供了越來越便利的條件。將AIS應用信息進行分類，以達到更高的資源利用率，為船舶遠洋航行提供更加可靠的技術保障服務，將會有更加廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

[1]《IHO/IMO WORLD-WIDE NAVIGATIONAL WARNING SERVICE GUIDANCE DOCUMENT Special Publication No.53》(國際海道測量組織/國際海事組織全球航行警告業(yè)務指導文件特別出版物第53號)

[2]《中華人民共和國航行警告標準格式》（GB17577.2-1998）