1、毕业设计文献综述 电子信息工程 跨海大桥桥墩避碰系统的研究 【前言】 桥墩避碰系统，即船载自动识别系统（ Automatic Identification System 简称AIS）。这种船舶导航设备建立了船舶间、船岸间的信息交换平台，为海上交通安全的信息化管理提供了重要的额保障。 AIS 不仅能增强 ARPA 雷达、船舶交通管理系统、船舶报告的功能，而且还能能在电子海图上显示所有的船舶可视化的航向、航线、船名等信息，达到改进海事通信的功能和提供一种船舶进行语音和文本通信的方法，增强船舶的全局意识。 一、 AIS引入背景 自 20世纪 70年代以来，船舶朝着大型化、高速化方向发展，船舶数量及危
2、险货物装载量不断增加，水域交通密度不断增大，海损事故时有发生，严重威胁船舶航行安全及海洋生态环境。 雷达能够对海上目标进行测定和跟踪，但因为其自身的局限性，雷达并不能识别目标船舶的船名、呼号、船舶的大小、吃水以及操纵意图等重要信息，更为关键的是，雷达的工作性能受到气象、海况及周围地形的影响。例如，在狭水道、船舶密度较大的水域以及恶劣的环境时候，雷达的局限性尤其突出。在以往的船舶碰撞事故中，出现过多起由于 VHF语言沟通障碍而不能及时了解对方船舶的 操纵意图，最终导致碰撞事故发生的案例。此外，在 VTS控制的领域里， VTS操作员通过 VHF与船舶驾驶员联络也存在沟通的问题，同时 VTS雷达对密
3、集目标跟踪存在很多困难。 为了解决船舶自动识别、自动交换信息的问题，人们曾经考虑过将传呼机应用于船舶的信息传达，但是由于这只是单向的发送信息，在双向信息交流上仍不能满足船舶通信的需要，国外有关研究机构开始考虑将本船的属性信息通过 VHF自动发送和接收，同时研究了多船通信之间的协议，并开始建成产品。 全球船载自动识别系统 AIS正是在上述背景下一级现代通信发展的基础上应运而生 的，在国际组织 IMO、 IALA、 ITU、 IEC的努力下，从 1992年开始在国际会议上研讨 AIS至今，已经正式发布了 AIS的性能标准、技术特性、测试标准、操作指南以及各类船舶期限安装的决议，其发展之迅速，反映了
4、迫切的客观需求，十分令人瞩目。 二、 AIS的现状与发展 为了解决船舶跟踪、识别的问题， 20世纪 90年代，国际航标协会（ IALA）以及西北欧有关国家率先开始了船载自动识别系统的实质性研究与开发。 1992年， IALA向 IMO、 ITU提议使用 DSC应答系统，并以 IUT-RM.825号劝告内容作为国际标准。同 年， IMO NAV38会议通过 DSC应答系统提议，并提出对 SOLAS的修改。 1994 1995年，瑞典、芬兰首次提出“无线电 AIS”的概念。 1995年 7月，瑞典、芬兰联合在 IMO NAV41会议上提出将自组织时分多址技术（ SOTDMA）应用于船舶间和船岸间海
5、上转发系统的建议（草）提案。同时，根据英国提案，确定利用 VHF CH70的应答器性能标准。 1996年 9月，在 IMO NAV42会议上，研讨 AIS采用两种信息交换的方式（ VHF/DSC式和广播式），对未来船载 AIS必须满足船舶间和船岸间不断增发展的信息交换需求得到共识。同年 12月 IMO MSC67会议，同意将广播式信息交换方案建议草案。 1997年，IMO NAV43会议通过通用船载 AIS性能标准建议草案； 6月， IMO MSC68会议，制定通报容量大的（最小为 2000个报告 /MIN） AIS性能标准； 10月 ITU-R大会审议 M.825号建议修正案，用 AIS扩大
6、 VTS信息，增加 VTS用高速 AIS的技术特性提案，并在英国进行了 DSC应答器系统的试验。1998年， IMO采纳了“关于通用船载 AIS性能标准的建议（ MSC.74(69)）”，使船载 AIS有了基本的设备性能标 准。同年 11月， 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。 1999年， IMO NAV45次会议通过 AIS强制性安装决定，要求在 2002年 7月 1日后建造的新船和 2008年 7月 1日起在航营运船必须装备 AIS。 2000年12月，在第 73吃海上安全委员会（ MSC）上， IMO通过了强制配备 A
7、IS的决议，为船舶配备 AIS提供了时间表。 2001年国际电工委员会通过了 AIS的测试标准。 2002年 IMO采纳了“船载 AIS船上操作导则（ A.917(22)）” ,2003年采 纳了“船载 AIS安装指南（ SN.Circ.227）”。到 2004年 7月 1日之前，所有 300总吨以以上的国际航行船舶都配备了 AIS， 500总吨及以上的国内航行船舶正在陆续配备 AIS。 2004年末， IMO采纳了 MSC.191(79)和 MSC.192（ 79）两个决议，规定 2008年 7月 1日以后装船的雷达应能够处理处理和显示 AIS信息，即 AIS信息将组合显示在雷达或电子海图显
8、示与信息系统（ ECDIS）上。 在过去几年中，欧洲、北美发展 AIS较为活跃，进行了一系列的试验。例如：加拿大从1993年起先后对几种 AIS技术 进行了评估试验。 1997年夏天，加拿大海岸警备队（ CCG）和航运界船舶、西海岸 VTS中心、引航员等合作进行了 AIS试验。瑞典、北欧的一些国家，在舰船上利用全球定位和通信系统做了大量的工作。在英国沿海岸使用 VHF.DSC通信方式的 AIS，设置了 DSC式的应答器系统，通报容量为 20个报告 /min并投入使用。在美国阿拉斯加州的巴尔法斯 VTS也设置了 DSC式的应答系统。南非用的 SOTDMA应答系统，通报容量为 1800个报告 /m
9、in。瑞典、芬兰用的同样的系统，通报容量为 2250个报告 /min。近年来，澳大利亚着重研究 AIS概念的发展， AIS的使用要求、性能要求和技术标准，美国要就研究 300吨以上的船载通用 AIS装置的要求，新加坡试验了 AIS在 VTS中的应用，等等。前几年石阶上一些航运发达的国家已经开发 AIS产品，并拥有自己的的数据格式、标准。从 1998年 IMO MSC69会议采纳了 AIS性能标准后，各国大多数厂家均在按照 IMO.ITU最近的标准尽快改造旧产品，开发新产品。 我国航运科技界一直十分关注 AIS的发展，但对 AIS的研究尚处在起步阶段。一些企业、厂家真正在进行收集资料、市场调研。
10、我国海事局和上海海事局正在推进 AIS在我国应用发展中做了大量的工作，对 AIS在我过推广和应用起了重要的促进作用。 【总结】 AIS构筑的动态数据网络，为航海技术的发展技工了一个崭新的平台。以此为基础，可以像互联网那样演变出更多的、难以预计的新系统和新应用，是人类航海史上的又一里程碑，是传统的“经验航海”向未来“信息航海”跨越的重要环节。从长远的角度来看，AIS自身的通信性能还有待提高。当年 AIS的通信能力仅能支持一定船舶装载范围的状态报告和较低水平的安全通信。随着船舶装载量和安全通信量的增加以及通信应用范围的扩大， AIS的通信性能尚需较大幅 度的提高。这可能导致增大 AIS的带宽，改进
11、调制方案和使用数据压缩与加密技术。其次， AIS提供的信息平台将逐步提高航海的智能化水平。就船舶避碰而言，以往船载自动化设备所能得到的信息是有限和不够精确的，并且不具备船舶间的信息交换能力。这样就使船舶自动避碰技术的研究从孤立的“本船”出发，在“灰色”的周边环境下长期徘徊。 AIS信息平台的产生将会使人们站在网络的基础上，透过透明的环境下来重新考虑船舶自动避碰的问题。这必将导致船舶智能避碰水平跃上一个新的台阶。此外， AIS提供的精确的信息和快速的通信能力将逐步影响驾驶员 的实际操船方式和传统的航海观念，由过去的完全从本船利益出发逐步向考虑船舶周围海区交通优化的方向迈进，使其更具有信息时代的特
12、征。为此，相应的海上交通法规也会不断地改善，以适应技术的进步和观念的更新。 海上实践表明， AIS极大地提高了驾驶员识别海上船舶的能力，提高了海上航行的安全。此外，人们还认识到 AIS在海上安全管理方面具有的潜在价值，这些潜在价值正在逐步地得到认可。 参考文献 1 王世远，许开宇 .AIS现状、前景及对策 J.航海技术 , 2005, 第 5期 : 1. 2 孙广，孙文强 .船载自动 识别系统的讨论 J.大连海事大学学报， 1999年 8月，第 25卷，第三期 . 3 孙文力，孙文强 .船载自动识别系统 M.大连海事大学出版社 .12-13 4 鲍君忠，周尊山，徐东华，谷学华 .船载自动识别系
13、统应用 M.大连海事大学出版社 .69-75 5 吴建华 .现代导航信息系统 M.武汉理工大学出版社 .58-59， 65. 6 江衍煊，张诗永，陈福金，陈宏 . AIS信息分析及基于 AIS 的船舶避碰仿真 J.航海技术， 2010，第 2期 . 7 谷溪，李军 .船舶自动识别系统的研究和应用 J.南通航运职业技术学院学报， 2003年 3月，第 2卷，第 1期 . 8 赵学俊，董晓永，吕建 .船用 AIS导航系统在中国 J.中国船检， 2001年 8月，第 9期 . 9 高守军 .船舶自动识别系统的研究与发展 J.天津航海， 2006年，第 2期 . 10 王当利，黄立文 . 基于 AIS
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