公安海警學(xué)院船艇指揮系 常會(huì)振

大連海事大學(xué)航海學(xué)院 劉 彤

船載AIS靜態(tài)信息精度及誤差預(yù)警

公安海警學(xué)院船艇指揮系 常會(huì)振

大連海事大學(xué)航海學(xué)院 劉 彤

AIS設(shè)備自誕生以來(lái)，就以其巨大的優(yōu)勢(shì)在航運(yùn)界得到廣泛的應(yīng)用，但也有其自身缺陷。針對(duì)這些問(wèn)題，提出通過(guò)在SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上建立樣本數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接收到的解碼后的AIS靜態(tài)信息進(jìn)行檢索比對(duì)來(lái)分析其精度的方法，并對(duì)不符合精度要求的AIS信息向駕駛員或VTS工作人員等AIS設(shè)備使用人員發(fā)出預(yù)警并糾錯(cuò)。

AIS；靜態(tài)信息；精度分析；糾錯(cuò)；預(yù)警

一、前言

最近十幾年來(lái)，依托衛(wèi)星定位技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等發(fā)展而來(lái)的船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（Automatic Identification System，AIS）因其巨大的優(yōu)勢(shì)在航運(yùn)界得到了廣泛的應(yīng)用。SOLAS公約第V章規(guī)定，航行于國(guó)際航線的300總噸以上船舶和締約國(guó)航行于國(guó)內(nèi)航線的500總噸以上船舶在2002年7月1日至2008年7月1日期間，分段執(zhí)行配備船載AIS設(shè)備。

在通常情況下，AIS設(shè)備能夠自動(dòng)按照一定的時(shí)間間隔廣播本船的靜態(tài)信息，以供裝備有AIS設(shè)備的船舶識(shí)別，同時(shí)也可以接收他船的靜態(tài)信息，以識(shí)別他船。因此，靜態(tài)信息的正確輸入可以保證船與船以及船與岸之間關(guān)鍵信息的有效識(shí)別，有利于VTS的有效監(jiān)控和管理。AIS的靜態(tài)信息如船名、呼號(hào)、MMSI、IMO編號(hào)等信息是在設(shè)備安裝時(shí)由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員根據(jù)船舶國(guó)籍證書(shū)輸入的，但是有些工程師在安裝時(shí)不嚴(yán)肅，沒(méi)有嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)則設(shè)置靜態(tài)信息，而且船舶操作人員在使用時(shí)也不是時(shí)時(shí)嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)則，這就會(huì)造成船舶靜態(tài)信息識(shí)別錯(cuò)誤，甚至?xí)?yán)重影響AIS設(shè)備的正常使用，給海上交通運(yùn)輸帶來(lái)不應(yīng)有的隱患。[1]針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了在接收端對(duì)AIS靜態(tài)信息的精度進(jìn)行分析并對(duì)不符合標(biāo)準(zhǔn)的信息進(jìn)行預(yù)警的方法，利用SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)建立靜態(tài)信息的樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，依托VC++運(yùn)用MFC編程實(shí)現(xiàn)AIS數(shù)據(jù)的解碼并將其與樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)信息進(jìn)行檢索比對(duì)來(lái)分析靜態(tài)信息的精度，最后對(duì)不符合精度要求的信息發(fā)出預(yù)警。

二、AIS靜態(tài)信息錯(cuò)誤種類(lèi)分析

AIS靜態(tài)信息中對(duì)船與船以及船與岸之間的有效識(shí)別影響最大的主要有MMSI沒(méi)有輸入或輸入不正確、船名輸入不正確、船舶呼號(hào)沒(méi)有輸入或輸入不正確以及IMO編號(hào)沒(méi)有輸入或輸入不正確這四種錯(cuò)誤。[2]

1.MMSI沒(méi)有輸入或者輸入不正確

船舶MMSI由9位數(shù)字組成，是船載AIS設(shè)備的ID碼，即使船舶被買(mǎi)賣(mài)或者移交，只要國(guó)籍不變，MMSI也不會(huì)發(fā)生變更。

在航海實(shí)踐中，有的AIS設(shè)備發(fā)送的MMSI是555555555、888888888、123456789等9位數(shù)字，還有的甚至不是9位數(shù)字，其中最常見(jiàn)的就是0，這明顯是錯(cuò)誤的。MMSI的錯(cuò)誤會(huì)嚴(yán)重影響船與船以及船與岸之間的有效識(shí)別，在同一海域中，當(dāng)兩艘或多艘船舶使用同一個(gè)MMSI時(shí)，AIS設(shè)備顯示的數(shù)據(jù)就會(huì)在這兩艘或多艘船舶之間不停交換，很難對(duì)其進(jìn)行有效的跟蹤和管理。在船舶距離較遠(yuǎn)或有其他原因影響時(shí)，在船舶的靜態(tài)信息中，AIS設(shè)備首先顯示的是MMSI，其次才是船名、呼號(hào)和IMO編號(hào)，這也彰顯了MMSI的重要性。[2]

2.船名輸入不正確

AIS設(shè)備的首要功能是能夠使用靜態(tài)信息有效地識(shí)別對(duì)方，然后通過(guò)VHF海上頻段進(jìn)行目的性的通話，交流雙方關(guān)心的航行安全相關(guān)信息。但是船名的錯(cuò)誤卻可能使雙方的交流出現(xiàn)問(wèn)題。船名的輸入錯(cuò)誤主要有以下幾種：[2]

（1）船名前后隨意添加特殊標(biāo)記，比如船名為“XIN YAN TIAN”，但是顯示的時(shí)候卻是“XIN YAN TIAN ^_^”，船名為“JIN GE18”，顯示的時(shí)候是“JIN GE 18（^_^）”。還有如“M/V FEGN TAI”“MT XINGCHI”“==SHENG SONG2==”“GUANG HUA 3#”“BAO.HANG.118”等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在船名前后任意加特殊標(biāo)記、標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等不符合規(guī)定的情況在AIS設(shè)備中日益增多，這對(duì)于船舶的自動(dòng)識(shí)別和VTS的有效監(jiān)控管理是非常不利的。

（2）第一種輸入錯(cuò)誤就是船名中字與字之間沒(méi)有空格或加入其他不相干的字母、數(shù)字或者有不恰當(dāng)?shù)目s寫(xiě)，比如“XIANGAN”“DAZHI”“GUYUANHAI”“AN FENG 38CH”“HAI JIN QIAO 01”“SMU”等，這都是非常典型的錯(cuò)誤。IMO要求AIS設(shè)備輸入正確的船名的目的是便于識(shí)別，但是船名中沒(méi)有空格或者有不恰當(dāng)?shù)目s寫(xiě)很容易給對(duì)方造成識(shí)別困難，甚至導(dǎo)致識(shí)別錯(cuò)誤。比如“XING AN（星安）”可以呼叫為“XIN GAN（新干）”，“GU YUAN HAI（固元海）”可能被呼叫為“GU YU AN HAI（固于安海）”；“DAZHI”本應(yīng)是“大志號(hào)”，但是后面的“號(hào)”卻省略了，容易造成誤解；“AN FENG 38CH”后面的CH可能是想說(shuō)明其國(guó)籍，這是沒(méi)有必要的，只要對(duì)方看到正確的船舶呼號(hào)和MMSI，自然明白其國(guó)籍；“SMU”可能是縮寫(xiě)，很難讓人理解船名是什么。

3.船舶呼號(hào)沒(méi)有輸入或輸入不正確

船舶呼號(hào)和MMSI的分配方法相似，都是按照國(guó)家分配的，如中國(guó)國(guó)籍的船舶以B開(kāi)頭，法國(guó)國(guó)籍的船舶是F開(kāi)頭。正確的輸入方法是頂格輸入，兩個(gè)字母、數(shù)字以及數(shù)字與字母之間不能有空格。但是在航海實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)船舶呼號(hào)沒(méi)有輸入或輸入錯(cuò)誤的情況，最常見(jiàn)的錯(cuò)誤就是呼號(hào)中間加入空格（某船正確呼號(hào)是BKSPZ，輸入BKS PZ是錯(cuò)誤的）或隨意添加符號(hào)（呼號(hào)BE-MT-6是錯(cuò)誤的，正確的是BEMT6）。[2]

呼號(hào)的正確輸入是十分必要的，實(shí)踐中，船員呼叫對(duì)方船舶是船名和呼號(hào)一起呼叫的，以區(qū)別船名同音不同名或同拼音不同名的船舶。

4.IMO編號(hào)沒(méi)有輸入或輸入不正確

IMO編號(hào)是由7位數(shù)字組成的船舶永久“身份證”號(hào)碼，無(wú)論船舶買(mǎi)賣(mài)、移交，還是國(guó)籍變更，此號(hào)碼都不會(huì)變更。一般情況下，遠(yuǎn)洋船舶都會(huì)被分配一個(gè)IMO編號(hào)，也有部分沿岸或內(nèi)河船舶沒(méi)有分配，但是這些船舶絕對(duì)不能隨意輸入一個(gè)號(hào)碼充作IMO編號(hào)。IMO編號(hào)在實(shí)踐中最為常見(jiàn)的錯(cuò)誤就是隨意輸入，如有些船舶的IMO編號(hào)為123456789、123456、22、111111111等，這明顯是錯(cuò)誤的。[3]

三、AIS靜態(tài)信息精度分析及誤差預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

針對(duì)上述問(wèn)題，IMO航行安全分委會(huì)（NAV55）經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間討論后同意就SOLAS/18起草了一份修正案，要求船載AIS設(shè)備每年都要通過(guò)被認(rèn)可的檢驗(yàn)人員和服務(wù)機(jī)構(gòu)的測(cè)試，以核實(shí)AIS設(shè)備中靜態(tài)信息的準(zhǔn)確性。同時(shí)，各國(guó)在PSC檢查中也加強(qiáng)了對(duì)AIS信息的設(shè)置、檢測(cè)等方面檢查。[4]而且，AIS用戶也對(duì)如何糾正AIS信息的誤差做了許多的研究，如上海引航站的陸悅銘提出應(yīng)該由官方來(lái)制定“AIS設(shè)備安裝、設(shè)置和使用規(guī)則”，以期規(guī)范公司的管理、航海院校、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)以及船員在AIS的安裝、設(shè)置和使用上的行為。[5]但是這只能在發(fā)送端人工糾正船舶信息誤差，而對(duì)于在接收端如何分析船舶靜態(tài)信息的精度卻沒(méi)有提出建設(shè)性的建議。因此本文在前人的研究基礎(chǔ)上提出對(duì)接收到的AIS數(shù)據(jù)與靜態(tài)信息樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息在接收端進(jìn)行檢索比對(duì)的方法來(lái)分析AIS靜態(tài)信息的精度，并對(duì)錯(cuò)誤的信息發(fā)出早期預(yù)警，就很有現(xiàn)實(shí)意義。

1.建立AIS靜態(tài)信息樣本數(shù)據(jù)庫(kù)

設(shè)計(jì)AIS靜態(tài)信息誤差預(yù)警系統(tǒng)的關(guān)鍵是利用SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)建立靜態(tài)信息樣本數(shù)據(jù)庫(kù)。海事部門(mén)可以將通過(guò)一定途徑收集到的正確的船舶靜態(tài)信息制成樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，然后提供給船載AIS設(shè)備生產(chǎn)廠家，在制造AIS設(shè)備的時(shí)候?qū)⑵涔袒贏IS系統(tǒng)中，使AIS設(shè)備在接收到船舶靜態(tài)信息后能夠通過(guò)查詢(xún)比對(duì)判斷發(fā)送方靜態(tài)信息的正確與否。

本文擬糾錯(cuò)的船舶靜態(tài)信息主要是船舶的MMSI、呼號(hào)、船名和IMO編號(hào)，因?yàn)檫@四項(xiàng)是船與船以及船與岸之間識(shí)別的關(guān)鍵信息，如果其中一項(xiàng)出現(xiàn)錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致船舶識(shí)別困難甚至錯(cuò)誤，以致發(fā)生誤跟蹤或跟蹤目標(biāo)頻繁變換的現(xiàn)象。圖1是通過(guò)SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)建立的樣本數(shù)據(jù)庫(kù)的截圖。

2.AIS靜態(tài)信息的糾錯(cuò)

圖1 靜態(tài)信息樣本數(shù)據(jù)庫(kù)

AIS設(shè)備生產(chǎn)廠家可以將海事部門(mén)提供的存有正確MMSI、船名、IMO編號(hào)和船舶呼號(hào)等靜態(tài)信息的樣本數(shù)據(jù)庫(kù)在制造船載AIS設(shè)備的時(shí)候固化在設(shè)備中。從全球范圍來(lái)說(shuō)，船舶的靜態(tài)信息是動(dòng)態(tài)變化的，每天都有新的船舶投入使用，也有舊的船舶退出服務(wù)，同時(shí)船舶也會(huì)發(fā)生買(mǎi)賣(mài)、移交、變更國(guó)籍等行為，因此，為了保證樣本數(shù)據(jù)庫(kù)的有效性，就需要賦予AIS設(shè)備的安裝人員、檢驗(yàn)人員或者駕駛員對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新權(quán)限，AIS的使用人員能隨時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行更新，從而使樣本數(shù)據(jù)庫(kù)保持在最新?tīng)顟B(tài)。

AIS設(shè)備在運(yùn)行的時(shí)候，樣本數(shù)據(jù)庫(kù)能夠近于實(shí)時(shí)地對(duì)接收到的每一條船舶的靜態(tài)信息進(jìn)行檢索、比對(duì)，從而分析發(fā)送端靜態(tài)信息的精度，誤差預(yù)警流程圖如圖2所示。在檢索時(shí)，首先以船舶的MMSI為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，在樣本數(shù)據(jù)庫(kù)檢索到該船正確的靜態(tài)信息后，再與接收到的靜態(tài)信息進(jìn)行比對(duì)，以確定發(fā)送方靜態(tài)信息正確與否；若MMSI檢索不到，說(shuō)明樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有該船的信息或者M(jìn)MSI是錯(cuò)誤的，則換用船舶呼號(hào)進(jìn)行檢索；若船舶呼號(hào)也檢索不到，就換用船名進(jìn)行檢索；如果船名也檢索不到，就說(shuō)明樣本數(shù)據(jù)庫(kù)中缺失該船靜態(tài)信息，或者該船靜態(tài)信息是錯(cuò)誤的，即向AIS使用人員發(fā)出預(yù)警。預(yù)警示意圖如圖3所示，在預(yù)警對(duì)話框中顯示了靜態(tài)信息錯(cuò)誤船舶的MMSI，以便駕駛員能夠確定是哪條船舶有問(wèn)題，在為協(xié)調(diào)避碰行動(dòng)進(jìn)行交流的時(shí)候能夠注意有問(wèn)題的船舶。如果缺失該船靜態(tài)信息或靜態(tài)信息是錯(cuò)誤的，AIS使用人員應(yīng)做好記錄，以備以后修改樣本數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)及時(shí)添加修改，如果條件允許，駕駛員還可以通過(guò)VHF設(shè)備與有問(wèn)題的船舶聯(lián)系，以獲得該船正確的靜態(tài)信息。因?yàn)镮MO編號(hào)不是每艘船舶都有，若沒(méi)有IMO編號(hào)，則AIS設(shè)備發(fā)送的靜態(tài)信息中IMO編號(hào)一項(xiàng)默認(rèn)為0，因此本文不提倡使用IMO編號(hào)作為樣本數(shù)據(jù)庫(kù)檢索的關(guān)鍵詞。

圖2 錯(cuò)誤的靜態(tài)信息預(yù)警流程圖

四、結(jié)束語(yǔ)

本文主要研究如何在AIS設(shè)備接收端對(duì)AIS靜態(tài)信息進(jìn)行精度分析并對(duì)不符合精度要求的船舶進(jìn)行預(yù)警的問(wèn)題，提出通過(guò)建立樣本數(shù)據(jù)庫(kù)與接收到的AIS靜態(tài)信息進(jìn)行檢索、比對(duì)以分析發(fā)送端靜態(tài)信息精度的方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定此方法是可行的。但是，鑒于全球船舶眾多，在短時(shí)間內(nèi)建立一個(gè)可以覆蓋全球所有船舶信息的樣本數(shù)據(jù)庫(kù)這一設(shè)想較難實(shí)現(xiàn)，因此，在開(kāi)始階段，可以針對(duì)某一區(qū)域內(nèi)經(jīng)常航行的船舶建立一個(gè)區(qū)域的樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)AIS靜態(tài)信息的精度分析及誤差預(yù)警功能。同時(shí)，為了保持樣本數(shù)據(jù)庫(kù)的有效性，應(yīng)可以對(duì)其進(jìn)行修改并更新。

圖3 錯(cuò)誤的靜態(tài)信息預(yù)警示意圖

[1]陸悅銘.關(guān)于制定“AIS設(shè)備安裝、設(shè)置和使用規(guī)則”的建議[M]//中國(guó)航海科技優(yōu)秀論文集.2009:107-114.

[2]陸悅銘,周懿宗.關(guān)于國(guó)輪在設(shè)置、使用AIS設(shè)備中存在的問(wèn)題和一些思考[J].中國(guó)海事,2006(7):35-37.

[3]陸悅銘,周懿宗.關(guān)于國(guó)輪在設(shè)置、使用AIS設(shè)備中存在的問(wèn)題和一些思考(續(xù))[J].中國(guó)海事,2006(8):31-34.

[4]涂鐵昆.AIS實(shí)際使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)[J].航海技術(shù),2005(2):31-32.

[5]宋大綱.AIS系統(tǒng)在船舶避碰中的問(wèn)題及對(duì)策[J].天津航海,2010(2):44-45.