黃紅渡 楊運航

摘 要：本文就AIS技術(shù)在航標領(lǐng)域的應(yīng)用進行研究，首先就Ais技術(shù)的基本原理、工作模式和主要作用進行簡要概述，然后從構(gòu)建航標Ais臺站、傳輸航標Ais信息、Ais航標應(yīng)用的實現(xiàn)方式幾方面闡述AIS技術(shù)的具體應(yīng)用，最后對航標Ais分配時隙系統(tǒng)的設(shè)計策略進行探討。

關(guān)鍵詞：AIS技術(shù) 航標領(lǐng)域 應(yīng)用策略

1.引言

AIS技術(shù)的全稱為Automatic Identification System，譯為船舶自動識別系統(tǒng)，是新時代信息技術(shù)飛速發(fā)展的產(chǎn)物，能夠有效改善傳統(tǒng)雷達識別技術(shù)在實效性和抗干擾性等方面存在的不足，從而使基礎(chǔ)助航水平得到顯著提升。在對AIS技術(shù)進行應(yīng)用時，船舶的航行信息會得到全面采集，從而使航行過程得到有效監(jiān)控。

2.AIS技術(shù)概述

AIS具體由以下幾部分構(gòu)成，分別是接口電路、信息處理器、信息監(jiān)視器和VHF收發(fā)機。就接口電路來看，主要接收來自陀螺羅經(jīng)、GPS/ DGP和計程儀等船位或航線信號，然后對這些信息給予數(shù)字化處理，從而在信息處理器中顯示出來。其中陀螺羅經(jīng)和GPS/DGP的信息輸出格式為NEMA-0183，計程儀的信息輸出格式為RS485/422、RS232等標準格式；就信息處理器來看，主要由3個編碼器和兩個解碼器構(gòu)成，其中編碼器分別為TIMA（1個）和TDMA（2個），而解碼器分別為DSCA和DSC。信息處理器是整個AIS的技術(shù)核心，能夠使船舶航行過程中的各項靜態(tài)信息和動態(tài)信息得到有效采集和處理；就信息監(jiān)視器來看，主要負責展示船舶航行的各種數(shù)據(jù)狀態(tài)，從而對海上交通給予有效監(jiān)督；就VHF收發(fā)機來看，主要由VHF SOTDMA、VHF及VHF DSC共同構(gòu)成，能夠接收國際專用頻率CH88B和CH87B的已調(diào)信號。

3.AIS技術(shù)在航標領(lǐng)域的應(yīng)用分析

3.1構(gòu)建航標AIS臺站

（1）自主連續(xù)系統(tǒng)

自主連續(xù)系統(tǒng)是AIS臺站的主要建設(shè)形式之一，整個系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成，分別是接收機、TDMA發(fā)射機、內(nèi)部同步源、控制系統(tǒng)等，其系統(tǒng)設(shè)計充分符合ITU-R-M1371-1的標準化要求，航標功能非常完善，能夠?qū)崿F(xiàn)多址聯(lián)接和時隙分配，并且將航標監(jiān)控信息高效率發(fā)送。例如在實際應(yīng)用中，自主連續(xù)系統(tǒng)不需要受到電源的限制，能夠?qū)Χ喾N形式的電文信息進行發(fā)送，從而使導(dǎo)標、燈樁、燈塔等重要位置得到有效標記。

（2）分配時隙系統(tǒng)

分配時隙系統(tǒng)是AIS技術(shù)在航標領(lǐng)域的典型應(yīng)用形式，主要由TDMA發(fā)射機、定時設(shè)備、控制裝置、內(nèi)部同步源等部分構(gòu)成。與其他兩種AIS系統(tǒng)相比較，分配時隙系統(tǒng)的最大優(yōu)勢在于功耗低，因此建設(shè)成本也得到有效控制，但是這種系統(tǒng)不能由附近AIS基站接受信息，因此范圍相對有限，普遍應(yīng)用于航標設(shè)置比較密集的港區(qū)。

3.2傳輸航標AIS信息

在航標AIS信息的傳輸中，主要可以應(yīng)用以下幾種方式：一是航標信息（信息21），這一傳輸方式以3分鐘為間隔，然后對VDL指定的命令給予發(fā)布。根據(jù)航標能量消耗情況，操作人員可以對發(fā)布的間隔時間給予適當調(diào)整；二是安全相關(guān)的編址信息（信息12），主要應(yīng)用于區(qū)域內(nèi)存在故障的船舶，例如浮標出現(xiàn)移位或者其他故障；三是二進制廣播信息（信息8），主要應(yīng)用于航標影響范圍內(nèi)的船舶，傳輸信息主要為氣象信息、水文信息等，從而對周邊的環(huán)境給予說明。

4.AIS分配時隙系統(tǒng)在航標領(lǐng)域的具體設(shè)計

4.1時隙選擇算法

在構(gòu)建分配時隙A I S臺站時可以選擇固定時隙時分多址法（FATDMA），主要利用信息21航標報文的接入?yún)f(xié)議，對臺站預(yù)先設(shè)定的時隙進行分配，其選擇參數(shù)如表1所示。

4.2沖突仿真分析

在進行沖突仿真分析時，首先對固定區(qū)域內(nèi)的船舶總量進行設(shè)置，然后確定理想電磁環(huán)境、報告率、每幀時隙數(shù)、仿真時間、基站數(shù)等仿真參數(shù)，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

根據(jù)TDMA協(xié)議中的相關(guān)內(nèi)容及設(shè)定參數(shù)構(gòu)建模型，將船舶數(shù)量和報告率作為模型中的變量，保持前者改變、后者不變和前者不變、后者改變這兩種情況，可以得到以下仿真結(jié)果（如圖1所示）。

從圖1中分析可知，船舶數(shù)量和報告率與時隙沖突率之間為正向關(guān)系，隨著船舶數(shù)量和報告率的增加，時隙沖突率也會相應(yīng)提升。以150號時隙為界限，AIS系統(tǒng)的時隙沖突率會顯著提高。已知公式“時隙占用數(shù)=船舶數(shù)量×報告率”，因此可以得到某1分鐘時隙占用率，從而提高AIS系統(tǒng)的通信率。

5.結(jié)論

為了有效保障海上船舶的安全航行，必須有效利用AIS技術(shù)搭建智能化的航標系統(tǒng)，從而使船舶的航行全過程得到有效監(jiān)控，為海上交通提供更加安全便捷的服務(wù)。為此可以對航標AIS系統(tǒng)的通訊方案、總體功能和布局結(jié)構(gòu)給予有效設(shè)計，從而促進航標領(lǐng)域的健康長遠發(fā)展。

參考文獻：

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