船舶AIS的工作原理及应用分析？

自组织时分多址接续（SOTDMA）”方式进行信息交换。

一、AIS系统的组成

一个典型的AIS 系统由两大分系统组成，一个是岸基AIS 系统，

再是船用AIS 设备，岸基AIS 系统比较复杂，典型的AIS 岸基系统是由一定数量的AIS 基站和

AIS 中心组成，系统通过各种方式与VTS 中心，船舶报告系统、港口信息网、海事系统以及船

舶调度等网络相连接，同时也可以与相关航运公司联系，提供相应的信息服务，使上述主管部门

及时得到所有船舶的动态，使航运公司了解到本公司船舶的位置。

AIS 中心也可以与互联网相连，使用户范围进一步扩大，通过设置一定的权限范围，各用户

可以在自己的权限范围内查看相应的船舶信息，得到相应的服务。

AIS 中心之间可以相互连接，进行信息交换，各AIS 中心连接成网，在一个国家和地区范围

内，就可以实时了解沿岸所有船舶的动态，这对船舶航行管理、船舶追踪以及防止海洋污染具有

非常重要的意义。

AIS 船用设备，我们将在下面做详细讨论。

二、AIS船用设备的组成

一个典型的AIS 船用设备是由一台VHF 发射机、二台VHF TDMA 接收机、一台VHF DSC

接收机、一台内置GPS 接收机（作为备用）以及AIS 信息处理器、电源和各种必要的外围设备

接口组成。

VHF 收发由系统信息处理器控制，用VHF CH87B、88B 两个国际专用频道自动发射本船的

相关信息，接收周围其它船舶的AIS 信息，频带为25KHZ。

AIS 工作的特点是同时在这两个频率上接收信息，而发射信息一般是在这两个频率上交替进

行，在人工的干预下，也可以用其它的方式发射。此外，主管部门还可以指配AIS 的区域性频

率，AIS 设备应在指定的区域性频率上工作。

VHF DSC 接收机的主要目的是接收岸台的频率控制信息，实现AIS 工作频率在不同区域的

自动切换，当接收到岸台的频率信息后，AIS 设备将自动地将频率转换到岸台的工作频率上，例

如，当我们到达美国水域时，AIS 设备就在DSC 信息的控制下，自动地将工作频率从通用频道

转换到28B 频道。

船舶AIS 的GPS 信号通常情况下是由船舶GPS 接收机提供，AIS 设备自带的GPS 接收机主

要是作为备用设备接收GPS 信号，当船舶GPS 由于其它原因不能提供信号时，AIS 设备自带的

GPS 接收机才开始工作，其主要作用是确定本船船位，同时接收GPS 时钟信号，而使每个AIS

设备时间一致，实现帧同步。

AIS 信息处理器是AIS 的核心部分，用于存储本船识别码、船名、呼号、船型等静态信息与

船舶吃水、危险货类、航线等航行相关的信息；处理、存储本船动态信息；将存储的本船最新动

态信息、必要的静态信息以及与航行相关的其他信息进行编码后送发射机；对接收来自周围其他

船舶的航行数据进行解码并存储解码后的数据；并对接收到的相关数据进行计算得出CPA、

TCPA、距离和方位；将本船和其他船舶数据以及计算出的数据信息送信息显示器显示。

AIS 的接口主要作用是连接外围设备，目前主要连接的设备有GPS、电罗经、计程仪等设备，

目的是获取本船的船位、航向、航速等重要信息，通过接口可以扩充的设备还有电子海图

（ECDIS）、雷达、远距离识别和跟踪设备、声光报警设备以及外接计算机，主要是实现综合导

航和远距离跟踪和控制等功能，外接计算机主要供引水员使用。

电源部分主要为AIS 设备提供所需的电源，目前一般使用直流电源。

三、工作原理

船舶配备了AIS 设备以后，设备一方面需要向外发送本船的相关信息，同时也要接收在VHF

有效作用距离之内其他船舶的信息。接收到的信息一方面用文字的方式表示出来，另一方面可以

形象地用雷达图表示，AIS 船舶全部用三角符号“△”表示，直观地显示船舶的相对位置，和运

动方向，在电子海图上，可以用矢量线表示船舶的速度，必要时利用尾迹线表示船舶航行的痕迹，

船位数据取自GPS 乃至差分GPS，其精度很高。要是在AIS 设备上选择一个目标或者在电子海

图中从船舶标志处用鼠标点击一下，便可瞬时显示对应的船名、呼号、MMSI 注册号以及航向、

航速、CPA、TCPA 等重要的航行信息，驾驶员了解了这些信息后，就可以非常方便地判断周围

其它船舶的运动情况，确保航行安全，同时在进行相互通信可以直呼其船名，信息交流非常方便。

AIS 工作在VHF 航海频段，国际电信联盟1997 年无线电大会指定了161.975MHz(87B 频道)

和162.025MHz(88B)频道二个VHF 频率作为AIS 工作频道。就完成通信而言，一个无线电频道

已经足够了，但是为了防止干扰和转换频道时造成通信损失，每个AIS 站均使用二个频道进行

收发。

除人工干预外，AIS 应答器都工作在自主连续模式，发射方式是9.6Kb GMSK FM 带宽25KHz

或者12.5KHz 数据采用HDL 包协议。

根据船— 船通信这样的实际条件，AIS 使用了自组织时分多址技术（SOTDMA）这一核

心技术。根据IMO 的AIS 性能标准对要求船舶报告的容量的要求，系统每分钟应有2000 个时

隙，但实际上，系统的设计是每分钟4500 时隙，每一帧60 秒，即每60 秒钟建立2250 个时隙，

每个时隙约26.67ms, 可传输256bits 的信息，每个AIS 站的船舶报告根据信息的容量自动选择一

到三个时隙，分一帧和数帧发射或接收AIS 信息。系统实时动态地调整信道分配

具体工作中，在一个AIS 站开始发送之前先要对当时信道的使用状态观察一段时间，搞清

时隙使用情况，然后可以选择未占用的时隙，标明需占用的帧数，再发送数据，各AIS 站持续

地保持同步，可避免发送时间重叠，新加入AIS 站也不会发生冲突。在数据链负荷超过理论值

的90%时，新加入的站可以占用距离最远的台所遥的时隙，从而保证系统有很的过载能力。

自组织分时多址技术可以自动解决本台与其他台的竞争问题，即使系统过载、通信仍能保持

完好；系统每分钟可以处理2000 个以上报告，本船接收到的数据间隔2 秒可以更新一次。

AIS 对DSC 向下兼容，因此岸基的GMDSS 系统可以对装备AIS 的船舶进行识别、跟踪和

控制。

AIS 采用VHF 频段，它的覆盖距离与其他VHF 设备一样，电波直线传播。距离取决于天线的高

度，在海上通常为20 海里左右。由于其波长较雷达长，波的绕射以及衍射作用较强，所以“可

视距离”较雷达要好，在地面上的障碍物不太高的情况下，能“看到”障碍物或岛屿背面的AIS

站。借助于中继站，可以显著扩大船台和VTS 站的覆盖范围。

AIS的应用分析：

1、自动发送本船信息，包括本船静态、动态和航次信息；

2、自动接收装有AIS 设备它船或VTS 岸站的AIS 信息；

3、提供本船操纵信息，以提供VTS 或其它船舶追踪或避让；

4、船—船、船—岸之间的短信息交流；

5、提供其它辅助信息以避免碰撞发生；

6、可以与INMARSAT 移动站、INTERNET 连接，实现信息的远距离传输和管理。

应当注意到，IMO

为了船舶安全，建议最好不要把AIS系统与国际INTERNET连接。