AIS系統介紹

AIS系統介紹

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什么是AIS

船舶自動識別系統(Automatic Identification System, 簡稱AIS)是一種新型的

助航設備。

AIS基本功能是：將本船和他船的精確船位、航向、航速（矢量線）、轉向速度

和最近船舶會遇距離等動態信息和船名、呼號、船型、船長與船寬等靜態信息通過VHF

自動、定時播發，在VHF覆蓋范圍內（20海里）裝備AIS設備的船舶，可自動接收到

這些信息。

兩段信息之間的時間間隔，將隨著船速的增加而自動減少，如果船舶正在做機動

航行，信息間隔則進一步減少。例如，當船舶停港或拋錨時信息間隔為數分鐘，船舶在

高速行駛時，信息間隔為兩秒。

由于這種特性，AIS將為船舶提供一種有效的避碰措施，并極大地增強雷達功能。

而且，由于安裝AIS的船舶的航行信息都是在“空中”傳播，因此當地VTS 站也可以

收到。為處理AIS信息，VTS只需配有AIS基站，操作員無須逐個查詢船舶，利用AIS

就可以獲得所有裝有AIS船舶的完整的交通動態。由于 AIS完全獨立于雷達，也就是

說，基于AIS的VTS無須安裝雷達，因此，AIS技術對VTS操作的長期作用，其效果不

可估量。

AIS使用海上移動VHF波段交換數據，所以AIS設備的成本相對于雷達設備要低，

然而它的“可視”范圍卻幾乎等于雷達。

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研制AIS的起因和背景

VTS、ARPA雷達的長足發展

通過岸基雷達搜集目標信號的船舶港口交通管理系統被稱為VTS，通過船基雷達搜集目

標信號并顯示目標的航向、航速以及能模擬避碰的雷達被稱為ARPA避碰雷達。二十世

紀七、八十年代，是VTS、ARPA雷達長足發展的黃金時期，幾乎全球的所有的港口都安

裝了VTS，全部的遠航船舶都安裝了ARPA雷達。從1978年到1999年的21年間，我國

就建造了20個不同規模、不同類型的VTS站（不包括臺灣）。VTS、ARPA雷達比以前

的同類產品的性能的確提高了一大步，一時被人們用完美無缺來形容。隨著航海事業的

發展和人們航海通信導航儀器的要求提高，VTS和ARPA雷達無法直接標識目標的問題

就突出了。 VTS、ARPA雷達的顯示屏上能看到系統范圍內所有船舶（目標）的航行狀

態，航向、航速等，無法自動知道船舶（目標）的船名。

標識目標

VTS中心的顯示屏上可以看到通過岸基雷達接受到船舶的回波（目標），工作人員需要

通過VHF直接詢問、VHF通話加VHF測向、VHF短消息等手段來獲得該船的船名并對該目標

進行標識。經標識過目標其標識會始終跟隨船舶（目標）航行，直到船舶（目標）駛離VTS

區域。為獲得船名并在顯示屏上確認其位置，VHF與船舶通話是相當頻繁的。進入VTS中心

機房，正橫某某燈浮的船舶船名是什么？請報船名。請行駛到報告線后再報船名。等VHF

通信叫喊聲叫個不停，叫喊聲已經成了VTS中心的一大特色，通過VHF確認船名和位置的工

作花費了VTS中心中心人員的相當大的精力，對VTS的功能是一個削弱。ARPA雷達與VTS

的情況相同，無法直接了解目標船舶訊息的問題非常突出，對避碰也相當不利，成了當時的

技術瓶頸。在VTS和ARPA雷達上直接標識目標的問題被提上議事日程。在VTS和ARPA雷達

上直接標識目標（AIS）需要解決的問題在VTS和ARPA雷達上直接標識目標（AIS）需要解

決的問題有：高精度的定位手段、船舶全球唯一的編碼MMSI碼、自控時分多址聯接(SOTDMA)

的技術、電子海圖等。高精度的定位手段全球定位系統GPS（Global Positioning System）

是美國為軍用定位于1973年而研制的，能做到在高速運動目標下的的三維立體坐標定位，

定位精度高于1米，其主要用于武器的精確制導等方面。為了防止敵對方把GPS用于武器的

精確制導，在GPS問世后的相當長時內未能對民用開放。由于GPS巨大的民用實用價值，考

慮到技術的原因，GPS信號有P碼和C/A碼之分，其中P碼為精確碼，只供美國軍方、政府

機關以及得到美國政府批準的民用用戶使用；C/A碼為粗碼，定位精度約為300米，對民用

有限的開放。航海使用的是GPS民用碼。在得到運用通常的技術改進后仍無法將民用碼GPS

運用在武器的精確制導的結論后，美國總統克林頓頒布法令，2000年5月1日起民用碼GPS

向民用領域免費長期開放。在通過使用DGNSS接收器技術后，民用GPS的定位可保證優于

10m的精度（實測可達3m精度）。符合了AIS的定位要求。考慮到GPS對軍事民用的重要

性，目前歐洲、俄國、日本等國家正抓緊研發自己的衛星定位系統，對抗美國的專有。船舶

全球的唯一編碼 MMSI碼船舶全球的唯一編碼MMSI碼又叫船舶識別號，每一艘船舶從開始

建造到船舶使用結束解體，給予一個全球唯一的MMSI碼。

1987年11月19日IMO通過了第A.600（15）號決議，推廣應用MMSI碼。目的在于加強

海運安全和防止海運中的欺騙及防止船舶造成海洋污染的管理。MMSI碼適用于100總噸及

以上的國際航行船舶，不適用于漁船，非機動船，游艇，從事特殊業務的船舶和軍用船舶。

MMSI碼一般由當地船級社辦理，現有的營運船可以向當地船級社提出申請獲得。AIS中就是

使用MMSI碼來區分不同的船舶的。

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AIS前景

未來的3年內，絕大多數船舶都需要安裝AIS設備。

船 舶 類 型 AIS安裝時限要求

2002年7月1日后新造的300總噸以上的船舶和所有新造客船 必須安裝AIS設備

2002年7月1日前建造的船舶 國際航線 客船和油輪 2003年7月1日前安裝

50000總噸及以上船舶 2004年7月1日前安裝

10000總噸-50000總噸的船舶 2005年7月1日前安裝

3000總噸-10000總噸的船舶 2006年7月1日前安裝

300總噸-3000總噸的船舶 2007年7月1日前安裝

國內

航線 客船以及500總噸以上船舶 2008年7月1日前安裝

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AIS信息

AIS廣播信息分類兩種，即VDM和VDO。其中，VDM是本船收到的其它船舶的信息，而

VDO是船舶自身的廣播信息。VDM消息和VDO消息的格式完全相同。

3.1 VDM消息格式描述

VDM消息可以分解為多條發送。因為VDM消息的語句長度是有限制的，最大不

超過82個字節。如果壓縮的通訊消息長度太長，那么，VDM消息必須分解為多條子消

息來發送。

分解為多條發送的方法是，將通訊消息拆開到多條語句中。并且將每條消息中的“消息

分解總條數”都設置為拆分成的總條數（不超過9個）。然后依照順序為每條子消息編

號，這個編號記錄到“語句序號”中。并且用“連續消息鑒別碼”來指定該條拆分消息

的鑒別號。這個鑒別號依照順序從0到9循環。

VDM消息類型

VDM消息類型信息是記錄在VDM消息的壓縮數據中的。因此必須對壓縮信息進行解壓后

才能判斷出消息類型。

VDM消息共分為22種不同類型，大致可分為以下4種類型：

1．AIS target display information （AIS目標顯示信息）

1,2,3,9,18,21 position report（位置報告）

Messages 1, 2, 3:position reports

The position report should be output periodically by mobile stations.（這些

位置報告由移動站周期性的輸出）

SOTDMA(lf-organized time division multiple access)

ITDMA(incremental time division multiple access)

4 ba station report （基站報告）

5 voyage related data（航行相關數據）

19 Class B – extended data（B類擴展數據）

2．Safety message handling（安全信息處理）

12 addresd safety related（地址安全相關）

14 broadcast safety related（廣播安全相關）

3．External Application handling（擴展應用處理）

6 binary addresd（二進制地址）

8 binary broadcast（二進制廣播）

4．System control（系統控制）

7 binary acknowledge(INFO)（二進制確認）

10 UTC and data inquiry(INFO)

（UTC和數據請求）

消息10用于請求UTC和數據，消息11返回對應的信息

11 UTC and data respon(INFO)

（UTC和數據應答）

13 safety related ack(INFO)（安全相關確認）

15 interrogation(INFO)（詢問）

相當于AIR命令

16 assignment mode

command(INFO)（委派方式命令）

17 DGNSS corrections(INFO)

（DGNSS修正）

20 data link management(INFO)（數據關聯管理）

22

我們需要關心的，是第一種類型中的1和5，其中1為船舶動態信息，5為船舶靜態和

航行相關信息。

3.2.1 消息類型1

消息1是接收到的船舶的動態信息。

包含消息1的VDM消息樣例如下：

!AIVDM,1,1,,A,177?s>001V8eBRhF=:l7CUI20D0T,0*40

壓縮信息為：177?s>001V8eBRhF=:l7CUI20D0T

壓縮信息內容描述：（共168比特）

內容（英文） 內容（中文） 位置 所占位數 取值范圍 說明

Message ID 信息識別碼 0-5 6 1 信息1、2、3的識別符

Repeat Indicator 重復次數指示 6-7 2 0-3 指示應該重發的次數。缺省為0，3表示

不再重發

Ur ID 用戶識別碼 8-37 30 MMSI號碼

Navigation status 航行狀態 38-41 4 0-15 0=動力航行中；1=錨泊；2=未受令；3=

機動性受限；4=受吃水限制；5=錨鏈系泊；6=擱淺；7=捕撈中；8=風帆動力航行；9~15

為未來保留。

Rate of turn(ROT) 轉向率 42-49 8 -127 - +127

SOG 對地航速 50-59 10 0-1022 以1/10節距為單位，1023=無；1022= 102.2節。

Position accuracy 船位精確度 60 1 0,1 1=高精度（差分式）；0= 低精度。

Longitude 經度 61-88 28 -180 - +180 用1/10000分表示的經度（東= +，西= －）

Latitude 緯度 89-115 27 -90 - +90 用1/10000分表示的緯度（北= +，南= －）

COG 對地航向 116-127 12 0-3599 以1/10度表示的航向

True heading 船首真航向 128-136 9 0-359

Time stamp 時間標記 137-142 6

Regional Application 143-146 4

Spare 147 1

RAIM Flag 148 1

Communication state 149-167 19

更詳細的內容，可參考ITU-R M.1371規范的第43頁。

3.2.2消息類型5

消息5是接收到的船舶的靜態和航行相關信息。

包含消息1的VDM消息樣例如下：

!AIVDM,2,1,8,A,569>;gP0000088``001TTpN0QD4t4IU7=4cG0@10H32@C`3l,0*7

9

!AIVDM,2,2,8,A,T1CQp30B@00,2*1A

消息5將被分解為兩條連續的AIVDM消息進行發送，因此完整的壓縮信息為：

569>;gP0000088``001TTpN0QD4t4IU7=4cG0@10H32@C`3l T1CQp30B@00

壓縮信息內容描述：（共424比特）

內容（英文） 內容（中文） 位置 所占位數 取值范圍

Message ID 信息識別碼 0-5 6 5

Repeat Indicator 重復次數指示 6-7 2 0-3

Ur ID MMSI編號 8-37 30

AIS version indicator AIS版本 38-39 2 0-3

IMO number IMO編號 40-69 30 1-999999999

Call sign 呼號 70-111 42

Name 船名 112-231 120

Type of ship and cargo type 船舶和貨物類型 232-239 8

Dimension/reference for position 船舶尺寸以及定位設備位置 240-269 30

Type of electronic position fixing device 定位設備的類型 270-273 4 0-15

ETA 預計航行時間 274-293 20

Maximum prent static draught 最大吃水深度 294-301 8 0-255

Destination 目的地 302-421 120

DTE 數據終端準備 422 1

Spare 423 1

船舶尺寸以及定位設備位置

說明：

如果A=C=0，并且B<>0,并且D<>0，那么表示定位設備位置是無效的

如果A,B,C,D都為0，那么表示定位設備和船的尺寸都是無效的

C和D如果等于63，表示大于等于63

3.3 VDM消息的報告頻率

Static information: Every 6 min or, when data has been amended, on request.

（靜態消息：每六分鐘，或者當數據被修正）

Dynamic information: Dependent on speed and cour alteration according to

Tables 1a and b.

（動態消息：根據速度和航向改變狀況。如圖A）

Voyage related information: Every 6 min or, when data has been amended, on request.

（航行相關信息：每六分鐘或者當數據被修正）

Safety related message: As required.

（安全相關信息：根據請求）

先認識一下A類設備和B類設備的區別

Shipborne mobile equipment class(船用移動設備種類)

Class A shipborne mobile equipment will comply with relevant IMO AIS carriage

requirement.（A類船用移動設備符合相關的IMO AIS運輸要求）

A類設備能夠接收和發送簡短的安全相關信息，包括重要的航海和氣象警報。Class B

shipborne mobile equipment will provide facilities not necessarily in full

accordance with IMO AIS carriage requirement.（B類船用移動設備提供的工具和IMO AIS

運輸要求不必要完全一致）

B類設備只能接收簡短的安全相關信息。

圖A

Class A shipborne mobile equipment reporting intervals

(A類設備報告間隔)

Ship’s dynamic conditions（船舶動態條件） Nominal reporting interval（正常報告

間隔）

Ship at anchor or moored and not moving faster than 3 knots

船舶拋錨或者停泊并且移動速度低于3海里 3 min

三分鐘

Ship at anchor or moored and moving faster than 3 knots

船舶拋錨或者停泊并且速度高于3海里 10 s

10秒

Ship 0-14 knots

0到14海里 10s

10秒

Ship 0-14 knots and changing cour

0到14海里并且改變航向 3 1/3 s

3.333333秒

Ship 14-23 knots

14到23海里 6 s

6秒

Ship 14-23 knots and changing cour

14到23海里并且改變航向 2s

2秒

Ship > 23 knots

大于23海里 2s

2秒

Ship > 23 knots and changing cour

大于23海里并且改變航向 2s

2秒

When a mobile station determines that it is the maphore (e § 3.1.1.4, Annex

2), the reporting rate should increa to once per 2 s (e § 3.1.3.3.2, Annex

2).

當移動站確定這是打信號時，報告速度都將增加到每兩秒一次。

Reporting intervals for equipment other than Class A shipborne mobile equipment

（A類設備以外的其他設備的報告間隔）

Platform.s condition（平臺條件） Nominal reporting interval（正常報告間隔）

Class B shipborne mobile equipment not moving faster than 2 knots

B類設備移動不超過2海里 3 min

3分鐘

Class B shipborne mobile equipment moving 2-14 knots

B類設備移動在2到14海里 30s

30秒

Class B shipborne mobile equipment moving 14-23 knots

B類設備移動在14到23海里 15s

15秒

Class B shipborne mobile equipment moving > 23 knots

B類設備移動大于23海里 5s

5秒

Search and rescue aircraft (airborne mobile equipment)

搜救飛行器（空用移動設備） 10s

10秒

Aids to navigation

導航 3 min

3分鐘

AIS ba station

AIS基站 10s

10秒

The ba station rate should increa to once per 3 1/3 s after the station detects

that one or more stations are synchronizing to the ba station

如果基站監測到有其它基站與它同步，需要將速度提高到3.3333秒