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自動識別系統(AIS)是一種自動跟踪系統
自動識別系統(AIS)是一種自動跟踪系統,用於船舶和船舶交通服務 (VTS)的識別和定位船舶通過電子交換的數據與其他鄰近的船舶和VTS站。 AIS信息補充船用雷達 ,它仍然是主要的方法避碰水運輸。
一個海上交通協調員使用AIS與雷達船舶交通管理。
系統配備 AIS的船舶提出了船上的方向和距離附近的船隻在雷達般的顯示格式。
一個圖形顯示 AIS數據船上的船舶。
AIS設備提供的信息,如獨特的識別, 位置 , 當然 ,和速度 ,可以顯示在屏幕上或電子海圖 。 AIS是為了幫助船隻的watchstanding人員,並允陵事當局�踪和監測船隻動向。 AIS的集成了一個標準化的 甚高頻收發器,定位系統,如羅蘭C或全球定位系統接收器,與其他電子導航傳感器,如羅經或轉彎率指標 。 AIS的船舶以外的無線電範圍可跟踪與遠程識別和跟踪 (LRIT)系統,那麼頻繁的傳輸。
在國際海事組織的(IMO)的國際公約海上人命安全 (SOLAS公約)規定認可機構必須配備與乘坐國際voyaging船舶總噸位 (GT)的300或以上噸 ,所有客船,不論大小。 據估計,有超過40000 AIS的船舶目前進行A類設備。[ 來源請求 ] 2007年,新的B級標準AIS的介紹,這使新一代低成本AIS的收發器。 這引發了更多的國家任務多來自新加坡,中國,土耳其和北美的影響幾十萬的船隻。

避免碰撞:
AIS的主要是應用在導航避免碰撞。 由於甚高頻無線電通信的局限性,因為不是所有的船隻都配備了AIS的,該系統是為了將主要用作瞭望的一種手段,並確定風險的碰撞,而不是作為一個自動防撞系統,按照在國際規則海上避碰 (COLREGS)。

一船的純文本AIS的顯示器,列出附近船隻的範圍內,軸承和名稱
當船舶在海上航行,運動和身份的其他船舶在附近是至關重要的航海家作出決定,以避免與其他船舶碰撞和危險(淺灘或岩石)。 肉眼觀察(肉眼, 望遠鏡 , 夜視 ),音頻交流(哨子,喇叭,甚高頻無線電),以及雷達和自動雷達標繪儀 (ARPA)開發是歷史上用於此目的。 然而,缺乏積極的目標識別的顯示器,和時間延誤和其他限制的雷達觀測和計算的行動和反應船隻周圍,尤其是在繁忙的水域,有時防止可能的行動,時間,以避免碰撞。
雖然要求認可機構只顯示一個非常基本的文本信息,獲得的數據可以以圖形化的集成電子海圖或雷達顯示器,提供綜合導航信息在一台顯示器。
船舶交通服務:
在繁忙的水域和港口,地方船舶交通服務 (VTS)的可能存在的船舶交通管理。 在這裡,認可機構提供額外的交通意識,並提供信息服務的種類與其他船舶和他們的行動。
助航標誌:
AIS的開發,有能力進行廣播的位置和名稱的對象以外的其他船隻,如導航設備和標記的位置。 這些援助可以位於岸上,如在一個燈塔 ,或在水面上,對平台或浮標 。 美國海岸衛隊顯示,認可機構可能代替雷達信號或雷達航標,目前使用的電子導航設備。 [1]
廣播的能力,導航設備的位置,也創造了AIS的概念和虛擬AIS的合成 。 在第一種情況,介紹了AIS的傳輸位置的物理指標,但信號本身來源於發射機設在其他地方。 例如,岸上基站可能播出十浮動通道位置標記,每一項都太小,不能包含一個發射器本身。 在第二種情況下,它可能意味著 AIS的傳輸的指示標記不存在上,或者一個令人關注的是不可見的(即,暗礁,或失事船)。 雖然這種虛擬艾滋病只會可見給 AIS配備的船舶,低成本維護它們可能會導致它們的用法當物理指標都無法使用。
搜索和救援:
現場海上搜索及救援行動,重要的是要知道的位置和航行狀態的船舶在附近的船舶或遇險人員。 在這裡,認可機構可提供更多的信息和宣傳的資源對現場操作,即使AIS的範圍僅限於甚高頻無線電的範圍。 AIS的標準還設想了可能搜救飛機上使用,其中包括一條消息(AIS的消息9)飛機報告的立場。
為了幫助香港特區船隻和飛機的定位人遇險的標準為AIS的,薩爾 AIS的搜索和救援變送器是目前正在開發的國際電工委員會 (IEC)的,標準定在年底完成2008年和AIS - SARTs將可從 2009年在市場上。
事故調查:
AIS的VTS系統收到的信息是很重要的事故調查提供準確的時間,身份,地位的全球定位系統,指南針的標題,當然對地(焦爐煤氣),速度(對數 /特別一次過撥款)和轉彎率(ROT)中所涉及的船舶事故分析,而不是有限的信息位置,焦爐煤氣,特別一次過撥款的雷達回波。
操縱信息的事件,事故是重要的,了解實際運行前的船舶事故,特別是碰撞,擱淺事故。
一個更完整的圖片可以得到事件航行數據記錄儀 (VDR)的數據,如果可用,維護板載細節,運動船舶,語音通訊和雷達圖像中的意外。 但是,VDR的數據是不保留,由於有限的12小時貯存國際海事組織的要求。
其他參考:
自動識別系統(AIS):一個人力因素的探討二進制信息
在聖勞倫斯航道使用AIS的二進制消息(報文類型8)提供有關水位,鎖的訂單,和天氣。 在巴拿馬運河使用AIS的8類信息,提供信息雨水沿運河和風能的鎖。
電腦與網絡:
幾個計算機程序已經創建使用AIS數據。 某些程序(如ShipPlotter和gnuais)使用計算機解調的原始音頻從修改後的海洋甚高頻 無線電話向認可機構調整時,廣播頻率(頻道87和88)進入AIS數據。 一些程序可以重新AIS信息傳輸到本地或全球網絡,使公眾或授權的用戶必須遵守船舶交通的網絡。 AIS數據顯示某些程序收到AIS的接收器上的專用電腦或chartplotter 。 大部分這些程序不是AIS的發射器,因此不會播放你的船的位置,但可以作為一種廉價的替代援助,以幫助小型船隻航行,避免碰撞與較大的船隻所需要的廣播自己的立場。 船舶愛好者還可以使用接收器來跟踪並找到船隻增加他們的照片收藏。 [2]
AIS數據在因特網上
AIS的位置數據可在互聯網上通過民營地理信息系統 。 2004年12月,在國際海事組織的(IMO)的海上安全委員會譴責互聯網出版的AIS數據如下:
關於這一問題的免費提供的自動識別系統(AIS)產生的船舶資料上萬維網,該出版物在世界各地的網站或其他地方對船舶AIS數據傳輸可能有害於安全和保安船舶和港口設施,並破壞了努力的聯合國及其會員國加強航行安全和安全的國際海上運輸部門。
其他[ 誰? ]有反擊,認可機構提供相同的信息,可以得到一個對望遠鏡 而且船舶具有AIS的選項關掉時,與地區安全問題。
範圍的限制和空基跟踪:
船用AIS的轉發器有一個水平範圍也存在很大變化,但通常只有約 74公里(46英里)。 他們到達更遠垂直,高達400公里的軌道的國際空間站 (ISS)的。
2008年6月,面向ORBCOMM推出新的低地球軌道(LEO)衛星為他們的機器對機器通信星座。 的同時,面向ORBCOMM的合同與美國海岸衛隊推出AIS的接收裝備概念驗證衛星(CDS)的,所有這些新衛星都裝有與 AIS接收機。 面向ORBCOMM成為第一個商業衛星服務供應商認可機構,有野i的衛星 AIS數據服務,合格的政府和商業用戶自2009年開始。 此外,面向ORBCOMM已註冊認可機構的接收器在其未來 18面向ORBCOMM第二代(0G2)衛星正在開發中。 隨著更多的衛星發射,面向ORBCOMM將增加其能力,提供更大的冗餘和更頻繁的更新AIS的數據。 面向ORBCOMM的地面網絡建立了15個網關地面站世界各地確保及時交貨衛星AIS數據到其訂戶。 [4]
面向ORBCOMM承包Luxspace也提供2個專用 AIS的探測衛星,極軌衛星之一,另一種赤道軌道衛星,將推出2011年年中。
4月28日,2008年,加拿大公司的COM DEV國際,成為第一家推出基於空間的AIS的納米衛星設計用於探測信號從AIS的空間[5] ,目前正在部署一個完整的微型衛星星座,全球地面網絡和集中數據處理中心,以提供全球AIS數據服務。 這項服務是提供全球範圍內的業務和為 2010年中期通過 exactEarth時,COM開發的數據服務的子公司。 exactEarth採用了正在申請專利的地面和空間為主的加工技術來減少干擾相撞AIS的信號,因此大大提高檢測相比,與所有其他衛星為基礎的系統。 隨著越來越多的衛星發射,刷新率將繼續增加。
2009年11月,在執行STS - 129航天飛機任務掛的兩個天線-一AIS的甚高頻天線,和一個業餘無線電天線到哥倫布模塊的國際空間站。 兩個天線之間的合作是建立在歐洲航天局和ARISS隊(國際空間站業餘無線電)。 從 2010年5月起,歐洲航天局正在試驗兩種不同的AIS的接收器,一個來自 Luxspace(葡萄糖酸內酯),一名來自動植物國際(挪威)在幀技術演示空間為基礎的船舶監控。 這是第一步,一個以衛星為基礎的AIS的監測服務。
2009年,LUXSPACE,一個大公國盧森堡的公司已推出PathFinder2,(前魯賓),現在唯一的歐洲公司有業務系統提供數據的軌道,從世界各地,每天的基礎。 該衛星的運作合作SES ASTRA和熱鍍空間服務。
2007年,以前的測試空間為基礎的AIS的跟踪美國TacSat - 2衛星信號腐敗是因為受到的AIS信號互相干擾。
2009年7月,SpaceQuest推出AprizeSat - 3和AprizeSat - 4與AIS接收機。這些接收器都能夠拿起美國海岸警衛隊的薩爾搜索和救援信標測試過的夏威夷在2010年。 2010年7月,SpaceQuest和exactEarth加拿大宣布了一項安排,使數據 AprizeSat - 3和AprizeSat - 4將被納入 exactEarth系統,並提供全球範圍內作為其exactAIS(TM)服務。
7月12日,2010年,挪威AISSat - 1號衛星成扔o射極地軌道。 其目的是提高衛星監視海上活動的高北。 AISSat - 1是納米衛星的測量 20 × 20 × 20厘米。 它重六公斤,是形狀像一個立方體。
類型測試和批准
AIS的A級產品 300噸以上的船舶或屬於 SOLAS船舶,並須符合的準則載於船舶設備指令。
B類產品為 AIS的非SOLAS船隻。 他們需要的測試和認證下的R&TTE指令對歐洲聯盟和加拿大工業部和FCC認證北美。
系統概述由美國海岸防衛隊
基本概述:
AIS的轉發器自動播放的信息,如他們的位置,速度和航行狀況,定期通過甚高頻發射器內置到轉發器。 該信息來源於船舶的導航傳感器,通常它的全球導航衛星系統 (GNSS)的接收器和陀螺羅盤 。 其他信息,如船名和VHF呼號,編程和安裝設備時,也經常傳播。 接收的信號轉發裝置認可機構對其他船舶或陸地上的系統,如交管系統。 收到的信息可以顯示在屏幕上繪圖或圖表,顯示其他船隻的位置在大致相同的方式作為一個雷達顯示器。
AIS的標準包括若干子標準'類型',訂明個別產品類型。 該規範對每類產品提供了詳細的技術規範,保證了整體的完整的全球AIS系統內所有的產品類型必須運作。 主要產品類型描述了AIS系統的標準是:
A類
船舶安裝AIS的收發器(發射和接收)的操作使用自組織時分多址 (SOTDMA)。 階級,必須有一個綜合顯示,傳輸 12瓦,接口能力,具有多種船用系統,並提供先進的特性和弁鄋瑪嚝隉C 默認的傳輸速率是每幾秒鐘。 AIS的A類類型兼容的設備接收所有類型的AIS的消息。
B類
船舶安裝 AIS的收發器(發射和接收)的操作使用載波監聽分時多址(CSTDMA)。 旅館類 2瓦傳輸,不要求有一個綜合顯示:類 BS可以連接到大多數顯示系統,接收到的信息將顯示在列表或圖表上的重疊。 默認的傳輸速率通常是每30秒,但這是可以varyed根據船隻速度或指令從基站。 B類標準的要求集成了GPS和某些LED指示燈。 B類設備接收所有類型的AIS的消息。
基站岸上AIS的收發器(發射和接收)的操作使用SOTDMA。 基站有一整套複雜的弁鄔M職能在AIS的標準是能夠控制的AIS系統和所有設備的運行其中。 個人能力的審問轉發狀況報告和或發射頻率的變化。
航標(航標)岸上或浮標的收發器(發射和接收)的操作使用固定接入時分多址(FATDMA)。 旨在收集和傳輸數據有關海洋和氣候條件以及AIS的信息傳遞擴展網絡覆遢d圍。
AIS的接收器都沒有規定的AIS標準,因為他們不傳輸。 的主要威脅的完整性,任何AIS系統是不兼容的AIS的傳輸,因此仔細 AIS的傳輸規格的所有設備。 但是,它是很好的說明認可機構收發器上傳輸多個頻道的所有要求的AIS的標準。 因此單通道,或多路復用器,接收器將不會收到所有認可機構的消息。 唯一的雙通道接收器將接收所有認可機構的消息。
消息類型
有26個不同類型的信息能夠被發送一AIS應答。
詳細介紹:A類單位
每個AIS應答由一個甚高頻發射機,兩個甚高頻的TDMA接收機,一個甚高頻數字選擇呼叫 (DSC)的接收器,並鏈接到船上顯示和傳感器系統通過標準的船用電子通訊(如的NMEA 0183 ,又稱為IEC 61162)。 時間是至關重要的到正確的同步和槽映射(傳輸調度)為 A類單位。 因此,每個單位必須有一個內部時基同步到全球導航衛星系統 (如全球定位系統 )接收器。 [14]這也可能是內部的接收器用於位置信息。 然而,位置通常是由一個外部接收器,如全球定位系統 , 羅蘭或慣性導航系統和內部接收器僅作為備份位置信息。 其他信息廣播的認可機構,如果有的話,是電子獲得海洋船舶設備通過標準的數據連接。 標題信息,位置(經度和緯度),“速度超過地面”,並率反過來又一般是由所有船隻配備了AIS的。 其他信息,如角腳跟,俯仰和橫滾,目的地和埃塔可能會提供。
一個 AIS應答通常工作在一個自主的連續模式,無論是工作在公海或沿海或內陸地區。 AIS的轉發器使用兩個不同的頻率, 甚高頻 海上通道 87B條(161.975兆赫)及88B(162.025兆赫),並使用9.6 kbit / s的高斯最小頻移鍵控 (GMSK調製) 調製超過25或12.5千赫頻道使用高級數據鏈路控制 (HDLC協議)數據包的協議。 雖然只有一個廣播頻道是必要的,各站發送和接收了兩個廣播頻道,避免干擾問題,並允陰N轉移渠道,沒有其他船隻通訊損失。 該系統提供了自動爭決議本身及其他各站之間,維持和通訊的完整性,即使在過載情況。
為了確保不同的轉發器甚高頻傳輸不會發生在同一時間,信號時採用的技術名為复用自組織時分多址 (STDMA)。 這項技術的設計是專利,以及是否已放棄專利使用船隻由海上人命安全公約是一個問題的辯論的製造商之間的AIS系統和專利持有人 ,儘管美國專利和商標局 (USPTO)的取消了所有的索賠在原專利在2010年3月30日[16] 。 為了做出最有效地利用可用的帶寬,船隻停泊或移動緩慢的傳輸頻率低於那些移動速度或操縱。 更新率的範圍從 3分鐘 achored或停泊船隻,以2秒的快速移動或機動船,後者類似於傳統的航海雷達。
每個 AIS的站確定自己的傳輸時間表(槽),基於數據鏈路流量的歷史和未來行動的認識,可能由其他站。 一個位置報告從一個站到一個適合的時段,建立2250每60秒每一個頻率。 AIS的電視台同步自己不斷向對方,以避免重疊槽傳輸。 槽的選擇是由一台AIS的定義的時間間隔內隨機和標記的一個隨機超時介於 0和8幀。 當一台改變其時隙分配,它同時宣布新的位置和該位置的超時。 在這樣的新站,包括電台廣播,突然出現的範圍內接近其他船隻,將永遠是獲得這些船隻。
所要求的船舶報告能力根據國際海事組織的性能標準是最低的每分鐘 2,000時段,雖然該系統提供4,500時段每分鐘。 在SOTDMA廣播模式允釣t統超載 400%至500通過共享插槽,並且仍然提供了近100%的吞吐量超過 8船隻接近10海裡彼此在船與船模式。 在事件系統過載,只針對遠將受到退學,以優先考慮的目標更近,這是更大的關注船舶經營。 在實踐中,系統的容量幾乎是無限的,讓一個偉大的船隻數量將設於同一時間。
該系統覆遢d圍是類似於其他高頻應用,基本上取決於天線的高度,但稍微好一點由於使用甚高頻數字代替模擬甚高頻。 它的傳播是優於雷達,由於波長較長,因此有可能達到約彎曲,如果背後島嶼的陸地不是太高昂。前瞻海上距離20海裡的名義(37公里) 。 的幫助下中繼站,覆賒惇假豰磼MVTS站可以大大提高。
該系統是向後兼容數字選擇性呼叫系統,讓岸上的海難安全系統,以較低的成本建立AIS的經營渠道,識別和跟踪AIS的裝備的船隻,目的是全面取代現有的數碼相機為基礎的應答系統。
岸基AIS網絡系統目前正在建立世界各地。 其中一個最大的全面運作,實時系統具有完全的路由能力是在中國。 這個系統是2003年和2007年間建成,並交付薩博TransponderTech。[ 來源請求 ],整個中國的海岸線上覆輓菗�250個基站熱備用配置,其中包括70個計算機服務器在三個主要區域。 岸上數百名用戶,其中包括約 25個交管中心,連接到網絡,都能夠看到海洋的圖片,也可以互相溝通船舶使用SRM的(安全相關的消息)。 所有數據都是實時的。 該系統旨在改善安全和保障船舶和港口設施。 根據設計,它也是一個基於 SOA架構與插座連接和使用IEC標準協議 AIS的方式向所有的VTS系統的用戶。 該基站熱備用單元(符合IEC 62320-1)和網絡是第三代網絡解決方案。
截至2007年開始,一個新的全球標準為 AIS基站獲得批准,符合IEC 62320-1標準。 舊的國際航標協會的建議和新的IEC 62320-1標準中的某些弁鄐ㄜ摁e,因此,連接網絡解決方案已經被升級。 這不會影響用戶,但系統集成商需要升級軟件,以適應新的標準。 一個標準的AIS基站期待已久。 目前Ad - hoc網絡存在A類手機。 基站可以在AIS消息流量控制在一個地區,這將有望減少的數量數據包突.
廣播信息:
AIS的收發器發送如下數據每2至10秒,這取決於船的速度,同時進行,每3分鐘,而船舶在錨:
船隻的海上移動業務標識 (的MMSI) -一種獨特的九位數的識別號碼。
導航狀態 - “在錨”,“正在進行利用發動機(s)”,“失去控制”等
迴旋速率 - 左邊或右邊,從 0到720度,每分鐘
速度超過地面 - 0.1節(0.19公里/小時)分辨率,從0到102海裡(189公里/小時)
定位精度:
經度-至0.000 1分鐘
緯度-至0.000 1分鐘
當然,對地 -相對於真北0.1 °
真航向- 0至359度(例如,從一個陀螺羅盤 )
時間戳記 - UTC時間精確到最接近的第二次當這些數據生成
此外,下面的數據廣播,每6分鐘:
國際海事組織船舶識別號碼 -一個7位號碼不變的轉移後,該船舶的註冊到其他國家
電台呼號 -國際無線電呼號,最多七個字符,分配給該國的船隻由船籍
名稱 - 20個字符來表示船隻的名稱
類型船舶/貨物
尺寸船舶 - 到最近的米
位置定位系統(如GPS)天線船上的船 - 米的船頭和船尾米港口右舷
類型定位系統-如全球定位系統 , 差分全球定位系統或羅蘭C 。
吃水船舶- 0.1米到25.5米
目的地 - 馬克斯。 20個字符
埃塔(估計到達時間)目的地 - UTC的月/日小時:分鐘
詳細介紹:B類單位
B級轉發器是專為運輸的子SOLAS船舶。 每個由一個甚高頻發射機,兩個甚高頻載波感時分多址 (CSTDMA)接收器,其中一個是复用甚高頻數字選擇呼叫 (DSC)的接收器和一個GPS有源天線。 雖然數據輸出格式支持標題信息,一般單位不接口到一個指南針,所以這些數據是很少傳播。 輸出的是標準的AIS數據流在38.400千比特/秒,為 RS232和/或的NMEA格式。 為了防止超載的可用帶寬,發射必v限制在2瓦,給人一種範圍約 5-10米。
當時的寫作(2009年11月),幾乎所有的B類單位使用從軟件無線電技術委員會(SRT)的。 例外的是古野與英國 AMEC。
四個消息被定義為 B類單位:安全相關消息
此消息傳輸要求的用戶 - 一些轉發器有一個按鈕,使之可以發送,也可以發送通過軟件接口。 它發出了一個預先定義的安全信息。
標準B級政務司司長情況報告
此消息是在每3分鐘發送速度超過地面 (特別一次過撥款)小於2節,每30秒或更快的速度。
的MMSI,時間,特別一次過撥款,焦爐煤氣,經度,緯度,真航向
擴展類B設備情況報告
此消息是專為 SOTDMA協議,是太長,不能傳輸為 CSTDMA。 然而一個海岸電台可以查詢轉發這一消息被發送。
的MMSI,時間,特別一次過撥款,焦爐煤氣,經度,緯度,真航向,船舶類型,尺寸等。
B級政務司司長靜態數據報告
此消息被發送每6分鐘,同樣的時間間隔為 A級的轉發器。 由於它的長度,此消息被分為兩部分,一分鐘內送交對方。
請注意,此消息被定義後,原來的AIS的規格,所以有些A類單位,可能需要一個固件升級到能夠解碼此消息。
的MMSI,船名,船舶類型,呼號,尺寸和設備供應商ID。
詳細介紹:AIS的接收器
廠商提供的數字 AIS的接收器,專為監察認可機構的流量。 這可能有兩個接收器,同時監控兩個頻率,也可以切換頻率(從而丟失郵件的其他渠道,但在降低價格)。 一般來說,他們將輸出的RS232 , NMEA的 , 的USB或UDP的數據顯示在電子海圖繪圖機或電腦。


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