船載AIS靜態信息精度及誤差預警

公安海警學院船艇指揮系 常會振

大連海事大學航海學院 劉 彤

船載AIS靜態信息精度及誤差預警

公安海警學院船艇指揮系 常會振

大連海事大學航海學院 劉 彤

AIS設備自誕生以來，就以其巨大的優勢在航運界得到廣泛的應用，但也有其自身缺陷。針對這些問題，提出通過在SQL Server 2008數據庫平臺上建立樣本數據庫對接收到的解碼后的AIS靜態信息進行檢索比對來分析其精度的方法，并對不符合精度要求的AIS信息向駕駛員或VTS工作人員等AIS設備使用人員發出預警并糾錯。

AIS；靜態信息；精度分析；糾錯；預警

一、前言

最近十幾年來，依托衛星定位技術、信息技術、通信技術和計算機網絡技術等發展而來的船載自動識別系統（Automatic Identification System，AIS）因其巨大的優勢在航運界得到了廣泛的應用。SOLAS公約第V章規定，航行于國際航線的300總噸以上船舶和締約國航行于國內航線的500總噸以上船舶在2002年7月1日至2008年7月1日期間，分段執行配備船載AIS設備。

在通常情況下，AIS設備能夠自動按照一定的時間間隔廣播本船的靜態信息，以供裝備有AIS設備的船舶識別，同時也可以接收他船的靜態信息，以識別他船。因此，靜態信息的正確輸入可以保證船與船以及船與岸之間關鍵信息的有效識別，有利于VTS的有效監控和管理。AIS的靜態信息如船名、呼號、MMSI、IMO編號等信息是在設備安裝時由專業技術人員根據船舶國籍證書輸入的，但是有些工程師在安裝時不嚴肅，沒有嚴格按照相關規則設置靜態信息，而且船舶操作人員在使用時也不是時時嚴格遵守相關規則，這就會造成船舶靜態信息識別錯誤，甚至會嚴重影響AIS設備的正常使用，給海上交通運輸帶來不應有的隱患。[1]針對這些問題，本文提出了在接收端對AIS靜態信息的精度進行分析并對不符合標準的信息進行預警的方法，利用SQL Server 2008數據庫平臺建立靜態信息的樣本數據庫，依托VC++運用MFC編程實現AIS數據的解碼并將其與樣本數據庫中的標準信息進行檢索比對來分析靜態信息的精度，最后對不符合精度要求的信息發出預警。

二、AIS靜態信息錯誤種類分析

AIS靜態信息中對船與船以及船與岸之間的有效識別影響最大的主要有MMSI沒有輸入或輸入不正確、船名輸入不正確、船舶呼號沒有輸入或輸入不正確以及IMO編號沒有輸入或輸入不正確這四種錯誤。[2]

1.MMSI沒有輸入或者輸入不正確

船舶MMSI由9位數字組成，是船載AIS設備的ID碼，即使船舶被買賣或者移交，只要國籍不變，MMSI也不會發生變更。

在航海實踐中，有的AIS設備發送的MMSI是555555555、888888888、123456789等9位數字，還有的甚至不是9位數字，其中最常見的就是0，這明顯是錯誤的。MMSI的錯誤會嚴重影響船與船以及船與岸之間的有效識別，在同一海域中，當兩艘或多艘船舶使用同一個MMSI時，AIS設備顯示的數據就會在這兩艘或多艘船舶之間不停交換，很難對其進行有效的跟蹤和管理。在船舶距離較遠或有其他原因影響時，在船舶的靜態信息中，AIS設備首先顯示的是MMSI，其次才是船名、呼號和IMO編號，這也彰顯了MMSI的重要性。[2]

2.船名輸入不正確

AIS設備的首要功能是能夠使用靜態信息有效地識別對方，然后通過VHF海上頻段進行目的性的通話，交流雙方關心的航行安全相關信息。但是船名的錯誤卻可能使雙方的交流出現問題。船名的輸入錯誤主要有以下幾種：[2]

（1）船名前后隨意添加特殊標記，比如船名為“XIN YAN TIAN”，但是顯示的時候卻是“XIN YAN TIAN ^_^”，船名為“JIN GE18”，顯示的時候是“JIN GE 18（^_^）”。還有如“M/V FEGN TAI”“MT XINGCHI”“==SHENG SONG2==”“GUANG HUA 3#”“BAO.HANG.118”等。據統計，在船名前后任意加特殊標記、標點符號等不符合規定的情況在AIS設備中日益增多，這對于船舶的自動識別和VTS的有效監控管理是非常不利的。

（2）第一種輸入錯誤就是船名中字與字之間沒有空格或加入其他不相干的字母、數字或者有不恰當的縮寫，比如“XIANGAN”“DAZHI”“GUYUANHAI”“AN FENG 38CH”“HAI JIN QIAO 01”“SMU”等，這都是非常典型的錯誤。IMO要求AIS設備輸入正確的船名的目的是便于識別，但是船名中沒有空格或者有不恰當的縮寫很容易給對方造成識別困難，甚至導致識別錯誤。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”本應是“大志號”，但是后面的“號”卻省略了，容易造成誤解；“AN FENG 38CH”后面的CH可能是想說明其國籍，這是沒有必要的，只要對方看到正確的船舶呼號和MMSI，自然明白其國籍；“SMU”可能是縮寫，很難讓人理解船名是什么。

3.船舶呼號沒有輸入或輸入不正確

船舶呼號和MMSI的分配方法相似，都是按照國家分配的，如中國國籍的船舶以B開頭，法國國籍的船舶是F開頭。正確的輸入方法是頂格輸入，兩個字母、數字以及數字與字母之間不能有空格。但是在航海實踐中經常出現船舶呼號沒有輸入或輸入錯誤的情況，最常見的錯誤就是呼號中間加入空格（某船正確呼號是BKSPZ，輸入BKS PZ是錯誤的）或隨意添加符號（呼號BE-MT-6是錯誤的，正確的是BEMT6）。[2]

呼號的正確輸入是十分必要的，實踐中，船員呼叫對方船舶是船名和呼號一起呼叫的，以區別船名同音不同名或同拼音不同名的船舶。

4.IMO編號沒有輸入或輸入不正確

IMO編號是由7位數字組成的船舶永久“身份證”號碼，無論船舶買賣、移交，還是國籍變更，此號碼都不會變更。一般情況下，遠洋船舶都會被分配一個IMO編號，也有部分沿岸或內河船舶沒有分配，但是這些船舶絕對不能隨意輸入一個號碼充作IMO編號。IMO編號在實踐中最為常見的錯誤就是隨意輸入，如有些船舶的IMO編號為123456789、123456、22、111111111等，這明顯是錯誤的。[3]

三、AIS靜態信息精度分析及誤差預警系統的設計

針對上述問題，IMO航行安全分委會（NAV55）經過長時間討論后同意就SOLAS/18起草了一份修正案，要求船載AIS設備每年都要通過被認可的檢驗人員和服務機構的測試，以核實AIS設備中靜態信息的準確性。同時，各國在PSC檢查中也加強了對AIS信息的設置、檢測等方面檢查。[4]而且，AIS用戶也對如何糾正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該由官方來制定“AIS設備安裝、設置和使用規則”，以期規范公司的管理、航海院校、培訓機構以及船員在AIS的安裝、設置和使用上的行為。[5]但是這只能在發送端人工糾正船舶信息誤差，而對于在接收端如何分析船舶靜態信息的精度卻沒有提出建設性的建議。因此本文在前人的研究基礎上提出對接收到的AIS數據與靜態信息樣本數據庫中的信息在接收端進行檢索比對的方法來分析AIS靜態信息的精度，并對錯誤的信息發出早期預警，就很有現實意義。

1.建立AIS靜態信息樣本數據庫

設計AIS靜態信息誤差預警系統的關鍵是利用SQL Server 2008數據庫平臺建立靜態信息樣本數據庫。海事部門可以將通過一定途徑收集到的正確的船舶靜態信息制成樣本數據庫，然后提供給船載AIS設備生產廠家，在制造AIS設備的時候將其固化在AIS系統中，使AIS設備在接收到船舶靜態信息后能夠通過查詢比對判斷發送方靜態信息的正確與否。

本文擬糾錯的船舶靜態信息主要是船舶的MMSI、呼號、船名和IMO編號，因為這四項是船與船以及船與岸之間識別的關鍵信息，如果其中一項出現錯誤，就有可能導致船舶識別困難甚至錯誤，以致發生誤跟蹤或跟蹤目標頻繁變換的現象。圖1是通過SQL Server 2008數據庫平臺建立的樣本數據庫的截圖。

2.AIS靜態信息的糾錯

圖1 靜態信息樣本數據庫

AIS設備生產廠家可以將海事部門提供的存有正確MMSI、船名、IMO編號和船舶呼號等靜態信息的樣本數據庫在制造船載AIS設備的時候固化在設備中。從全球范圍來說，船舶的靜態信息是動態變化的，每天都有新的船舶投入使用，也有舊的船舶退出服務，同時船舶也會發生買賣、移交、變更國籍等行為，因此，為了保證樣本數據庫的有效性，就需要賦予AIS設備的安裝人員、檢驗人員或者駕駛員對數據庫進行更新權限，AIS的使用人員能隨時根據需要進行更新，從而使樣本數據庫保持在最新狀態。

AIS設備在運行的時候，樣本數據庫能夠近于實時地對接收到的每一條船舶的靜態信息進行檢索、比對，從而分析發送端靜態信息的精度，誤差預警流程圖如圖2所示。在檢索時，首先以船舶的MMSI為關鍵詞進行檢索，在樣本數據庫檢索到該船正確的靜態信息后，再與接收到的靜態信息進行比對，以確定發送方靜態信息正確與否；若MMSI檢索不到，說明樣本數據庫中沒有該船的信息或者MMSI是錯誤的，則換用船舶呼號進行檢索；若船舶呼號也檢索不到，就換用船名進行檢索；如果船名也檢索不到，就說明樣本數據庫中缺失該船靜態信息，或者該船靜態信息是錯誤的，即向AIS使用人員發出預警。預警示意圖如圖3所示，在預警對話框中顯示了靜態信息錯誤船舶的MMSI，以便駕駛員能夠確定是哪條船舶有問題，在為協調避碰行動進行交流的時候能夠注意有問題的船舶。如果缺失該船靜態信息或靜態信息是錯誤的，AIS使用人員應做好記錄，以備以后修改樣本數據庫時及時添加修改，如果條件允許，駕駛員還可以通過VHF設備與有問題的船舶聯系，以獲得該船正確的靜態信息。因為IMO編號不是每艘船舶都有，若沒有IMO編號，則AIS設備發送的靜態信息中IMO編號一項默認為0，因此本文不提倡使用IMO編號作為樣本數據庫檢索的關鍵詞。

圖2 錯誤的靜態信息預警流程圖

四、結束語

本文主要研究如何在AIS設備接收端對AIS靜態信息進行精度分析并對不符合精度要求的船舶進行預警的問題，提出通過建立樣本數據庫與接收到的AIS靜態信息進行檢索、比對以分析發送端靜態信息精度的方法，并通過實驗確定此方法是可行的。但是，鑒于全球船舶眾多，在短時間內建立一個可以覆蓋全球所有船舶信息的樣本數據庫這一設想較難實現，因此，在開始階段，可以針對某一區域內經常航行的船舶建立一個區域的樣本數據庫，從而實現AIS靜態信息的精度分析及誤差預警功能。同時，為了保持樣本數據庫的有效性，應可以對其進行修改并更新。

圖3 錯誤的靜態信息預警示意圖

[1]陸悅銘.關于制定“AIS設備安裝、設置和使用規則”的建議[M]//中國航海科技優秀論文集.2009:107-114.

[2]陸悅銘,周懿宗.關于國輪在設置、使用AIS設備中存在的問題和一些思考[J].中國海事,2006(7):35-37.

[3]陸悅銘,周懿宗.關于國輪在設置、使用AIS設備中存在的問題和一些思考(續)[J].中國海事,2006(8):31-34.

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

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