AIS 個人搜救示位標的研究及應用

馬瑞寧

（青島理工大學通信與電子工程學院，山東青島，266033）

0 引言

隨著海上運輸、海上旅游、海上捕撈等行業的發展，海上交通變得越來越復雜，擱淺、碰撞、沉船等海上事故愈加頻繁，造成了大量的經濟損失和人員傷亡。近幾年興起的AIS（Automatic Identification System）技術在海上搜救工作中發揮著非常關鍵的作用，它的出現解決了搜救時失事地點或幸存者不易被發現的問題。因此，加快并推動基于個人使用的AIS 搜救設備的研究和裝備，對于保障水上作業人員的生命安全具有非常重要且長遠的意義。

1 AIS 概念

船舶自動識別系統（Automatic Identification System，簡稱AIS 系統）是一種新型數字助航系統和設備的統稱，由船載設備和基站設施共同組成。使用全球定位系統獲取經緯度、船速、航向等船舶動態信息，與船名、呼號、船舶類型、國籍等船舶靜態資料共同封裝成一條標準的AIS 消息，在VHF（甚高頻）頻道上向附近水域船舶和岸基以SOTDMA（Self-organized Time Division Multiple Access，自組織時分多址接入）方式進行連續廣播，使附近海域的船舶和基站能及時掌握周圍所有船舶的動態和靜態信息，使各船舶之間建立聯系，互相協調，采取必要避讓行動，確保船舶方向的安全，為海上交通安全提供了有力的保障。

2 AIS 個人搜救示位標概述

圖1 AIS 個人搜救示位標工作概念圖

AIS 個人搜救示位標是基于AIS 技術的一種新型的水上個人搜救定位設備，其內部配置GNSS（Global Navigation Satellite System，全球導航衛星系統）接收機、AIS 發射機、電池、啟動器和指示燈。激活后，AIS 個人搜救示位標會自動廣播帶有GPS 位置和UTC 時間的消息，使得落水人員在最短時間內被本船或附近裝有AIS 接收設備的船舶、飛機和岸基發現，實現快速定位和救援。AIS 個人搜救示位標工作概念圖如圖1 所示。

3 AIS 個人搜救示位標的性能指標

3.1 AIS 個人搜救示位標的組成

AIS 個人搜救示位標系統組成框圖如圖2 所示。

圖2 AIS 個人搜救示位標系統框圖

AIS 個人搜救示位標由以下部分組成：

（1）啟動器——啟動AIS 個人搜救示位標設備，應具有防誤觸發裝置。

（2）指示器——指示設備正常運行，并以SOS 閃爍方式指示落水者位置。

（3）定位系統——獲取經緯度、UTC 時間等重要信息。

（4）同步和授時系統——從定位系統得到UTC 時間，使其他AIS 設備能同步接收AIS 個人搜救示位標發送的消息。

（5）通信控制系統——完成定位信息解析、信號同步、AIS消息編碼等數據處理工作，同時控制整個系統流程，保證設備正常、可靠運行。

（6）調制編碼系統——完成AIS 消息的封裝和載波調制工作。

（7）無線發射系統——對信號進行功率放大并按照時序進行發射。

（8）電池——為AIS 個人搜救示位標系統供電，持續工作24小時。

3.2 消息內容

AIS 個人搜救示位標使用的消息主要包括：靜態消息和動態消息。

靜態消息：海上移動標識號（Maritime Mobile Service Identity，MMSI）、IMO 號、呼號等。靜態消息是根據自身信息直接寫入的，不會因動態信息的改變而改變。

動態消息：UTC 時間、經緯度、對地速度等信息。動態消息由GPS 實時提供得到。

AIS 個人搜救示位標發射27 種AIS 消息中的消息1 和消息14。發送的消息通過MMSI 碼進行標識，格式為972yyzzzz。其中972 是AIS 個人搜救示位標專用的標識, yy 是設備制造商ID（00-99），zzzz 是產品序列號（0000-9999）。消息1 不僅包含上述MMSI 碼，還包含設備所在位置的經緯度信息、對地方向和速度等信息。消息14 除包含MMSI 碼外，還包含安全信息。

3.3 工作方式

SOTDMA(自組織時分多址)技術是AIS 個人搜救示位標實現自主和連續數據通信的核心技術。該技術將一分鐘作為一幀，一幀又劃分成2250 個時隙，每條AIS 消息只占一個時隙，發送完成后隨即釋放當前發射時隙以供其他AIS 設備使用。SOTDMA 通信協議具備的最大的優勢是，在廣播當前位置信息的同時，也會廣播對未來時隙的預約信息，參與到該網絡通信中的所有用戶便可以構成一個反映時隙使用情況的動態時隙表。用戶在沒有基站參與的情況下也可以對信道的時隙資源進行自發管理，從而實現自主連續工作。

4 AIS 個人搜救示位標的測試

圖3 AIS 個人搜救示位標樣機

圖4 船舶動態查詢系統定位和移動軌跡顯示

根據AIS 個人搜救示位標技術要求實際制作的樣機如圖3所示。

AIS 個人搜救示位標樣機體積小重量輕，方便水上作業人員隨身攜帶。當出現人員落水時，可手動開啟設備，或者遇水自動觸發，進入工作模式。該設備發射的AIS 消息可由其附近裝有AIS接收設備的搜救船舶、搜救飛機和基站接收到，并在電子海圖上用圖標的形式指示其所在位置和移動軌跡，確保搜救人員時刻掌握遇險人員的信息。如圖4 所示，船舶動態查詢系統能成功接收并解析AIS 個人搜救示位標發出的消息，且搜救距離可達到5 海里以上，最大限度的保障了落水人員的生命安全。

5 結論

AIS 個人搜救示位標是一種新型的基于個人使用的海上搜救設備，可自動廣播遇險位置信息，使得落水人員在最短的時間內得到救援。AIS 個人搜救示位標進一步提高了海上搜救的成功率，更有效的保障了水上作業人員的生命安全，AIS 個人搜救示位標將在未來的海上搜救領域發揮至關重要的作用。

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