船舶自動識別網絡（AIS）運行狀態研究

文/龔? 張明睿

船舶自動識別網絡（AIS）運行狀態研究

文/龔? 張明睿

目前，我國AIS網絡已經建設并運行已有10余年，部分AIS基站已出現設備性能下降的問題，現階段對于AIS基站運行狀態研究十分必要。本文以東海海航保障中心AIS基站巡檢測試數據為依據，從我國AIS網絡建設及運行情況出發，對AIS基站接收效果進行分析，從而提出AIS網絡運行狀態檢測中幾項重要參數，為日后AIS網絡中基站的巡檢、維護、更新提供策略參考。

船舶自動識別系統 維修 測試

1 背景

AIS是船舶自動識別系統（Automatic Identification System）的簡稱，是上世紀90年代開始在各國推廣的數字化導助航系統設備及海上安全信息系統。其具有以下功能：

能在無船員接入的情況下，自動和連續的向岸基臺機以及其他船載設備報告本船的導航數據和狀態；能最小延遲的向岸基臺自動廣播與安全有關的短消息；能發射處理ITU所規定的22種類型的報文；能提供必要的安全機制，以發現AIS失效和防止未經許可的數據流；內置GNSS接收機，能接受由岸基臺廣播的DGNSS數據。

2 我國AlS網絡建設情況

近年來，隨著我國在AIS系統建設方面的持續投入，截止到2015年，我國在沿海水域已建成1個國家級AIS管理中心、3個海區管理中心、19個轄區管理中心和143座基站，實現了全國沿海AIS信號的無縫覆蓋；在我國內河（不含長江）已建成4個水系中心，14個轄區中心和254個基站，長江干線建成了5個轄區中心和68個基站，并實現內河AIS岸基網絡系統與現有沿海AIS岸基網絡系統互通互聯。

長江干線水域水富至瀏河口段AIS岸基系統的總體建設規模為1個水系數據中心、5個轄區數據中心、68座AIS基站。其中，水系數據中心設在武漢長江海事局，在重慶、宜昌、武漢、蕪湖和南京設置5個轄區數據中心，在南京和重慶等地設置68座AIS 基站。在基站設備的配置上，除長壽等基站，由于位置偏遠、交通不便，采用（1+1）冗余方式配置外，其它基站均按（1+0）方式配置。

2011年，中國海事局實施內河AIS完善工程；2012年，中國海事局實施AIS岸臺系統補充及安全應用建設一期工程；2013年，中國海事局實施AIS岸臺系統補充及安全應用建設二期工程；2014年，中國海事局實施了東海海區內河通航水域AIS完善工程，對安徽和浙江部分水域進行了岸基基站覆蓋完善；通過上述AIS岸臺系統工程的建設，基本實現對全國內河高等級航道水域的連續覆蓋，進一步延伸了岸基系統網絡覆蓋范圍，提高應用的服務水平。

表1

圖1

3 AlS網絡運行情況分析

我國從2004年開始建立AIS網絡，系統運行時間達到十年以上。AIS基站中，存在著大量的系統，這些系統經常受到各種因素的影響，如長時間使用的疲勞、溫度、輻射等，可造成系統的失效。而某些失效是災難性的，如AIS收發信機的失效，會造成系統癱瘓，極大程度的影響航運安全，應極力避免。針對這一情況，選取了東海航海保障中心AIS網絡進行分析，東海海區中心網絡拓撲結構圖如圖1所示。

對東海海區AIS基站網絡巡檢維護記錄進行分析，對故障進行分析研判，得出以下結論：

自2011年至今，AIS基站出現的最主要問題就是鏈路，占總維修數量的一半以上，進一步細分，鏈路問題的大部分則是因網絡運營商信號的不穩定或者基站斷電而產生的。真正因AIS基站設備損壞造成的鏈路問題并不常見。

第二類問題是因設備暫時死機造成的告警，這類故障出現的頻率不高且易于解決，遠程重啟或者由維護人員現場重啟就能使系統恢復正常運作。

第三類問題是由VHF、GPS饋線和天線接頭老化造成的VSWR告警和GPS告警，此類故障是僅次于鏈路問題，數量第二多的故障。這類問題解決方式簡單，但故障發生時會造成較為嚴重的系統局部失靈。

由R40引起的問題占一小部分，但是這部分的問題最不容易解決，因為R40是由瑞典薩博公司提供的設備，一般都需要整機更換，維修更換周期相對較長，造成的系統失靈時間更久。針對以上分析，對AIS基站設備的維修進行分類：對于AIS無線收發機、AIS基站控制器等應采取狀態維修即預防性維修，即在每次巡檢時檢測其主要性能指標，在低于理論值時對設備進行維護和更換；對于天線、饋線和各種接頭，建議采用定期維修方式，即在巡檢之前準備好配件，每次巡檢對接頭進行加固，對損壞接頭進行更換；對于鏈路，采用事后維修方式，因鏈路由運營商提供，不可控因素較大且具有不可預知性，采用事后維修可以最大限度的降低成本。

4 AlS基站接收效果分析

2016年3月22日，交通運輸部海事局派員組織院校、公司、維護單位技術人員對江蘇轄區南京、鎮江AIS基站，廣東中山小欖、板芙AIS基站進行了現場測試，利用遠程接收燈籠AIS基站進行了數據分析。共計對AIS基站進行了5項關鍵指標測試；對AIS岸基網絡系統進行了4項關鍵指標測試；對AIS船臺通過信號分析以及登船檢測進行了7項測試。經分析，AIS基站性能基本良好，小欖站點對近端接收效果不佳；AIS岸基網絡系統3.0版本丟失數據等問題嚴重，但是4.0系統已經順利解決；長江段的AIS船臺，不論SOTDMA模式還是CSTDMS模式，存在大量不合規的船臺，嚴重影響了基站的正常接收；而珠江水系內河AIS船臺相對長江水系的內河船臺整體質量稍高，但在天線性能、播發周期等問題也存在很大問題。整體情況如表1所示。

5 結語

我國AIS網絡經過長期使用，考慮到SAABR40設備使用年限約為10年，目前AIS第一批SAABR40設備運行至今已超過10年的時間，部分基站已經出現接受靈敏度下降，GPS定位設備損壞，天線老化等問題；為避免因設備勞損而突然宕機導致的船舶監管失位，需要對AIS網絡進行狀態監控和維修。

[1]耿雄飛.內黑高頂級航道AIS岸臺系統覆蓋效果研究[J].信息通信,2012(04).

[2]水上通信、導航和信息詞匯.中華人民共和國交通行業標準JT/T704-2007.

[3]東海海區四級以上航道AIS覆蓋完善工程設計初稿,2016(04).

作者單位交通運輸部水運科學研究所 北京市 100088

受國家科技支撐計劃基金資助，項目編號：2015BAG20B02；受交通運輸部水運科學研究所引領應急項目資助，項目編號：51702。

龔?（1986-），男，湖北省武漢市人。碩士學位。現為交通運輸部水運科學研究所工程師。研究方向通信導航。張明睿（1982-），男，天津市人，學士學位。現為交通運輸部水運科學研究所助理工程師。研究方向通信導航。