船舶AIS信號丟失與安全管理的思考

鄭三強 湛江通信中心

1.船舶AIS背景

船舶自動識別系統(Automatic Identification System,簡稱AIS)，是在ARPA雷達、VTS的顯示屏上能看到系統范圍內所有船舶（目標）航向、航速等的航行狀態的基礎上，對船舶船舶（目標）的船名進行自動識別的一套非常重要的導助航系統；它出現的背景主要是由于雷達的局限性（無法主動顯示船名等）無法克服，GPS和DGPS的大規模商用，多個國際組織，特別是國際海事組織 （IMO）、國際助航設備和航標協會（IALA）以及國際電信聯盟（ITU-R）積極推動。

AIS系統工作在海上移動通信頻帶VHF上廣播轉發器系統。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碼一般由當地有權的海事行政機構辦理，現有的營運船可以向有權的海事行政機構申請獲得。AIS中就是使用MMSI碼來區分不同的船舶的。

2.船舶AIS信號丟失的情形

船舶A IS丟失會給船舶安全管理帶來麻煩。目前船舶AIS丟失的情形為：

（1）船舶有意關閉AIS。某xx輪2020年9月27日約0000時，14:23:17時位置在緯度2 1°5′2 1″N、經度111°11′41″E處，AIS系統無法獲取后續位置信息。2020年9月29日14：18 時在經度111°11′41″E、緯度21°5′21″N處沉沒，船上16人，死亡1 人，失蹤10人。經查AIS 系統記錄，該輪多次從珠三角往返粵西，多次有意關閉AIS，并擅自修改MMSI碼。

（2）被第三方干擾而關閉AIS。某47號輪2020年7月26日1805時從海南三亞開往越南簿遼途中失聯，2020年7月26日1847時衛星電話不通、AIS信號丟失，經過查詢“船訊網”“啟航者”等都沒有找到，2020年7月27日1713時電話聯系上、AIS開通。經向有在海域航行經歷和在航的船舶了解，估計是由于其他干擾。

（3）設備故障導致AIS信號丟失。由于船東、船員對船舶管理設備的購置、維護不妥，導致設備故障。

（4）設備安裝不當，導致AIS信號丟失。某3號渡船進行廠修后，重新安裝AIS設備，導致AIS信號丟失，同型號同水域的其他渡船AIS信號正常。

（5）其他情形導致AIS丟失。AIS管理、安裝、鏈路故障等原因，也會導致船舶AIS的信號丟失。

3.船舶AIS丟失的安全管理

（1）AIS船舶分為CLASSA、CLASSB兩類船舶，AIS信號上報頻率不一樣。AIS分為CLASSA是工業等級，CLASSB是民用等級。就區分這些船舶AIS上報位置的頻率是不一樣的，有的是以分鐘，有的是以秒，在電子海圖放大了看，上報頻率慢的船會發生跳動的情況。隨著水上交通日趨繁忙，在船舶水上航行、停泊、救助、打撈、國防安全等方面對船舶水上交通安全信息化監管提出更高的監管要求。某中心在充分利用前期信息化科研成果，實施了船舶AIS信號觀測系統，包括AIS信號關閉與開啟監測、AIS信號質量監測、AIS歷史軌跡存儲回放，如果16分鐘沒有收到該船AIS的報文就認為關閉，后面隔一段時間又收到該船的報文就認為開啟狀態了。系統記錄該船的關閉和開啟AIS信號的時間和坐標位置，海事管理者在第一時間內掌握和查詢轄區內所有船舶動態和船舶AIS信息關閉事件，通過對這些關閉AIS信號歷史數據進行大數據統計分析，通過關閉的位置，船舶名稱，船舶類型，船舶AIS上報實際頻率，結合AIS基站位置區域判斷，可以分析船舶是否真實有意關閉AIS信號，還是AIS基站信號覆蓋不全，AIS信號質量分析。從某機構的AIS系統中分析某xx輪的AIS情況。

圖1 某xx輪AIS關閉記錄

圖2 某xx輪AIS關閉前記錄

（2）某xx輪在2020年9月27日14時23分17秒AIS關閉信號消失。

（3）根據船舶軌跡顯示某xx輪在2020年9月27日約0000時從廣州港開出，14：23：17時位置在茂名大放雞島以南約18.5海里處（三峽沙扒測風塔3與陽江華電三測風塔1之間），屬茂名轄區。后該船AIS信號消失，AIS系統無法獲取后續位置信息。

（4）水文情況。根據系統顯示放雞島水文站在2020年9月27日14點20分以及14點25分時的水文信息為：2020-09-27 14：20：00，潮汐：120厘米 風速：2.8米/秒 能見度：38.8公里。2020-09-27 14：25：00潮汐：120厘米 風速：3.1米/秒 能見度：45.4公里。

（5）AIS信號質量記錄。在系統上根據船MMSI查詢可查詢在某個時間段內船舶AIS信號質量情況。

4.解決思路思考

（1）繼續推進海事航保一體化，加強溝通，強化航保技術支撐功能。有效落實部海事局2019年航海保障工作座談會精神有關加強海事監管和航海保障一體化融合發展的工作要求，持續推進南海海區海事監管和航海保障全方位、多領域、深層次融合。建立航保中心與直屬海事局-基層單位與海事分支局-航保站點與海事處的三級海事監管和航海保障一體化融合發展工作機制。

另外，充分利用航保以技術為主的信息優勢，航保中心應主動向各海事局提供AIS實時數據和歷史數據服務，為海事動態監管、海事調查、轄區交通態勢研判等工作提供有力支持。海事局根據提供的關閉AIS的數據進行行政處罰等，以促進安全監管。

（2）加大科技應用與AIS相結合。AIS發展至今，通信技術日新月異，要堅持以智能化為主攻方向，加強基礎性和前瞻性研究，加快實施一批帶動性、聯動性強的重大科技項目和示范工程建設，努力在北斗應用、大數據、E航海等領域取得關鍵技術突破。

（3）啟動AIS岸基系統向VDES升級的工作。隨著水上數據通信需求的不斷提升，AIS也逐漸承擔起船岸數據通信的任務。AIS在VHF頻段通信需求增加導致AIS可使用頻段內非常擁擠，許多繁忙港口已經達到對頻段50%以上占用率。國際航標協會（IALA）提出當AIS數據鏈路負載超過50%時，將會導致信息阻塞等嚴重問題的發生，影響航行安全。在此背景下，國際電信聯盟2015年世界無線電通信大會(WRC—15)決定在水上移動業務領域引入甚高頻數據交換系統VDES（VHF Data Exchange System，甚高頻數據交換系統）是未來海上通信的重要通信手段。VDES是由AIS、ASM、VDE和衛星等部分組成，VDES頻道范圍包括VHF通道24、84、25、85、26、86、27 和28，頻段范圍包括157.200—157.325 MHz 和161.800—161.925 MHz，可有效緩解現有AIS數據通信的壓力，滿足船對船、船對岸、船對衛星、岸對衛星相互之間的所有數據交換服務的需要，屬于第三代海事通信系統。

5.結束語

近年來，隨著水上數據通信需求的不斷提升，AIS也逐漸承擔起船岸數據通信的任務。AIS在VHF頻段通信需求增加，導致AIS可使用頻段內非常擁擠，還有AIS安裝、環境變化和人為故意行為等因素，導致AIS數據丟失。這些弊端引起海事監管和航海保障部門的高度重視，除人為因素導致AIS數據丟失外，要加強技術在海事監管和航海保障中的比重，VDES的發展將迎來海事通信新階段，多項航海通信節點將部署其中，諸如搜救、航警、氣象水文、海圖更新等服務將更加快速高效地獲取，從而使航行路線更安全，航行體驗更舒適。此外，隨著世界各國對無人船和無人機技術的研究發展，船舶感知信息的手段增多，信息傳輸的延遲也逐漸縮短，在打造智能航運將會發揮更加舉足輕重的作用。