AIS二进制信息区域标准探讨
巩海方
摘要：AIS，即通用船舶自动识别系统是一种实现船舶身份远程识别，航行状态动态监控，航讯信息即时交互的综合性导航设备。目前我国还处在AIS应用的初级阶段，应用标准还在完善中，信息化方面使用效率不高。本文在对航海用户及管理者进行深入调研的基础上，对我国的AIS应用信息进行分类，根据我国实际情况建立我国区域的应用信息协议标准。
关键词：二进制 报文 船台 识别码 标准
1 背景
AIS，即通用船舶自动识别系统（Universal Automatic Identification System），是一种实现船舶身份远程识别，航行状态动态监控，航讯信息即时传递的综合性导航设备。其通过工作在VHF海上通讯频段的船载台，向其他船只和沿岸台站发送诸如船舶识别码、位置、方向、船长、船宽、类型、吃水以及是否载有危险货物等动、静态信息，从而实现船-船，船-岸之间的数据传递与信息交换。AIS的特性和功能使它成为增强船舶航行安全和提高船舶交通管理效率的新型重要工具。
随着AIS船台的大量普及，越来越多的船舶开始安装。同时，海事系统也建立了完善的沿海AIS岸基网络系统和内河AIS岸基网络系统。如何利用AIS岸基网络系统为船舶提供更优良的助航服务，是AIS应用的重要研究方向。
而传统AIS二进制信息的应用主要有两种，一种是船与船或船与岸进行类似手机短信的信息传输；另外一种是海事系统利用AIS岸基设备播发水文、气象、潮汐、航行通告等应用信息。由于缺少相应的标准，播发的信息在AIS船台上的显示形式是以英文文本的方式，给我国的航海用户造成阅读困难。同时非标准化的AIS二进制信息冗余大，传输的有效信息量小。因此，有必要根据我国实际情况建立我国区域的应用信息协议标准。
2 应用局限性
在AIS信息应用方面，主要用于船舶识别、航行安全信息、气象水文等信息的接收，随着我国AIS岸基网络的逐步完善，AIS系统已经从最初的船舶避碰发展成为保障航行安全的基础设施和助航系统，同时在船舶调度、水域监管、企业管理等方面发挥了一定的作用。今后AIS系统将逐步成为我国水路运输重要的数字化、信息化交互平台。但是由于AIS系统发展时间较短，各类应用标准还不完善，在AIS信息应用中还存在信息内容不规范、语言阅读困难、显示不直观等问题，造成有些小型船舶放弃使用AIS信息，甚至产生不愿意使用AIS设备的情况。
2.1 AIS应用信息不规范、不全面、不及时
各信息发布单位根据自身情况发布航行安全信息、水文气象信息，信息内容千差万别，信息格式也各不一样，信息时效性不强，这样一方面传输了大量无效信息，还占用大量的AIS信道资源，给航海用户带来很多不便，参与调研的大部分航海用户都认为接收到的有用信息较少，时间长了，便不再关注AIS接收到的信息，甚至不去查看AIS信息，这对AIS系统的推广带来了不利影响。
2.2 AIS信息阅读不方便
由于目前我国AIS二进制信息播发采用的是国际通用的1371中所定义的英文文本传输显示方式，且英文字母中只按照大写字母传输，大部分用户存在阅读困难，几乎所有参与调研的专家都认为即便是专业人员在读取英文文本信息时，也不是很方便，有个别用户提出，每次识别这些信息时需要先把英文文本记录下来，转换成小写英文字母后再翻译，给实际工作带来很大不便。
2.3 电子海图系统不能及时更新
目前大部分船舶都已安装电子海图系统，但由于我国没有针对AIS系统电子海图的安装还没有制定相关标准，且航海用户对电子海图的认识不足，现有船舶电子海图系统大都采用的是纸质海图经过扫描处理后的海图系统，在海图更新方面存在困难，而受沿海区域基础建设、航道修整等多方面的影响，现有使用的海图与实际海图有较大差别，在电子海图中显示的航行安全信息也往往有较大出入，导致现有电子海图系统被闲置，造成资源浪费。
2.4 AIS岸基中心软件中船舶信息显示滞后
现有AIS岸基中心软件显示船舶的位置信息有明显的滞后，主要有：1、软件中看到的船舶一直停留不动，但实际上船舶已经移动；2、在软件中显示的船舶信息不全，有些船舶在软件中没有显出出来，但通过系统回放查看时，又可以显示出船舶的轨迹。另外在软件使用中还存在以下问题：1、网络版信息与试用版信息显示不一致；2、监控时会出现掉线现象，需要重启；3、查询功能不方便，以前版本具有鼠标右键显示船信息的功能，现有版本却没有；4、短信功能操作不方便，没有使用起来。
2.5船舶录入信息不规范
在北方海区调研时，有专家提出现有船舶在录入船舶信息时不规范，造成港口管理上的不便。
3 现状
目前播发的AIS信息主要以AIS二进制信息和AIS安全相关信息，播发方式采用点对点和广播两种方式，播发的内容格式基本一致。AIS二进制信息通过6号寻址报文和8号广播报文播发；AIS安全相关信息通过12号寻址报文和14号广播报文播发。其报文格式如下：
报文6
参 数 比特数 说 明
报文识别码 6 报文6的识别码为6
转发信号 2 转发器用以指示该报文已被转发的次数， 系统预置于0；3：= 不再转发
源站识别码 30 原发报文台站的MMSI号码
序列号码 2
目的站识别码 30 目的台站的MMSI号码
重发标志 1 重发标志： 0：= 未重发
（系统预置）； 1：= 重发的
备用码 1 不用。应设为零
二进制数据 最多936 应用识别码 16比特
应用数据 最多920比特，应用数据
总的比特数 最多1008 根据子字段报文内容的长度而不同，占据1…5个时间槽。
报文8
参数 比特数 说 明
报文识别码 6
转发信号 2
源站识别码 30
备用码 2
二进制数据 最多968
总的比特数 最多1008 占用1…5个时间槽
报文12
参 数 比特数 说 明
报文识别码 6 报文12的识别码为12
转发信号 2 转发器用以指示该报文已被转发的次数， 系统预置于0；3：= 不再转发
源站识别码 30 原发报文台站的MMSI号码
序列号码 2
目的站识别码 30 目的台站的MMSI号码
重发标志 1 重发标志： 0：= 未重发 （系统预置）； 1：= 重发的
备用码 1 不用。应设为零
安全相关数据 最多936 应用识别码 16比特
应用数据 最多920比特，应用数据
总的比特数 最多1008 根据子字段报文内容的长度而不同，占据1…5个时间槽。
报文14
参数 比特数 说 明
报文识别码 6 报文14的标识符；始终为14
转发信号 2 转发器用于显示报文已被重发的次数；；预设：= 0；3：= 不再转发。
源站识别码 30 源站的MMSI号码
备用码 2 不用。应设为零。
安全相关数据 最多968 应用识别码 16比特
应用数据 最多952比特；应用数据
总的比特数 最多1008 占用1…5个时间槽
根据ITU 1371标准，这四类信息中负责记录应用数据的数据项包括应用识别码和应用数据，应用识别码由DAC（指定区域码）和FI（功能识别码0～63）构成，而应用数据部分只对部分二进制信息格式进行了规定。第55次国际海事组织航行安全分委会提出了新的AIS二进制信息的国际格式标准（DAC为001）。该标准对水文气象、潮位、船员人数等20类应用的二进制信息格式、播发模式、播发间隔以及船台对二进制信息的显示进行了要求。一些国外厂家根据该标准，已经研发出AIS辅助设备，成功实现了AIS二进制信息由文本向图形化的转变。如下图所示：
图1 潮汐显示界面
图2 水文气象显示界面
我国这项应用目前基本处于空白阶段。因此有必要根据我国的实际情况建立我国的AIS二进制信息区域标准（DAC为412、413）。
4 思路
由于我国DAC为412、413，同时FI为0～63，因此我国可以定义的二进制信息类型为2×64类，资源量十分丰富。因此有必要做好前期规划。此次方案将我国的AIS二进制信息分为两类应用：一类为水文、气象、潮汐、助航指南等可以实现在AIS船台显示终端上通过电子海图进行图形化显示的应用，DAC为412；一类为通过特定编码实现在AIS船台显示终端上显示海事局播发的报警、提示类的中文文字信息，DAC为413。
DAC为412的图形化信息，主要需要调研了解用户所需的助航服务以及AIS信息播发所涉及的政策、法律等因素。制定信息类别，比如水文、气象、潮位等，对每一类信息中数据位进行标准定义来表示不同的数据内容。比如气象信息（实例）：
参数 比特数 说 明
指定区域码 10 412
功能识别码 6 1
经度 24 气象信息的区域
纬度 25
时间 16 采用年-月-日-时-分，气象数据时间
平均风速 7 按照风速的表示情况输入
最大风力 7
风向 9
阵风风向 9
温度 11
气压 7
DAC为413的汉字信息，需要了解海事系统播发的文本模板，在终端集成不同类型的文本格式，对特定的数据进行定义实现在AIS船台显示中文的功能。
同时，由于大部分船舶在选择AIS设备时没有对电子海图的维护更新引起足够重视，且我国电子海图管理部门还没有建立完善的维护更新机制，造成现有大部分船舶电子海图系统不能更新，由此带来在电子海图中各类信息显示不准确的问题，给航行安全带来不利影响，因此应统一协调安排，建立一条快速、有效的AIS电子海图更新维护机制，在沿海各地设立电子海图更新服务网络。
5 结束语
e航海概念的提出、现代通信技术的发展，AIS岸基网络系统的不断成熟，为解决目前AIS系统在使用中存在的各类问题，规范AIS二进制信息应用，提高我国航海用户对AIS系统的使用效率，提供了越来越便利的条件。将AIS应用信息进行分类，以达到更高的资源利用率，为船舶远洋航行提供更加可靠的技术保障服务，将会有更加广阔的发展前景。
参考文献
[1]《IHO/IMO WORLD-WIDE NAVIGATIONAL WARNING SERVICE GUIDANCE DOCUMENT Special Publication No.53》（国际海道测量组织/国际海事组织全球航行警告业务指导文件特别出版物第53号）
[2]《中华人民共和国航行警告标准格式》（GB17577.2-1998）
摘要：AIS，即通用船舶自动识别系统是一种实现船舶身份远程识别，航行状态动态监控，航讯信息即时交互的综合性导航设备。目前我国还处在AIS应用的初级阶段，应用标准还在完善中，信息化方面使用效率不高。本文在对航海用户及管理者进行深入调研的基础上，对我国的AIS应用信息进行分类，根据我国实际情况建立我国区域的应用信息协议标准。
关键词：二进制 报文 船台 识别码 标准
1 背景
AIS，即通用船舶自动识别系统（Universal Automatic Identification System），是一种实现船舶身份远程识别，航行状态动态监控，航讯信息即时传递的综合性导航设备。其通过工作在VHF海上通讯频段的船载台，向其他船只和沿岸台站发送诸如船舶识别码、位置、方向、船长、船宽、类型、吃水以及是否载有危险货物等动、静态信息，从而实现船-船，船-岸之间的数据传递与信息交换。AIS的特性和功能使它成为增强船舶航行安全和提高船舶交通管理效率的新型重要工具。
随着AIS船台的大量普及，越来越多的船舶开始安装。同时，海事系统也建立了完善的沿海AIS岸基网络系统和内河AIS岸基网络系统。如何利用AIS岸基网络系统为船舶提供更优良的助航服务，是AIS应用的重要研究方向。
而传统AIS二进制信息的应用主要有两种，一种是船与船或船与岸进行类似手机短信的信息传输；另外一种是海事系统利用AIS岸基设备播发水文、气象、潮汐、航行通告等应用信息。由于缺少相应的标准，播发的信息在AIS船台上的显示形式是以英文文本的方式，给我国的航海用户造成阅读困难。同时非标准化的AIS二进制信息冗余大，传输的有效信息量小。因此，有必要根据我国实际情况建立我国区域的应用信息协议标准。
2 应用局限性
在AIS信息应用方面，主要用于船舶识别、航行安全信息、气象水文等信息的接收，随着我国AIS岸基网络的逐步完善，AIS系统已经从最初的船舶避碰发展成为保障航行安全的基础设施和助航系统，同时在船舶调度、水域监管、企业管理等方面发挥了一定的作用。今后AIS系统将逐步成为我国水路运输重要的数字化、信息化交互平台。但是由于AIS系统发展时间较短，各类应用标准还不完善，在AIS信息应用中还存在信息内容不规范、语言阅读困难、显示不直观等问题，造成有些小型船舶放弃使用AIS信息，甚至产生不愿意使用AIS设备的情况。
2.1 AIS应用信息不规范、不全面、不及时
各信息发布单位根据自身情况发布航行安全信息、水文气象信息，信息内容千差万别，信息格式也各不一样，信息时效性不强，这样一方面传输了大量无效信息，还占用大量的AIS信道资源，给航海用户带来很多不便，参与调研的大部分航海用户都认为接收到的有用信息较少，时间长了，便不再关注AIS接收到的信息，甚至不去查看AIS信息，这对AIS系统的推广带来了不利影响。
2.2 AIS信息阅读不方便
由于目前我国AIS二进制信息播发采用的是国际通用的1371中所定义的英文文本传输显示方式，且英文字母中只按照大写字母传输，大部分用户存在阅读困难，几乎所有参与调研的专家都认为即便是专业人员在读取英文文本信息时，也不是很方便，有个别用户提出，每次识别这些信息时需要先把英文文本记录下来，转换成小写英文字母后再翻译，给实际工作带来很大不便。
2.3 电子海图系统不能及时更新
目前大部分船舶都已安装电子海图系统，但由于我国没有针对AIS系统电子海图的安装还没有制定相关标准，且航海用户对电子海图的认识不足，现有船舶电子海图系统大都采用的是纸质海图经过扫描处理后的海图系统，在海图更新方面存在困难，而受沿海区域基础建设、航道修整等多方面的影响，现有使用的海图与实际海图有较大差别，在电子海图中显示的航行安全信息也往往有较大出入，导致现有电子海图系统被闲置，造成资源浪费。
2.4 AIS岸基中心软件中船舶信息显示滞后
现有AIS岸基中心软件显示船舶的位置信息有明显的滞后，主要有：1、软件中看到的船舶一直停留不动，但实际上船舶已经移动；2、在软件中显示的船舶信息不全，有些船舶在软件中没有显出出来，但通过系统回放查看时，又可以显示出船舶的轨迹。另外在软件使用中还存在以下问题：1、网络版信息与试用版信息显示不一致；2、监控时会出现掉线现象，需要重启；3、查询功能不方便，以前版本具有鼠标右键显示船信息的功能，现有版本却没有；4、短信功能操作不方便，没有使用起来。
2.5船舶录入信息不规范
在北方海区调研时，有专家提出现有船舶在录入船舶信息时不规范，造成港口管理上的不便。
3 现状
目前播发的AIS信息主要以AIS二进制信息和AIS安全相关信息，播发方式采用点对点和广播两种方式，播发的内容格式基本一致。AIS二进制信息通过6号寻址报文和8号广播报文播发；AIS安全相关信息通过12号寻址报文和14号广播报文播发。其报文格式如下：
报文6
参 数 比特数 说 明
报文识别码 6 报文6的识别码为6
转发信号 2 转发器用以指示该报文已被转发的次数， 系统预置于0；3：= 不再转发
源站识别码 30 原发报文台站的MMSI号码
序列号码 2
目的站识别码 30 目的台站的MMSI号码
重发标志 1 重发标志： 0：= 未重发
（系统预置）； 1：= 重发的
备用码 1 不用。应设为零
二进制数据 最多936 应用识别码 16比特
应用数据 最多920比特，应用数据
总的比特数 最多1008 根据子字段报文内容的长度而不同，占据1…5个时间槽。
报文8
参数 比特数 说 明
报文识别码 6
转发信号 2
源站识别码 30
备用码 2
二进制数据 最多968
总的比特数 最多1008 占用1…5个时间槽
报文12
参 数 比特数 说 明
报文识别码 6 报文12的识别码为12
转发信号 2 转发器用以指示该报文已被转发的次数， 系统预置于0；3：= 不再转发
源站识别码 30 原发报文台站的MMSI号码
序列号码 2
目的站识别码 30 目的台站的MMSI号码
重发标志 1 重发标志： 0：= 未重发 （系统预置）； 1：= 重发的
备用码 1 不用。应设为零
安全相关数据 最多936 应用识别码 16比特
应用数据 最多920比特，应用数据
总的比特数 最多1008 根据子字段报文内容的长度而不同，占据1…5个时间槽。
报文14
参数 比特数 说 明
报文识别码 6 报文14的标识符；始终为14
转发信号 2 转发器用于显示报文已被重发的次数；；预设：= 0；3：= 不再转发。
源站识别码 30 源站的MMSI号码
备用码 2 不用。应设为零。
安全相关数据 最多968 应用识别码 16比特
应用数据 最多952比特；应用数据
总的比特数 最多1008 占用1…5个时间槽
根据ITU 1371标准，这四类信息中负责记录应用数据的数据项包括应用识别码和应用数据，应用识别码由DAC（指定区域码）和FI（功能识别码0～63）构成，而应用数据部分只对部分二进制信息格式进行了规定。第55次国际海事组织航行安全分委会提出了新的AIS二进制信息的国际格式标准（DAC为001）。该标准对水文气象、潮位、船员人数等20类应用的二进制信息格式、播发模式、播发间隔以及船台对二进制信息的显示进行了要求。一些国外厂家根据该标准，已经研发出AIS辅助设备，成功实现了AIS二进制信息由文本向图形化的转变。如下图所示：
图1 潮汐显示界面
图2 水文气象显示界面
我国这项应用目前基本处于空白阶段。因此有必要根据我国的实际情况建立我国的AIS二进制信息区域标准（DAC为412、413）。
4 思路
由于我国DAC为412、413，同时FI为0～63，因此我国可以定义的二进制信息类型为2×64类，资源量十分丰富。因此有必要做好前期规划。此次方案将我国的AIS二进制信息分为两类应用：一类为水文、气象、潮汐、助航指南等可以实现在AIS船台显示终端上通过电子海图进行图形化显示的应用，DAC为412；一类为通过特定编码实现在AIS船台显示终端上显示海事局播发的报警、提示类的中文文字信息，DAC为413。
DAC为412的图形化信息，主要需要调研了解用户所需的助航服务以及AIS信息播发所涉及的政策、法律等因素。制定信息类别，比如水文、气象、潮位等，对每一类信息中数据位进行标准定义来表示不同的数据内容。比如气象信息（实例）：
参数 比特数 说 明
指定区域码 10 412
功能识别码 6 1
经度 24 气象信息的区域
纬度 25
时间 16 采用年-月-日-时-分，气象数据时间
平均风速 7 按照风速的表示情况输入
最大风力 7
风向 9
阵风风向 9
温度 11
气压 7
DAC为413的汉字信息，需要了解海事系统播发的文本模板，在终端集成不同类型的文本格式，对特定的数据进行定义实现在AIS船台显示中文的功能。
同时，由于大部分船舶在选择AIS设备时没有对电子海图的维护更新引起足够重视，且我国电子海图管理部门还没有建立完善的维护更新机制，造成现有大部分船舶电子海图系统不能更新，由此带来在电子海图中各类信息显示不准确的问题，给航行安全带来不利影响，因此应统一协调安排，建立一条快速、有效的AIS电子海图更新维护机制，在沿海各地设立电子海图更新服务网络。
5 结束语
e航海概念的提出、现代通信技术的发展，AIS岸基网络系统的不断成熟，为解决目前AIS系统在使用中存在的各类问题，规范AIS二进制信息应用，提高我国航海用户对AIS系统的使用效率，提供了越来越便利的条件。将AIS应用信息进行分类，以达到更高的资源利用率，为船舶远洋航行提供更加可靠的技术保障服务，将会有更加广阔的发展前景。
参考文献
[1]《IHO/IMO WORLD-WIDE NAVIGATIONAL WARNING SERVICE GUIDANCE DOCUMENT Special Publication No.53》（国际海道测量组织/国际海事组织全球航行警告业务指导文件特别出版物第53号）
[2]《中华人民共和国航行警告标准格式》（GB17577.2-1998）
