海上AIS系统信号混乱问题研究.pdf

2023年9 月计算机应用文摘第39 卷第17 期海上AIS系统信号混乱问题研究吴志宾,王剑（中海电信有限公司,上海2 0 0 0 9 0）摘要：在海事监管与助航方面，特别是在避免船舶碰撞方面，AIS系统扮演着不可或缺的角色。然而，近年来AIS技术在海上的应用日益频繁，也出现了不规范使用的情况，导致AIS信号出现混乱。这严重限制了系统的助航作用，影响了海上监管与船舶的安全航行。因此，文章重点论述了AIS信号混乱问题以及提出相应的对策建议。关键词：AIS系统；信号混乱；成因分析；改善难点；监管WUZhibin,WANG Jian中图法分类号：U675Abstract:The AIS system plays an indispensable role in maritime supervision and navigationassistance,especially in avoiding ship collisions.However,in recent years,with the increasinglyfrequent application of AIS technology at sea,there have been instances of non-standard use,leadingto confusion in AIS signals.This seriously limits the navigation assistance function of the system,affecting maritime supervision and the safe navigation of ships.Therefore,the article focuses on theproblem of AIS signal confusion and proposes corresponding countermeasures and suggestions.Key words:AIS system,signal confusion,cause analysis,difficulties in improvement,supervise1引言AIS系统即船舶自动识别系统,属于当前船舶间和船舶与岸之间的助航与海事安全系统,能够有效发挥船舶避碰作用 1。在瑞典等航海业发达国家提出“无线电AIS”概念后，越来越多的国家开始探索和应用AIS系统，旨在充分发挥其助航作用。虽然在IMOMSC73会议上通过了强制性安装议案，AIS系统得到广泛应用，但用户使用不规范等因素的影响，出现了越来越多的信号失真或丢失等混乱问题，导致AIS信号无法有效利用，影响了海事监管和船舶的安全航行。2海上AIS信号现状及信号混乱问题2.1AIS信号现状自AIS系统诞生以来,其迅速被应用于船舶上。国际海事组织对AIS系统的安装制定了严格规定，例如,达到30 0 总吨的国际航行船舶必须安装该系统，这导致海上AIS信号激增 2 。同时,为增强自身的安全性，一些非船舶类设备也广泛应用AIS设备，例如，文献标识码：AResearch on signal chaos in offshore AIS system(China Shipping Telecom Co.,Ltd.,Shanghai 200090,China)我国沿海许多渔网上都安装了AIS设备，这些设备也是海上AIS信号激增的重要因素。随着AIS信号数量不断增加，信号代表的含义也变得更加复杂。AIS系统最初的背景是为了减少船舶碰撞，但随着船舶生产技术的不断成熟,出现了许多类型不同的船舶。即便面对船舶AIS信号，船员也需要对其含义进行深入分析,并根据各类型船舶采取相应的避碰方案。此外,AIS技术并不局限于船舶使用，它已被广泛应用于岸上与海上的一些设施和设备中。因此,用户有时会发现信号来自渔网或虚拟物体。愈加复杂的信号含义和不断增加的信号数量使用户在分析AIS信号时需要投人更多精力。这不仅增加了海事监管的难度，也不利于AIS信号发挥避免船舶碰撞的作用。2.2AIS信号混乱问题一方面，AIS信号的显示符号存在混乱。即使面对相同的AIS信号源，不同厂家生产的AIS设备显示的符号也存在差异 3。特别是在一些新型应用场所，例如，海上助航设施、海上风电场和海上渔网等经常出现显示符号混乱的情况。同时，不同水域中，渔网示位标采用相同的AIS显示终端进行观察，其显示符82号也可能不尽相同。由于世界各国AIS系统的国际标准化进程不同，部分国家的AIS信号显示标准可能与国际标准存在偏差,影响了AIS信号在国际船舶航行中的作用。另一方面，频繁出现信号不符合实际、失真、丢失计算机应用文摘会误导船舶航行，增加航行安全隐患105S1SKT1762023年第17 期161186MAHANGILSIO128等问题。根据平时的工作观察和现有文献报道,我们发现一些问题：显示终端可能出现船舶信号，但实际海域内并未有相应的AIS设备源,也没有相应的船舶TANGYTHA110存在;或者显示终端未出现AIS信号，但实际海面存在船舶；不同海域同时出现相同的AIS信号；还有信号数量出错的情况，终端显示有两个信号，但实际海面只有一艘船舶 4。船舶的装载情况和目的港等信息与实际情况存在偏差是目前AIS信号不符合实际最常见的情况。这些问题都导致了AIS信号的混乱，严重影响了海上的正常监管和船舶的安全航行。3海上AIS系统混乱问题的成因分析(1)AIS设备类型、数量及应用范围不断增加。随着AIS设备类型的多样化,数量与应用范围的不断扩展，AIS制度规定与规范标准滞后于技术发展的问题逐渐显露出来 5。首先，AIS信号数量的不断增加导致AIS信道负荷持续加重，可能导致信道超载和信号丢失。一些船载设备可能难以显示所有信号，导致信号丢失或重叠等现象，从而阻碍了系统的实际效用。其次，对于新事物如海上风电场、海上漂浮物等，缺乏统一的AIS技术应用标准,导致不同显示符号引发混乱。再次，未及时更新相关法律法规、AIS设备技术规格和信号显示标准缺乏统一,也可能导致信号的混乱。最后,对操作人员的培训重视不够，操作人员能力素质偏低，加上缺乏规范培训或设备操作说明不详细，可能导致操作人员无法准确输人AIS信号信息。(2)违规使用AIS设备,如设置伪基站或黑电台。2020年，长江口水域监管人员发现AIS信号大量跳跃,见图1。经过技术排查,发现某监管单位使用一台AIS收集器试图增强AIS信号收集。但该设备厂家表示该设备无信号发射功能，实际上该设备出现了信号发射情况,导致周边区域船舶AIS信号大量跳跃。在现实应用中，AIS设备由于设备更换处置不当、移除标识码信息或未按规定进行修正等原因，可能导致一码多船或一船多码的情况发生。同时，未及时录入、更新AIS设备信息或录人信息出错也会影响信息的准确性 6 。当前,部分船舶在从事非法活动时,可能会故意关闭AIS设备，以逃避法律监管，导致AIS信号丢失。此外，一些海上设施为了最大程度地减少风险,安装了AIS设备，但产生的信号与船舶相同,可能图1AIS信号跳跃现象(3)现有监管手段难以全面监督AIS技术的应用。AIS技术的应用发展速度超过了监管方面标准规则和法律法规的制定,这导致在实际监管中监管者可能面临“无法可依”的尴尬局面。同时，海上存在大量的AIS信号源,监管者难以逐一验证这些信号是否符合相关规定。面对众多的AIS信号，从中找出可疑信号也是一项具有挑战性的任务。此外,实际监管中由于难以采集违法证据、各地未共享监管信息、缺乏执法资源,以及监管职责与监管区域划分等因素的影响,常常无法高效处理AIS信号问题。例如,对于非法使用渔网示位仪的情况，海事执法人员整治工作很具挑战性。此外，监管涉及岸上干扰源时,其识别查找难度要明显高于海上干扰源，若要保证整治效果，则不可避免地需要多部门的沟通协调，且涉及法律法规较多,由此增加了监管成本与难度。4改善AIS系统信号混乱问题的对策建议根据上述分析可知，导致海上AIS系统信号混乱的因素主要包括监管、设备使用和技术生产三个方面。因此,本文将重点探讨如何从这三个方面着手，以改善信号混乱的情况。4.1技术与生产方面为了从源头上遏制AIS信号混乱的情况，需要更多地关注技术和生产层面。面对不断增加的 AIS 信号数量,可以通过开发新系统或升级AIS系统等方式来有效应对。目前，VDES系统在增强AIS信号承载能力方面表现出良好作用 7 。例如,南海海区于2021年12 月2 9 日设立了首座VDES基站并将其投人使用。根据实际应用效果,该基站能够实时收取10分钟的数据，接收目标数超过8 0 0 个，覆盖范围超过140海里，实现了船船、船岸之间的高效信息数据交换,应用效果超过预期。同时，可以尝试对船舶AIS信号进行单独区分，通过使用不同频道和显示方式等处理手段使其与其他非船舶AIS信号产生显著差异，2023 年第17 期有效减少非船舶AIS信号对船舶避碰操作的干扰,从而充分发挥AIS信号的实际效用。此外，应对AIS设备的生产过程进行严格规范，确保相同AIS信号显示统一。同时,注重持续升级AIS显示设备,以实现设备更高质量的显示效果。为了督促厂家规范生产，可以建立完善的追溯机制，对每台设备进行追溯，并向社会公布设备的使用情况，以产生有效的约束作用。4.2系统应用方面为了在终端有效遏制AIS信号混乱情况，需要加大系统应用方面的整治力度。目前市场上涌现各种AIS设备，但不同设备存在较大的技术参数差异。有些厂家为了迎合市场需求，可能会生产一些不规范的产品，如超大功率设备等。首先，在选购AIS设备时，购买人员应根据使用目的及环境进行科学选择,避免为了盲目追求AIS的作用范围而购人违规设备。其次，购买设备后，需要确保AIS系统操作者接受相关培训。通过技术规范和相关法律法规等知识培训，有效减少操作人员操作失误的情况。特别是在技术更新或规范更新后,要及时组织系统操作人员进行学习，使其技术和规范能够跟上当前的新情况 8 。为了更好地落实培训工作并提升船员整体文化和技能素质,建议将AIS设备使用的相关培训纳人船员培训的必修课程。这样可以降低操作失误率，及时发现信息录人错误、AIS设备故障等问题,并能有效处理实际情况。另外,在日常AIS设备使用中，要严格遵守相关法律法规，及时更新变更信息，保证录入信息的准确性，严禁通过设置错误信息或故意关闭设备等方式逃避监管。4.3监管方面要营造良好的海上AIS信号环境，需要监管方面采取有效措施。AIS信号具有难以分辨违规情况、流动性大、涉及领域较广、信号源多样等特点，因此海事监管面临较大的压力。为了改善这种情况，建议采取以下措施。（1）善用先进信息技术手段,实现对不正常AIS信号的自动识别。（2)重视执法人员能力的不断提升，从技术、沟通与法规等方面持续强化海事执法人员的综合素质，以实现高效执法，快速查出AIS违法行为。（3)加强联合执法,共享监管信息，实现执法资源的有效整合，以有序进行执法活动。除了常态化监管整治外，还应定期开展专项整治，充分利用技术手计算机应用文摘段辅助高效开展专项整治，筛选可疑信号并分析确定重点监管对象,以提高监管效率。（4)加强监管中的多区域、多部门协调沟通，联合整治，以确保整治工作得以顺利开展。（5)统一执法标准,保证整治工作的顺利进行。同时，加强舆论宣传，营造全社会积极参与治理的氛围。此外，在监管AIS信号的同时,也要监管AIS信号环境，排除外部干扰，营造良好的AIS信号环境。5结束语在船舶避碰方面，AIS系统表现十分优异，在海上不同设施设备上得到广泛应用，同时在岸上也越来越频繁地被使用。然而，在这种背景下，AIS信号失真、信号丢失、信号拥堵、显示符号杂乱等现象日益增多，导致了信号混乱问题,影响了AIS系统实际功能的发挥。为应对这一问题,应从监管、技术、设备以及使用等方面加强混乱整治,以充分发挥AIS系统在海事监管和助航方面的作用。参考文献：1陈强,孙大铭.AIS个人救生设备在海上搜救中的应用J.中国水运（下半月）,2 0 2 2,2 2（12)：3-4.2陈小刚.某海上油气田雷达及AIS预警系统介绍 J.化工管理,2 0 2 1(2 4):18 1-18 2.3李永攀,刘正江,蔡垚，等.基于AIS数据约束聚类的海上交通特征分析J.船海工程,2 0 18,47（1）：17 6-17 9+18 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