目前，在船舶监管领域，AIS系统和GPS公网监控系统作为VTS系统中的辅助系统，相互共存并发挥着重大作用。与VTS系统相比，它们能够准确确定监管船舶的各种动态信息和静态信息，而不需要人为进行呼叫就能够自动识别。其中AIS系统中，classA主要应用于IMO公约规定的大于300总吨以上的船舶，AIS classB和GPS公网监控系统则应用于小型内河或沿海船舶。
        现有的AIS系统是基于甚高频（VHF）通信手段，采用自组织式时分多址（SOTDMA）或载波敏感时分多址（CSTDMA）通信模式，其通信距离有限，只能在40公里左右的范围内进行船舶识别，因此在内河等狭长水道特别是山区河流中，很难保障船舶航行的安全性。而GPS公网监控系统中船舶数据实时性传输、集中管理、价格便宜和易于维护的优势，使其在内河船舶监管中被越来越广泛的应用。

AIS-Ⅱ系统物理结构总体设计

1、系统物理结构设计

AIS-Ⅱ系统主要业务功能

1、系统管理功能

图3 AIS-II显示主界面

    系统管理功能主要提供AIS-Ⅱ船舶终端的在线注册、审核、船舶识别和在线管理功能。它能管理和记录该船舶的静态信息、动态信息和航次信息，并将上述信息记录到系统数据库。
    船舶首先将静态信息在系统中注册后，才能接入该系统并通过审核，之后通过执行AIS-Ⅱ系统提供的各种服务，因此保证了船舶信息的安全性。当船舶需要进行自动识别服务时，AIS-Ⅱ系统将周围船舶的各类信息（动态信息、静态信息和航次信息）发送给该船舶终端设备。如执行会将上述信息发送给需要识别该船舶的其他船舶。同时，系统还提供船舶终端设备实时在线管理功能，可以检测异常在线终端设备，以确保系统的安全性和实时在线的可靠性。

2、船舶自动识别功能
    船舶登录系统识别中心后，可在系统识别中心的辅助下，由识别中心计算出该船舶需要识别的其他船舶，并将其他船舶的基本信息（网络联接IP、端口号、船舶静态信息、当前动态信息和认证标识等）发送给该船舶，同时将该船舶的基本信息发送给其他船舶，以完成系统船舶的自动识别。当船舶识别完成后，可通过AIS-Ⅱ S-S模式或AIS-Ⅱ S-C模式进行后续动态信息的交换。

3、AIS协议数据交换功能
    船舶终端设备登录到系统中心后，自动识别的船舶之间和船舶与系统识别中心之间通过AIS协议进行数据的更新和信息的交换。其中，互相识别的船舶之间信息的交换在AIS-Ⅱ S-S模式下按照ITU-M. 1371标准规定的Message18和Message19条信息进行船舶各类信息的更新；在AIS-Ⅱ S-C模式下按照ITU-M. 1371标准Message1，3，5和Message17的模式将船舶各类信息上传至系统识别中心，再由系统识别中心按照Message18和Message19的信息格式发送给各船舶终端设备。
    同时，由于AIS-Ⅱ系统采用了基于IP的数据通信方式，因此，对每一个终端设备还需要进行在线保持和身份验证识别等数据交换协议。

4、系统联网功能
    由于GPRS/CDMA系统在内河和沿海区域是无缝覆盖的蜂窝系统，而AIS-Ⅱ系统又是基于该系统的船舶自动识别系统，因此船舶的自动识别范围也是全区域的。同时，AIS-Ⅱ系统在基于IP数据传输方式的基础上，可以实现系统的多级联网，使整个国家或区域的船舶监管纳入一个联网识别平台中，使船舶识别范围无限扩展。同时，该系统可以与现有的AIS系统、VTS系统或卫星通信系统进行联网，使整个系统能够对全球范围内的船舶进行有效监管和识别，并对任意一个水域能够进行全时态、全部船舶物标的实时动态监管。

5、终端设备的船舶标绘功能
    AIS-Ⅱ系统终端设备开发了简单的船舶标绘功能，利用AIS自动识别的其他船舶数据信息，可以完成船舶航路点设置、避碰预测等功能，并实时给出船舶的航向、航速等功能。该功能可以对船舶进行导航和避碰，有效提高船舶航行安全性。

6、增值服务功能
    在系统联网的基础上，基于该系统可以提供各种增值服务功能，如船舶搜救协调、生产调度、物流运输、航路警报、安全预警等各种增值服务。可以全方位提高船舶的航行安全和生产运营效率。

AIS-Ⅱ系统软件设计

1、AIS-Ⅱ系统软件逻辑结构设计
    AIS-Ⅱ系统软件主要包括船载终端设备接入服务软件、动静态信息转发服务软件、AIS-Ⅱ自动识别计算和数据转发服务软件、调度管理控制服务软件以及前端显示操作软件。其中，前两个软件为AIS-Ⅱ系统终端设备的接口软件，负责终端设备的接入和数据传输管理；随后两个服务软件是AIS-Ⅱ系统核心识别服务软件，负责实现AIS-Ⅱ系统的船舶自动识别功能和系统增值服务管理；前端显示操作软件是人机交互接口，负责将系统的各种信息数据展现在系统识别中心监管人员面前，并负责接收监管人员的各种指令控制和转发给系统各软件或船载终端设备。
    AIS-Ⅱ系统船载终端设备登录、认证和信息传输过程中都存在对数据库的读取操作，因此，系统核心船舶数据库主要与AIS-Ⅱ系统接口服务软件和AIS-Ⅱ系统核心识别软件相关联。当前端显示操作软件需要数据服务时，由AIS-Ⅱ系统核心识别软件提供所必需的各类数据，而前端显示操作软件不直接与系统核心船舶数据库建立连接，保证了系统的数据安全。

2、AIS-Ⅱ终端设备软件逻辑结构设计
    AIS-Ⅱ终端设备软件逻辑结构设计，GPRS/CDMA网络驱动软件模块是AIS-Ⅱ系统船舶自动识别的通信链路驱动程序，负责与系统识别中心和其它船舶终端设备之间建立通信链路，该软件模块将收到的信息转交给AIS-Ⅱ协议解析软件模块进行解析，并将AIS-Ⅱ协议封装软件模块提交的信息包发送出去。而AIS-Ⅱ系统识别船舶管理软件模块负责对解析后的周围船舶信息进行存储、更新和管理操作，并响应终端设备应用管理核心软件模块的控制指令提交必要的信息给LCD显示模块、船舶标绘软件模块进行显示操作；同时，接收来自终端设备应用管理核心软件模块的本船更新的动静态信息，按照规定AIS-Ⅱ系统标准规定发送给AIS-Ⅱ协议封装软件模块，再由AIS-Ⅱ协议封装软件模块封装成系统标准传输协议包提交给GPRS/CDMA网络驱动软件模块发送出去。
    终端设备应用管理核心软件模块是整个船载终端设备软件的核心模块，该模块除了完成上述工作外还负责GPS定位处理软件模块、flash存储管理软件模块、键盘操作软件模块等模块之间的数据传递和沟通协调工作。

基于VHF的AIS系统与AIS-Ⅱ系统优劣比较

    ITU-R M.1371规定的AIS系统船载终端设备和岸站都是基于VHF通信，并采用SOTDMA方式进行数据传输，数据传输速率为9600bit/second AIS-Ⅱ系统相对于VHF， AIS系统具有如下优势：
    1、安全。AIS-Ⅱ系统数据传输基于GPRS/CDMA无线网络的数据传输，系统传输过程中需要身份认证，因此避免了现有AIS系统的数据信息不确定性。由于AIS系统基于VHF信道的SOTDMA传输方式很容易被恐怖分子利用，只要在某一区域设置一个全时态（占用所有发射时隙）的AIS系统干扰器，同时发送大量的垃圾数据或虚假数据，就会造成周围现有AIS系统无法正常工作，同时会造成该干扰器一定范围内的所有船舶都无法执行AIS自动识别功能。因此，在数据传输安全性上，AIS-Ⅱ系统具有绝对的优势。
    2、可靠。AIS-Ⅱ系统基于GPRS/CDMA无线IP数据传输实现船舶自动识别，内河或沿海区域基本实现了无缝覆盖，因此数据传输能够得到保障。而基于VHF的AIS系统很难在内陆峡谷河流中实现稳定的数据传输。同时，AIS-Ⅱ系统基于IP网络的TCP/IP协议进行传输，保证了数据的正确到达，而基于VHF的AIS系统则存在信道冲突而使传输数据丢失。另外，AIS-Ⅱ系统数据传输带宽>115.2kbps，系统容量和数据传输实时性远远大于基于VHF的AIS系统。
    3、较高性价比。AIS-Ⅱ系统（包括系统识别中心和船载终端设备）建造价格远远低于基于VHF的AIS系统终端设备，而功能和数据传输效率则远高于基于VHF的AIS系统。虽然AIS-Ⅱ系统数据传输需要缴纳一定的网络传输费用，但相对于沿内河网络布设AIS基站后的维护费用要低得多。AIS-Ⅱ系统易于维护，易于扩展，容易拓展系统的各种增值服务。
    由AIS-Ⅱ系统的特点和优势可知，本系统对船舶监管系统是一个有力的补充，特别是对偏远山区和峡谷河流具有普遍的应用优势，在内河船舶自动识别和导航避碰领域具有明显的优势，使现存VTS系统和基于VHF的AIS系统能够得有力补充，具有十分广阔的应用空间和市场发展前景。

作者：中国交通通信信息中心 李晋 大连海事大学 胡青  来源：中国船检