AIS – 自动识别系统
Automatic identification system (AIS)
自动识别系统（AIS）是一项关键的海事通信技术，在提高航行安全和效率方面发挥着至关重要的作用。这种先进的系统主要用于远洋船只，通过识别和跟踪船只来提高海上态势感知能力。AIS 术语表》提供了全面的概述，介绍了其组件、功能、类型、监管要求以及在海事安全和物流中发挥的关键作用。根据最近的研究，由于海上交通量的增加以及对有效船舶跟踪和防撞技术的需求，AIS 市场预计将大幅增长。
什么是 AIS？
自动识别系统是一种自动监视系统，使用安装在沿岸船只和基地上的发射器。它通过甚高频无线电频率运行，向其他船只和沿海当局传送船只识别信息、位置、航向和速度。自动识别系统最初是为了防止碰撞和加强航行安全而开发的，但现在已发展成为海上物流、航运管理和全球海事安全的重要组成部分。
历史与发展
AIS 概念出现于 20 世纪 90 年代，是为了满足海运业对通用系统的需求，该系统可在船舶和岸站之间自动交换重要信息。国际海事组织（IMO）根据《海上人命安全公约》（SOLAS）强制要求船舶安装 AIS 系统，并要求 300 总吨以上的国际航行船舶和所有客轮在 2008 年之前全面安装。
自动识别系统如何工作
自动识别系统将甚高频发射机与全球定位系统技术和其他导航传感器（如陀螺仪和转弯速度指示器）集成在一起。它主要传输三类信息：
- 静态信息：包括船只的海事移动服务识别码 (MMSI) 编号、IMO 编号、呼号、船名、类型、长度、宽度和天线位置。
- 动态信息：包含船位、航速、地面航向和导航状态等数据，并根据船只移动情况进行更新。
- 邮轮信息：包括船舶吃水、货物类型、目的地、预计抵达时间 (ETA) 和行程等详细信息。
AIS 数据可持续自主传输，允许其他船只和岸站进行实时跟踪和监测。
自动识别系统的类型
AIS 发射器分为两大类：
- A 级：符合 SOLAS 标准的船舶必须配备 A 级系统，该系统可提供全面的数据传输和接收功能，包括静态、动态和航行信息。这些系统通过两个甚高频频道运行，以确保持续通信，并能传输与安全有关的信息。
- B 级：B 级系统专为娱乐船和小型渔船等非 SOLAS 船只设计，与 A 级相比功能有限。它们的工作功率较低，传输数据的频率也较低。
卫星自动识别系统（S-AIS）
为了克服陆基 AIS 的范围限制（约 20-40 海里），开发了卫星 AIS（S-AIS）。 S-AIS 通过将船舶信号传输到地球轨道卫星，扩大了 AIS 的范围，即使在偏远海域也能实现全球海事监控。这种能力对于监测公海和沿海自动识别系统站范围以外区域的船只尤为重要。
AIS 应用
导航和防碰撞
自动识别系统通过提供附近船只位置和移动情况的实时数据，大大提高了航行安全。它有助于驾驶台官员和船舶交通服务（VTS）预测潜在的碰撞情况并采取预防措施。然而，自动识别系统是了解态势的重要工具，但不应作为预防碰撞的唯一手段，因为它不能取代海事雷达。
航运交通管理
港口、码头和沿海管理机构利用 AIS 对航运进行有效管理。AIS 数据支持泊位分配，优化航运路线，确保海上交通协调顺畅，从而提高运营效率和安全性。
海上安全与搜救（SAR）
在紧急情况下，自动识别系统在搜索和救援行动中发挥着关键作用。它通过提供准确的位置数据，帮助确定遇险船只的位置并协调救援工作。AIS-SART （搜救发射器）设备可发出遇险信号，帮助救援队找到幸存者。
环境监测与合规
自动识别系统有助于环境保护，使当局能够监测船只遵守排放标准和保护区边界等海事法规的情况。它通过提供透明的船舶航行记录，有助于发现非法捕鱼和污染等非法活动。
局限性和挑战
数据的准确性和可靠性
AIS 数据的准确性取决于船员输入信息的准确性。数据输入错误会导致传输不准确。此外，并非所有船只都配备了自动识别系统，有些船只可能出于安全或操作原因关闭了发射器，导致数据覆盖范围出现空白。
甚高频范围限制
传统的 AIS 依赖 VHF 无线电频率，仅限于视距通信。虽然 S-AIS 扩展了通信范围，但地面 AIS 仍然受到地理和大气条件的限制。
网络威胁
AIS 容易受到欺骗和数据损坏等网络威胁。恶意行为者可以操纵 AIS 信号，混淆船只或当局，给海上安全和安保带来重大风险。海事安全机构最近的讨论强调，需要采取强有力的网络措施来保护 AIS 的完整性。
未来发展
自动识别系统技术的不断进步主要是为了解决现有的局限性并提高其能力。主要发展领域包括
- 数据整合与分析：改进数据管理和分析技术将提高 AIS 信息对海事利益相关者的有用性。目前正在开发 AIS 数据的标准化指标，并利用人工智能进行预测分析。
- 提高安全性：加强网络安全措施，如采用公钥基础设施进行信息验证，将保护自动识别系统免受恶意攻击。
- 甚高频数据交换系统（VDES）和自动识别系统2.0：甚高频数据交换系统（VDES）是作为下一代自动识别系统开发的，可提供更强的数据交换能力和更高的频谱效率。
自动识别系统（AIS）是海事通信领域的一次变革性飞跃，为船舶航行提供了前所未有的可见性和控制力。尽管自动识别系统面临挑战，但它仍然是现代海事运营的支柱，能够提高安全、效率和环境保护。随着技术的发展，AIS 将继续在塑造全球航运未来方面发挥关键作用。随着技术的不断进步和海上交通量的不断增长，AIS 将成为海上物流和安全解决方案中更加不可或缺的一部分。