文/龚䶮 张明睿

船舶自动识别网络（AIS）运行状态研究

文/龚䶮 张明睿

目前，我国AIS网络已经建设并运行已有10余年，部分AIS基站已出现设备性能下降的问题，现阶段对于AIS基站运行状态研究十分必要。本文以东海海航保障中心AIS基站巡检测试数据为依据，从我国AIS网络建设及运行情况出发，对AIS基站接收效果进行分析，从而提出AIS网络运行状态检测中几项重要参数，为日后AIS网络中基站的巡检、维护、更新提供策略参考。

船舶自动识别系统 维修 测试

1 背景

AIS是船舶自动识别系统（Automatic Identification System）的简称，是上世纪90年代开始在各国推广的数字化导助航系统设备及海上安全信息系统。其具有以下功能：

能在无船员接入的情况下，自动和连续的向岸基台机以及其他船载设备报告本船的导航数据和状态；能最小延迟的向岸基台自动广播与安全有关的短消息；能发射处理ITU所规定的22种类型的报文；能提供必要的安全机制，以发现AIS失效和防止未经许可的数据流；内置GNSS接收机，能接受由岸基台广播的DGNSS数据。

2 我国AlS网络建设情况

近年来，随着我国在AIS系统建设方面的持续投入，截止到2015年，我国在沿海水域已建成1个国家级AIS管理中心、3个海区管理中心、19个辖区管理中心和143座基站，实现了全国沿海AIS信号的无缝覆盖；在我国内河（不含长江）已建成4个水系中心，14个辖区中心和254个基站，长江干线建成了5个辖区中心和68个基站，并实现内河AIS岸基网络系统与现有沿海AIS岸基网络系统互通互联。

长江干线水域水富至浏河口段AIS岸基系统的总体建设规模为1个水系数据中心、5个辖区数据中心、68座AIS基站。其中，水系数据中心设在武汉长江海事局，在重庆、宜昌、武汉、芜湖和南京设置5个辖区数据中心，在南京和重庆等地设置68座AIS 基站。在基站设备的配置上，除长寿等基站，由于位置偏远、交通不便，采用（1+1）冗余方式配置外，其它基站均按（1+0）方式配置。

2011年，中国海事局实施内河AIS完善工程；2012年，中国海事局实施AIS岸台系统补充及安全应用建设一期工程；2013年，中国海事局实施AIS岸台系统补充及安全应用建设二期工程；2014年，中国海事局实施了东海海区内河通航水域AIS完善工程，对安徽和浙江部分水域进行了岸基基站覆盖完善；通过上述AIS岸台系统工程的建设，基本实现对全国内河高等级航道水域的连续覆盖，进一步延伸了岸基系统网络覆盖范围，提高应用的服务水平。

表1

图1

3 AlS网络运行情况分析

我国从2004年开始建立AIS网络，系统运行时间达到十年以上。AIS基站中，存在着大量的系统，这些系统经常受到各种因素的影响，如长时间使用的疲劳、温度、辐射等，可造成系统的失效。而某些失效是灾难性的，如AIS收发信机的失效，会造成系统瘫痪，极大程度的影响航运安全，应极力避免。针对这一情况，选取了东海航海保障中心AIS网络进行分析，东海海区中心网络拓扑结构图如图1所示。

对东海海区AIS基站网络巡检维护记录进行分析，对故障进行分析研判，得出以下结论：

自2011年至今，AIS基站出现的最主要问题就是链路，占总维修数量的一半以上，进一步细分，链路问题的大部分则是因网络运营商信号的不稳定或者基站断电而产生的。真正因AIS基站设备损坏造成的链路问题并不常见。

第二类问题是因设备暂时死机造成的告警，这类故障出现的频率不高且易于解决，远程重启或者由维护人员现场重启就能使系统恢复正常运作。

第三类问题是由VHF、GPS馈线和天线接头老化造成的VSWR告警和GPS告警，此类故障是仅次于链路问题，数量第二多的故障。这类问题解决方式简单，但故障发生时会造成较为严重的系统局部失灵。

由R40引起的问题占一小部分，但是这部分的问题最不容易解决，因为R40是由瑞典萨博公司提供的设备，一般都需要整机更换，维修更换周期相对较长，造成的系统失灵时间更久。针对以上分析，对AIS基站设备的维修进行分类：对于AIS无线收发机、AIS基站控制器等应采取状态维修即预防性维修，即在每次巡检时检测其主要性能指标，在低于理论值时对设备进行维护和更换；对于天线、馈线和各种接头，建议采用定期维修方式，即在巡检之前准备好配件，每次巡检对接头进行加固，对损坏接头进行更换；对于链路，采用事后维修方式，因链路由运营商提供，不可控因素较大且具有不可预知性，采用事后维修可以最大限度的降低成本。

4 AlS基站接收效果分析

2016年3月22日，交通运输部海事局派员组织院校、公司、维护单位技术人员对江苏辖区南京、镇江AIS基站，广东中山小榄、板芙AIS基站进行了现场测试，利用远程接收灯笼AIS基站进行了数据分析。共计对AIS基站进行了5项关键指标测试；对AIS岸基网络系统进行了4项关键指标测试；对AIS船台通过信号分析以及登船检测进行了7项测试。经分析，AIS基站性能基本良好，小榄站点对近端接收效果不佳；AIS岸基网络系统3.0版本丢失数据等问题严重，但是4.0系统已经顺利解决；长江段的AIS船台，不论SOTDMA模式还是CSTDMS模式，存在大量不合规的船台，严重影响了基站的正常接收；而珠江水系内河AIS船台相对长江水系的内河船台整体质量稍高，但在天线性能、播发周期等问题也存在很大问题。整体情况如表1所示。

5 结语

我国AIS网络经过长期使用，考虑到SAABR40设备使用年限约为10年，目前AIS第一批SAABR40设备运行至今已超过10年的时间，部分基站已经出现接受灵敏度下降，GPS定位设备损坏，天线老化等问题；为避免因设备劳损而突然宕机导致的船舶监管失位，需要对AIS网络进行状态监控和维修。

[1]耿雄飞.内黑高顶级航道AIS岸台系统覆盖效果研究[J].信息通信,2012(04).

[2]水上通信、导航和信息词汇.中华人民共和国交通行业标准JT/T704-2007.

[3]东海海区四级以上航道AIS覆盖完善工程设计初稿,2016(04).

作者单位交通运输部水运科学研究所 北京市 100088

受国家科技支撑计划基金资助，项目编号：2015BAG20B02；受交通运输部水运科学研究所引领应急项目资助，项目编号：51702。

龚䶮（1986-），男，湖北省武汉市人。硕士学位。现为交通运输部水运科学研究所工程师。研究方向通信导航。张明睿（1982-），男，天津市人，学士学位。现为交通运输部水运科学研究所助理工程师。研究方向通信导航。