基于任务需求的海警舰载AIS改进研究

吴春杰 武警海警学院

1.引言

舰 载AIS（Automatic Identification System，即自动识别系统）是使用甚高频频段进行舰（船）与舰（船）或舰（船）与岸之间关于航行信息和避碰信息的自动收发系统。根据SOLAS公约规定，为了保障海上航行安全，所有300总吨及以上的国际航行船舶和500总吨及以上的非国际航行船舶，以及所有客船，都必须强制安装AIS。尽管海警舰艇作为军用船不受SOLAS公约制约，但基于保障航行安全方面的突出作用，舰载AIS在海警部队得到逐渐的配备和应用，截至目前，海警舰艇已基本装备到位，这既有利于舰艇海上航行的安全，又能保障海上执勤执法的效率。然而，由于舰载AIS通用架构的性质没有改变，其在海上执勤中的缺陷也暴露无遗，如抗干扰性弱、保密性差等等，这都困扰着海警部队一线舰艇指挥员。因此，针对如何提高舰载AIS通信的保密性和安全性进行深入分析和研究，是海警舰艇人员和业界专家尤为关心的课题，具有重要的实践意义。

2.海警舰载AIS的装备特点及问题

目前，在海警舰艇上配备的舰载AIS，按照设备的功能和特点，大致可以分为以下两种：

（1）通用AIS，就是利用其自动识别的特性，为海警舰艇的海上航行和执法执勤提供信息支持。但AIS信息的传输是双向的，在获取其他船舶信息的同时，本舰信息也会发送出去，势必会造成信息泄露。例如，曾经在南海海域进行正常执勤某海警舰艇，其AIS的信号就遭到过敌对势力的多次监听和非法干扰，给执法维权工作带来了严重的威胁。针对诸如此类的问题，海警舰艇在执法时通常采用关机或者使用伪数据来克服，虽然在一定程度上缓解了信息泄露的威胁，但也极大地削弱了AIS的功能优势，使AIS不能充分地为舰艇执勤执法和航行安全提供一定的保障。

（2）隐身AIS，具有“隐身”功能的海警舰载AIS。即是在通用AIS的基础上，通过开关抑制发射端有效信息的发射，让不法船只不能探测到海警舰艇的AIS信息，从而达到隐蔽的功能。但在抑制发射端发射有效信息的同时，也遏制了海警舰艇间的信息共享，存在明显的“短板”。

由此来看，海警舰载AIS目前主要存在着保密性差、易被干扰等弊端，间接导致了舰艇使用AIS通信的不连续性，严重妨碍了舰艇正常的执勤执法工作。要解决这些问题，必须对基于任务需求的海警舰载AIS改进方案进行深入分析和探讨，才能使得舰艇在任何复杂的环境下，既能够高效获取他船信息，也保证海警舰艇间安全可靠的通信，以便最大程度地发挥AIS在海警舰艇执法执勤中的保障作用。

3.基于任务需求的海警舰载AIS改进对策

围绕海警部队执法执勤的特点和海警舰载AIS应用中所面临的问题，结合AIS的系统结构，提出切实可行的解决方案，即基于任务需求的海警舰载AIS技术改进策略，增加信息加密和抗干扰的功能，改变信息的收发方式。

3.1 改进方案

由于海警部队执法执勤具有特殊性，这就要求海警舰艇AIS既要能够与装备了通用AIS的地方商船进行信息交流，又能在关键时刻实现特殊的通信功能。所以其必须具备“平时”和“执勤”两套工作体制。在“平时”的工作体制下，可进行与通用AIS相同的通信功能，同商船进行数据传输；而在“执勤”的工作体制下，通过特殊的技术改进来弥补目前海警舰载AIS的弊端。首先在“执勤”需要舰载AIS能实现加密通信的功能，防止敌方获取海警舰艇的航行状态、航行轨迹和其他必要信息等；其次是加强海警舰载AIS无线传输信息时的稳定性，即加强抗干扰的能力，从而提高AIS通信保密性和安全性。

3.2 系统架构

海警舰载AIS的改进设计是在通用AIS架构的基础上，进行的二次开发。平时要执行AIS的通用功能，必须包含AIS基本组成部件——信息处理器、输入输出接口装置、收发信机和显示装置等。同时，为了适应海警舰艇加密、抗干扰功能的需求，在原有AIS的基础上，先去掉AIS的抑制发射端的开关，再进行以下改进（如图1）。

（1）增加工作模式转换开关。使操作人员能够随时改变AIS的工作状态。即“平时”和“执勤”两个状态，并且与“信息处理器”相连，以便于平时快速便捷的转换AIS的工作模式。

（2）增设加解密和抗干扰模块，这是海警舰载AIS的核心模块。用于增强舰艇之间互通信息的保密性与抗干扰性。在“信息处理器”的控制下，将传输来的信号，进行加密、扩频或者解密、解扩的处理。

（3）升级信息处理器。信息处理器是AIS的核心部分，用于存储和处理本船和接收到的相关信息。进行升级，是为了增强其处理信息的能力，使其与“工作模式转换开关”相兼容，控制信息在发射前，是否进行加密和抗干扰的处理。

（4）增加一台扩频接收机和发射机。要实现信息的抗干扰功能，需将信号进行扩频处理，但原有的AIS信号是在甚高频的固定频道上进行收发，不可以用来进行扩频信号的传输，所以分别增加一台扩频接收机和一台扩频发射机，并由此来负责海警舰艇间信息处理。

3.3 工作流程

经改进后的海警舰载AIS在其通用架构的基础上，增加抗干扰、加解密等功能，以保障海警舰艇信息通信的安全高效，并有助于海上执法执勤的正常开展。

在平时，将工作模式转换开关置于“平时”状态。此时，需要进行发射的信息，在“信息处理器”的控制下，直接跳过“加解密和抗干扰模块”，传送至VHF发射端通过87或88频道进行发射，这时，周围地方船舶都可以接收到海警舰艇的一部分AIS信息。在接收信息时，原有的两个VHF接收机（87、88频道）和扩频接收机可以同时工作，并将接收到的信息分别传送至“信息处理器”和“加解密和抗干扰模块”进行读取和解密、解扩。这样，不仅实现了通用AIS的基本功能，同时还可以接收到其他海警舰艇AIS发来的加密信息。

在执勤需要时，将工作模式转换开关置于“执勤”状态。此时，需要发射的信息通过“信息处理器”的控制，先经过“加解密和抗干扰模块”，在此模块的处理下，实现了信息的加密，之后经扩频发射机，将其进行扩频和发射。接收信息的过程和“平时”模式相同，三个接收机可以同时接收舰艇和地方商船的信息，并进行相关的处理。

无论是在哪种模式下，改进后的海警舰载AIS的发射和接收都是在信息处理器的控制下完成的，信息发射的途径也因状态的改变而改变。通过这样的工作方式，海警舰载AIS在传输链上有了加密和抗干扰保障，以致海警舰艇间AIS信息的可靠传输；目标船发射的AIS信息，海警舰艇可以全天候地接收，但目标船不会接收和读取到海警舰艇的AIS信息。即使有不法船只偷偷窃取数据，成功解扩后也是乱码，更不能通过电子干扰的方式，破坏海警舰艇间的通信链路，这必将在一定程度上提高舰艇航行的安全性和执法执勤的效率。

4.结束语

结合海警舰载AIS的装备情况和技术特点，针对舰载AIS在实际应用中的问题和弊端进行了深入的分析和探讨，并据此提出了基于任务需求的海警舰载AIS改进对策和构想，即“在海警舰载AIS的基础上加以技术改进，增加信息加密和抗干扰功能”的解决方案，其加强了其信息传输的抗干扰和保密的能力，改进了AIS信息收发的方式和链路，解决了其在实际应用中的问题，对于进一步研制或开发海警舰艇专用AIS终端提供一定的支持和参考。