船舶AIS信号丢失与安全管理的思考

郑三强 湛江通信中心

1.船舶AIS背景

船舶自动识别系统(Automatic Identification System,简称AIS)，是在ARPA雷达、VTS的显示屏上能看到系统范围内所有船舶（目标）航向、航速等的航行状态的基础上，对船舶船舶（目标）的船名进行自动识别的一套非常重要的导助航系统；它出现的背景主要是由于雷达的局限性（无法主动显示船名等）无法克服，GPS和DGPS的大规模商用，多个国际组织，特别是国际海事组织 （IMO）、国际助航设备和航标协会（IALA）以及国际电信联盟（ITU-R）积极推动。

AIS系统工作在海上移动通信频带VHF上广播转发器系统。1987年11月19日IMO通过了第A.600（15）号决议，推广应用MMSI 码。目的在于加强海运安全和防止海运中的欺骗及防止船舶造成海洋污染的管理。MMSI码适用于100总吨及以上的国际航行船舶，不适用于渔船，非机动船、游艇，从事特殊业务的船舶和军用船舶。MMSI码一般由当地有权的海事行政机构办理，现有的营运船可以向有权的海事行政机构申请获得。AIS中就是使用MMSI码来区分不同的船舶的。

2.船舶AIS信号丢失的情形

船舶A IS丢失会给船舶安全管理带来麻烦。目前船舶AIS丢失的情形为：

（1）船舶有意关闭AIS。某xx轮2020年9月27日约0000时，14:23:17时位置在纬度2 1°5′2 1″N、经度111°11′41″E处，AIS系统无法获取后续位置信息。2020年9月29日14：18 时在经度111°11′41″E、纬度21°5′21″N处沉没，船上16人，死亡1 人，失踪10人。经查AIS 系统记录，该轮多次从珠三角往返粤西，多次有意关闭AIS，并擅自修改MMSI码。

（2）被第三方干扰而关闭AIS。某47号轮2020年7月26日1805时从海南三亚开往越南簿辽途中失联，2020年7月26日1847时卫星电话不通、AIS信号丢失，经过查询“船讯网”“启航者”等都没有找到，2020年7月27日1713时电话联系上、AIS开通。经向有在海域航行经历和在航的船舶了解，估计是由于其他干扰。

（3）设备故障导致AIS信号丢失。由于船东、船员对船舶管理设备的购置、维护不妥，导致设备故障。

（4）设备安装不当，导致AIS信号丢失。某3号渡船进行厂修后，重新安装AIS设备，导致AIS信号丢失，同型号同水域的其他渡船AIS信号正常。

（5）其他情形导致AIS丢失。AIS管理、安装、链路故障等原因，也会导致船舶AIS的信号丢失。

3.船舶AIS丢失的安全管理

（1）AIS船舶分为CLASSA、CLASSB两类船舶，AIS信号上报频率不一样。AIS分为CLASSA是工业等级，CLASSB是民用等级。就区分这些船舶AIS上报位置的频率是不一样的，有的是以分钟，有的是以秒，在电子海图放大了看，上报频率慢的船会发生跳动的情况。随着水上交通日趋繁忙，在船舶水上航行、停泊、救助、打捞、国防安全等方面对船舶水上交通安全信息化监管提出更高的监管要求。某中心在充分利用前期信息化科研成果，实施了船舶AIS信号观测系统，包括AIS信号关闭与开启监测、AIS信号质量监测、AIS历史轨迹存储回放，如果16分钟没有收到该船AIS的报文就认为关闭，后面隔一段时间又收到该船的报文就认为开启状态了。系统记录该船的关闭和开启AIS信号的时间和坐标位置，海事管理者在第一时间内掌握和查询辖区内所有船舶动态和船舶AIS信息关闭事件，通过对这些关闭AIS信号历史数据进行大数据统计分析，通过关闭的位置，船舶名称，船舶类型，船舶AIS上报实际频率，结合AIS基站位置区域判断，可以分析船舶是否真实有意关闭AIS信号，还是AIS基站信号覆盖不全，AIS信号质量分析。从某机构的AIS系统中分析某xx轮的AIS情况。

图1 某xx轮AIS关闭记录

图2 某xx轮AIS关闭前记录

（2）某xx轮在2020年9月27日14时23分17秒AIS关闭信号消失。

（3）根据船舶轨迹显示某xx轮在2020年9月27日约0000时从广州港开出，14：23：17时位置在茂名大放鸡岛以南约18.5海里处（三峡沙扒测风塔3与阳江华电三测风塔1之间），属茂名辖区。后该船AIS信号消失，AIS系统无法获取后续位置信息。

（4）水文情况。根据系统显示放鸡岛水文站在2020年9月27日14点20分以及14点25分时的水文信息为：2020-09-27 14：20：00，潮汐：120厘米 风速：2.8米/秒 能见度：38.8公里。2020-09-27 14：25：00潮汐：120厘米 风速：3.1米/秒 能见度：45.4公里。

（5）AIS信号质量记录。在系统上根据船MMSI查询可查询在某个时间段内船舶AIS信号质量情况。

4.解决思路思考

（1）继续推进海事航保一体化，加强沟通，强化航保技术支撑功能。有效落实部海事局2019年航海保障工作座谈会精神有关加强海事监管和航海保障一体化融合发展的工作要求，持续推进南海海区海事监管和航海保障全方位、多领域、深层次融合。建立航保中心与直属海事局-基层单位与海事分支局-航保站点与海事处的三级海事监管和航海保障一体化融合发展工作机制。

另外，充分利用航保以技术为主的信息优势，航保中心应主动向各海事局提供AIS实时数据和历史数据服务，为海事动态监管、海事调查、辖区交通态势研判等工作提供有力支持。海事局根据提供的关闭AIS的数据进行行政处罚等，以促进安全监管。

（2）加大科技应用与AIS相结合。AIS发展至今，通信技术日新月异，要坚持以智能化为主攻方向，加强基础性和前瞻性研究，加快实施一批带动性、联动性强的重大科技项目和示范工程建设，努力在北斗应用、大数据、E航海等领域取得关键技术突破。

（3）启动AIS岸基系统向VDES升级的工作。随着水上数据通信需求的不断提升，AIS也逐渐承担起船岸数据通信的任务。AIS在VHF频段通信需求增加导致AIS可使用频段内非常拥挤，许多繁忙港口已经达到对频段50%以上占用率。国际航标协会（IALA）提出当AIS数据链路负载超过50%时，将会导致信息阻塞等严重问题的发生，影响航行安全。在此背景下，国际电信联盟2015年世界无线电通信大会(WRC—15)决定在水上移动业务领域引入甚高频数据交换系统VDES（VHF Data Exchange System，甚高频数据交换系统）是未来海上通信的重要通信手段。VDES是由AIS、ASM、VDE和卫星等部分组成，VDES频道范围包括VHF通道24、84、25、85、26、86、27 和28，频段范围包括157.200—157.325 MHz 和161.800—161.925 MHz，可有效缓解现有AIS数据通信的压力，满足船对船、船对岸、船对卫星、岸对卫星相互之间的所有数据交换服务的需要，属于第三代海事通信系统。

5.结束语

近年来，随着水上数据通信需求的不断提升，AIS也逐渐承担起船岸数据通信的任务。AIS在VHF频段通信需求增加，导致AIS可使用频段内非常拥挤，还有AIS安装、环境变化和人为故意行为等因素，导致AIS数据丢失。这些弊端引起海事监管和航海保障部门的高度重视，除人为因素导致AIS数据丢失外，要加强技术在海事监管和航海保障中的比重，VDES的发展将迎来海事通信新阶段，多项航海通信节点将部署其中，诸如搜救、航警、气象水文、海图更新等服务将更加快速高效地获取，从而使航行路线更安全，航行体验更舒适。此外，随着世界各国对无人船和无人机技术的研究发展，船舶感知信息的手段增多，信息传输的延迟也逐渐缩短，在打造智能航运将会发挥更加举足轻重的作用。