船舶AIS信號(hào)丟失與安全管理的思考

鄭三強(qiáng) 湛江通信中心

1.船舶AIS背景

船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(Automatic Identification System,簡(jiǎn)稱AIS)，是在ARPA雷達(dá)、VTS的顯示屏上能看到系統(tǒng)范圍內(nèi)所有船舶（目標(biāo)）航向、航速等的航行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對(duì)船舶船舶（目標(biāo)）的船名進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別的一套非常重要的導(dǎo)助航系統(tǒng)；它出現(xiàn)的背景主要是由于雷達(dá)的局限性（無(wú)法主動(dòng)顯示船名等）無(wú)法克服，GPS和DGPS的大規(guī)模商用，多個(gè)國(guó)際組織，特別是國(guó)際海事組織 （IMO）、國(guó)際助航設(shè)備和航標(biāo)協(xié)會(huì)（IALA）以及國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU-R）積極推動(dòng)。

AIS系統(tǒng)工作在海上移動(dòng)通信頻帶VHF上廣播轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)。1987年11月19日IMO通過(guò)了第A.600（15）號(hào)決議，推廣應(yīng)用MMSI 碼。目的在于加強(qiáng)海運(yùn)安全和防止海運(yùn)中的欺騙及防止船舶造成海洋污染的管理。MMSI碼適用于100總噸及以上的國(guó)際航行船舶，不適用于漁船，非機(jī)動(dòng)船、游艇，從事特殊業(yè)務(wù)的船舶和軍用船舶。MMSI碼一般由當(dāng)?shù)赜袡?quán)的海事行政機(jī)構(gòu)辦理，現(xiàn)有的營(yíng)運(yùn)船可以向有權(quán)的海事行政機(jī)構(gòu)申請(qǐng)獲得。AIS中就是使用MMSI碼來(lái)區(qū)分不同的船舶的。

2.船舶AIS信號(hào)丟失的情形

船舶A IS丟失會(huì)給船舶安全管理帶來(lái)麻煩。目前船舶AIS丟失的情形為：

（1）船舶有意關(guān)閉AIS。某xx輪2020年9月27日約0000時(shí)，14:23:17時(shí)位置在緯度2 1°5′2 1″N、經(jīng)度111°11′41″E處，AIS系統(tǒng)無(wú)法獲取后續(xù)位置信息。2020年9月29日14：18 時(shí)在經(jīng)度111°11′41″E、緯度21°5′21″N處沉沒(méi)，船上16人，死亡1 人，失蹤10人。經(jīng)查AIS 系統(tǒng)記錄，該輪多次從珠三角往返粵西，多次有意關(guān)閉AIS，并擅自修改MMSI碼。

（2）被第三方干擾而關(guān)閉AIS。某47號(hào)輪2020年7月26日1805時(shí)從海南三亞開往越南簿遼途中失聯(lián)，2020年7月26日1847時(shí)衛(wèi)星電話不通、AIS信號(hào)丟失，經(jīng)過(guò)查詢“船訊網(wǎng)”“啟航者”等都沒(méi)有找到，2020年7月27日1713時(shí)電話聯(lián)系上、AIS開通。經(jīng)向有在海域航行經(jīng)歷和在航的船舶了解，估計(jì)是由于其他干擾。

（3）設(shè)備故障導(dǎo)致AIS信號(hào)丟失。由于船東、船員對(duì)船舶管理設(shè)備的購(gòu)置、維護(hù)不妥，導(dǎo)致設(shè)備故障。

（4）設(shè)備安裝不當(dāng)，導(dǎo)致AIS信號(hào)丟失。某3號(hào)渡船進(jìn)行廠修后，重新安裝AIS設(shè)備，導(dǎo)致AIS信號(hào)丟失，同型號(hào)同水域的其他渡船AIS信號(hào)正常。

（5）其他情形導(dǎo)致AIS丟失。AIS管理、安裝、鏈路故障等原因，也會(huì)導(dǎo)致船舶AIS的信號(hào)丟失。

3.船舶AIS丟失的安全管理

（1）AIS船舶分為CLASSA、CLASSB兩類船舶，AIS信號(hào)上報(bào)頻率不一樣。AIS分為CLASSA是工業(yè)等級(jí)，CLASSB是民用等級(jí)。就區(qū)分這些船舶AIS上報(bào)位置的頻率是不一樣的，有的是以分鐘，有的是以秒，在電子海圖放大了看，上報(bào)頻率慢的船會(huì)發(fā)生跳動(dòng)的情況。隨著水上交通日趨繁忙，在船舶水上航行、停泊、救助、打撈、國(guó)防安全等方面對(duì)船舶水上交通安全信息化監(jiān)管提出更高的監(jiān)管要求。某中心在充分利用前期信息化科研成果，實(shí)施了船舶AIS信號(hào)觀測(cè)系統(tǒng)，包括AIS信號(hào)關(guān)閉與開啟監(jiān)測(cè)、AIS信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)、AIS歷史軌跡存儲(chǔ)回放，如果16分鐘沒(méi)有收到該船AIS的報(bào)文就認(rèn)為關(guān)閉，后面隔一段時(shí)間又收到該船的報(bào)文就認(rèn)為開啟狀態(tài)了。系統(tǒng)記錄該船的關(guān)閉和開啟AIS信號(hào)的時(shí)間和坐標(biāo)位置，海事管理者在第一時(shí)間內(nèi)掌握和查詢轄區(qū)內(nèi)所有船舶動(dòng)態(tài)和船舶AIS信息關(guān)閉事件，通過(guò)對(duì)這些關(guān)閉AIS信號(hào)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，通過(guò)關(guān)閉的位置，船舶名稱，船舶類型，船舶AIS上報(bào)實(shí)際頻率，結(jié)合AIS基站位置區(qū)域判斷，可以分析船舶是否真實(shí)有意關(guān)閉AIS信號(hào)，還是AIS基站信號(hào)覆蓋不全，AIS信號(hào)質(zhì)量分析。從某機(jī)構(gòu)的AIS系統(tǒng)中分析某xx輪的AIS情況。

圖1 某xx輪AIS關(guān)閉記錄

圖2 某xx輪AIS關(guān)閉前記錄

（2）某xx輪在2020年9月27日14時(shí)23分17秒AIS關(guān)閉信號(hào)消失。

（3）根據(jù)船舶軌跡顯示某xx輪在2020年9月27日約0000時(shí)從廣州港開出，14：23：17時(shí)位置在茂名大放雞島以南約18.5海里處（三峽沙扒測(cè)風(fēng)塔3與陽(yáng)江華電三測(cè)風(fēng)塔1之間），屬茂名轄區(qū)。后該船AIS信號(hào)消失，AIS系統(tǒng)無(wú)法獲取后續(xù)位置信息。

（4）水文情況。根據(jù)系統(tǒng)顯示放雞島水文站在2020年9月27日14點(diǎn)20分以及14點(diǎn)25分時(shí)的水文信息為：2020-09-27 14：20：00，潮汐：120厘米 風(fēng)速：2.8米/秒 能見(jiàn)度：38.8公里。2020-09-27 14：25：00潮汐：120厘米 風(fēng)速：3.1米/秒 能見(jiàn)度：45.4公里。

（5）AIS信號(hào)質(zhì)量記錄。在系統(tǒng)上根據(jù)船MMSI查詢可查詢?cè)谀硞€(gè)時(shí)間段內(nèi)船舶AIS信號(hào)質(zhì)量情況。

4.解決思路思考

（1）繼續(xù)推進(jìn)海事航保一體化，加強(qiáng)溝通，強(qiáng)化航保技術(shù)支撐功能。有效落實(shí)部海事局2019年航海保障工作座談會(huì)精神有關(guān)加強(qiáng)海事監(jiān)管和航海保障一體化融合發(fā)展的工作要求，持續(xù)推進(jìn)南海海區(qū)海事監(jiān)管和航海保障全方位、多領(lǐng)域、深層次融合。建立航保中心與直屬海事局-基層單位與海事分支局-航保站點(diǎn)與海事處的三級(jí)海事監(jiān)管和航海保障一體化融合發(fā)展工作機(jī)制。

另外，充分利用航保以技術(shù)為主的信息優(yōu)勢(shì)，航保中心應(yīng)主動(dòng)向各海事局提供AIS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)服務(wù)，為海事動(dòng)態(tài)監(jiān)管、海事調(diào)查、轄區(qū)交通態(tài)勢(shì)研判等工作提供有力支持。海事局根據(jù)提供的關(guān)閉AIS的數(shù)據(jù)進(jìn)行行政處罰等，以促進(jìn)安全監(jiān)管。

（2）加大科技應(yīng)用與AIS相結(jié)合。AIS發(fā)展至今，通信技術(shù)日新月異，要堅(jiān)持以智能化為主攻方向，加強(qiáng)基礎(chǔ)性和前瞻性研究，加快實(shí)施一批帶動(dòng)性、聯(lián)動(dòng)性強(qiáng)的重大科技項(xiàng)目和示范工程建設(shè)，努力在北斗應(yīng)用、大數(shù)據(jù)、E航海等領(lǐng)域取得關(guān)鍵技術(shù)突破。

（3）啟動(dòng)AIS岸基系統(tǒng)向VDES升級(jí)的工作。隨著水上數(shù)據(jù)通信需求的不斷提升，AIS也逐漸承擔(dān)起船岸數(shù)據(jù)通信的任務(wù)。AIS在VHF頻段通信需求增加導(dǎo)致AIS可使用頻段內(nèi)非常擁擠，許多繁忙港口已經(jīng)達(dá)到對(duì)頻段50%以上占用率。國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì)（IALA）提出當(dāng)AIS數(shù)據(jù)鏈路負(fù)載超過(guò)50%時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致信息阻塞等嚴(yán)重問(wèn)題的發(fā)生，影響航行安全。在此背景下，國(guó)際電信聯(lián)盟2015年世界無(wú)線電通信大會(huì)(WRC—15)決定在水上移動(dòng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域引入甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)VDES（VHF Data Exchange System，甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)）是未來(lái)海上通信的重要通信手段。VDES是由AIS、ASM、VDE和衛(wèi)星等部分組成，VDES頻道范圍包括VHF通道24、84、25、85、26、86、27 和28，頻段范圍包括157.200—157.325 MHz 和161.800—161.925 MHz，可有效緩解現(xiàn)有AIS數(shù)據(jù)通信的壓力，滿足船對(duì)船、船對(duì)岸、船對(duì)衛(wèi)星、岸對(duì)衛(wèi)星相互之間的所有數(shù)據(jù)交換服務(wù)的需要，屬于第三代海事通信系統(tǒng)。

5.結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，隨著水上數(shù)據(jù)通信需求的不斷提升，AIS也逐漸承擔(dān)起船岸數(shù)據(jù)通信的任務(wù)。AIS在VHF頻段通信需求增加，導(dǎo)致AIS可使用頻段內(nèi)非常擁擠，還有AIS安裝、環(huán)境變化和人為故意行為等因素，導(dǎo)致AIS數(shù)據(jù)丟失。這些弊端引起海事監(jiān)管和航海保障部門的高度重視，除人為因素導(dǎo)致AIS數(shù)據(jù)丟失外，要加強(qiáng)技術(shù)在海事監(jiān)管和航海保障中的比重，VDES的發(fā)展將迎來(lái)海事通信新階段，多項(xiàng)航海通信節(jié)點(diǎn)將部署其中，諸如搜救、航警、氣象水文、海圖更新等服務(wù)將更加快速高效地獲取，從而使航行路線更安全，航行體驗(yàn)更舒適。此外，隨著世界各國(guó)對(duì)無(wú)人船和無(wú)人機(jī)技術(shù)的研究發(fā)展，船舶感知信息的手段增多，信息傳輸?shù)难舆t也逐漸縮短，在打造智能航運(yùn)將會(huì)發(fā)揮更加舉足輕重的作用。