水上無(wú)線電秩序?qū)ｍ?xiàng)整治船載AIS設(shè)備監(jiān)測(cè)軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

◎張瀚斌 郭旭 南海航海保障中心廣州航標(biāo)處

AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）是一種工作在VHF（甚高頻）海上移動(dòng)頻段的自主連續(xù)廣播系統(tǒng)。船船之間、船岸之間，主要通過(guò)AIS臺(tái)站交換船舶名稱、呼號(hào)、識(shí)別碼、船位、航向、航速等信息。海上航行安全保障是航海保障最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，隨著交通強(qiáng)國(guó)與海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的進(jìn)一步實(shí)施，打擊水上違法無(wú)線電臺(tái)（站）、違規(guī)冒用無(wú)線電臺(tái)識(shí)別碼、維護(hù)良好的無(wú)線電秩序成為了2020年海事航保的一個(gè)工作重點(diǎn)。2020年5月，交通運(yùn)輸部海事局印發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展水上無(wú)線電秩序管理專項(xiàng)整治工作的通知》（海通航函〔2020〕386號(hào)），為規(guī)范船舶水上無(wú)線電設(shè)備使用指明方向，船載AIS設(shè)備的配備和使用是船舶水上無(wú)線電秩序管理專項(xiàng)整治工作的重要一項(xiàng)。

在無(wú)線電專項(xiàng)整治活動(dòng)初始階段，排查違法無(wú)線電的手段主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)排查船舶的信息是否與智慧海事監(jiān)管平臺(tái)顯示的船舶AIS信息相符，這種方法需要耗費(fèi)大量的人力物力，已不能適應(yīng)海事監(jiān)管的需求。南海航海保障中心海區(qū)導(dǎo)航中心是交通運(yùn)輸部AIS岸基系統(tǒng)南海海區(qū)的維護(hù)管理部門，在充分調(diào)研的基礎(chǔ)下，通過(guò)梳理、分析轄區(qū)內(nèi)AIS數(shù)據(jù)，結(jié)合專項(xiàng)整治的相關(guān)要求，開(kāi)發(fā)出了專用于監(jiān)測(cè)船載AIS設(shè)備的AIS鷹眼系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對(duì)一碼多船、一船多碼、多重船型、多重廠商、多重位置等各類問(wèn)題船舶進(jìn)行篩選。

1.軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

AIS鷹眼系統(tǒng)使用RJ45網(wǎng)線連接AIS基站接收船舶AIS信號(hào)，自動(dòng)獲取并識(shí)別船舶AIS信息，對(duì)接收到的AIS信號(hào)進(jìn)行解碼，解析出監(jiān)控半徑范圍內(nèi)的AIS船舶動(dòng)態(tài)、靜態(tài)信息。非法無(wú)線電船舶智能識(shí)別單元將解析出來(lái)的所有船舶動(dòng)態(tài)信息、靜態(tài)信息入庫(kù)并進(jìn)行對(duì)比分析，按照AIS命名規(guī)范、MMSI使用規(guī)則、AIS船舶判斷庫(kù)規(guī)則等事先設(shè)計(jì)的判別規(guī)則分析處理，自動(dòng)分析得出的船舶名稱不一致、MMSI重復(fù)、位置重疊等問(wèn)題，判定為監(jiān)控區(qū)域內(nèi)有船舶違規(guī)使用無(wú)線電，系統(tǒng)將自動(dòng)導(dǎo)出違規(guī)使用無(wú)線電的船舶名單。

系統(tǒng)由主控單元、AIS接收單元、供電單元、非法無(wú)線電船舶智能識(shí)別單元、報(bào)表輸出單元組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

目前該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）一船多碼：判斷船舶是否使用多個(gè)MMSI碼；

（2）一碼多船：判斷船舶是否套用其他船舶的MMSI碼；

（3）一碼多標(biāo)：判斷AIS航標(biāo)的MMSI是否重復(fù)；

（4）一標(biāo)多碼：判斷AIS航標(biāo)的名稱是否設(shè)置準(zhǔn)確；

（5）航標(biāo)監(jiān)控：對(duì)航標(biāo)進(jìn)行綜合監(jiān)控；

（6）基站監(jiān)控:對(duì)基站數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控；

（7）查詢功能：輸入船舶、航標(biāo)、基站的MMSI碼，查詢船舶、航標(biāo)、基站的狀態(tài)。

2.測(cè)試結(jié)果

測(cè)試一：

2020年8月5日，海區(qū)導(dǎo)航中心技術(shù)人員前往南沙海事處轄區(qū)開(kāi)展了無(wú)線電專項(xiàng)整治現(xiàn)場(chǎng)工作，在南沙海事處辦公樓頂架設(shè)AIS臨時(shí)基站。測(cè)試時(shí)間為一個(gè)小時(shí)。在基站覆蓋范圍內(nèi)共接收AIS報(bào)文23867條?，F(xiàn)場(chǎng)篩查出一碼多船的問(wèn)題船舶七艘、一船多碼的船舶六艘。針對(duì)轄區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的ZHI HUANG JI 828等問(wèn)題船舶，海事執(zhí)法人員逐一對(duì)相關(guān)船東現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)并提出整改意見(jiàn)。

測(cè)試二：

2020年10月30日，海區(qū)導(dǎo)航中心配合東莞海事局對(duì)運(yùn)砂船舶集中停泊區(qū)開(kāi)展水上無(wú)線電秩序管理集中整治行動(dòng)。技術(shù)人員在海巡船上搭建監(jiān)測(cè)環(huán)境，對(duì)航線周圍船舶的AIS原始報(bào)文進(jìn)行監(jiān)測(cè)，排查是否有“一船多碼”“一碼多船”、多重終端、多重船名、九位碼編碼錯(cuò)誤等異常行為。在45分鐘內(nèi)，搜索東莞海事局轄區(qū)水域17501條船舶數(shù)據(jù)，分析得出轄區(qū)部分AIS船臺(tái)存在交替發(fā)射A類AIS報(bào)文和B類AIS報(bào)文的異常情況。

3.原因分析

通過(guò)分析AIS鷹眼系統(tǒng)采集分析的AIS船舶數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)目前船載AIS設(shè)備存在的問(wèn)題主要集中在以下幾種情況：

3.1 違規(guī)使用水上移動(dòng)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)碼

水上移動(dòng)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)碼是用于強(qiáng)化對(duì)船舶航行安全的管理和監(jiān)督，由九位數(shù)字組成，其通用結(jié)構(gòu)為：MIDXXXXXX，其中：MID為水上標(biāo)識(shí)位，根據(jù)國(guó)際海事組織的分配，中國(guó)大陸使用的為412、413、414，X為0至9中的任意一個(gè)數(shù)字。但是部分船舶并沒(méi)有按要求使用水上移動(dòng)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)碼:

①船東對(duì)船上設(shè)備的水上移動(dòng)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)管理不規(guī)范，對(duì)具有AIS收發(fā)功能的設(shè)備不了解，在船舶上裝載有多套AIS設(shè)備時(shí)沒(méi)有及時(shí)將本船的水上移動(dòng)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)填入其中，或者對(duì)AIS設(shè)備未逐一正確填寫水上移動(dòng)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)造成一船多碼的現(xiàn)象；

②船東為逃避海事部門的監(jiān)管，非法占用、套用其他船舶的水上移動(dòng)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)或者使用未經(jīng)許可的船舶標(biāo)識(shí)碼，造成一碼多船的現(xiàn)象；

③船東對(duì)船上的AIS設(shè)備進(jìn)行改裝，改裝之后AIS設(shè)備發(fā)射信號(hào)異常，從而導(dǎo)致違規(guī)使用水上移動(dòng)業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)碼。

3.2 違規(guī)使用船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）

船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）技術(shù)要求GB/T20068-2006中規(guī)定了系統(tǒng)應(yīng)該以自組織方式自動(dòng)地把船舶動(dòng)態(tài)信息及其有關(guān)信息廣播給所有的其他用戶并根據(jù)要求發(fā)射附加的安全信息，與此同時(shí)，安裝的船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)能在船舶航行或拋錨時(shí)連續(xù)運(yùn)行。船舶違規(guī)使用船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）的情況主要是有以下的幾種:

①船舶未按照規(guī)定保持AIS處于正常工作狀態(tài)。船舶在航行期間，其相關(guān)操作人員為了逃避海事部門監(jiān)管對(duì)AIS設(shè)備進(jìn)行了選擇性關(guān)閉和開(kāi)啟，這樣就會(huì)形成一段不連續(xù)的AIS軌跡，該行為違反了《中華人民共和國(guó)海上交通安全法》第九條和《中華人民共和國(guó)船舶安全監(jiān)督規(guī)則》第四十六條的規(guī)定。

②未按規(guī)定在AIS設(shè)備中輸入準(zhǔn)確信息。船舶使用者沒(méi)有將船舶的呼號(hào)與船名、IMO號(hào)碼、長(zhǎng)度和寬度、船舶類型、船高等動(dòng)靜態(tài)信息正確輸入船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)中。

3.3 船舶使用的船臺(tái)同時(shí)發(fā)送A類與B類報(bào)文

國(guó)際海事組織(IMO)規(guī)定，大中型船舶（300總噸以上）必須安裝AIS A類船臺(tái)，中小型船舶安裝AIS B類船臺(tái)。船舶使用的船臺(tái)同時(shí)發(fā)送A類與B類報(bào)文的情況主要是有以下的兩種：

①船舶安裝非標(biāo)AIS船臺(tái)，這些AIS船臺(tái)產(chǎn)品既不是A級(jí)AIS，也不是B級(jí)AIS；既不采用SOTDMA工作模式，也不采用CSTDMA工作模式，導(dǎo)致AIS船臺(tái)發(fā)出的報(bào)文既有A類報(bào)文又有B類報(bào)文。

②國(guó)際電信聯(lián)盟ITU M.1371-3對(duì)不同類型的AIS設(shè)備發(fā)射的消息（也稱有報(bào)文）有明確的規(guī)定，但是個(gè)別廠商的設(shè)備為了提高設(shè)備的“識(shí)別率”，在設(shè)計(jì)船臺(tái)時(shí)即發(fā)射24號(hào)信息，也發(fā)射19號(hào)消息，甚至發(fā)1號(hào)和5號(hào)消息。這樣就造成船臺(tái)同時(shí)發(fā)送A類與B類報(bào)文。

圖2：測(cè)試地點(diǎn)：南沙海事處

4.結(jié)論

在水上無(wú)線電秩序?qū)ｍ?xiàng)整治行動(dòng)中使用AIS鷹眼系統(tǒng)，識(shí)別準(zhǔn)確率高、輸出結(jié)果便于統(tǒng)計(jì)分析，大大節(jié)省了海事監(jiān)管人員的執(zhí)法時(shí)間,同時(shí)也解決了海事監(jiān)管人員在無(wú)線電專項(xiàng)整治活動(dòng)中排查取證困難的問(wèn)題。自AIS鷹眼系統(tǒng)使用至今，該系統(tǒng)累計(jì)篩選了AIS船舶信息達(dá)到了256122條，篩選整體準(zhǔn)確率達(dá)到99%以上。在海事系統(tǒng)水上無(wú)線電秩序管理專項(xiàng)整治工作中發(fā)揮了重要的技術(shù)支撐作用。AIS信息可信度和設(shè)備合規(guī)性的突出問(wèn)題，已經(jīng)嚴(yán)重影響岸基監(jiān)管機(jī)構(gòu)利用AIS系統(tǒng)有效組織監(jiān)管海上交通和正確識(shí)別船舶，對(duì)船舶的航行安全極為不利。在今后的工作中，有必要按照ITU 1371-5、IEC-62287-1-2017、IEC 61993-1-2018國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)AIS設(shè)備的檢查和監(jiān)測(cè)拓展到AIS鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)高效監(jiān)測(cè)和智能識(shí)別異常AIS船臺(tái)，為監(jiān)管部門提供精確可靠的船舶識(shí)別信息。