加快AIS與激光傳感技術強化對船舶動態監管

何建春++王立岷++趙筠++祝海東

摘 要：本文對船舶自動識別系統（AIS）與激光傳感器對船舶的側掃技術的融合做出了有益的探索。在AIS獲得在航船舶身份信息的同時，通過激光傳感器還可獲取船舶的長寬、干舷高度、超載超限等信息，可為內河航道的海事監管工作提供有效的動態船舶管理數據。

關鍵詞：AIS 船舶身份 激光傳感器船舶掃測 融合

船舶自動識別系統（Automatic Identification System簡稱AIS系統），由岸基（基站）設施和船載設備共同組成，是集網絡技術、現代通訊技術、計算機技術、電子信息顯示技術為一體的數字助航系統和設備。

AIS配合全球定位系統（GPS）可提供包含船舶的名稱、呼號、九位碼（MMSI）、船舶類型、船長、船寬等船舶靜態數據；船舶的經度、緯度、船首向、航跡、航速等船舶動態數據。目前，在京杭運河流域航行的內河船舶已有90%以上安裝了AIS的B型終端系統。內河船舶AIS的安裝，可為海事管理提供直觀的船舶定位，實時動態查詢及歷史軌跡追蹤等服務，解決了內河海事管理多年的困擾，對船舶交通管理具有一定的監督能力，在海事管理方面具有廣闊的應用前景。

激光傳感器的船舶交通量觀測系統是一種基于岸基對船舶進行主動式激光掃描的檢測系統，系統通過激光傳感器對船舶進行的不間斷的掃描檢測，得到船舶的長寬、形深、干舷高度等數據，實現對內河航道的船舶交通量的全天候的自動監管。但是，該系統也存在一定的局限性，無法獲得船舶的身份信息。

AIS與激光傳感數據的融合，既可以獲得船舶的身份信息，又可以獲取船舶的航向、長寬、干舷高度、空重載等動靜態信息，通過與船舶AIS數據庫中信息的比對，可判別出船舶的超載超限等違章行為，為海事的安全監管提供了實時、有效的管理數據。

系統原理

1、系統數據來源

AIS數據來源：船訊網AIS數據；杭州新世紀船舶AIS數據庫。

激光傳感器數據：由安裝在嘉興京杭運河思古橋的船舶激光掃測系統獲取。

2、系統原理

AIS信息的獲取及匹配：在船訊網的GIS圖上，凡是安裝了

AIS并開機的船舶均有實時顯示，當船舶航行至思古橋觀測點時，自動觸發激光器傳感器對其進行掃描獲取船舶的航向、長寬、干舷、空重載信息，同時，系統觸發查看船訊網和杭州新世紀GIS后臺數據庫，得到船舶的名稱、長寬、吃水、航向、航速、經緯度等動靜態信息并進行匹配。

實驗方法

1、船訊網AIS信息與嘉興港航局AIS數據庫的比對

以船訊網AIS信息為標準，對比系統數庫中采集到的船舶信息，包括船舶九位碼、船名船號、經度和緯度等信息。例如：

圖1為2014年11月18日15：33：36船訊網中某船舶的瞬時信息：其中船名為ZHONGWEIJI0888，呼號為空，九位碼：413765687，IMO為空，類型：貨船，狀態：靠船帆提供動力，船長50米，船寬10米，吃水3米，船艏向179度，航跡向179.5度，航速4.7節，緯度30-49.858N，經度120-33.261E，目的地：0，預到時間：0，最后時間：2014-11-18 15：33：36。

圖 1 船訊網船舶信息

圖2為系統數據庫中該船舶的詳細信息，有船名船號：中偉機0888，AIS識別號：413765687，船舶登記號：2010H2100218，船檢登記號：2010H2100218，船籍港名稱：泰州，船舶類型：貨船，總噸位：541噸，凈噸位：302噸，參考載貨量：800噸，總長：49.8米，船廠0米，量噸甲板長49.3米，船寬10米，型深3.55米，船員總數0人，乘客總數0人，船舶所有人為空，船舶經營人為空，所有人聯系電話為空，經營人聯系電話為空。

系統同時在嘉興港航局AIS數據庫中獲取的船舶動態AIS信息為：{"aissbh"："413765687"，"cbmc"："中偉機0888"，"fx"：179，"jd"：120.55435666666666，"sd"：4.7，"sj"："2014-11-18 15：34：18"，"wd"：30.830971666666667，"zt"：1}。九位碼：413765687，船名船號：中偉機0888，航向：179，經度120.55435666666666E，速度：4.7米/每秒，時間2014-11-18 15：34：18，緯度：30.830971666666667N，狀態：1。

通過二者的比對，我們發現：船舶的九位碼、船名船號、船舶長、寬、經緯度、航速、船艏等基本信息均為一致（船訊網為拼音）。

2、AIS開機率測試

AIS開機率的測試：以實際通過京杭運河嘉興段思古橋觀測點的船舶數量作為基準，在測試時間段的AIS開機率如下：

由上述數據可得到以下結果：

3、單船情景AIS信息的匹配

單船定義：在船舶通過觀測點附近上下游方向各500米范圍內，只有一條船舶，此情景為單船。

以2014年11月19日14：27～16：09時間段為例，當船舶在船訊網的GIS圖中，距思古橋500米附近并駛向觀測點時，查看觀測點的視頻，當船舶通過觀測點時，確認在視頻中和船訊網中同時均只有一條船舶（單船情景），記錄船訊網的船舶九位碼，進行匹配。

依照上述方法進行匹配測試，對11月24日至25日船訊網的AIS數據匹配后得到如下結果：

4、多船情景AIS信息的匹配

多船定義：在船舶通過觀測點附近上下游方向各500米范圍內，只有多條船舶，此情景為多船。

多船情景下，通常有以下幾種情況：①船舶行駛方向相同；②船舶行駛方向相反；③船舶的行駛速度差異明顯；④船舶的行駛速度無明顯差異；⑤船舶大小有明顯差異；⑥船舶大小無明顯差異；

上述情景中，除船舶行駛方向相同，大小、航速無明顯差異情況外，其余均可通過對船舶的行駛方向、航速、大小等條件分別進行匹配。

對于行駛方向相同，大小、航速無明顯差異船舶的區分，則需通過對船舶在觀測點附近航道中GPS相對的位置信息，進行精確計算后加以區分并匹配。

依照上述方法，在嘉興新運橋觀測點進行匹配測試，對2015年3月23日至27日的多船情景下的AIS數據匹配后得到如下結果：

測試結論

本次測試結果表明：

利用AIS與激光傳感技術的融合，可對船舶身份進行識別。在單船情景下，匹配率可達100%，在多船情景下，匹配率也可達到80%以上。

在測試期間，嘉興區域內航行船舶AIS的開機率在30%以內。

本測試數據初步表明，船訊網和嘉興環境AIS系統對船舶AIS的開機檢測率均可達到85%以上。

結語

通過激光傳感器觸發獲取船舶的AIS信息，并與激光船舶數據進行匹配，可將船舶身份與船舶的激光掃描數據融合，對在航船舶的身份進行識別的同時，還可得到該船的實際長寬、干舷高度、空重載、超載超限等動態信息，特別是在交通部取消船舶報港制度后，可為內河航道的海事監管提供有效的動態船舶管理數據。

我們相信，隨著科學技術的不斷進步和發展和海事部門監管力度的加強，AIS開機率將不斷提高，AIS的數據將會得到更加廣泛的利用，在海事的日常監管工作中發揮更大的作用。 （第一作者單位：嘉興市港航管理局）