基于AIS技術(shù)的船臺(tái)不規(guī)范行為篩選方法

韓佳彤 交通運(yùn)輸部南海航海保障中心廣州航標(biāo)處

1.前言

近年來(lái)，海上航行船舶的AIS船臺(tái)有很多不規(guī)范行為。部分人員受利益驅(qū)動(dòng)，違法設(shè)置水上無(wú)線電臺(tái)（站），冒用無(wú)線電臺(tái)識(shí)別碼、不按規(guī)定取得船舶無(wú)線電證照，占用無(wú)線電通信頻道，長(zhǎng)時(shí)間干擾無(wú)線電通信秩序，已對(duì)我國(guó)水上交通安全造成不良影響。針對(duì)上述現(xiàn)象，2020年5月，交通運(yùn)輸部海事局下發(fā)了關(guān)于開展水上無(wú)線電秩序管理專項(xiàng)整治工作的通知，針對(duì)水上無(wú)線電違法行為的易發(fā)區(qū)域、易發(fā)船舶以及易發(fā)時(shí)段開展專項(xiàng)整治，對(duì)“一碼多船”、“一船多碼”、非法占用頻道、違反通信秩序等突出問(wèn)題加大打擊力度。

當(dāng)前，僅活躍在南海海區(qū)的船舶數(shù)量將近18000艘，海事部門逐一上船檢查工作量巨大，抽查又容易有漏網(wǎng)之魚，利用AIS報(bào)文包含的船舶所有的動(dòng)靜態(tài)信息進(jìn)行解碼和關(guān)聯(lián)分析，協(xié)助海事部門對(duì)不規(guī)范的船臺(tái)進(jìn)行初步篩查，能夠覆蓋轄區(qū)所有船舶AIS船臺(tái)，大大減輕人工工作強(qiáng)度，使執(zhí)法檢查更有針對(duì)性。

2.篩選方法

設(shè)定時(shí)間和區(qū)域，通過(guò)AIS 岸基設(shè)備提取AIS 歷史數(shù)據(jù)，或者根據(jù)檢查區(qū)域?qū)崟r(shí)提取信號(hào)覆蓋該區(qū)域的幾個(gè)基站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)提取的數(shù)據(jù)中AIS 報(bào)文進(jìn)行解析，提取其中的MMSI、報(bào)文類型、船名、出廠序列號(hào)、位置信息，存入數(shù)據(jù)表中，同步計(jì)算同一MMSI 的所有連續(xù)報(bào)文位置間隔并寫入表格中，再將表格中所有靜態(tài)信息相同、位置間隔小于設(shè)定閾值的行剔除，剩下的表格內(nèi)容就是AIS 船臺(tái)不規(guī)范的初步篩選表。例如實(shí)時(shí)計(jì)算廣州黃埔基站的天24 小時(shí)實(shí)時(shí)報(bào)文，計(jì)算出船臺(tái)數(shù)量7000 余個(gè)，其中不規(guī)范船臺(tái)1000 多個(gè)，絕大多是同時(shí)發(fā)送A 類報(bào)文和B 類報(bào)文的不規(guī)范現(xiàn)象。

3.利用上述方法篩選出的船臺(tái)不規(guī)范情況

3.1 部分廠家生產(chǎn)的AIS船臺(tái)不規(guī)范

（1）有些船臺(tái)同時(shí)發(fā)送A類和B類報(bào)文。根據(jù)AIS技術(shù)特性（ITU_RM_1371）規(guī)定，A類船舶只能發(fā)送A類船臺(tái)報(bào)文，B類船舶只能發(fā)送B類船臺(tái)報(bào)文，A類船臺(tái)報(bào)文類型為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、5號(hào)。1、2、3號(hào)報(bào)文為A類船載移動(dòng)設(shè)備位置報(bào)告，主要包含MMSI號(hào)、經(jīng)緯度、船首向、對(duì)地航速、轉(zhuǎn)向率等；5號(hào)報(bào)文為A類船載移動(dòng)設(shè)備計(jì)劃中的靜態(tài)和航行相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)告，包含船名、MMSI號(hào)、IMO號(hào)、呼號(hào)、設(shè)備類型等；B類船臺(tái)報(bào)文類型為18號(hào)、19號(hào)、24號(hào)。18、19號(hào)報(bào)文為B類設(shè)備位置報(bào)告；24號(hào)報(bào)文為B類船臺(tái)靜態(tài)數(shù)據(jù)報(bào)告。用上述方法對(duì)報(bào)文進(jìn)行解析，發(fā)現(xiàn)同一MMSI下同時(shí)包含A類和B類報(bào)文，報(bào)文解析的靜態(tài)信息相同，位置間隔很近，推斷為同一船臺(tái)同時(shí)發(fā)送A類和B類報(bào)文。

（2）船臺(tái)發(fā)出的報(bào)文不符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。如果船臺(tái)發(fā)送的報(bào)文不是ITU_RM_1371規(guī)定的報(bào)文格式，解析出的船名包含特殊符號(hào)。如表1所示。

（3）私自篡改船臺(tái)信息或者填寫的MMSI信息不規(guī)范。從AIS報(bào)文中解析出的MMSI不滿9位，MMSI編號(hào)不規(guī)范、如123456789；船臺(tái)船名與真實(shí)船名不一致甚至船名為空等。如表3所示。

3.2 一碼多船現(xiàn)象

通過(guò)對(duì)指定區(qū)域、指定時(shí)間的AIS報(bào)文進(jìn)行篩選、計(jì)算、分析、解析出同一MMSI連續(xù)兩條報(bào)文計(jì)算出的距離大于指定閾值時(shí)，進(jìn)一步排除GPS定位異常、或者船舶航速過(guò)快的情況，最大可能就是一碼多船，圖1所示為導(dǎo)助航系統(tǒng)海圖上同一條船連續(xù)軌跡線出現(xiàn)跳點(diǎn)，跳躍幅度很大，時(shí)而在東海、時(shí)而在南海、時(shí)而在北方海區(qū)、時(shí)而在內(nèi)河。排除GPS定位錯(cuò)誤，推斷有幾條船設(shè)置了同樣的MMSI，它們的船臺(tái)在不同的地點(diǎn)發(fā)射AIS報(bào)文，導(dǎo)致在海圖上軌跡線出現(xiàn)跳點(diǎn)。

表1 船名包含特殊符號(hào)

表2 私自篡改船臺(tái)信息的現(xiàn)象

表3 一碼多船

表4 一船多設(shè)備

圖1 同一個(gè)MMSI連續(xù)軌跡線出現(xiàn)跳點(diǎn)

圖2 一船多碼

表3所示為AIS報(bào)文解析出的同一MMSI下有兩個(gè)船名，且連續(xù)報(bào)文的位置間隔為525海里，明顯為兩條船共用一個(gè)MMSI。

3.3 一船多設(shè)備

（1）一船多碼。當(dāng)計(jì)算到兩個(gè)設(shè)備發(fā)送的位置基本重合或者低于設(shè)置的閾值時(shí)，可能存在一船多碼的現(xiàn)象，可能有船舶安裝了多臺(tái)設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備設(shè)置了不同的MMSI和船名等船舶靜態(tài)信息。可以進(jìn)一步結(jié)合海圖上歷史軌跡回放明確，如圖2所示，海圖上兩條船位置完全重疊，有一條船船長(zhǎng)船寬都設(shè)為0，分別回放兩船同一時(shí)間段的歷史軌跡，發(fā)現(xiàn)軌跡線完全重合。初步推斷為同一條船上安裝兩個(gè)船臺(tái)，分別設(shè)置了不同的MMSI。

（2）一船多臺(tái)設(shè)備設(shè)置同一MMSI。有些的報(bào)文解析出的MMSI相同，船名也相同，或者船名有細(xì)微不同，如空格，符號(hào)等，連續(xù)報(bào)文之間的位置間隔也不是很遠(yuǎn)，但解析出的出廠序列號(hào)顯示為不同制造商生產(chǎn)，可能是一條船上安裝了多臺(tái)設(shè)備，設(shè)置了同一個(gè)MMSI。表5為實(shí)際解析到的一船多設(shè)備的情況。

3.4 其他非船舶類自主海上無(wú)線電設(shè)備用ITU_RM_1371標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，占用海上無(wú)線電頻道

目前水面上存在一些自主海上無(wú)線電設(shè)備，如漁業(yè)A I S示位儀，這些無(wú)線電設(shè)備大多遵循I T U-R M.1371，使用AIS工作頻率161.975 MHz/162.025MHz，在船載電子海圖上顯示為一個(gè)B類船臺(tái)，容易占用水上無(wú)線電通信頻道，干擾正常水上航行秩序和干擾海上無(wú)線電秩序，影響正常船舶通信。

4.結(jié)論

利用信息化手段，通過(guò)對(duì)指定時(shí)間指定區(qū)域的AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和實(shí)時(shí)計(jì)算分析，能夠初步篩選出AIS船臺(tái)不規(guī)范的船舶，并精準(zhǔn)定位船舶位置，再經(jīng)過(guò)人工排查、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法，能夠大大提高海上無(wú)線電秩序?qū)ｍ?xiàng)整治工作的效率。還能根據(jù)檢查出的船臺(tái)不規(guī)范現(xiàn)象，從而要求廠家嚴(yán)格按照規(guī)范要求生產(chǎn)AIS船臺(tái)，同時(shí)從技術(shù)上、法規(guī)上控制私自篡改船臺(tái)信息的行為，真正維護(hù)水上正常通信秩序。