水上無線電秩序專項整治船載AIS設備監測軟件的設計與應用

◎張瀚斌 郭旭 南海航海保障中心廣州航標處

AIS（船舶自動識別系統）是一種工作在VHF（甚高頻）海上移動頻段的自主連續廣播系統。船船之間、船岸之間，主要通過AIS臺站交換船舶名稱、呼號、識別碼、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環節，隨著交通強國與海洋強國戰略的進一步實施，打擊水上違法無線電臺（站）、違規冒用無線電臺識別碼、維護良好的無線電秩序成為了2020年海事航保的一個工作重點。2020年5月，交通運輸部海事局印發了《關于開展水上無線電秩序管理專項整治工作的通知》（海通航函〔2020〕386號），為規范船舶水上無線電設備使用指明方向，船載AIS設備的配備和使用是船舶水上無線電秩序管理專項整治工作的重要一項。

在無線電專項整治活動初始階段，排查違法無線電的手段主要是通過現場排查船舶的信息是否與智慧海事監管平臺顯示的船舶AIS信息相符，這種方法需要耗費大量的人力物力，已不能適應海事監管的需求。南海航海保障中心海區導航中心是交通運輸部AIS岸基系統南海海區的維護管理部門，在充分調研的基礎下，通過梳理、分析轄區內AIS數據，結合專項整治的相關要求，開發出了專用于監測船載AIS設備的AIS鷹眼系統。該系統可以對一碼多船、一船多碼、多重船型、多重廠商、多重位置等各類問題船舶進行篩選。

1.軟件設計實現

AIS鷹眼系統使用RJ45網線連接AIS基站接收船舶AIS信號，自動獲取并識別船舶AIS信息，對接收到的AIS信號進行解碼，解析出監控半徑范圍內的AIS船舶動態、靜態信息。非法無線電船舶智能識別單元將解析出來的所有船舶動態信息、靜態信息入庫并進行對比分析，按照AIS命名規范、MMSI使用規則、AIS船舶判斷庫規則等事先設計的判別規則分析處理，自動分析得出的船舶名稱不一致、MMSI重復、位置重疊等問題，判定為監控區域內有船舶違規使用無線電，系統將自動導出違規使用無線電的船舶名單。

系統由主控單元、AIS接收單元、供電單元、非法無線電船舶智能識別單元、報表輸出單元組成，系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

目前該系統可實現以下功能：

（1）一船多碼：判斷船舶是否使用多個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：判斷AIS航標的MMSI是否重復；

（4）一標多碼：判斷AIS航標的名稱是否設置準確；

（5）航標監控：對航標進行綜合監控；

（6）基站監控:對基站數據進行監控；

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

2.測試結果

測試一：

2020年8月5日，海區導航中心技術人員前往南沙海事處轄區開展了無線電專項整治現場工作，在南沙海事處辦公樓頂架設AIS臨時基站。測試時間為一個小時。在基站覆蓋范圍內共接收AIS報文23867條。現場篩查出一碼多船的問題船舶七艘、一船多碼的船舶六艘。針對轄區內發現的ZHI HUANG JI 828等問題船舶，海事執法人員逐一對相關船東現場核實并提出整改意見。

測試二：

2020年10月30日，海區導航中心配合東莞海事局對運砂船舶集中停泊區開展水上無線電秩序管理集中整治行動。技術人員在海巡船上搭建監測環境，對航線周圍船舶的AIS原始報文進行監測，排查是否有“一船多碼”“一碼多船”、多重終端、多重船名、九位碼編碼錯誤等異常行為。在45分鐘內，搜索東莞海事局轄區水域17501條船舶數據，分析得出轄區部分AIS船臺存在交替發射A類AIS報文和B類AIS報文的異常情況。

3.原因分析

通過分析AIS鷹眼系統采集分析的AIS船舶數據，我們發現目前船載AIS設備存在的問題主要集中在以下幾種情況：

3.1 違規使用水上移動業務標識碼

水上移動業務標識碼是用于強化對船舶航行安全的管理和監督，由九位數字組成，其通用結構為：MIDXXXXXX，其中：MID為水上標識位，根據國際海事組織的分配，中國大陸使用的為412、413、414，X為0至9中的任意一個數字。但是部分船舶并沒有按要求使用水上移動業務標識碼:

①船東對船上設備的水上移動業務標識管理不規范，對具有AIS收發功能的設備不了解，在船舶上裝載有多套AIS設備時沒有及時將本船的水上移動業務標識填入其中，或者對AIS設備未逐一正確填寫水上移動業務標識造成一船多碼的現象；

②船東為逃避海事部門的監管，非法占用、套用其他船舶的水上移動業務標識或者使用未經許可的船舶標識碼，造成一碼多船的現象；

③船東對船上的AIS設備進行改裝，改裝之后AIS設備發射信號異常，從而導致違規使用水上移動業務標識碼。

3.2 違規使用船載自動識別系統（AIS）

船載自動識別系統（AIS）技術要求GB/T20068-2006中規定了系統應該以自組織方式自動地把船舶動態信息及其有關信息廣播給所有的其他用戶并根據要求發射附加的安全信息，與此同時，安裝的船載自動識別系統應能在船舶航行或拋錨時連續運行。船舶違規使用船載自動識別系統（AIS）的情況主要是有以下的幾種:

①船舶未按照規定保持AIS處于正常工作狀態。船舶在航行期間，其相關操作人員為了逃避海事部門監管對AIS設備進行了選擇性關閉和開啟，這樣就會形成一段不連續的AIS軌跡，該行為違反了《中華人民共和國海上交通安全法》第九條和《中華人民共和國船舶安全監督規則》第四十六條的規定。

②未按規定在AIS設備中輸入準確信息。船舶使用者沒有將船舶的呼號與船名、IMO號碼、長度和寬度、船舶類型、船高等動靜態信息正確輸入船載自動識別系統中。

3.3 船舶使用的船臺同時發送A類與B類報文

國際海事組織(IMO)規定，大中型船舶（300總噸以上）必須安裝AIS A類船臺，中小型船舶安裝AIS B類船臺。船舶使用的船臺同時發送A類與B類報文的情況主要是有以下的兩種：

①船舶安裝非標AIS船臺，這些AIS船臺產品既不是A級AIS，也不是B級AIS；既不采用SOTDMA工作模式，也不采用CSTDMA工作模式，導致AIS船臺發出的報文既有A類報文又有B類報文。

②國際電信聯盟ITU M.1371-3對不同類型的AIS設備發射的消息（也稱有報文）有明確的規定，但是個別廠商的設備為了提高設備的“識別率”，在設計船臺時即發射24號信息，也發射19號消息，甚至發1號和5號消息。這樣就造成船臺同時發送A類與B類報文。

圖2：測試地點：南沙海事處

4.結論

在水上無線電秩序專項整治行動中使用AIS鷹眼系統，識別準確率高、輸出結果便于統計分析，大大節省了海事監管人員的執法時間,同時也解決了海事監管人員在無線電專項整治活動中排查取證困難的問題。自AIS鷹眼系統使用至今，該系統累計篩選了AIS船舶信息達到了256122條，篩選整體準確率達到99%以上。在海事系統水上無線電秩序管理專項整治工作中發揮了重要的技術支撐作用。AIS信息可信度和設備合規性的突出問題，已經嚴重影響岸基監管機構利用AIS系統有效組織監管海上交通和正確識別船舶，對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國際和國內標準，對AIS設備的檢查和監測拓展到AIS鏈路層、網絡層，實現高效監測和智能識別異常AIS船臺，為監管部門提供精確可靠的船舶識別信息。