水上无线电秩序专项整治船载AIS设备监测软件的设计与应用

◎张瀚斌 郭旭 南海航海保障中心广州航标处

AIS（船舶自动识别系统）是一种工作在VHF（甚高频）海上移动频段的自主连续广播系统。船船之间、船岸之间，主要通过AIS台站交换船舶名称、呼号、识别码、船位、航向、航速等信息。海上航行安全保障是航海保障最为重要的一个环节，随着交通强国与海洋强国战略的进一步实施，打击水上违法无线电台（站）、违规冒用无线电台识别码、维护良好的无线电秩序成为了2020年海事航保的一个工作重点。2020年5月，交通运输部海事局印发了《关于开展水上无线电秩序管理专项整治工作的通知》（海通航函〔2020〕386号），为规范船舶水上无线电设备使用指明方向，船载AIS设备的配备和使用是船舶水上无线电秩序管理专项整治工作的重要一项。

在无线电专项整治活动初始阶段，排查违法无线电的手段主要是通过现场排查船舶的信息是否与智慧海事监管平台显示的船舶AIS信息相符，这种方法需要耗费大量的人力物力，已不能适应海事监管的需求。南海航海保障中心海区导航中心是交通运输部AIS岸基系统南海海区的维护管理部门，在充分调研的基础下，通过梳理、分析辖区内AIS数据，结合专项整治的相关要求，开发出了专用于监测船载AIS设备的AIS鹰眼系统。该系统可以对一码多船、一船多码、多重船型、多重厂商、多重位置等各类问题船舶进行筛选。

1.软件设计实现

AIS鹰眼系统使用RJ45网线连接AIS基站接收船舶AIS信号，自动获取并识别船舶AIS信息，对接收到的AIS信号进行解码，解析出监控半径范围内的AIS船舶动态、静态信息。非法无线电船舶智能识别单元将解析出来的所有船舶动态信息、静态信息入库并进行对比分析，按照AIS命名规范、MMSI使用规则、AIS船舶判断库规则等事先设计的判别规则分析处理，自动分析得出的船舶名称不一致、MMSI重复、位置重叠等问题，判定为监控区域内有船舶违规使用无线电，系统将自动导出违规使用无线电的船舶名单。

系统由主控单元、AIS接收单元、供电单元、非法无线电船舶智能识别单元、报表输出单元组成，系统框图如图1所示。

图1 系统框图

目前该系统可实现以下功能：

（1）一船多码：判断船舶是否使用多个MMSI码；

（2）一码多船：判断船舶是否套用其他船舶的MMSI码；

（3）一码多标：判断AIS航标的MMSI是否重复；

（4）一标多码：判断AIS航标的名称是否设置准确；

（5）航标监控：对航标进行综合监控；

（6）基站监控:对基站数据进行监控；

（7）查询功能：输入船舶、航标、基站的MMSI码，查询船舶、航标、基站的状态。

2.测试结果

测试一：

2020年8月5日，海区导航中心技术人员前往南沙海事处辖区开展了无线电专项整治现场工作，在南沙海事处办公楼顶架设AIS临时基站。测试时间为一个小时。在基站覆盖范围内共接收AIS报文23867条。现场筛查出一码多船的问题船舶七艘、一船多码的船舶六艘。针对辖区内发现的ZHI HUANG JI 828等问题船舶，海事执法人员逐一对相关船东现场核实并提出整改意见。

测试二：

2020年10月30日，海区导航中心配合东莞海事局对运砂船舶集中停泊区开展水上无线电秩序管理集中整治行动。技术人员在海巡船上搭建监测环境，对航线周围船舶的AIS原始报文进行监测，排查是否有“一船多码”“一码多船”、多重终端、多重船名、九位码编码错误等异常行为。在45分钟内，搜索东莞海事局辖区水域17501条船舶数据，分析得出辖区部分AIS船台存在交替发射A类AIS报文和B类AIS报文的异常情况。

3.原因分析

通过分析AIS鹰眼系统采集分析的AIS船舶数据，我们发现目前船载AIS设备存在的问题主要集中在以下几种情况：

3.1 违规使用水上移动业务标识码

水上移动业务标识码是用于强化对船舶航行安全的管理和监督，由九位数字组成，其通用结构为：MIDXXXXXX，其中：MID为水上标识位，根据国际海事组织的分配，中国大陆使用的为412、413、414，X为0至9中的任意一个数字。但是部分船舶并没有按要求使用水上移动业务标识码:

①船东对船上设备的水上移动业务标识管理不规范，对具有AIS收发功能的设备不了解，在船舶上装载有多套AIS设备时没有及时将本船的水上移动业务标识填入其中，或者对AIS设备未逐一正确填写水上移动业务标识造成一船多码的现象；

②船东为逃避海事部门的监管，非法占用、套用其他船舶的水上移动业务标识或者使用未经许可的船舶标识码，造成一码多船的现象；

③船东对船上的AIS设备进行改装，改装之后AIS设备发射信号异常，从而导致违规使用水上移动业务标识码。

3.2 违规使用船载自动识别系统（AIS）

船载自动识别系统（AIS）技术要求GB/T20068-2006中规定了系统应该以自组织方式自动地把船舶动态信息及其有关信息广播给所有的其他用户并根据要求发射附加的安全信息，与此同时，安装的船载自动识别系统应能在船舶航行或抛锚时连续运行。船舶违规使用船载自动识别系统（AIS）的情况主要是有以下的几种:

①船舶未按照规定保持AIS处于正常工作状态。船舶在航行期间，其相关操作人员为了逃避海事部门监管对AIS设备进行了选择性关闭和开启，这样就会形成一段不连续的AIS轨迹，该行为违反了《中华人民共和国海上交通安全法》第九条和《中华人民共和国船舶安全监督规则》第四十六条的规定。

②未按规定在AIS设备中输入准确信息。船舶使用者没有将船舶的呼号与船名、IMO号码、长度和宽度、船舶类型、船高等动静态信息正确输入船载自动识别系统中。

3.3 船舶使用的船台同时发送A类与B类报文

国际海事组织(IMO)规定，大中型船舶（300总吨以上）必须安装AIS A类船台，中小型船舶安装AIS B类船台。船舶使用的船台同时发送A类与B类报文的情况主要是有以下的两种：

①船舶安装非标AIS船台，这些AIS船台产品既不是A级AIS，也不是B级AIS；既不采用SOTDMA工作模式，也不采用CSTDMA工作模式，导致AIS船台发出的报文既有A类报文又有B类报文。

②国际电信联盟ITU M.1371-3对不同类型的AIS设备发射的消息（也称有报文）有明确的规定，但是个别厂商的设备为了提高设备的“识别率”，在设计船台时即发射24号信息，也发射19号消息，甚至发1号和5号消息。这样就造成船台同时发送A类与B类报文。

图2：测试地点：南沙海事处

4.结论

在水上无线电秩序专项整治行动中使用AIS鹰眼系统，识别准确率高、输出结果便于统计分析，大大节省了海事监管人员的执法时间,同时也解决了海事监管人员在无线电专项整治活动中排查取证困难的问题。自AIS鹰眼系统使用至今，该系统累计筛选了AIS船舶信息达到了256122条，筛选整体准确率达到99%以上。在海事系统水上无线电秩序管理专项整治工作中发挥了重要的技术支撑作用。AIS信息可信度和设备合规性的突出问题，已经严重影响岸基监管机构利用AIS系统有效组织监管海上交通和正确识别船舶，对船舶的航行安全极为不利。在今后的工作中，有必要按照ITU 1371-5、IEC-62287-1-2017、IEC 61993-1-2018国际和国内标准，对AIS设备的检查和监测拓展到AIS链路层、网络层，实现高效监测和智能识别异常AIS船台，为监管部门提供精确可靠的船舶识别信息。