怎么快速创建新的AIS应用？

最初的AIS版本Class A （A级）于2002年推出，被国际海事组织（IMO）和国际海上生命安全公约（SOLAS）等强制执行，适用于总吨位为300吨及以上的所有国际船舶，以及无论大小的所有客船。

刘晓红

2019-8-2 17:19:14

简介
自动识别系统（AIS）最初是作为防撞系统而开发，可以让船只查看附近区域内的海上交通情况，本身也可以被该交通控制系统看到。系统在每艘船上都安装有转发器（transponder），它集成有以下设备和功能：

全球导航卫星系统（GNSS）：例如GPS
AIS编码器/解码器：以某种格式的数据形式提供定位信息
VHF无线电收发器：向/从附近所有其他船只发送/接收数据和船只信息
板载外设：例如图表绘制仪

港口管理机构等岸上设施只需配备接收器，使他们能够查看当地海上的交通情况，而无需发送自己的位置。

图1：AIS Chart-plotter输出。
最初的AIS版本Class A （A级）于2002年推出，被国际海事组织（IMO）和国际海上生命安全公约（SOLAS）等强制执行，适用于总吨位为300吨及以上的所有国际船舶，以及无论大小的所有客船。

杜亚琼

2019-8-2 17:19:27

2006年发布了一个“更轻”的成本更低的Class B （B级）版本，针对娱乐船只和小型渔船等较小的船只，这些船只不需要遵守SOLAS公约，使其能够自愿地采用AIS系统。
AIS收发器介绍
AIS技术由IMO和国际灯塔管理协会（IALA）的技术委员会制定，系统的技术规范包含在ITU技术建议ITU-R M.1371-1中。图2给出了AIS单元的通用框图，一般包括：

天线；
一个VHF发射器；
两个多通道VHF接收器；
一个通道70 VHF接收器，用于通道管理（仅限AIS A级）；
一个中央处理单元（CPU）；
一个电子定位系统，全球导航卫星系统接收器，用于提供定时和位置；
与航向和速度设备以及其他船载传感器的接口；
与雷达/自动雷达绘图辅助设备（ARPA）、电子海图系统/电子海图显示和信息系统（ECS / ECDIS）和组合导航系统（INS）的接口；
内置完整性测试（BIIT）；
小型显示器和键盘用于输入和检索数据。

图2：AIS框图。
AIS主要工作在两个专用VHF信道（AIS1-161,975 MHz和AIS2-162,025 MHz），如果这些频道在特定区域内不可用，则AIS能够自动切换到备用指定信道。
使用自组织时分多址访问（SOTDMA）协议，系统可将来自许多用户的多个传输信息同步到单个信道上。 SOTDMA协议将每分钟时间分为2,250个时隙，AIS报告能够纳入一个或多个时隙，这些是根据网络上当前和预计数据流量自动选择。当一个站点（station）改变其时隙分配时，它会向范围内的所有其他站点宣布其新位置，允许每个站点不断更新其内部“时隙图”。可用的高精度标准时间参考是SOTDMA的关键，它来自无线电导航系统使用的精确定时信号，因此无线电导航系统能够决定船只信息系统的位置和标准时间参考。
AIS B级是采用载波监听时分多路访问（CSTDMA）技术开发，专门针对小型和休闲船只，它在避免碰撞方面具有与AIS A级相同的基本功能，但实现的功能较少，因此能够以较低的总价格实现。
AIS对接收端口（Rx）阻塞和互调性能的要求非常严格，这出于几个原因，其中包括船舶通常运行区域无线电频谱的拥挤性，海上交通的高密度以及高功率陆基发射器的存在等等。因此，AIS收发器的设计多年来发展很快，如今高集成度的CML公司CMX910 A级和B级 AIS基带信号处理器等包含所有海事AIS功能，包括多功能同步和定时及控制功能。
新兴应用
虽然AIS主要用于避免碰撞，但也可以使用ITU-R M建议1371-1中定义的6种不同类型的专用信息（ASM）进行船舶之间以及船舶与岸上设施之间传输附加信息。 ASM信息是由发射端的应用所创建，并由接收端的另一个应用进行解码和显示，可以处理到特定接收站或广播到有效范围内的所有站点，。
该功能已经促使开发了许多AIS应用，能够支持捕鱼船队监测和控制、海上安全、航标（aids to navigation）、搜索和救援、事故调查、洋流调查、基础设施保护以及船队和货物跟踪等领域的应用。
随着AIS B级收发器在捕鱼船队、内陆航运和休闲船只等各种船舶上的出现和广泛采用，已经开发了越来越多的应用，这种趋势并将继续。同时，诸如exactEarth®的exactTrax®系统之类的卫星通信系统通过较弱AIS信号能提供可靠的卫星接收，克服了传统的VHF范围限制，从而实现了真正的全球船队监控应用。
MarineTraffic和HIS Markit的AISLIve等AIS应用是功能强大的船队和集装箱跟踪的两个应用例子，由支持卫星的AIS提供支持。在市场应用的另一端， Boat Watch、SeaNav、Boat Beacon等许多低成本应用则针对小型船只用户，并可在iOS和Android设备上运行。
AIS应用开发的新解决方案
随着AIS在海洋环境中应用的快速增长，上市速度至关重要，AIS B级收发器制造商可借助于一系列开发工具，例如CML Microcircuits的DE70322T Marine AIS B级演示套件加快开发进程，如图3所示。
该演示板/参考设计套件包含完整的AIS B级（IEC 62287-1）功能，其设计宗旨是帮助制造商实现AIS B级收发器快速开发，且以最低成本推向市场。

图3：DE70322T海事AIS B级演示套件。
（来源：CML Microcircuits）
DE70322T能够在161.975MHz（AIS信道1）和162.025MHz（AIS信道2）上实现双通道接收器/单发射器，具有25kHz信道间隔和9600bps无线传输数据速率。接收器可在整个海事频段（156.000～162.050 MHz）内编程，而发射器则针对上部海事频段（160.000至162.050 MHz）进行了优化，能够提供两种功能图像（Function Images™）：

7032 / 7042FI-1.x：完整的AIS B级操作
7032 / 7042FI-3.x：完整的海事AIS B级操作，同时增加了ExactTrax™

板载ARM微控制器（STM32F411VET6）允许具备USB连接的主机使用CML脚本处理语言直接控制CMX7032，或运行内置的Rx-only 应用。它还可提供JTAG探头，以便设计人员可以实现自己的代码和/或实现完整的B级CSTDMA协议栈。它还有足够的存储器和处理能力来实现B级SOTDMA（IEC 62287-2）协议栈，但板载RF输出限制为2W。
结论
小型休闲船只、渔船和其他类型船只的业主正在基于AIS应用中越来越多地广泛采用AIS B级收发器，船队监控、渔业保护和货物跟踪等热门应用现在也可以利用Exacttrax等基于卫星的AIS应用，使其具有全球可视性。在这种动态环境中，至关重要的是能够快速创建新AIS应用，并将其迅速推向市场，CML Microcircuits的 DE70322T Marine AIS B级演示套件是AIS开发工具加速开发进程的一个示例。

2006年发布了一个“更轻”的成本更低的Class B （B级）版本，针对娱乐船只和小型渔船等较小的船只，这些船只不需要遵守SOLAS公约，使其能够自愿地采用AIS系统。
AIS收发器介绍
AIS技术由IMO和国际灯塔管理协会（IALA）的技术委员会制定，系统的技术规范包含在ITU技术建议ITU-R M.1371-1中。图2给出了AIS单元的通用框图，一般包括：

天线；
一个VHF发射器；
两个多通道VHF接收器；
一个通道70 VHF接收器，用于通道管理（仅限AIS A级）；
一个中央处理单元（CPU）；
一个电子定位系统，全球导航卫星系统接收器，用于提供定时和位置；
与航向和速度设备以及其他船载传感器的接口；
与雷达/自动雷达绘图辅助设备（ARPA）、电子海图系统/电子海图显示和信息系统（ECS / ECDIS）和组合导航系统（INS）的接口；
内置完整性测试（BIIT）；
小型显示器和键盘用于输入和检索数据。

图2：AIS框图。
AIS主要工作在两个专用VHF信道（AIS1-161,975 MHz和AIS2-162,025 MHz），如果这些频道在特定区域内不可用，则AIS能够自动切换到备用指定信道。
使用自组织时分多址访问（SOTDMA）协议，系统可将来自许多用户的多个传输信息同步到单个信道上。 SOTDMA协议将每分钟时间分为2,250个时隙，AIS报告能够纳入一个或多个时隙，这些是根据网络上当前和预计数据流量自动选择。当一个站点（station）改变其时隙分配时，它会向范围内的所有其他站点宣布其新位置，允许每个站点不断更新其内部“时隙图”。可用的高精度标准时间参考是SOTDMA的关键，它来自无线电导航系统使用的精确定时信号，因此无线电导航系统能够决定船只信息系统的位置和标准时间参考。
AIS B级是采用载波监听时分多路访问（CSTDMA）技术开发，专门针对小型和休闲船只，它在避免碰撞方面具有与AIS A级相同的基本功能，但实现的功能较少，因此能够以较低的总价格实现。
AIS对接收端口（Rx）阻塞和互调性能的要求非常严格，这出于几个原因，其中包括船舶通常运行区域无线电频谱的拥挤性，海上交通的高密度以及高功率陆基发射器的存在等等。因此，AIS收发器的设计多年来发展很快，如今高集成度的CML公司CMX910 A级和B级 AIS基带信号处理器等包含所有海事AIS功能，包括多功能同步和定时及控制功能。
新兴应用
虽然AIS主要用于避免碰撞，但也可以使用ITU-R M建议1371-1中定义的6种不同类型的专用信息（ASM）进行船舶之间以及船舶与岸上设施之间传输附加信息。 ASM信息是由发射端的应用所创建，并由接收端的另一个应用进行解码和显示，可以处理到特定接收站或广播到有效范围内的所有站点，。
该功能已经促使开发了许多AIS应用，能够支持捕鱼船队监测和控制、海上安全、航标（aids to navigation）、搜索和救援、事故调查、洋流调查、基础设施保护以及船队和货物跟踪等领域的应用。
随着AIS B级收发器在捕鱼船队、内陆航运和休闲船只等各种船舶上的出现和广泛采用，已经开发了越来越多的应用，这种趋势并将继续。同时，诸如exactEarth®的exactTrax®系统之类的卫星通信系统通过较弱AIS信号能提供可靠的卫星接收，克服了传统的VHF范围限制，从而实现了真正的全球船队监控应用。
MarineTraffic和HIS Markit的AISLIve等AIS应用是功能强大的船队和集装箱跟踪的两个应用例子，由支持卫星的AIS提供支持。在市场应用的另一端， Boat Watch、SeaNav、Boat Beacon等许多低成本应用则针对小型船只用户，并可在iOS和Android设备上运行。
AIS应用开发的新解决方案
随着AIS在海洋环境中应用的快速增长，上市速度至关重要，AIS B级收发器制造商可借助于一系列开发工具，例如CML Microcircuits的DE70322T Marine AIS B级演示套件加快开发进程，如图3所示。
该演示板/参考设计套件包含完整的AIS B级（IEC 62287-1）功能，其设计宗旨是帮助制造商实现AIS B级收发器快速开发，且以最低成本推向市场。

图3：DE70322T海事AIS B级演示套件。
（来源：CML Microcircuits）
DE70322T能够在161.975MHz（AIS信道1）和162.025MHz（AIS信道2）上实现双通道接收器/单发射器，具有25kHz信道间隔和9600bps无线传输数据速率。接收器可在整个海事频段（156.000～162.050 MHz）内编程，而发射器则针对上部海事频段（160.000至162.050 MHz）进行了优化，能够提供两种功能图像（Function Images™）：

7032 / 7042FI-1.x：完整的AIS B级操作
7032 / 7042FI-3.x：完整的海事AIS B级操作，同时增加了ExactTrax™

板载ARM微控制器（STM32F411VET6）允许具备USB连接的主机使用CML脚本处理语言直接控制CMX7032，或运行内置的Rx-only 应用。它还可提供JTAG探头，以便设计人员可以实现自己的代码和/或实现完整的B级CSTDMA协议栈。它还有足够的存储器和处理能力来实现B级SOTDMA（IEC 62287-2）协议栈，但板载RF输出限制为2W。
结论
小型休闲船只、渔船和其他类型船只的业主正在基于AIS应用中越来越多地广泛采用AIS B级收发器，船队监控、渔业保护和货物跟踪等热门应用现在也可以利用Exacttrax等基于卫星的AIS应用，使其具有全球可视性。在这种动态环境中，至关重要的是能够快速创建新AIS应用，并将其迅速推向市场，CML Microcircuits的 DE70322T Marine AIS B级演示套件是AIS开发工具加速开发进程的一个示例。

周菊

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刘晓红

杜亚琼

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