用于海事AIS系统的集成解决方案

船只在夜间经过时如何相互避让?

我们都知道雷达技术，但这只是用来避免发生碰撞的技术之一。

实际上，还有另一种称为自动识别系统(AIS)的解决方案，它对于避免海上事故以及对船舶进行监控也非常重要。

在使用AIS时，船舶将以固定间隔用公共无线电波发送未加密的VHF无线电信号，通常在船舶行进时间隔几秒钟，并根据船舶的速度而变化，而在船舶进入港口时则每三分钟间隔一次。发射的信号使用海上VHF频段中的两个信道87B和88B，通常具有高达20英里的作用范围。

这些信号可以被地面监测站或其他船只、甚至卫星接收。AIS标准定义了相关技术和运行参数，以确保所有符合AIS标准的设备都能协同工作，AIS也定义了所需的通信协议。

通过AIS信号，可以在屏幕或电子海图显示和信息系统(ECDIS)上显示附近船只的身份和位置。AIS信号还可以包括船舶的航向、速度和转弯速率，也可以使用来自船舶导航设备(例如GPS接收器)的信息。

不断增长的应用

AIS是由国际海事组织(IMO)在上世纪90年代中期引入。由于它的物理尺寸、复杂程度和功率要求等因素，其第一个版本(A类)仅要求在大型船舶上使用，并在大约10万艘船上得到应用。之后，在2006年，发布了AIS B类规范，使设备更简单，成本更低，从而使AIS能够被休闲娱乐船和渔船等许多小型船只采用。

随着更多AIS收发器得到应用和成本的下降，这推动了在AIS架构基础上运行的应用数量和种类的增加，其中包括国土安全、天气预报、渔业监测、海洋保护和外来物种运输等等。由于AIS规范支持六种不同类型的专用消息(ASM)，这些应用中的许多都充分利用了这种优势，因此它们可以彼此交换数据，而不会干扰基本的AIS功能。

克服开发限制

构建AIS的产品成本需要足够低，这对设备制造商来说是一个巨大挑战，尤其是在发展中国家。AIS收发器(如图1所示)集成了RF功能、数字处理能力和多种接口，能够连接到雷达/自动雷达绘图辅助系统(ARPA)、电子海图系统/电子海图显示和信息系统(ECS / ECDIS)、以及集成式导航系统(INS)等设备。

图1：通用AIS框图。

AIS B类设备采用复杂的载波侦听时分多址(CSTDMA)调制机制，并且必须满足IEC 62287-1(管理频谱使用和紧急服务访问)的要求。

这意味着设计AIS收发器可能是一项缓慢而复杂的工作，因此很难保持较低的成本。上市时间非常重要，如果公司内部开发人员尚不具备适当的专业知识，他们不可能有足够的时间去专门获取所需的专业知识。

专用设备可降低成本并缩短设计时间

为了克服这些问题，制造商可以使用预先集成有必需AIS功能的设备，而且这些设备已经过认证，符合相应的规范。这意味着开发人员可以专注于他们产品的差异化，而不必去更多地了解基本的AIS标准。

这里的一个示例是CML Microcircuits公司的SCT7033 AIS B类协议栈处理器(见图2)，它能够在低成本微控制器上实现完整的AIS B类CSTDMA协议栈，并且兼容IEC 62287-1和ITU-R M.1371-5。

SCT7033是专为AIS应用而开发，可在156.000MHz～162.050MHz的整个海事频段进行编程，能够实现双通道接收器和单发射器。

SCT7033能够与CML的CMX7032海事AIS基带处理器无缝集成，可提供灵活的接口连接到GNSS接收器、NMEA0183海事通信总线、状态LED和USB/UART接口，并能够自动将CML的AIS调制解调器处理器CMX7032和PLL配置为适当的AIS和海事无线电信道。

图2：SCT7033框图。(来源：CML Microcircuits)

在集成式器件(例如SCT7033)的基础上进行新产品开发可简化设计和认证流程，从而显著降低开发成本，并缩短上市时间。采用SCT7033进行集成设计，制造商能够以合理的价格提供正确的产品，进而可以更充分地利用AIS不断增长带来的机遇。