AIS是什么？靠它能识别船舶国籍？学通信的赶紧了解一下吧！

最近伊朗封锁了霍尔木兹海峡，敌对国家的船进不来也出不去。怎么识别船是哪个国家的呢？通过AIS就可以。AIS就是船舶自动识别系统（Automatic Identification System）。它就像船上的“电子身份证”，能自动向外广播船只的动态，让周围的船和岸上的管理部门都能清楚地掌握海上交通情况。

虽然AIS广播的信息里没有直接的“国家”一栏，但我们完全可以通过它广播的 MMSI（Maritime Mobile Service Identity）来“解码”出船籍。

MMSI是一个9位数字的唯一识别码，每艘船都有自己专属的一个。这个号码的前三位，也叫“海上识别数字”（MID），就代表着船舶的国籍。这就好比手机号的前三位能告诉你属于哪家运营商一样。

近日伊朗外长确认差异化封锁，即禁止美、以、欧、日、韩船只通航，中、俄、印可以通航。很多国家直接在系统里面改国籍了。

AIS系统的通信架构是参考国际标准化组织的OSI七层模型设计的，但为了高效地实现特定功能，它简化成了一个四层协议栈。你可以把它想象成寄快递的过程：

1. 核心接入技术：时分多址

AIS系统最核心的通信技术是时分多址（TDMA）。它把时间分割成一个个极小的片段，分配给不同的船只使用。你可以想象一个大操场，虽然所有人都想同时说话，但只要安排好每个人的发言时间，大家轮流讲，就能互不干扰。

• 时间结构：AIS系统将1分钟定义为一帧，每一帧又被精细地划分为2250个时隙，每个时隙只有约26.67毫秒。

• 传输能力：每个时隙可以传输256比特的数据。这就好比每个时间片都有一辆“数据小车”，载着船舶的信息发向空中。

为了应对不同情况，AIS还发展出了几种聪明的“排队策略”（接入方式）：

• 自组织时分多址 （SOTDMA）：这是最核心、最常用的模式，用于开阔海域。每艘船就像一个独立、自觉的个体，它会持续监听信道，了解周围哪些时隙被占用了，然后像一个有经验的与会者，自动为自己选择一个空闲的时隙发言，并提前预告自己下一次发言的时间。这种方式不需要中心基站分配，网络可以自我组织，非常高效和稳健。

• 随机接入时分多址 （RATDMA）：用于“第一次发言”。当一艘船刚进入一个区域，需要发送第一条信息时，它会用这个方式随机选择一个时隙，以宣告自己的到来。

• 增量时分多址 （ITDMA）：用于处理“临时插播”。当船舶需要临时改变报告频率（如正在变速或转向），或有重要的安全信息需要立即广播时，就用这种方式抢占或预留时隙。

• 固定接入时分多址 （FATDMA）：主要给岸基基站使用。基站的发送时隙是事先由管理部门预先规划好的，以保证关键信息的稳定播发。

2. 信号调制方式：GMSK

物理层决定了信号如何在空中传播。AIS系统采用高斯滤波最小频移键控（GMSK） 调制技术。

这是一种非常高效的调制方式，它有两个主要优点：

1. 抗干扰能力强：即使在信号微弱或有同频干扰的情况下（ITU标准要求在信干比10dB时，报文接收成功率仍不小于80%），也能较好地保证数据正确接收。

2. 频谱利用率高：GMSK信号占用的频带窄，能量集中，这对于拥挤的VHF海上频段来说至关重要。

3. 报文结构与解码

最终，所有技术都要落实到具体的报文上。之前提到的MMSI码，就包含在这些报文中。

• 报文结构：AIS报文通常以"!AIVDM"或"!AIVDO"开头，后面跟上一串看似乱码的字符。这串字符实际上包含了消息的条数、语句编号、电台识别码、频道和经过编码的核心数据。核心数据采用了一种6比特ASCII码的特殊编码方式，将船舶的各类信息压缩成可见字符，方便传输。

• 解码过程：接收方（如另一艘船或岸基基站）在收到报文后，会进行反向操作：

1. 首先根据校验码验证数据是否正确。

2. 如果一条信息被分成了多条报文，需要将它们合并。

3. 将合并后的ASCII字符，逐个转换成6位二进制码，再重新拼接成8位字节的数据流。

4. 最后，严格遵循ITU-R M.1371协议的规定，从数据流的特定位置，按照指定位宽，依次提取出MMSI、经纬度、航速、船名等信息。

我们可以把研发AIS系统这样的任务，看作是在设计一个庞大而精密的通信网络。同学们在学校学习的各个知识模块，都能在这里找到用武之地：