当前，随着全球经济与社会的快速发展，人们对海上运输的需求越来越大，对海上交通服务水平的要求也越来越高，这就要求交通工程人员和交通管理者能够准确掌握海上交通现状及其变化规律，为现在和未来的交通需求提供相应的工程设施及交通管理控制手段。因此，为了改善现存的交通或促进未来交通状况的好转，将事故和灾害发生的可能性降至最低，就需要通过广泛、深入的交通调查分析，建立具有传递和交换功能的交通流参数数据库，以满足海上交通的规划设计、管理和控制等多方面的需要。 
        船舶自动识别系统（AIS）是一种新型的船用助航设备。其功能及性能标准是由国际海事组织（IMO）、国际航标协会（IALA）、国际电联（ITU）等国际组织共同研究制定的。其主要目的是通过为船舶操纵人员提供更加精确、详细的航行环境信息，使之能够更好地监视和控制船舶航行，加强海上航行的安全性。国际海事组织（IMO）规定，2002年7月1日至2008年7月1日航行在国际航线300总吨以上的船舶和公约国航行于国内航线500总吨以上的船舶，分阶段执行配备船舶自动识别系统AIS（AutomaticIdentificationSystem）设备。AIS的出现和广泛应用，不仅提高了海上航行的安全系数，也为海上交通实况观测提供了一种崭新而又可靠的方法。
    1 基于AIS的海上交通调查的优势
    船载自动识别系统的主要功能是将船舶的标识信息、位置信息、运动参数和航行状态等与船舶航行安全有关的重要数据，通过VHF数据链路，广播给周围的船舶，以实现对本海区船舶的识别和监视。因此，只要利用AIS收发机的接收功能并选择适当的观测地点就可以对该观测点附近海域进行交通观测和调查。其优势如下：
    1．1 提高位置精确度
    AIS结合了GMDSS修正信号获得优于10m精度的船位。当前雷达系统由于其频率、回转率、带宽的限制，只能获得30~50m的精度。其他常规方法所提供的船位精度比起AIS更是望尘莫及。
    1．2 提供实时操纵数据
    基于传统方法所得到的动态数据（如对地航向和航速）是从船舶的历史轨迹中计算出来的，具有一定的延时。与此相比，AIS将提供实时操纵数据的特定参数的所有信息，如船首向和转向率。
    1．3 解决或改善其他常规方法在探测物标中出现的问题
    当遇到雨雪和大风浪等恶劣天气时、当目标船航行于多岛屿和弯头或大船背后时、当小船进入雷达盲区时都有可能对雷达探测目标造成严重的影响。AIS在抵抗自然条件影响方面要优越许多。
    1．4 船舶的自动识别
    虽然视觉观测也是一种可以直接获取船舶名称、级别、种类和国籍的常规观测方法，但是在夜间特别是能见度不良时观测人员根本无法发现来船，更不用说获取船舶各种信息了。
    1．5 减轻工作人员负担
    海上船舶的交通观测一般需要技术人员在24h不间断的前提下坚持数日（一般为3d以上）的持续工作。这种高要求、高负荷的工作无疑会给技术人员带来沉重的生理和心理压力，加之人员的技术水平和责任心参差不齐，必然会在观测和数据处理过程中出现不同程度的错误，违背了海上交通观测实事求是的原则，造成结果的失真。
    1．6 节约物力和财力
    随着AIS各种核心技术的不断成熟和激烈的市场竞争，AIS已经不再是IMO强制规定配备的奢侈品。利用AIS进行船舶交通流调查可以避免常规的调查方案由于调动大量人员、飞机、船舶等造成的大额开销。
    2 利用AIS进行海上交通调查的可行性分析
    海上交通调查的宗旨是全面和真实。AIS作为一个用于海上交通调查的监视系统，其作用距离和检测容量无疑是判断调查是否可行的两项重要性能指标。
    2．1 作用距离可行性
    据有关文献分析心，AIS的作用距离主要受限于VHF频段的无线电波的直线传播特性，即受限于地球的曲率效应，而与电波的传播损耗关系不大，特别是当系统工作于高档发射功率状态。
    依据国际电联（ITU）规定，船载自动识别系统工作在海上VHF频段，它的国际专用频道是161.975MHz和162.025MHz。在该频段的无线电波的传播具有准光学性，即接近直线的传播特性。根据平面几何知识和考虑到海上VHF频段的电磁波仍有一定的绕射能力，可以得到AIS的海上作用距离公式为（单位：nmile）：
                                                     
     式中，h₁和h₂分别表示两个AIS天线距海平面的高度（m）。一般认为AIS的海上作用距离为20～30nmile，该距离高于其它常规调查方法的作用距离，因此可以认为AIS的作用距离能够满足海上交通调查的要求。
    2．2 检测容量可行性
    由于开展海上交通调查的海域基本上都是交通密度较大的近岸地区，而这些地区一般都被VTS所覆盖，所以下面只对AIS在VTS水域的检测容量进行分析。
    在VTS水域内，船舶数量较多，而且它们所处的运动状态也较为多样，特别是正在驶入VTS水域的船舶需要报告船舶的所有信息，包括船舶的静态信息、动态信息以及航行相关信息，需要占用的时隙较多。但是，已经进入VTS水域的船舶，主要是报告船舶的位置等动态信息。因此，可以暂时忽略静态信息在信道的占有量，而只考虑动态信息占用系统容量的情况。将船舶的运动状态分为8类（i=1，2，．．．），即共有8种船舶运动状态（见表2）。设处于某种运动状态的船舶数量为m_i（i：l，2，．．．，8），动态信息报告周期死（单位均为秒），则包括所有运动状态的所有船舶占有信道的时隙总数N_e为：
                                                        
        AIS中，每一帧的长度为1min，被划分为2250个时隙。如果要保证某AIS台站的报告吞吐率均在50％以上，则要求该台站的VHF信道时隙占用率（信道负载率）小于70％，即系统允许占用的最大时隙数N_ms。为：
                             N_ms=2250×70%=1575
     为保证系统正常工作由：
                                                        
        根据上式可以求出m_i的值，即系统所容纳的处于i类运动状态的船舶数量，那么系统可容纳所有AIS船舶的总容量为：
                            
    根据VTS水域内船舶航行的实际情况，我们可以做一些假设，并使得监测容量得到最大。在VTS水域内，一般大多数船舶处于锚泊或低速（0～14kn）航行状态，高速（14kn以上）状态较少，但是改变航向的较多。于是根据这个实际情况，我们可得到VTS水域内各种运动状态船舶的总容量，如表1所示。
    表1VTS水域内AIS可容纳所有各种运动状态船舶的总容量

表1中的数据，即为系统在满足正常工作条件，且较为符合一般的实际情况下，在VTS水域内一个信道可容纳的船舶数量为407艘。倘若系统工作在两个信道上，则船舶容量会更大，可以近似认为是单信道下监测容量的2倍，即814艘。
    即使AIS的VHF网络半径以60nmile计算，在该区域内的所有AIS船舶一般也不可能达到407艘，因此，可以认为在海上交通调查时AIS在单信道上就可以满足正常工作的要求了。
    3 利用AIS进行海上交通调查需要解决的核心技术
    3．1 AIS原始数据的输出
    《国际海上人命安全公约》第五章修订草案是AIS设备配备要求的国际公约，只有满足国际公约和国际标准的AIS才能成为船舶强制安装的航行设备。本公约规定：AIS应提供符合恰当的国际船用接口标准以便于用户在别的系统中读取、选择并显示信息，AIS与信息处理器和显示器接口采用IEC61162标准，其通信协议采用RS232，RS485／422标准。
    AIS提供了以串行方式输出本船及目标船的动静态信息的用户接口，以便其它系统共享AIS的信息，当用户接口采用RS—422通信协议时，首先必须将?藕啪?RS—422/RS—232转换器转换，转换后的信号送人PC机串口，由PC机完成信号的采集和处理。以SAAB公司生产的AIS为例，其接口的传输波特率为38400bit，每个字节由10bit组成，l位起始位，8位数据位，1位停止位。接口的输出采用RS—422通信协议，采集AIS输出信息的硬件连接图如图1所示。                               

                                                       
        3．2 AIS信息的解码
    AIS基于TDMA通信技术，将目标的动态和静态信息以一定的数据格式，通过VHF的方式播发、接收。同时提供输出数据的接口，以便输出本船以及目标船的动态和静态信息，供其它的应用系统共享AIS的信息。数据传输采用面向比特的协议。该协议应当根据ISO/IEC3309，1993——分组结构的定义中所规定的高级数据链路控制规程（HDLC）。除控制字段忽略情况以外，应采用信息分组的结构，具体的解码过程可以参照ISO/IEC3309协议。
    3．3 AIS信息的归档对AIS原始数据的解析只是船舶交通流调查的开端，事后还要利用各种软件对解析后的数据进行整理、存储、加工、分类、维护、排序、检索和传输等一系列处理工作，并随之进行统计分析和理论研究，以便从宏观上和微观上了解掌握海上交通的实际状况、基本特征和一般规律，因此对AIS信息的归档是一项不可避免的工作。在这一过程中，数据库系统起到了举足轻重的作用，它使解析后的AIS信息拥有统一的结构，并对所有的信息实行统一、集中、独立的管理，保证数据的完整性和安全性，提高了数据的管理效率。在数据库的选取方面，操作人员可以根据个人习惯选择自己比较熟悉的应用软件，如：MicrosoftAccess、Oracle、SQL、Sybase等。
    4 AIS在海上交通调查中的应用实例
    2005年6月18