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AIS系统与应用 第四章 AIS信息传输 船讯网提供的船舶信息 4．1 AIS 信息数据包格式 上升沿 对准序列 开始标志 数 据 帧校验序列 结束标志 缓 冲 8bits 24bits 8bits 168bits 16bits 8bits 24bits （1）对准序列 对准序列称为位同步码（或比特同步码），其作用是把收发两端时钟对准，使码位对齐，以给出每个码元的判决时刻。对准序列是由0、1交替的数码组成的一段信号，用NRZI（反向不归零）编码，并以0作为对准序列的结束码。 （2）开始标志和结束标志 开始标志称字同步，又称帧同步码，它表示信息的开始位。为了能在接收端实现正确区分码字、码句或码帧，需要在信息传输中设置帧同步。AIS帧同步码为8比特长，由标准的HDLC标成，用于检测一个发射数据包的开始，作为信息起始的时间标准。帧同步一般是在位同步的基础上实现的。 结束标志表示信息传输结束，与开始标志相同，也是由标准的HDLC标志组成。 （3）数据 信息数据是真正所需传输的信息内容。它分为两个部分：信息标志和信息内容。 信息标志是用来表示信息类型、信息数量、优先级和路径的； 信息内容是通信双方所需求的数据，对于船舶自动识别系统而言，主要是指航行信息。 （4）帧校验序列 由于脉冲噪音、白噪声和衰落等原因的影响，会使通信网络每次传送数据可能出现某种类型的错误。误码检测是任何数据通信网络的一个很重要的部分，误码检测技术是为了判断传送的数据是否有错误。 AIS中数据传输运用的误码检测技术是循环冗余校验。循环冗余校验CRC（Cyclic Redundancy Check）码是网络通信中用得最广泛的错误检测码，是一种漏检率低得多也便于实现的检错码。 循环冗余校验CRC （5）缓冲区 缓冲区共有24比特长，它包括4比特的比特填充，12比特距离延迟，2比特转发器延迟以及6比特同步抖动。 l 比特填充：比特填充就是在输出比特流中有超过5个连续的1，则要插入一个0。 l 距离延迟：为不同距离的电台发送的子帧提供保护时间。 l 转发器延迟：为双工转发器提供转换时间。 l同步抖动 4．2 AIS 信息内容 静态信息包括：MMSI码、船名（呼号）、船长及宽度、船舶类别及AIS位置传感器的天线在船舶所处位置等； 动态信息包括：精确及完整的船舶位置、UTC时间、对地航线、对地速度、船首向、航行状态和转向速度； 与航行相关信息包括：船舶吃水、危险货物、目的地、计划航行路线； 与安全相关的短信息包括：重要的航行警告或重要的气象警告。 4．3 AIS的同步与保护时间 AIS帧是AIS系统的基本时帧单元，它是由若干时隙组成。在时隙内传送的信号叫子帧。为保证相邻时隙中的子帧不发生重叠，设有保护时间 。子帧的内容包括报头和报文（信息）。 4.3.1 传播时延和保护时间 在AIS通信中，信息的传播存在着时延。即使两个船台的时钟完全同步，由于传播时延的存在，信号到达他船或岸台接收机时，仍有可能造成相邻时隙的接收信号因为时延不同而发生交叠。为防止这种交叠干扰，通常在一个时隙末尾（或开头）设置一定的保护时间，在保护时间内不发送信息。此保护时间对船台之间以及船台与岸台之间正常传输信息来说是不可缺少的。 在AIS通信系统中，缓冲区内保护时间不仅要考虑发射计时误差（同步抖动）、转发器误差、GPS接收机之间的随机时差ΔT等，还要考虑移动用户传播距离造成的时延。 若移动用户作用距离为R，光速为C，则电波传播时延τ为 τ = R/C ….…………………(4.1) 距离时延保护时间Tr 满足 Tr 〉τ …………………………(4.2) 4.4.1提供保护的最大传播距离 在AIS系统，缓冲区共有24比特长，它包括12比特距离延迟，为不同距离的电台发送子帧提供保护时间。根据AIS信息传输速率为9 600 bit/s，则船载AIS系统保护时间Tr为： Tr = 12/9600 = 1.25 （ms） …………………(4.3) 由式（3.4）得允许的最大传播时延 τmax ≈ Tr =1.25 （ms） ………(4.4) 由式（3.3）得最大作用距离Rmax Rmax = C·τmax = 202.48（nm）…………….…………(4.5) 根据ITU-R M.1371建议案附录2，当特殊环境要求时，对准序列使用32比特（一般为24比特），这种情况用减少距离延迟（8比特）来补偿,保护时间将变小。 Tr