卫星AIS是一种船舶定位技术，通过低轨道的卫星接收船舶发送的AIS报文信息，卫星将接收和解码AIS报文信息转发给相应的地球站，从而让陆地管理机构掌握船舶的相关动态信息，实现对远海海域航行船舶的监控。

卫星AIS概念

卫星AIS背景

AIS诞生于20世纪90年代，是集现代通信、网络和信息技术于一体的多门类高科技新型航海助航设备和安全信息系统，其主要目的是方便船船间和船岸间进行航行数据的交换，以增强航行安全和对海难事件的监控。

人们不断地发展远距离探测技术来加强对远离陆地航行船舶的跟踪探测。在国际上，几年前美国、挪威等国家就开始了对卫星探测AIS技术的研究，并在ITU和IMO相关分委会框架下提出了使用卫星探测船载AIS信息的议案。

卫星探测AIS

从概念上讲，卫星探测AIS即使用一颗或者多颗低轨道的卫星(卫星轨道高度在600 km到1000 km)，在这些卫星上面搭载AIS收发机来接收和解码AIS报文并将信息转发给相应的地球站，从而让陆地管理机构掌握船舶的相关动态信息。卫星AIS系统主要用于传输AIS报文信息，以短消息数据传输为主。且运行卫星数量较少，属于低轨小卫星系统。

从小卫星提供的通信业务来划分。卫星AIS属于非实时通信系统。系统对船舶位置的覆盖不是一直持续的。要实现系统全球范围的覆盖并保证一定数量地球站的使用，有必要使用存储转发技术来传输AIS数据。即用户发送的报文在卫星上解调/解码，若信宿站就在当前卫星覆盖范围内，文件就被立即转发到信宿站，否则文件将由卫星固态存储器保存。等待卫星飞临信宿站上空时再被转发。在卫星覆盖区内，系统用户间可以实时地进行通信并下载数据。

卫星探测AIS同传统的船船之间或船岸AIS探测之间在一些关键的技术参数上存在着不同。比如：接收机灵敏度，天线增益和可靠性要求等等。

除此之外。人们对卫星探测AIS的性能要求同陆地系统也不同：传统AIS主要是为了实时可靠地成功接收和解码收到的报文：而对使用卫星探测AIS来监控船舶，不需要有那么高的可靠性，对于距离海岸几百海里的船舶，每小时更新一次位置已经足够。

对于更远海域的船舶。每4小时更新一次船位已经足够。卫星探测AIS技术在国际上一经提出。就引起了广泛的关注，在MSC85和MSC86会议上，许多代表团对任何人均可以接收并使用AIS信息特别是信息被用作商业用途表示关注：同时还非常关注A类船载AIS设备的改造要求，需要专门在现有VHF频段内分配无线电频段，即与GMDSS遇险16频道相邻的频道；以及将该问题纳入IMO的电子航海战略的研究等问题。另有一些国家认为IMO正在建设LRIT系统。发展卫星探测AIS是否存在重复建设表示质疑。

美国则认为卫星探测AIS的理念和技术仍在初始萌芽阶段，但应作为加强海上安全和保安的另一手段。美国强调卫星探测AIS不能代替LRIT。而是对LRIT的补充、辅助。

对此。我国代表提醒会议充分注意卫星探测AIS可能给船舶安全和保安带来的负面影响：并提议需要进一步论证开展卫星探测AIS的可行性和必要性，尤其是卫星获得AIS信息用于商业目的的潜在危害，以及对LRIT系统的不利影响等；应先深入进行相关研究，根据研究结果，视其必要，按照新工作项目程序开展下一步工作。

MSC委员会最终决定，可支持由ITU继续该项研究，但须注意与LRIT的关系、安全保密和数据收集散发等方面的内容。在此阶段IMO不做任何承诺，待ITU的研究结果后再做决定。

卫星AIS系统的核心结构功能

船站、卫星、地面站是构成卫星AIS系统的主要组成部分，三者分别对应船载地面移动站、星载通信有效载荷单元、地面固定岸站。其中扮演着核心角色的部分应该是星载通信有效载荷单元，它应该具有系统网络管理、星历管理、报文存储与转发以及信令管理等功能。

(1)网络资源管理：主要完成网络通信资源，如信令信道以及信息信道等资源的状态检测，以及资源的按需分配：并从接收到的AIS报文中将不需要的报文信息、冗余信息以及其他干扰信息剔除。

(2)报文存储与转发：在接收到报文后，查看信宿站是否正处在覆盖区内。如果是。则将报文信息转发给它：如果不是。则对需要在卫星暂存的AIS报文进行所需存储空间的分配、维护和回收，等信宿站进入到卫星覆盖区的时候再将存储信息发送给它。

(3)信令管理：代替系统网络中心的功能，负责用于通信、控制及管理的全部信令的管理。

(4)星历管理：根据卫星的轨道参数和运行时间建立卫星星下点地理位置和时间的映射关系。并将星历情况通过下行的信令信道广播给当前覆盖区的所有用户。以帮助这些AIS用户终端进行卫星位置预报和通信时问估计。进行区域防调。防止用户同时群发报文造成时隙冲突引起报文丢失。

(5)全网时钟源：通过发送信令帧对覆盖区内的AIS用户终端进行广播，以帮助这些用户终端建立同步。

卫星AIS系统性能特点分析

卫星AIS技术的性能特点。主要从以下几个方面进行总结：

(1)报文内容：卫星AIS收集到的数据信息至少包括：MMSI和船舶信息、航行状态信息、位置信息、航速和航向等。

(2)时间间隔：卫星AIS报告的时间间隙为几分钟或者几个小时。这取决于卫星AIS系统的复杂性和设计情况以及海区船舶的密度。卫星AIS不能保证在任何环境下都能立刻获取数据。因为卫星星座设置和目标船舶环境会延迟信息收集。有时达半个小时。

(3)数据可靠性：卫星探测AIS的一个特点在于可以探测不合作的用户(在AIS频道传输假数据，特别是传输假位置信息)，系统基于多普勒频移对卫星接收到的信号进行分析处理，可以进行核实，从而判断该信号是否发自报文中提供的位置。

(4)数据获取权限：卫星探测AIS消息的另一个特点就是全球开放性服务。不同于点对点的系统，人们可以简单迅速地接收配备A类设备的船舶发送的AIS数据。这样一来，数据的安全性就相对差一些。用户可以自由获取并使用接收到的AIS信号。包括潜在的商业用途，这可能会对船舶保安带来一定的负面影响。

(5)后续应用：卫星AIS获取的数据类似于传统的AIS数据。陆地上的监控系统中已经普遍融合了AIS系统。由于卫星AIS数据类似于传统的AIS数据，经过简单修改就可以加入到岸站收集到的数据中，从而容易地整合到现有的使用AIS数据的海事交通监管系统中去。方便后续应用。

卫星AIS作为跟踪系统具有以下一些特点：

(1)高质量的服务：提供的内容信息丰富，并且能够检查船舶发送的位置信息的完整性。

(2)对用户限制少：卫星AIS不是点对点系统，用户不需要支付任何电信费用。

(3)覆盖面广：系统可以达到全球覆盖，包括极地区域。

(4)卫星AIS不是要取代LRIT，而是要补充完善它。LRIT是点对点通信工具，用于获取信息和监控：卫星AIS则是全球跟踪，用于船队管理。

卫星AIS发展方向的研究

卫星AIS发展技术问题的研究

美国、加拿大等一些技术先进的国家早已加入到对该技术的研究中去。加拿大的COM DEV公司在2008年就已经实验成功利用卫星AIS接收报文。从技术的角度上讲。卫星探测AIS技术已经取得了不小的进展。但是使用卫星探测AIS在技术上存在着较突出的难题，即报文相互冲突的问题。由于卫星天线覆盖面积太大。这样覆盖区域内的AIS信号在被接收时会发生时隙冲突，造成报文丢失，使得卫星成功探测并解码AIS报文的机率减小，尤其在船舶密度较大的区域探测效果不甚理想。对此。考虑的解决办法有两种：一是增添新的频道作为专用的卫星AIS传输信道，可用的两个频道是VHF75(156.775MHz)和VHF76(156.825MHz)频道，但是这些频道与VHFl6国际遇险安全通信频道相邻，担心这会和VHFl6频道产生干扰。二是对现有的AIS设备进行升级改造，虽然对于大部分设备都是软件升级。但这个过程可能会比较麻烦。需要进一步验证这两种方法的可行性。同时也需要探寻其他可行的解决方法。

卫星AIS应用方向的研究

开展应用研究。主要是分析卫星探测AIS技术的潜在应用方向，即该技术可以应用于哪些方面，并能够给航运业带来积极的影响。

例如：

船队管理方面

由于船岸通信距离和通信设施等因素的影响，岸基难以及时有效地监督船舶的航行动态，并对船舶营运做出及时的管理和指导。这一直是困扰航运业的难题。而卫星探测AIS技术的出发点就是为了实现船舶远距离监控，可以考虑利用该技术自身的特点研究建立船舶AIS数据中心，获取船舶信息。从而掌握船舶动态，实现船舶全球监控。获取到充分的船舶信息是实施船队管理的关键。因此在开展后续应用研究时，应该要把地面站控制中心的建设以及地面数据中心系统的开发与研制作为主要研究方向，并考虑数据仓库技术等海量数据存储工具，以便信息能够有效地被地面接收和存储。

数据的分析利用方面

作为通信信息系统来说，信息是关注的重点。而从这些原始数据中挖掘到有价值的信息更为关键。在这个环节，要加强对相关的数据挖掘算法及软件的研究与开发上，对AIS数据进行分析，挖掘出航运和经贸方面的有关信息。以供人们对国际航运动态及时进行恰当评估。

信息安全方面

卫星探测AIS信息的一个特点就是全球开放性服务，用户可以自由获取并使用接收到的AIS信号。但信息的公开就会影响到数据的安全。可能会对船舶保安带来一定的负面影响。建议开展对卫星通信群组机密性方面的课题研究。尝试对卫星AIS数据的可用性进行设置，戈U定数据的保密等级，并对用户权限进行授权。根据不同权限提供不同级别的数据，以便保护用户的商业需求以及海事管理机构的国家需求。

卫星AIS与LRIT之间的关系

LRIT系统已于2009年6月30日起正式实施。二者之间到底是什么关系，是相互影响，还是相互补充。虽然二者都能够实现船舶的远距离跟踪探测，但是由于所用通信设施、技术的不同，二者还存在很大差异。在传输报文内容、时问间隔、数据可靠性及权限等方面各有不同，尤其在报文内容方面，LRIT系统由于其较少的传输信息量限制了它的应用范嗣，而相比之下，卫星AIS传输的信息种类要多一些，这就意味着其应用范同更广。在具体应用方面，需要深入探讨其可行的应用范围，再结合LRIT系统的运行使用情况进行对比分析。才能对卫星AIS和LRIT之间的关系做出最恰当的论断。

卫星AIS提供商

ORBCOMM和Norsk Romsenter是卫星提供商，各自拥有低轨卫星接收AIS数据；BolooMo是卫星AIS数据提供商和应用提供商，通过其软件产品BLM-Shipping提供基于卫星AIS数据的应用和服务，包括船队管理，远洋船舶定位与追踪，AIS历史轨迹查询，目的港与目的航线预测等。