船舶交通管理系统VTS6130924
船舶交通管理系统VTS6(130924)
32bit
头
部
TCP
头长
源端口
目的端口
序列号
确认号
保留
UAP RS F
RCS SY I CKHTN N
窗口大小
校验和
紧急指针
可选项+填充（位数为32的整倍数）
数据（长度可变）
3、UDP协议 用户数据报协议，是面向无连接的传送层协议。
不提供纠错和流量控制功能。
UDP数据段的格式：
32bit
头
源端口
部
Video, trigger, rotation Video, trigger, rotation
Maintenance Display
Hub
Ethernet
Dual DU configuration
DDUU
DDUU
Switch
Not part of the supply Hydrographic sensor Weather station
（5）其他特性 a）接口数据传输速率； b）同步工作方式/异步工作方式。
3、 V.11/V.24接口（RS232D） 为 一 完 备 的 串 行 物 理 接 口 。 与 EIA 的 RS422A/RS449接口兼容。 （1）机械特性 （2）电器特性 （3）功能特性 （4）规程特性 （5）其他特性
4、RS530 是EIA制订的一个串行物理接口。 （1）机械特性：与V.24/V.28接口基本相同，只是插针 分配不同。
CCTV
Status concentrator UAIS
Base station
router
MUX
3 voice channels
Video, trigger, rotation Video, trigger, rotation
船舶交通管理系统(VTS)概况及进展
第19卷 第9期 中 国 水 运 Vol.19 No.9 2019年 9月 China Water Transport September 2019收稿日期：2019-03-26作者简介：陈 珺（1971-），男，中港疏浚有限公司海务监督长，工程师。
船舶交通管理系统（VTS）概况及进展陈 珺，常德化（中港疏浚有限公司，上海200136）摘 要：介绍了VTS 系统的组成，概述了VTS 系统的发展历史及国内外研究现状，探讨了VTS 立法不够完善，系统运行人员职权不明确，系统运行过程中数据交换与共享所需时间相对滞后等亟待解决的问题，提出了相应的解决对策。
指出目前我国VTS 系统与国外先进水平相比还存在着较大差距，应合理整合多种智能助航系统，研发新型助航设备，优化升级VTS 系统，以增强我国VTS 系统的智能化、自动化管理水平，提高我国VTS 系统的交通管理效能。
关键词：VTS 系统；规范化交通管理；智能化交通管理中图分类号：U692 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）09-0037-02引言船舶交通管理系统（英文简称VTS）由雷达、CCTV、AIS、无线通讯等子系统组成，利用甚高频（VHF）和雷达影像，结合电子海图（ECDIS）和卫星定位对在港湾或进出港口的船舶实施监控、协调，并为其提供咨询服务的系统[1]。
VTS 的投入与使用，大大提高了港口效益，降低了船舶事故率和环境污染频次，为船舶交通安全管理提供了巨大帮助。
但是，我国VTS 管理效能并不是很高，仍有较大的进步空间，因此合理细化我国VTS 系统运行过程的不足，精确分析相关制约因素，提出与之相关的合理化的建议和技术，将为我国VTS 系统的推进提供必要的帮助。
一、VTS 系统的发展历史1985年《VTS 指南》出台前，世界范围内的VTS 系统规模不统一、立法、技术、管理等方面也存在着较大差异[2]；19世纪中期至20世纪40年代，世界范围内使用简单的声、光、电信号系统和电报、电话通信系统作为船舶交通管理的主要手段；1948年，Cossor 雷达公司在马恩岛建成第一个岸基雷达监控站；20世纪50年代至70年代，一批岸基雷达链在欧洲国家港口相继建成，以港口雷达和无线电话的方式对覆盖水域进行交通管理；20世纪70年代至80年，管理水域从港口延伸到外海或覆盖整个河川航道至入海口，并以雷达加VHF（甚高频）无线电话对船舶进行跟踪并显示所跟踪船舶的有关运动数据；20世纪80年代至今，管理水域由河川、港口扩展到沿海，以计算机为中心的多种信息采集与处理技术的综合应运而生，VTS 系统逐渐趋于合理化、标准化。
VTS及AIS知识介绍
• 中国海事局为了让主管当局和船方可以实
现信息共享，使船方可以享受更多的服务， 使主管当局可以更方便地进行管理和服务， 经过详细的分析及调研，听取了各方专家 意见， 于2003年引入AIS，组织开发了AIS 应用软件，经过了专家评审，并于2008年在 全国范围内推广使用AIS应用软件。
3、AIS的作用
齿轮箱
收 X波段 发 10kw 机
控 制 器
收 发 X波段 10kw 机 维 修 终 端
雷达信号处理器
3、雷达数据处理子系统
主要用于对雷达信号进行处理，对目标进 行录取、跟踪，由雷达视频处理器、雷达 录取及跟踪器组成。 4、多传感器综合处理子系统 主要用于将来自各雷达站的雷达视频信息、 AIS信息、跟踪数据信息进行融合，多雷达 目标的判定和跟踪、危险判断和报警等综 合处理。
Digitizing Unit
Digitizing Unit
Service Display
Track Server Track Server Archive Server Web Server Information Server
5、交通显示与控制子系统
主要用于显示管理水域的交通信息，同时 也是VTS实施管理和服务的人—机接口。 6、船舶数据处理子系统 主要用于对VTS管理区域的船舶信息进行管 理和统计。
3、VTS的助航服务功能
（1）“助航服务”是一项辅助船舶作出航行决策， 并监视其航行状态，特别是在困难的航行条件和气 象条件下，或者在船舶有故障或缺陷的情况下实施 的服务。助航服务一般是在船舶请求下或VTS认为 有必要时提供的，而且仅仅在已经确实识别且能在 整个过程中保持识别的情况下才能提供。 （2）助航服务能提供航行信息，一般以提出航行建 议（如航向建议）的方式协助船舶做出航行决策。 例如，提供船舶的实际航向和航速；船舶相对于航 道轴线和航向点的位置；周围船舶的位置、标识和 航行意图；对个别船舶的警告；管理区域内，两船 交叉或会遇前，向船舶提示两船间距并判定船舶是 否偏航等。
船舶交通管理系统(VTS)信息发布技术
船舶交通管理系统(VTS)信息发布技术摘要：本文针对VTS信息发布技术当中的WebGIS、AIS和GPRS三种技术方法进行了分析和探讨，针对VTS技术在中国的整体布局和发展目标，以及VTS系统提供的服务和信息的当前状态进行了简述，依据不同方法的各自特征，建议按照具体用户的不同而挑选更加匹配的技术方法。
关键词：VTS AIS WebGIS GPRS1引言：VTS是一项综合性的交通管理体系平台，这个平台融合了通信技术、导航技术、网络计算机技术、和航海技术等多项科学技术，如果其管理效力得被有力的利用起来，它不仅将大大提升海事当局的宏观管控能力，而且能够有效的提升海事系统内各项数据传输和调取的速度。
然而，由于中国的VTS主要监视设备主要依靠从国外引进，并且不同国外生产商的雷达数据格式、系统处理软件和集成格式软件存在一定程度的差异性，并且不同生产商的设备型号都不相同，因此在中国使用的大多数VTS设备存在很大的缺点，无法有效实现信息搜集和数据调取的有效共享，资助与现有的海事信息系统不兼容，无法有效实现数据之间的传输、处理、存储和共享，即使在内部共用的体系内，也无法达到共享信息的目的，最终导致了VTS系统的效率不高。
因此，我们急需针对VTS信息处理技术开展有效的分析和研究，对现有VTS系统进行再次研发，并尽快提高VTS系统的集成信息水平。
VTS系统的二次开发主要涉及两个方面：信息处理和信息发布。
因此，本文针对VTS信息处理和广播技术开展有效分析。
1 VTS的信息源及其处理TS信息主要来自各种传感器，通常包括雷达、VHF、 CCTV、 AIS和ECDIS 等。
1.1雷达在微波波段工作的港口往往会使用雷达来对交通进行管控。
由于雷达通常适用于微波波段，它很容易受到其他船只或其他物体的干扰，这些船只或物体妨碍了对于区域真正目标的定位，此外，随着观察区域的变大，显著的降低了目标的测量精准度和分辨程度。
1.2 CCTV视频监控系统通过使用摄像设备，捕捉船舶主要移动位置一种影像图像，这些图像通过微波通信链路进行编码、压缩并传输至VTS平台，在经过解压缩、存储、转换后才能反应为具体的数据信息。
VTS船舶交通管理解析
VTS的发展
第四阶段 主要特点： 1. 设置目的：除了安全、效率、防污外，集 信息查询、动态控制、交通管理、事故应 急决策于一体； 2. 管理水域：以港口、水道为基点的海区； 3. 技术手段：信息技术、通讯技术和网络技 术有机地结合在一起； 4. 管理规定更加细化、日趋完善。
VTS的定义
VTS指南定义 船舶交通服务（VTS）——由主管机关实施 的，用于提高船舶交通安全和效率及保护 环境的服务。在VTS覆盖水域内，这种服务 应能与交通相互作用并对交通形势变化做 出反应。 IMO A .857（20）决议 1997年11月27日通过 船舶交通服务（VTS）指南
VTS的功能
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
助航服务 注意事项： 有相当的技巧和经验 能保持连续有效跟踪 全面掌握交通态势 系统设备精确可靠 禁止对船舶靠泊实施助航 禁止向船舶下达具体操纵指令 应有双方的确认 必要时可请引航协助
VTS的功能
1.
2.
3.
交通组织（服务） 定义：指在VTS覆盖水域内为识别和管理 潜在的危险（防止出现危险）的海上交通 局面，确保船舶安全高效通航而提供的一 种管理行为（服务）。 交通组织在一定程度上是对船舶交通进行 调度指挥，具有强制性质。 适用于交通繁忙时或者有特种运输船舶航 行可能影响其他交通的情况。 强制遵守的管理规则和条例是交通组织的 基础。
我国VTS现状
到2009年底，我国共建成VTS 28个，雷达 站 91个，VTS值班人员650余人。占全世 界的1/3以上。 覆盖范围从南到北，包括长江流域，基本 形成网络。 监管的水域从港口延伸到重要通航水域。 作用的发挥超出了起初的预料。
VTS不是万能的，但没有VTS是万万不能的
船舶交通管理系统VTS
中华人民共和国船舶交通管理系统安全监督管理规则（1997年9月15日交通部令［1997］8号发布）第一章总则第一条为加强船舶交通管理，保障船舶交通安全，提高船舶交通效率，保护水域环境，根据《中华人民共和国海上交通安全法》、《中华人民共和国内河交通安全管理条例》等有关法律、法规，制定本规则。
第二条本规则适用于在中华人民共和国沿海及内河设有船舶交通管理系统（以下称VTS系统）的区域内航行、停泊和作业的船舶、设施（以下简称船舶）及其所有人、经营人和代理人。
第三条中华人民共和国港务监督机构是全国船舶交通管理系统安全监督管理的主管机关（以下简称主管机关）。
主管机关设置的船舶交通管理中心（以下称VTS中心）是依据本规则负责具体实施船舶交通管理的运行中心。
第二章船舶报告第四条船舶在VTS区域内航行、停泊和作业时，必须按主管机关颁发的《VTS用户指南》所明确的报告程序和内容，通过甚高频无线电话或其他有效手段向VTS中心进行船舶动态报告。
第五条船舶在VTS区域内发生交通事故、污染事故或其他紧急情况时，应通过甚高频无线电话或其他一切有效手段立即向VTS中心报告。
第六条船舶发现助航标志异常、有碍航行安全的障碍物、漂流物或其他妨碍航行安全的异常情况时，应迅速向VTS中心报告。
第七条船舶与VTS中心在甚高频无线电话中所使用的语言应为汉语普通话或英语。
第三章船舶交通管理第八条除应遵守《中华人民共和国内河避碰规则》外，还应遵守交通部和主管机关颁布的有关航行、避让的特别规定。
第九条船舶在VTS区域内航行时，应用安全航速行驶，并应遵守交通部和主管机关的限速规定。
第十条船舶在VTS区域内应按规定锚泊，并应遵守锚泊秩序。
第十一条任何船舶不得在航道、港池和其他禁锚区锚泊，紧急情况下锚泊必须立即报告VTS中心。
第十二条船舶在锚地并靠或过驳必须符合交通部和主管机关的有关规定，并应及时通报VTS中心。
第十三条VTS中心根据交通流量和通航环境情况及港口船舶动态计划实施交通组织。
船舶交通管理系统VTS
Rmax4
2
2
PG e T A T
0.23g
64
P 3 rmin
港外搜索与监视雷达：≥24Nmile；
港区和航道监视雷达：>5-6Nmile （浓雾，中型浮标，
船舶交通管理系统VTS
3、极化形式 一般为水平极化或垂直极化，也可在喇叭口加置
45°金属斜板的方法得到圆极化波。
4、特点
1）容易实现理想的振幅分布，方向性图较
好（旁瓣可达-30dB）；
2）频带较宽，风阻较小，转速均匀，驱动
功率低；
船舶交通管理系统VTS
3）天线长度LA受到波导中脉冲信号过渡特性的 限制； τ ≥（2~4）Tr=(2~4) LA/Vg τ：脉冲宽度； Tr：隙缝波导天线渡越时间； Vg：波导中能量的传播速度（群速）。
船舶交通管理系统VTS
2、基本功能
（1）探测 （2）定位 （3）显示 （4）信息源
3、主要特点
（1）较高的定位精度和分辨力； （2）低噪声、大动态范围的接收性能； （3）较强的杂波抑制能力； （4）高可靠性； （5）较高的自检船和舶交自通管控理系能统V力TS 等。
4、导航雷达基本原理
1）雷达的基本概念 雷达：利用电磁波的二次辐射、转发或固有辐射来探测目 标，获取目标空间坐标、速度、特征等信息的一种无线电 装置。 雷达目标（target）：形成对雷达电波反射收带宽、视频量化 精度和 显示分辨率。（见教材3.7.6）
rc
c (
2
d vR
船舶交通管理系统VTS5
•3）以适当的更新速率提供船位和操纵信息以便于管 理当局和其他船舶精确跟踪和监视船舶动态。
•4）以适当的工作模式和时隙与其他AIS台交换数据。
•5）具有准确的定时功能。 •6）具有设备自检功能（BITE）。
•1998.5：IMO MSC69会议采纳了AIS性能标准草案。
•1998.7：IMO NAV44会议建议2002年起300总吨及以上新船和 客轮必须安装AIS.
• 1998 ： ITU-R 通 过 全 球 AIS 专 用 两 个 VHF 频 道 ： CH 87B f=161.975MHz； CH 88B f=162.025MHz，从而满足了AIS需 求的频率条件。
•
台频道；
•
接收频道：CH88B、CH87B或指定。
• 2、VTS利用AIS向船舶发送的信息内容 • 1）未装备AIS设备的船舶的信息（主要是静态信
息和动态信息）；
• 2）航行警告等。
•四、时隙的划分与选择
•1、时隙划分 •AIS数据帧长度：1分钟，2250个时隙。
•每个船舶AIS用户或VTS中心可以选择一个或多 个时隙。
•1分钟
•26.67m s •时隙0 •时隙1
•时隙2249 •当 前 帧
ห้องสมุดไป่ตู้
•时隙0 •时隙1
•时隙2249 •下 一 帧
•2、时隙的选择 •1）自组织TDMA（SOTDMA） • （1）该协议提供了在没有控制台介入的情况下 ，解决寻址冲突的方法。 • （2）移动用户用该协议进行位置广播以及识别 附近用户发送信息。 • （3）传输信息：一般为重要的信息或不断更新 的信息。 • （4）时隙选择过程： •确定时隙范围—>得到可供选择使用的时隙—>在可 选时隙中随机确定一个时隙。
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（2）电器特性：非平衡双流口电路。
R0
Vo C0
V1
R1
C1
El
发生器
接收器
a）发射器性能：|Vo|≤25V，短路电流小于0.5A， 当El=0时， 5V≤ |Vl |≤15V； b）接收器性能：
El ≤ 2V，Cl ≤2500pF， 3k Ω ≤ Rl ≤7kΩ c）接收器有效输入电平：
备注 地线 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 不平衡 不平衡 不平衡
5、G703
国际电报电话咨询委员会（ CCITT ）推荐的数字电
路上的物理和逻辑特性标准，在通常用法中， G703
只表示2.048Mbps 线路。 1）功能要求 在两个传输方向上，均能传送 2048kbit/s 信息信
等。
§6.2 信息传输系统的构成
一、信息传输系统的基本结构
1、一般信息传输系统的基本构成
信源 设备
传输连 接设备
传输 信道
传输连 接设备
信宿 设备
2、VTS 信息传输系统的基本构成
路由器
视频 矩阵
路由器
RS232
串口 服务器
G703 G703
音频 矩阵 3路话音
Ethernet
多、无线传输方式 无线传输的优点：
1) 传输距离远； 2) 成本低； 3)管理方便。
2、有线传输方式 同轴电缆 光纤 电话线
特点： 1）受干扰影响小； 2）便于实现专用线路； 3）借助公众网实现可提高系统的可扩展性和减少工 程投资。
3、确定传输方式的因素 1）传输信息形式； 2）传输距离； 3）实际勘测地形条件； 4）价格成本； 5）管理维修条件和系统技术发展的适应性
船舶交通管理电子系统
(第六章)
第六章 信息传输子系统
§6.1 概述 一、信息传输子系统的主要任务和特点
1. 任务 在雷达站和 VTS中心或雷达站与雷达站之间建立信
息联系。
2. 信号特点
1）模拟信号和数据信号兼有； 2）信号带宽相差较大； 3）单向和双向信号兼有。
二、技术要求
1、具有良好的匹配特性 2、工作带宽必须满足传输多媒体信息的要求 3、保证信息的准确传输 4、其他性能指标按一般信息传输系统的性能来确定
号和 2048kHz 定时信号，且能保持比特序列独立性。 2）接口类型 是同向的，但传输线对规定了同轴线对和对称
线两种。
3）接口特性 （a）标称比特率： 2048kbit/s； （b）传输的信号速率的最大容差：± 50 ×10-6； （c）2048kHz 定时信号和信息在同一方向上传输； （d）对于同一传输方向，用一同轴线对或对称线对； （e）传输码型： HDB3（三阶高密度双极性码）； （f）输出口规范和输入口规范； （g）接地规定。
2 接收数据（RD）
3 发送数据（TD）
4 数据终端就绪（DTR）
5 信号地
引脚
功能
6 数据设备就绪（DSR）
7 请求发送（RTS）
8 清除发送（CTS）
9 振铃指示（RI）
2、V.24/V.28接口（RS232D ） 是ITU-T V.24和V.28共同规定的一个完备的串行物
理接口。主要应用在传输速率低（ 20kbit/s以下）、传 输距离近（数十米）的场合。
G703
Ethernet
多路复用器
RS232 路由器
串口 服务器
RS530
Ethernet
DDN
…
操作工作站 路由器
RS530
3路话音
G703
二、接口标准
1、RS232 电子工业协会（ EIA ）推荐标准，是关于连接数据处 理设备的通用标准，定义数据连接设备和数据终端设 备的三方面特性： 1）接口电路的机械特性； 2）穿过接口的电信号特性（数据结构、逻辑电平和 码流特性）； 3）信号的含义。
接口电路编号 102
103A,103B 104A,104B 105A,105B 106A,106B 107A,107B 108.2A,108.2B 109A,109B 113A,113B 114A,114B 115A,115B
140 141 142
插针（孔）分配 7
2,14 3,16 4,19 5,13 6,22 20,23 8,10 24,11 15,12 17,9 21 18 25
功能：为互连的异种物理网提供统一的IP地址，屏蔽下层物理网 络地址的差异，统一异种网地址，保证异种网的互通。
Vl <-3V，判为“1”，为正逻辑； Vl >3V，判为“0”，为负逻辑。
d）信号波形特性 （3）功能特性
接口中信号线即接口电路的作用。 （4）规程特性
物理接口两侧建立、维持、拆除物理连接及传送 比特流而在接口电路上采取的动作顺序。动作用接口 电路上的电平的升降来体现。 （5）其他特性
a）接口数据传输速率； b）同步工作方式 /异步工作方式。
在功能上，与 CCITT V .24/V.28相同。
1）接口电路的机械特性
两个连接器， DCE 端为母（孔）， DTE 端为公（针）。
2）穿过接口的电信号特性
数值0 +15v +3v
3）信号的含义连接器引脚分配。 数值1 -3v
DB9异步串口（ DTE ）的引脚分配： -15v
引脚
功能
1 接收线信号检测（DLSD）
三、因特网网络协议 因特网的参考模型自下而上可分为 5层：物理层、
数据链路层、网络层、传送层和应用层。 因特网对物理层和数据链路层没有太大的限制，可
以使用多种协议。 网络层和传送层则采用统一的协议，网络层采用 IP
协议，传送层采用 TCP协议。应用层由于业务的不同， 存在着多个协议。
1、IP 协议
3、 V.11/V.24接口（RS232D ） 为一完备的串行物理接口。与 EIA的 RS422A/RS449 接口兼容。 （1）机械特性 （2）电器特性 （3）功能特性 （4）规程特性 （5）其他特性
4、RS530 是EIA制订的一个串行物理接口。 （1）机械特性：与 V.24/V.28接口基本相同，只是插针 分配不同。 （2）电器特性： 140、141、142接口电路符合 ITU-T V.10建议的规定，其余符合 ITU-T V.11建议的规定。 （3）功能特性和规程特性：符合 ITU-T V.24建议的规定。