船舶交通管理系统VTS5(130910)
船舶交通管理系统VTS5
船舶交通管理系统VTS5简介船舶交通管理系统VTS5（Vessel Traffic Service）是一种基于技术、设备和人员的综合系统，旨在有效管理、监控和控制船舶交通。
VTS5系统采用先进的技术和功能，可以实时追踪船舶位置、警示船舶动态、提供导航建议和交通管理服务。
本文将介绍VTS5系统的主要功能、架构和技术特点。
功能船舶监控与追踪VTS5系统通过使用雷达、S等技术设备，可以实时监控和追踪船舶的位置、速度、航向和其他相关信息。
系统会将这些信息显示在电子地图上，让操作员可以清晰地了解船舶的动态。
此外，VTS5还可以根据船舶的位置和预测轨迹，提供预警功能，在有危险的情况下及时发出警报，以保证船舶的安全。
导航建议VTS5系统根据船舶的位置、航向和目的地等信息，可以对船舶提供导航建议。
通过分析地理和气象条件及其他船舶的运行情况，系统可以为船舶提供最佳航线、适宜的航速、安全距离等导航建议，帮助船舶安全、高效地航行。
交通管理VTS5系统不仅可以监控单个船舶的运行情况，还可以对整个航道、港口或海域的船舶交通进行管理。
系统可以实时监控船舶的密度、流速、交叉点等信息，并根据需求进行船舶流量控制和航行优化。
通过合理调度船舶的进出港次序和航行航线，VTS5可以降低碰撞风险、提高交通效率，并确保航道的通畅。
架构VTS5系统的架构包括船舶监控子系统、导航建议子系统和交通管理子系统。
船舶监控子系统船舶监控子系统是VTS5的核心组成部分，通过接收来自雷达、S等设备的数据，实时追踪船舶的位置和状态。
子系统使用强大的数据处理和分析算法，将船舶的动态信息显示在电子地图上，并提供图形化界面供操作员使用。
子系统还会根据船舶的位置和速度等信息，发出警报以确保航行安全。
导航建议子系统导航建议子系统基于船舶监控子系统提供的数据，进行航行规划和导航建议。
子系统会根据船舶的目的地、预测轨迹、地理条件等因素，为船舶提供最佳的航线和导航建议。
同时，子系统还会考虑其他船舶的运行情况，以避免碰撞和拥堵。
VTS船舶交通管理
大连交管中心主要工作职责
一、贯彻执行国家关于水上交通安全 管理的法律、法规和规章，履行相 关的国际公约及上级制定的实施细 则 。 制 定 并 实 施 大 连 VTS 系 统 运 行 管理规定及其相关规定。
VTS的功能
信息服务 形式：信息广播、信息提醒、应请求提供 尽量做到： 1. 妥善运用信息、建议、警告（包括指令） 2. 尽量避免发出指令性信息 3. 尊重船长对船舶航行与操纵的指挥权 4. 及时、清晰、准确、完整
VTS的功能
助航服务 定义：是一项应船舶的请求或在VTS中心 认为必要时，协助船舶做出航行决策，并 监视其效果的服务，特别是在困难的航行 或气象条件下，或者在船舶有故障或缺陷 的情况下实施的。 分为：主动助航、应请求提供
个VTS，49个雷达站 3. 覆盖了沿海大部港口和长江下游航段 4. VTS工程设计理论和方法趋于成熟 5. 对VTS指南有了统一的认识 6. 法律上明确了VTS的主管机关、作用地位 7. 各VTS制定了相应的规则和指南 8. 逐步发挥了VTS的作用和效应
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。
1970年以来，在水运发达国家出现了 以计算机为中心的更复杂更完善的交管系 统，由雷达、VHF通信、信息传输、数据 处理、VHF-DF、CCTV、GPS、信息记录 等若干子系统组成。
VTS的发展
第三阶段
1972年，美国首先将计算机技术应用 于传统的港口雷达，建立了旧金山实 验船舶交通系统，为ＶＴＳ高级监视 系统的建立奠定了技术基础。
直属海事系统船舶交通管理系统内部管理办法
直属海事系统船舶交通管理系统内部管理办法第一章总则第一条为充分发挥船舶交通管理系统,以下简称“VTS系统”,作用～全面规范VTS系统运行管理工作～全面提高VTS系统服务能力和水平～全面推进海事监管现代化～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》、《中华人民共和国船舶交通管理系统安全监督管理规则》和有关国际公约～制定本办法。
第二条本办法适用于直属海事系统所属VTS系统的内部运行管理行为。
第三条本办法所指VTS系统是指由海事主管机关公布并实施的～旨在保障船舶航行安全、保护水域环境、提高船舶交通效率～能实现船舶动态监管～并能为船舶提供交通服务的系统。
第四条 VTS系统是海事监管现代化的主要技术手段～VTS中心是海事动态监督管理和船舶交通服务的信息中心、协调中心和指挥中心。
各级海事管理机构应以VTS中心为核心～以建立对VTS区域全方位覆盖、全天候监控、快速反应的现代化水上交通安全监管体系为目标～充分发挥VTS系统作用～提高海事监管效能。
第二章职责第五条中华人民共和国海事局,以下简称“中国海事局”,主管全国VTS系统运行管理工作～其主要职责:,一,依据我国有关法律、法规及国际公约和技术标准制定VTS系统运行规章～并组织实施,,二,确定VTS系统各项工作目标和指标～并组织实施,,三,制定VTS中心主要工作岗位人员的上岗标准和培训大纲～组织对VTS工作人员进行培训和发证,,四,组织VTS区域内“特大事故”以及“造成重大社会影响的事故”的内部评估,,五,组织开展VTS系统硬、软件疑难问题的技术攻关～鉴定和推广科技成果, ,六,组织对新建和改建VTS系统的验收,,七,组织开展VTS相关国际交流与合作。
第六条直属海事局负责对本单位所属VTS系统的运行管理情况的监督检查和业务指导～其主要职责:,一,根据有关法律、法规和规章～制定本辖区VTS系统管理的实施细则及其它有关规定,,二,设立VTS系统运行机构和岗位,,三,核定VTS中心值守工作台数量和各岗位人员配备数量,,四,负责所属VTS系统对外开通运行的核准,,五,负责对所属VTS系统运行管理情况进行日常检查、年度考核、效益评估, ,六,负责所属VTS区域内“大事故”和“重大事故”的内部评估,,七,负责VTS中心各岗位人员注册登记和档案管理工作,,八,组织开展对VTS系统功能的研究和开发～并推广应用研究成果。
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。
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。
上海港水上交通管理系统（VTS）
上海港水上交通管理系统（VTS）上海港水上交通管理系统（VTS）上海港水上交通管理系统（VTS）于1994年9月12日正式启用，是集雷达、通信、导航、计算机数据处理和显示于一体的高技术系统，是我国大型的水上交管系统之一，具有世界先进水平。
系统覆盖了从浏河口到长江口灯船以外一百多公里的广大水域，包括一个吴淞VTS 分中心和吴淞口、横沙、长兴三个雷达站，具有信息服务、助航、船舶交通组织、联合行动支援等功能。
而且能够对航行船舶的即时航行数据和VHF通讯进行可靠而详尽的记录，为日后的船舶航行信息查询和水上交通事故调查处理提供了可靠的依据。
上海VTS自开通以来至2001年2月28日正常运行2361天，正常率达99.8%，共接收船舶报告726639艘次，对目标实施录取跟踪445122艘次，对船舶及设施提供安全信息服务86219次，纠正违章5950次，提供助航服务2932次，协助联合行66次，共收到表扬信150多封。
上海港水上交通管理系统工程自开通以来，真正地起到了“千里眼”、“顺风耳”的作用，保障了航行船舶的安全，取得了明显的社会效益：长江口航道船舶航行秩序明显好转，船舶事故明显下降；航道中船舶任意抛锚现象被杜绝；加强了锚泊安全，提高了锚地的使用率；为港航单位提供信息服务，分享船舶运行动态，实时、正确、及时得到船舶动态信息，提高了船舶、码头的营运率；加强VHF通信管理，通信秩序明显好转；对重点船舶的航行进行监护，并进行防污监视；为大型船舶重载过槽船、抢险救助、水上供给、提供消防器材的船舶提供助航服务；加强了对灯浮的监护，进一步提高了灯浮的完好率；多次缓解各种紧迫局面和避免潜在危险；多次实施联合行动支持，并取得了良好效果。
IMO主席威廉·奥尼尔参观上海VTS后称赞：在加拿大，我已对VTS系统有了相当的了解，而上海最现代化的设备和受过训练的工作人员给我留下了更深刻印象。
上海VTS开通后365天中事故同比分析，事故减少17件，下降44%；沉船减少6艘，下降67%；死亡减少5人，下降100%；大和重大事故减少14件，下降78%；经济损失减少320万元，下降16%。
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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3）航次相关信息 船舶吃水； 危险货物（种类）； 目的港； 预计到达时间（ETA）； 航行计划（转向点）； 船上人员（扩展电文）等。
4）有关安全的信息。
共采用了22种类型的电文表示（见教材中表5.7）。
2、数据格式 1）基本数据格式
参数
数据位
Message ID
6
DTE
1
Data Indicator
7）系统提供国际海事标准界面，并有输入和输出数 据的接口。
二、AIS的发展过程
•1992年： IALA向IMO, ITU提议使用DSC应答器系统.并 以ITU-R M.825号建议内容作为国际标准。
•1994—1995年： 瑞典、芬兰首次提出“无线电AIS”的概念。
•1995.7：瑞典芬兰联合在IMO NAV41会议上首次提出将 自组织时分多址技术（SOTDMA）应用于船舶间和船岸间 海上转发器系统的建议（草）提案。
GNSS-RX
AIS图像 显示器
2、主要参数 1）工作频道 ASI1-87B（161.975MHz） ASI2-88B（162.025MHz） 基于DSC：CH70（156.525MHz） 区域性规定频道
2）信道带宽 25KHz或12.5KHz
3）编码形式 NRZI(非归零翻转)编码
4）调试方式 高斯最小移频键控（GMSK）
2）能接收、处理船位、航向、航速等传感信息，自 动接收来自具有相同配备的船舶、管理当局及其他来 源的上述信息。
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）。
•1998.11：ITU-R通过“在VHF海上移动频段上使用时分多址 的 船 用 自 动 识 别 系 统 （ AIS） 的 技 术 特 性 ” 建 议 案 ITU-R M.1371。 •1999：IMO NAV45次会议通过AIS强制性安装决定：
• 2000.5：IMO MSC会议未通过上述强制性安装AIS的议案。
固定站包括： 1) AIS基站； 2) AIS单工转发站； 3) AIS双工转发站； 4) 装在航标上的航标AIS。 基站一般不独立工作，而是采用联网工作方式。
2、移动站基本构成
船首向设备
GNSS-RX
CPU
测速装置 转向率
最小显示器和 键盘
BITE 报警
AIS VHF-TX VHF-RX VHF-RX VHF-RX
AIS信道每分钟可传输2250个时隙。
26.67ms
……
1分钟（ 1帧：2250个）时隙
二、AIS信息分类与数据格式
1、信息分类
1）静态信息 AIS的海上移动服务标识（MMIS） 船舶呼号
船名
A
船舶长度和宽度
船舶类型
B
定位天线在船上的位置等
船舶龙骨以上高度（扩展电文）
CD
2）动态信息 船舶位置； UTC（Coordination Universal Time，协调世界时）时 间； 对地航速（SOG）； 对地航向（COG）； 艏向； 航行状态； 转向率（ROT）等。
•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.
• 1 9 9 8 ： 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。
5）数据发射比特率 9600b/s±50×10-6
6）发射稳定时间 1ms
7）发射功率 25W
3、通信工作模式 （1）自组织“船对船”工作模式； （2）自组织“船对岸” 工作模式； （3）自组织“船对船”和“船对岸”独立或
并行工作模式； （4）DSC。
定位，定时
GPS卫星
AIS信息
AIS岸台 （岸台）
VTS
海事
……
物流
管理
管理
AIS岸台网
4、操作模式 1）自主模式 自己决定发射时间表，且基站或转发站分配的时间表。
3）轮询 响应它船或管辖机构的询问，轮询模式的操
作与其他两种模式的操作无冲突。
§5.2 AIS信息传输
一、通信方式
采 用 SOTDMA（Self-organized Time Division Multiple Access，自组织时分多址）通信方式。
船舶交通管理电子系统
(第五章)
第五章 AIS子系统
§5.1 概述
一、AIS（Auto Identification System）的作用 和功能
1、作用 为船舶安全航行和避碰提供必要的信息。
2、功能
1）可在无需人工介入的情况下，主动连续地向具有 适当配备的主管当局的岸台和其他船舶（飞机）提供 与安全有关的信息。
1
User ID
30
Navigational Status
2
Rate of Turn
8
SOG
10
Position Accuracy
1
Longitude
28
Latitude
27
COG
12
Heading
9
Time Stamp
6
Spare
9
CommState
18
描述
本电文信息的标识 数据终端准备好
表示数据可发送 用户标识号
•2000.12：IMO MSC73会议通过AIS强制性安装议案。
三、AIS的基本构成和工作模式
1、分类 AIS可分为移动站和固定站两大类。 移动站包括： 1)完全符合IMO规范的A类船载AIS（Shipborn Class A AIS）; 2) 不 完 全 符 合 IMO 规 范 的 B 类 船 载 AIS （ Shipborn Class B AIS）; 3)装备在搜救飞机上的机载搜救AIS（Airborn Class B AIS）。
•1996.12：IMO MSC67会议，同意将广播式信息交换方案引 入AIS。
•1997：IMO NAV43会议通过通用船载AIS性能标准建议草案
• 1997.6：IMO MSC68会议，制定通报容量大的AIS性能标准。
•1997.10：ITU-R大会审议M.825号建议修正案，用AIS扩大 VTS信息，增加VTS用高速AIS的技术特性提案。