AIS對(duì)船舶安全航行的應(yīng)用

1、淺談AIS在保障船舶安全中的應(yīng)用隨著海上交通的發(fā)展，船舶數(shù)量及船舶速度與海上通航密度 不斷提高，給船舶避碰、港口交管和航行安全提出了新的要求。 而現(xiàn)有的通訊導(dǎo)航設(shè)備存在很多的局限性，已不能滿足保障船舶 安全航行的要求，為了進(jìn)一步提高船舶安全航行的性能，AIS依 托當(dāng)今通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。AIS是海上移動(dòng)VHF波段采用TDMA技術(shù)交換數(shù)據(jù)的一種識(shí)別 顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)合成全球定位系統(tǒng)、電羅經(jīng)及自動(dòng)舵、雷達(dá)、 電子海圖等數(shù)據(jù)，按需要在顯示器上顯示船位以及船舶資料等動(dòng) 態(tài)和靜態(tài)信息。作為一項(xiàng)新出現(xiàn)的海事技術(shù)，AIS從推出后就越 來(lái)越多的受到國(guó)際航海界的關(guān)注，并逐漸被應(yīng)用于保障船舶航

2、行 安全中。目前，AIS在自動(dòng)船舶識(shí)別、改善和加強(qiáng)船舶跟蹤（更 大的覆蓋范圍、更高的定位精度、消除雷達(dá)盲區(qū)、自動(dòng)提供船舶 信息等）以及在海上搜救、海事調(diào)查等方面均發(fā)揮了其獨(dú)特的優(yōu) 勢(shì)，并取得了良好的效益。1997年IMO的航行安全分委會(huì)就將其納入了 SOLAS公約，并 確定了 2002年7月1日以后建造的船舶，必須安裝AIS； 2002年 7月1日以前建造的船舶，分階段執(zhí)行配備AIS的規(guī)定。成為強(qiáng) 制性要求，并要求該系統(tǒng)須滿足：船對(duì)船模式的避碰；港口 國(guó)獲得船舶及其所運(yùn)貨物的信息；作為VTS的工具。為使該系 統(tǒng)盡可能滿足以上操作需要，國(guó)籍海事組織將該系統(tǒng)確定為AIS: AAutomatic盡可

3、能減少人工操作IIdentification識(shí)別各種船對(duì)船、船對(duì)岸的必要信息 S-System即滿足各種需要的系統(tǒng)AIS系統(tǒng)是自航海雷達(dá)應(yīng)用以來(lái)又一先進(jìn)的航海設(shè)備，作為 一種船船、船岸間通訊及安全避碰手段，支持發(fā)展了雷達(dá)和船舶 交通服務(wù)，增進(jìn)了海上人命財(cái)產(chǎn)安全和航行安全。一、目前船舶避碰的主要方式及局限性1、ARPA 避碰。目前船舶使用的主要避碰設(shè)備是 ARPA（Automatic Radar plotting Aids即自動(dòng)雷達(dá)標(biāo)繪儀）雷達(dá)，它能為駕駛員提供目標(biāo) 船的方位、距離、航向、航速、CPA、TCPA等參數(shù)。當(dāng)目標(biāo)與本 船有碰撞危險(xiǎn)時(shí)，還可以通過(guò)燈光、聲響等方式發(fā)出碰撞危險(xiǎn)警 報(bào)。但是

4、這種利用ARPA進(jìn)行避碰操作有很大的局限性，主要是 ARPA獲取目標(biāo)信息的可靠性問(wèn)題，比如處于雨雪、海浪和陰影盲 區(qū)的目標(biāo)。ARPA在對(duì)雷達(dá)探測(cè)的目標(biāo)進(jìn)行處理的過(guò)程中，因受信 息處理技術(shù)的局限性而存在“誤、漏、丟”目標(biāo)的現(xiàn)象，天氣狀 況不好時(shí)，從ARPA上得到的信息也有一定的誤差。這些局限性可 能直接影響船舶安全。2、VHF和VTS協(xié)助避碰。通過(guò)岸基雷達(dá)搜索目標(biāo)信號(hào)的船舶港口交通管理系統(tǒng)被稱(chēng)為 VTS。使用VHF相互協(xié)調(diào)避碰也是船舶駕駛員常用的一種避碰方 式，但是對(duì)于沿海航行船舶，有時(shí)呼叫得不到應(yīng)答，有時(shí)對(duì)方根 本沒(méi)有守聽(tīng)；對(duì)于國(guó)際航行的船舶，由于駕駛員英語(yǔ)水平不一， 這種方式也存在局限性。在

5、以往的海上船舶碰撞事故中，也出現(xiàn) 過(guò)多起由于VHF設(shè)備語(yǔ)言交流上的問(wèn)題或操作問(wèn)題而不能及時(shí)協(xié) 調(diào)溝通，不能準(zhǔn)確了解對(duì)方船舶的信息與操船意圖，最終導(dǎo)致碰 撞事故發(fā)生的案例。二、AIS的基本功能及特點(diǎn)AIS基本功能有：識(shí)別本船周?chē)拇?；協(xié)助對(duì)選定的目 標(biāo)的跟蹤、避讓?zhuān)贿M(jìn)行船與船、船與岸之間信息交流；提供 輔助海上安全信息；可接口 VTS，增強(qiáng)港口監(jiān)管部門(mén)對(duì)所轄水 域船舶的監(jiān)控。AIS的基本特點(diǎn)：AIS系統(tǒng)在所有區(qū)域內(nèi)自主和連續(xù)工作；便 于主管部門(mén)控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈g隔；對(duì)來(lái)自于航行中船舶或主管部 門(mén)問(wèn)詢(xún)的數(shù)據(jù)傳輸響應(yīng)。傳輸：IMO編碼、MMSI碼（又叫船舶識(shí) 別號(hào)）、船名及呼號(hào)、船舶的主要尺度、船舶

6、類(lèi)型等船舶的靜態(tài)信 息。傳輸：船位、世界協(xié)調(diào)時(shí)（UTC）、距離、方位、航向（船 首向）、對(duì)地航速（SOG）、對(duì)地航向（COG）、航行狀態(tài)、轉(zhuǎn)向率、橫 傾角、縱傾和橫擺、最小會(huì)遇距離CPA、最小會(huì)遇時(shí)間TCPA等船 舶的動(dòng)態(tài)信息。傳輸：船舶吃水、目的港和預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間（ETA）、 航行計(jì)劃、危險(xiǎn)貨物類(lèi)型、簡(jiǎn)單的安全信息（氣象、航行警告等） 等與航行相關(guān)的信息。三、AIS在船舶避碰中的應(yīng)用隨著科學(xué)的發(fā)展，AIS的功能也越來(lái)越齊全。AIS在航海上的 最大用途就是在所有區(qū)域內(nèi)自主和連續(xù)工作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別，時(shí)刻 傳輸船舶的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)信息以及附加信息，如包括船籍、船位、 航線、航速、航向和轉(zhuǎn)向速率等給周?chē)?/p>

7、裝有AIS的船舶，船 舶之間實(shí)現(xiàn)另一種意義上的“互見(jiàn)”。所以，我們就能夠通過(guò)AIS 正確的了解倒周?chē)暗膭?dòng)態(tài)和有關(guān)信息，尤其是與船舶安全航 行相關(guān)的信息。因此，正確運(yùn)用AIS的功能和信息來(lái)協(xié)調(diào)避讓行 動(dòng)，對(duì)防止船舶碰撞，尤其是在能見(jiàn)度不良的水域情況下避免船 舶碰撞具有重要的作用。目前船舶避碰過(guò)程中，尤其在能見(jiàn)度不良情況下，使用較多 的設(shè)備是ARPA雷達(dá)。但ARPA雷達(dá)在使用上受自然環(huán)境的影響較 大，而AIS的使用可以解決或改善這些問(wèn)題，是對(duì)ARPA雷達(dá)有效 補(bǔ)充。例如：當(dāng)遇到雨雪、大風(fēng)浪等惡劣天氣時(shí)，雷達(dá)的回波 信號(hào)可能會(huì)受到干擾而出現(xiàn)雜波或丟失目標(biāo)等問(wèn)題。但AIS由于 工作原理的不同，受惡

8、劣天氣的影響要比雷達(dá)小得多，而且只要 在AIS的覆蓋區(qū)，目標(biāo)不會(huì)由于距離的遠(yuǎn)近、尺寸的大小和形狀 的不同而產(chǎn)生信號(hào)的差異。雷達(dá)有時(shí)無(wú)法觀測(cè)到航行于多島礁、 航道的彎頭或大船的背后等遮蔽水域時(shí)的目標(biāo)，而AIS只要無(wú)線 電波傳輸不受這些障礙物高度影響的情況下，仍可發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。這 可使航行于遮蔽水域的船舶及早發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，從而提高船舶在該水 域的航行安全。雷達(dá)基本不能發(fā)現(xiàn)進(jìn)入雷達(dá)盲區(qū)的距離極近的 目標(biāo)（如拖輪），而AIS仍能探測(cè)到這些極近距離的目標(biāo)。這有利 于對(duì)近距離船舶的監(jiān)控，確保船舶的航行安全。AIS也可作為一種了望和判斷碰撞的手段：（1）AIS系統(tǒng)作為 一種有效的了望手段，其接收的數(shù)據(jù)進(jìn)一步豐富和充

9、實(shí)了值班駕 駛員的了望信息。近期在沿海地區(qū)發(fā)生的一些重大事故，往往是 在能見(jiàn)度不良情況下高速行進(jìn)的大型船舶將漁船等小船撞沉，由 于海況、天氣和其他干擾因素對(duì)雷達(dá)探測(cè)的影響及選用雷達(dá)距離 標(biāo)尺帶來(lái)的限制，在特定的距離內(nèi)，雷達(dá)對(duì)小船和其他漂浮物有 探測(cè)不到的可能性，使小船發(fā)生碰撞概率居高不下，而大型船舶 與小船發(fā)生碰撞后，未感覺(jué)有碰撞發(fā)生而續(xù)航，沒(méi)有對(duì)遇險(xiǎn)人員 進(jìn)行及時(shí)救助，造成了海上人命財(cái)產(chǎn)的極大損失。（2）AIS又是 一種斷定是否存在碰撞危險(xiǎn)的有效手段。當(dāng)值班駕駛員對(duì)兩船是 否會(huì)發(fā)生碰撞存在懷疑時(shí)，可通過(guò)AIS船對(duì)船模式分析兩船的 DCPA和TCPA，AIS有精度極高的船舶定位，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)A

10、IS和 雷達(dá)等提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)幫助值班駕駛員斷定是否存在碰撞危險(xiǎn)；（3） AIS系統(tǒng)又是一種避免碰撞發(fā)生的有效手段。裝備AIS系統(tǒng) 的兩船如果存在碰撞危險(xiǎn)，兩船可通過(guò)AIS實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地探知對(duì)方 為避免碰撞而作的航向和航速的任何變動(dòng)，有助于判定兩船是否 正在形成或解除緊迫局面，以便及早地運(yùn)用良好的船藝避免與他 船碰撞，并可借助AIS查核避免行動(dòng)的有效性，切實(shí)做到駛過(guò)讓 清。四、AIS的其他特點(diǎn)1、AIS提供的船舶信息，減少了船船及船岸間大量的口頭通 信內(nèi)容和時(shí)間。測(cè)試表明：有了 AIS提供的船舶信息，使船方只 要進(jìn)行簡(jiǎn)單的船位報(bào)告，就能進(jìn)行有效地識(shí)別，幾乎減少了一半 的口頭通信時(shí)間，最大程度得消除了

11、語(yǔ)言障礙及誤解，有利于船 舶相互間集中時(shí)間進(jìn)行協(xié)調(diào)避讓。2、AIS有助于船舶和VTS識(shí)別雷達(dá)盲區(qū)船舶的航行動(dòng)態(tài)。因 雷達(dá)發(fā)射波被島礁等阻斷等原因造成的雷達(dá)盲區(qū)內(nèi)船舶的航行動(dòng) 態(tài)。AIS系統(tǒng)的船舶通過(guò)與附近船舶及岸基AIS數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換， 船位得到了與岸基AIS相連的DGPS的修正，船舶定位精度更高， 航行動(dòng)態(tài)更易識(shí)別。3、AIS把雷達(dá)回波、船舶相關(guān)信息緊密關(guān)聯(lián)在一起。駕駛員 在使用ARPA雷達(dá)時(shí)，時(shí)常會(huì)有這樣的經(jīng)歷：當(dāng)雷達(dá)跟蹤的兩船近 距離駛過(guò)，一船的標(biāo)識(shí)符跟隨另一船走等。一般來(lái)說(shuō)，雷達(dá)探測(cè) 感應(yīng)器離探測(cè)物標(biāo)超過(guò)一定距離（如3海里），而探測(cè)目標(biāo)之間的 距離小于一定距離（如80米），船舶標(biāo)識(shí)符交

12、換現(xiàn)象就會(huì)發(fā)生。 而AIS有效避免了船舶標(biāo)識(shí)符交換現(xiàn)象，讓船舶標(biāo)識(shí)符實(shí)時(shí)標(biāo)識(shí) 在船舶實(shí)際位置上。4、AIS有助于確定沿海事故嫌疑船舶并組織事故附近水域船 舶參與搜救。IMO規(guī)定：船舶上安裝的AIS設(shè)備除在有國(guó)際協(xié)議、 規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)要求保護(hù)航行信息的情況下（如為避免海盜獲悉船舶 信息）不得停止使用。故只要在沿海地區(qū)合理布局AIS基站，每 一條配備AIS設(shè)備的航行船舶動(dòng)態(tài)都能被實(shí)時(shí)跟蹤、記錄。近幾 年事故調(diào)處表明：沿海地區(qū)發(fā)生的船舶碰撞事故，大多數(shù)肇事逃 逸嫌疑船舶都是通過(guò)保存的AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行排查確定的。同時(shí)，AIS 清楚的顯示了事故水域附近的船舶。5、AIS可以方便的發(fā)布安全信息。船舶可以借助VT

13、S系統(tǒng)通 過(guò)AIS發(fā)布的安全信息、水文氣象信息、航行警告等有助于船舶 航行安全的信息，來(lái)更好的保障航行安全。五、AIS的前景展望AIS既是航海導(dǎo)航通信設(shè)備，又是船舶信息化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 利用傳統(tǒng)的甚高頻水上移動(dòng)通信頻率，采取了先進(jìn)的數(shù)字通信技 術(shù)，以GPS定位作為船位的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電子海圖顯示為顯示終端， 因此在保障海上安全航行方面有著廣闊的應(yīng)用前景：1、AIS從單臺(tái)儀器向網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展，從單一的提供數(shù)據(jù)向智 能專(zhuān)家系統(tǒng)發(fā)展，與VTS結(jié)合向新型船舶交管系統(tǒng)方向發(fā)展；脫 離單純的船舶裝配的單獨(dú)航行儀器，與海岸AIS網(wǎng)構(gòu)成船岸之間 航海保證系統(tǒng)，向互聯(lián)網(wǎng)（INTERNET）發(fā)展。2、船舶AIS與電子海圖顯示（ECDIS）技術(shù)集成為新型船舶 避碰專(zhuān)家系統(tǒng)；AIS與過(guò)去基于雷達(dá)的VTS結(jié)合集成為新型船 舶交管系統(tǒng)。3、AIS對(duì)船舶交通管理具有監(jiān)督能力，對(duì)運(yùn)輸船隊(duì)有調(diào)度、 營(yíng)運(yùn)的管理能力，對(duì)船舶進(jìn)出港口具有領(lǐng)航能力，對(duì)船舶遇險(xiǎn)有 搜救能力，對(duì)船舶海上航行有航行警告和氣象信息的能力，還有 船舶與公司之間信息通信的能力。雖然AIS的出現(xiàn)可以彌補(bǔ)船舶在航行中的一些不足之處，但 是我們不能認(rèn)為有了 AIS本船就可以得到足夠多的和