電子主體最終定稿

1、ARPA、AIS 及 ECDIS 在船舶避碰中的綜合應(yīng)用研究摘要隨著航海業(yè)的飛速發(fā)展，海上船舶愈發(fā)密集，船舶碰撞事故日益增多。而船舶避碰主要是依據(jù)ARPA、AIS和ECDIS的數(shù)據(jù)分析。因此，ARPA、AIS和ECDIS在海上船舶避碰中發(fā)揮著越來越重要的作用。本文立足于船舶避碰原理及常見避碰問題，通過對(duì)ARPA、AIS和ECDIS三種系統(tǒng)設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)、功能、及局限性的研究，總結(jié)出了三種導(dǎo)航系統(tǒng)各自的優(yōu)勢(shì)及風(fēng)險(xiǎn)性，并分析了三種系統(tǒng)兩兩組合導(dǎo)航和三者一起組合導(dǎo)航的優(yōu)勢(shì)和風(fēng)險(xiǎn)性。此外，本文針對(duì)ARPA、AIS和ECDIS三種系統(tǒng)綜合導(dǎo)航的風(fēng)險(xiǎn)提出了相關(guān)改善方案和處理措施。本文的研究結(jié)果可為減少今后

2、海上碰撞事故的發(fā)生，提高海上航行的安全性提供了借鑒和參考的作用。：船舶避碰；ARPA；AIS；電子海圖Research on the application of ARPA, AIS and ECDIS inship colliavoidanceAbstractWith the radevelopment of seafaring, ves at sea haveeensive.This leads to the increasing number of ship collis. We knowt prevention shipcolliis mainly based on the datay

3、sis of ARPA,AIS and ECDIS. So thesethree aids are playing a more and more important role in ship colliavoidance atsea. This pr summarizes the significanand risks of ARPA,AIS and ECDISaccording to the study of their structure, function, and comition of limiions.Besides, in this pr, we put forward thr

4、eeegrated navigation system for theproed improvement plan and pros-related measures under the risk of ARPA,r can provides a useful reference role on theAIS and ECDIS. The results of this preduce of collis at seahe future, and improve safety at seaKey Words: Ship ColliAvoidance; ARPA; AIS; ECDIS目錄中要

5、.英要I引 言01船舶避碰流程分析及常見碰撞原因11.1 船舶避碰流程分析11.2 常見船舶碰撞的原因22自動(dòng)標(biāo)繪儀（ARPA）32.1ARPA 概述32.2ARPA 的結(jié)構(gòu)組成32.3ARPA 的主要功能42.4ARPA 的局限性43船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）63.1AIS 概述63.2AIS 的組成63.3AIS 的主要功能73.4AIS 的局限性74電子海圖（ECDIS）94.1 電子海圖的定義94.2 電子海圖系統(tǒng)的組成94.3 電子海圖的功能104.4 電子海圖的局限性105ARPA、AIS 及 ECDIS 系統(tǒng)綜合避碰導(dǎo)航的應(yīng)用115.1 AIS 與 ARPA 組合在船舶避碰中的應(yīng)

6、用115.1.1 AIS 與 ARPA 在目標(biāo)識(shí)別中的應(yīng)用115.1.2 AIS 與 ARPA 在船舶避碰行動(dòng)中的配合使用115.2 AIS 與 ECDIS 組合在船舶避碰中的應(yīng)用125.2.1 減少顯示器數(shù)量,減輕航海負(fù)擔(dān)125.2.2 同時(shí)提供船舶和航行水域環(huán)境的信息125.2.3 更好對(duì) VTS 的功能進(jìn)行補(bǔ)充，使其發(fā)揮更大的作用135.3 ARPA 與 ECDIS 組合在船舶避碰中的應(yīng)用135.3.1ARPA 與 ECDIS 組合使用有助于確定本船與他船的位置135.3.2ARPA 與 ECDIS 組合使用有助于船舶避碰行動(dòng)145.3.3ARPA 與 ECDIS 組合使用有助于提高避碰

7、技巧145.4AIS、ARPA 與 ECDIS 在船舶避碰中的綜合應(yīng)用145.5ARPA、AIS 及 ECDIS 系統(tǒng)綜合導(dǎo)航的風(fēng)險(xiǎn)155.6ARPA、AIS 及 ECDIS 系統(tǒng)綜合導(dǎo)航的注意事項(xiàng)166 結(jié)束語17參考文獻(xiàn)18致謝20引 言20世紀(jì)中葉以后，由于海上的發(fā)展，船舶航行密度不斷增大，海上船舶碰撞事故也不斷增多1，這不僅造成了嚴(yán)重的與生命的損失，也對(duì)海洋環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。因此，船舶間的相互避碰自然也就成為了倍受全球關(guān)注且急需解決的航海問題。船舶碰撞無論在船舶避碰領(lǐng)域還是海上交通工程領(lǐng)域都是一個(gè)十分重要的概念2。為了減少船舶間碰撞的幾率，提高船舶間航行的安全性，目前主要采取兩個(gè)方面

8、措施，一方面是在船舶避碰規(guī)則的基礎(chǔ)上采用船舶分道通航制。另一方面則是利用各種新型的航海設(shè)備和系統(tǒng)來獲取本船和其它船舶精確的航海數(shù)據(jù)，并進(jìn)行有效的信息溝通，從而采取最佳的避碰措施?；谶@兩個(gè)方面的措施，研發(fā)各類船舶避碰數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和先進(jìn)航海儀器，對(duì)船舶避碰的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)分析和準(zhǔn)確處理，從而達(dá)到減少船舶避碰事故的效果，實(shí)現(xiàn)船舶避碰的目的3 。繼ARPA(Automatic Radar Plotting Aids) 在船舶安裝應(yīng)用之后， AIS(Automatic Identification System) 和ECDIS(Electronic Chart Display and Informati

9、on System)也相繼出現(xiàn)在了用于船舶避碰的系統(tǒng)設(shè)備之列并在船舶避碰中發(fā)揮了重要作用。1船舶避碰流程分析及常見碰撞原因1.1 船舶避碰流程分析所謂碰撞就是指本船與目標(biāo)船間的距離小于本船安全駛過該目標(biāo)所需的距離，而避碰就是使本船在行駛過與目標(biāo)船的距離始終大于安全距離。如圖1所示是常見的船舶避碰的流程圖，通常船舶避碰分為：目標(biāo)錄取、信息獲取、數(shù)據(jù)計(jì)算、態(tài)勢(shì)判斷以及實(shí)施措施五個(gè)步驟，其中數(shù)據(jù)計(jì)算和事態(tài)判斷是整個(gè)避碰過程的環(huán)節(jié)。駕駛員根據(jù) DCPA（最近會(huì)遇距離）、TCPA（到達(dá)最近會(huì)遇點(diǎn)所需的時(shí)間）以及本船和目標(biāo)船的航向、航速、方位等參數(shù)的分析對(duì)碰撞程度作出合理評(píng)估并與目標(biāo)船進(jìn)行有效的溝通才能采

10、取有效的避碰措施，保證船舶航行安全，因此獲取可靠的避碰參數(shù)以及與目標(biāo)船進(jìn)行有效的溝通是船舶避碰的關(guān)鍵所在。圖1.1 船舶避碰流程圖1.2 常見船舶碰撞的原因盡管船舶避碰的流程并不復(fù)雜，但是實(shí)際過碰失敗，其原因可歸納為如下幾點(diǎn)：依舊會(huì)出現(xiàn)很多問題導(dǎo)致避（1）由于天氣等不良的影響導(dǎo)致目標(biāo)獲取失敗或獲取不及時(shí)；避碰參數(shù)誤差較大，數(shù)據(jù)處理存在延時(shí)；避碰雙方未能進(jìn)行有效溝通，避讓措施配合出現(xiàn)；（4）避碰雙方海上避碰規(guī)則及瞭望不當(dāng)；（5）船舶設(shè)備故障。綜上，如何及時(shí)有效地獲取避碰參數(shù)、做好避讓措施的溝通是整個(gè)避碰過程的重中之重，而 ARPA、AIS 和 ECDIS 三種系統(tǒng)的綜合應(yīng)用就能良好地解決這兩個(gè)環(huán)

11、節(jié)，發(fā)揮的作用。2自動(dòng)標(biāo)繪儀（ARPA）2.1 ARPA 概述ARPA的中文名為“自動(dòng)標(biāo)繪儀”，以下簡稱為ARPA。這種自動(dòng)標(biāo)繪儀是在普通人工標(biāo)繪的基礎(chǔ)上，增加了計(jì)算機(jī)上的自動(dòng)捕捉目標(biāo)的功能發(fā)展而成的一種新型。當(dāng)系統(tǒng)錄取目標(biāo)后將進(jìn)行自動(dòng)并在顯示器上以矢量線的形式顯示出目標(biāo)船的航速和航向，并能提供CPA和TCPA等重要的避碰數(shù)據(jù)。與普通相比，ARPA能夠自動(dòng)，持續(xù)地提供船舶安全航行所需要的避碰信息,使得駕駛員能夠通過所獲得的數(shù)據(jù)采取最佳的避碰方案，大大減少船舶發(fā)生碰撞事故的可能性。2.2 ARPA 的結(jié)構(gòu)組成ARPA系統(tǒng)的基本組成如圖一所示。從圖中能夠看出ARPA系統(tǒng)主要是由傳感器和ARPA自身

12、兩個(gè)部分及諸如U盤、光盤的外本船航向等傳感信息。其中傳感器部分包括航海、計(jì)程儀、陀螺以器，它們主要負(fù)責(zé)為ARPA提供目標(biāo)回波、本船航速、圖2.1 ARPA 系統(tǒng)的基本組成框圖ARPA 部分由原始信號(hào)機(jī)、數(shù)據(jù)處理電路、電子計(jì)算機(jī)、顯示器、控制臺(tái)及電源等部分組成。其中電子計(jì)算機(jī)是整個(gè) ARPA 部分的，它能夠控制目標(biāo)的自動(dòng)錄取和追蹤從而獲得相應(yīng)的航行參數(shù)和避碰參數(shù)，自動(dòng)判斷是否存在航行碰撞的，完成相應(yīng)的標(biāo)繪和計(jì)算。2.3 ARPA 的主要功能（1）ARPA 可以通過自身的自動(dòng)檢測(cè)和預(yù)處理功能排除噪聲等干擾從而獲取可靠穩(wěn)定的目標(biāo)。（2）ARPA能夠持續(xù)從傳感器獲取相關(guān)的航行和避碰信息數(shù)據(jù)，通過設(shè)置M

13、INCPA(允許目標(biāo)安全通過本船所需的最小會(huì)遇距離)和MCPA（允許目標(biāo)到達(dá)最小會(huì)遇距離的最小時(shí)間）數(shù)據(jù)、矢量、PPC（碰撞點(diǎn)）或PAD（期）從而保證駕駛員能夠提前、快速、準(zhǔn)確地對(duì)航行態(tài)勢(shì)作出有效判斷，減小碰撞危險(xiǎn)。（3）ARPA 具有定位、導(dǎo)航、試操船等功能，自動(dòng)化程度高，有效減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)，保證足夠的精力用于船舶駕駛保證航行安全。2.4 ARPA 的局限性(1)傳感器誤差引起的 ARPA 的局限性:ARPA 的傳感器部分由陀螺、計(jì)程儀組成，因此這些傳感器的誤差也能造成 ARPA 的誤差。例如：受緯度、沖對(duì)計(jì)程儀讀擊、固體、搖擺等引起的誤差都會(huì)導(dǎo)致 ARPA 的航向誤差；數(shù)的影響會(huì)導(dǎo)致 A

14、RPA 顯示的本船航速是確的。(2)ARPA 錄取的局限性:由于 ARPA 的錄取容量有限；目標(biāo)回波的強(qiáng)弱受預(yù)處理效果影響；自動(dòng)錄取圈的大小、范圍、設(shè)置的不以及受錄取目標(biāo)的距離太近、速度太快、面積太小、數(shù)據(jù)不穩(wěn)等的限制，ARPA 不能保證全部錄取所有的目標(biāo)。(3)ARPA的局限性:ARPA受到容量的限制目標(biāo)大小的限制；目標(biāo)受到不同程度的目標(biāo)之間距離太近雜波干擾；目標(biāo)回波的強(qiáng)弱不穩(wěn);或速度太快等影響；標(biāo)的情況。處理延時(shí)等原因的影響,ARPA會(huì)出現(xiàn)誤或者丟失目(4)ARPA的局限性：由于ARPA受雜波干擾、警戒圈設(shè)置范圍等的影響會(huì)出現(xiàn)虛、漏等現(xiàn)象。而且ARPA的工作原理是根據(jù)DCPA（最近會(huì)遇距離

15、）和TCPA（達(dá)到最近會(huì)遇距離的時(shí)間）的分析預(yù)判來的,因此并不能代表目標(biāo)所處的程度，沒有碰撞也并不代表不存在碰撞。(5)ARPA在狹水道航行時(shí)的局限性:由于種種原因的影響，ARPA在數(shù)據(jù)處理上會(huì)存在處理延時(shí)的情況，這就導(dǎo)致了矢量線變化和船首方向變化不一致，矢量線方向的變化往往會(huì)于實(shí)際船首的轉(zhuǎn)向。因此，當(dāng)船舶在狹水道航行時(shí)，駕駛員不能一味的參考ARPA提供的信息、數(shù)據(jù)，必須加強(qiáng)瞭望并根據(jù)實(shí)際情況做出改變。過分信任和依賴ARPA往往就是造成船舶在狹水道發(fā)生碰撞事故的原因。(6)ARPA試操船的局限性:ARPA試操船的模擬情況通常都認(rèn)定目標(biāo)船是保速保向的，只要CPA（最接近點(diǎn)）和TCPA滿足安全條件

16、就能解除警報(bào)。但是實(shí)際情況卻并非如此，一旦目標(biāo)船不是保速保向的，那么此前的模擬結(jié)果也是無效的，而且試操船的模擬操作也未必滿際避碰規(guī)則，不能確保它的合理性。3船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）3.1 AIS 概述船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)(以下簡稱 AIS)是一種集網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代通訊、計(jì)算機(jī)等技術(shù)于一身的新型船舶避碰系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用于船舶之間、船岸之間的識(shí)別和自動(dòng)應(yīng)答。通過 AIS 可以收集到船舶的位置、速度、船首向和航跡向等船舶動(dòng)態(tài)信息，船舶名稱、呼號(hào)、船舶類型、船長和船寬等靜態(tài)資料，以及船舶狀態(tài)、吃水、目的地和 ETA 等航程數(shù)據(jù)，并通過甚高頻頻道向周邊海域的船舶和岸臺(tái)廣播，使鄰近的船舶和岸臺(tái)能夠及時(shí)掌握附近海域

17、所有船舶的動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)船舶間和船岸間的信息傳輸和交換。AIS 的應(yīng)用和普及使得海上碰撞事故大幅減少，船舶間的數(shù)據(jù)傳輸也更加快捷準(zhǔn)確，從而為保護(hù)海上交通和船舶的航行安全提供了有力的保障。3.2 AIS 的組成一臺(tái)典型的船載 AIS 設(shè)備的結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。其中 AIS 信息處理器是該系統(tǒng)，用于處理本船的各類信息；AIS 通信處理器用于信號(hào)的接受與發(fā)射；AIS的顯示器用于顯示船舶數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)的各類信息；船舶導(dǎo)航設(shè)備通用接口用于接受各儀器傳輸來的用于導(dǎo)航避碰的相關(guān)信息和數(shù)據(jù)；VHF 設(shè)備包括 VHF 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，用于信息的發(fā)射和接收。圖 3.1 AIS 的基本圖3.3 AIS 的主要功能（1）A

18、IS為船舶避碰提供服務(wù)：AIS能夠自動(dòng)連續(xù)地提供本船和目標(biāo)船的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息，包括位置、航速、航向和船型(船長、船寬和船舶類型)等信息。根據(jù)這些信息和數(shù)據(jù)并結(jié)合本船的性能參數(shù)計(jì)算機(jī)可以計(jì)算出CPA、TCPA等相應(yīng)的避碰信息，并且不受氣象、海況完全可以把AIS當(dāng)作避碰的一種通訊的影響。此外，基于AIS的功能和特點(diǎn)，及時(shí)把本船的避碰信息和避碰意圖發(fā)送給目標(biāo)船，讓對(duì)方能夠及時(shí)了解我船的操船方案，做到知己知彼，從而采取有效的配合避讓措施，確保船舶間的安全避讓。（2）AIS為海事管理提供服務(wù)：AIS除了能夠向周邊海域的船舶發(fā)送船位、航速、航向等動(dòng)態(tài)信息；船名、呼號(hào)、船舶類型等靜態(tài)信息；還能提供貨船型號(hào)、

19、貨物類型、目的港、預(yù)計(jì)達(dá)到時(shí)間、船舶吃水等航次信息為海上交通管理提供便利。（3）AIS為社會(huì)信息服務(wù)：AIS的功能涉及到航運(yùn)、港口、救援、生態(tài)、海洋等多個(gè)領(lǐng)域，為海事管理、海上搜救、港口秩序、航運(yùn)經(jīng)濟(jì)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供了幫助。3.4 AIS 的局限性AIS雖然能給多個(gè)領(lǐng)域的工作提供便利，但其在使用上仍然存在許多局限性，主要有以下幾點(diǎn)：AIS在工作時(shí)不是獨(dú)立的儀器，其所提供的船位、船速、航向轉(zhuǎn)向率等一系列動(dòng)態(tài)信息都是從與其相連的GPS和傳感器處獲得，只要其中任何一項(xiàng)設(shè)備的準(zhǔn)確度出現(xiàn)嚴(yán)重誤差或設(shè)備出現(xiàn)故障都將對(duì)AIS的準(zhǔn)確度造成嚴(yán)重影響，妨礙其正常工作。AIS只能識(shí)別到配有AIS設(shè)備的船舶，但是到目前

20、為止并不是所有的船舶都安裝了AIS，包括小型游船和漁船在內(nèi)的很多船舶都沒有配備AIS。所以借助 AIS信息進(jìn)行航行時(shí),其顯示的信息并不能反應(yīng)出所在水域的全部真實(shí)情況。AIS的信息接收會(huì)受到消弱和干擾：船舶在城市航道內(nèi)航行時(shí)，當(dāng)AIS非常接近電纜、橋梁和高大建筑物時(shí)，AIS信息的接收效果很可能被削弱,度4。同樣也會(huì)降低AIS信息的（4）駕駛員操作不當(dāng)：目前我國關(guān)于AIS相關(guān)培訓(xùn)較少，即便在培訓(xùn)中略有涉及AIS的內(nèi)容，也只是一些簡單的動(dòng)靜態(tài)信息輸入，具體在海上航行過程的使用并不詳細(xì)。絕大多數(shù)駕駛員都是通過看說明書或不斷摸索而學(xué)會(huì)操作的，所以在實(shí)際操作過出現(xiàn)不正確操作也是的。4電子海圖（ECDIS）

21、4.1 電子海圖的定義通常所指的“電子海圖”是一個(gè)比較模糊的概念，從理論上來講，一般把各種數(shù)字式海圖及其應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)稱為電子海圖應(yīng)用系統(tǒng)。ECDIS 被認(rèn)為是繼雷達(dá)/ARPA 之后在船舶導(dǎo)航方面又一項(xiàng)偉大的技術(shù)。從最初紙海圖的簡單電子品到過渡性的電子海圖系統(tǒng)，ECDIS 已發(fā)展成為一種新型的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)和輔助決策系統(tǒng)，它不僅能連續(xù)給出船位，還能提供和綜合與航海有關(guān)的各種信息，有效地防范各種險(xiǎn)情。由于 ECDIS 仍舊是以電子海圖數(shù)據(jù)為信息基礎(chǔ)的，所以ECDIS 在上仍被稱為電子海圖5。4.2 電子海圖系統(tǒng)的組成電子海圖系統(tǒng)主要分為硬件和兩個(gè)部分，硬件部分包括計(jì)算機(jī)、傳感器及相關(guān)的終端設(shè)備部分則包

22、括海圖信息處理，電子海圖顯示系統(tǒng)，計(jì)劃航線設(shè)計(jì)3所示。，航路監(jiān)視，航行等。ECDIS 的基本組成框如圖圖4.1 電子海圖的基本構(gòu)造圖4.3 電子海圖的功能(1)海圖作業(yè)與修正：傳統(tǒng)的紙質(zhì)海圖在海圖作業(yè)和海圖改正方面存在著操作復(fù)雜，誤差大的弊端。而電子海圖能快捷地完成海圖作業(yè)，準(zhǔn)確地計(jì)算出海圖上任意兩點(diǎn)的距離和方位，標(biāo)繪船位、航跡和時(shí)間。(2)定位及導(dǎo)航：電子海圖能夠接受來自GPS、計(jì)程儀、陀螺傳感器的信息和數(shù)據(jù)，并進(jìn)行綜合處理以求得最佳船位。、測(cè)深儀等(3)航海信息提示：電子海圖能夠提供整個(gè)航行線上的諸如潮汐、海流、氣象等航行信息，提供航行所需的相關(guān)資料；自動(dòng)檢測(cè)出航行周邊海域的暗礁、禁航區(qū)、

23、沉船等，有效地防止觸礁、擱淺等情況發(fā)生；ECDIS還能自動(dòng)一定時(shí)間內(nèi)的航行信息，起到類似“黑匣子”的作用。(4)信息處理：ECDIS能將ARPA信息和圖像疊加顯示到電子海圖中，使駕駛員能更加清晰直觀的了解航行環(huán)境和態(tài)勢(shì)，做出最佳的避碰方案，確保船舶間航行安全。4.4 電子海圖的局限性傳感器的影響：電子海圖的信息和數(shù)據(jù)都來自于GPS和其他傳感器，這些傳感器都存在著一定的誤差，有一定的精度干擾，這些都會(huì)影響到電子海圖所提供的數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。數(shù)據(jù)來源的影響：現(xiàn)階段電子海圖的數(shù)據(jù)主要來自于紙質(zhì)海圖，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過容易造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或遺失從而海上事故。例如： 2004年的“ROCKNES”號(hào)輪和2005年的“

24、JUNIPER”號(hào)輪就是因?yàn)槭褂玫碾娮雍D上沒有顯示新的測(cè)量的海道位置和位置變遷從而導(dǎo)致擱淺事故的發(fā)生5。因此，在航行過不能一味的依賴電子海圖所提供的數(shù)據(jù)。(3)操作不當(dāng)?shù)挠绊懀弘S著電子海圖比例尺的改變，其精度也會(huì)隨著改變，所以在航行過駕駛員要適時(shí)調(diào)整海圖精度，采用最佳比例尺；電子海圖存在許多不同的工作模式，每一種模式在底色、顯示信息的色彩等多個(gè)方面差別非常大，一旦選擇的模式不符合情況都會(huì)對(duì)航行造成很大的影響。5ARPA、AIS 及 ECDIS 系統(tǒng)綜合避碰導(dǎo)航的應(yīng)用5.1 AIS 與 ARPA 組合在船舶避碰中的應(yīng)用5.1.1 AIS 與 ARPA 在目標(biāo)識(shí)別中的應(yīng)用由于自身技術(shù)性能及自然環(huán)

25、境的影響在目標(biāo)的識(shí)別上存在著許多局限性，所以借助 AIS 與 ARPA 的組合導(dǎo)航可以有效的彌補(bǔ)兩者在目標(biāo)識(shí)別中的缺陷，提高目標(biāo)信息的準(zhǔn)確性，防止目標(biāo)遺失。當(dāng)遇到雨雪、大風(fēng)浪等不良天氣而出現(xiàn)雜波干擾或目標(biāo)減弱丟失的情況時(shí)，由于 AIS 的工作原理不同，受到天氣的影響較小，會(huì)繼續(xù)目標(biāo)，確保目標(biāo)不丟失；當(dāng)船舶在能見度不良的條件下或在通航密度較大的海域航行時(shí)，駕駛員會(huì)出現(xiàn)對(duì)小目標(biāo)識(shí)別的不及時(shí)或遺失從而導(dǎo)致船舶碰撞事故的發(fā)生。此時(shí)就需要很好的發(fā)揮 AIS 和 ARPA 的作用，利用 AIS覆蓋范圍廣，信號(hào)強(qiáng)度高尤其是對(duì)天線高度小的小船的特點(diǎn)來彌補(bǔ) ARPA 在目標(biāo)時(shí)出現(xiàn)丟失、盲區(qū)等不能識(shí)別目標(biāo)的缺點(diǎn)。

26、當(dāng)船舶航行在島礁區(qū)或彎曲航道時(shí)，目標(biāo)會(huì)被物遮擋在 ARPA 上無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)就需要駕駛員良好地利用 AIS 來識(shí)別遮擋的目標(biāo)，因?yàn)?AIS 的信號(hào)傳輸能夠繞越一定的物，從而及時(shí)判斷出彎道后的航行態(tài)勢(shì)，做出安全的航行路線以保障船舶安全航行；ARPA雖然能一定數(shù)量的目標(biāo)，但是需要采取 1-3 分鐘的時(shí)間才能計(jì)算出相關(guān)數(shù)據(jù)，這對(duì)船舶航行是相當(dāng)不利的。而 AIS 的數(shù)據(jù)是由目標(biāo)船發(fā)送的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)來顯示的且不會(huì)受到天氣的影響，亦不存在近距離盲區(qū)，作用距離可達(dá) 40 海里，在上發(fā)揮了一定的作用。與此同時(shí)也要利用 ARPA 來彌補(bǔ) AIS 的相關(guān)缺陷：AIS 不能很好的顯示船舶周邊水域環(huán)境；部分 500

27、噸以下的船舶并未全部安裝 AIS 系統(tǒng)；AIS 在操作時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)輸入錯(cuò)誤的情況。5.1.2 AIS 與 ARPA 在船舶避碰行動(dòng)中的配合使用盡管AIS在判斷船舶是否存在碰撞及船舶間進(jìn)行避碰協(xié)調(diào)交流方面發(fā)揮了巨大的作用,彌補(bǔ)了航行中的存在的一些缺陷,為船舶航行安全及海上交通管理作出巨大貢獻(xiàn)。但這并不意味AIS就可以徹底取代作為船舶安全航行的唯一檢測(cè)。盡管導(dǎo)航系統(tǒng)存在許多局限性,但作為一種的對(duì)環(huán)境具有全景式監(jiān)測(cè)能力的探測(cè)設(shè)施,它的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的,同樣其作用也是不可替代的6。因此在船舶避讓過應(yīng)充分考慮到AIS與ARPA各自的優(yōu)勢(shì)。可利用目標(biāo)的位置來分析AIS目標(biāo)位置的準(zhǔn)確度,不致造成因GPS船位

28、差引起AIS目標(biāo)船相對(duì)我船的位置偏差;而AIS能在不受惡劣天氣的影響下提供比ARPA更精確的CPA、TCPA等碰撞參數(shù),同時(shí)AIS還能將本船的避讓意圖發(fā)送給目標(biāo)船做到在避碰過“知己知彼”提高航行的安全性。綜上所述，AIS與ARPA的組合能更好地進(jìn)行目標(biāo)的識(shí)別和、獲取更為精準(zhǔn)的避碰參數(shù)，同時(shí)在上也能發(fā)揮一定的作用。但AIS與ARPA在信息的疊加顯示、周邊海域情況的呈現(xiàn)上仍存在著一定的。5.2AIS 與 ECDIS 組合在船舶避碰中的應(yīng)用5.2.1 減少顯示器數(shù)量,減輕航海負(fù)擔(dān)AIS采用的集成顯示技術(shù)能使AIS的信息與ARPA、ECDIS等顯示器進(jìn)行綜合顯示，這樣就能明顯減少顯示器的數(shù)量，大幅降低

29、了航行成本的同時(shí)也給駕駛員在避碰工作時(shí)提供了很大的方便。5.2.2 同時(shí)提供船舶和航行水域環(huán)境的信息ECDIS系統(tǒng)通常采用的是矢量化的數(shù)據(jù),這使得ECDIS能夠?qū)θ魏物@示的目標(biāo)特性提供詳細(xì)的查詢信息。同樣地也能夠?qū)IS在海圖上的物標(biāo)的特性進(jìn)行查詢7。AIS在必要時(shí)能夠向周邊海域的船舶或有關(guān)部門發(fā)送自己的航行計(jì)劃,并能夠在ECDIS顯示出來，使得對(duì)方能夠本船操船計(jì)劃一目了然。ECDIS還能為航海提供類似于位置、潮流的數(shù)據(jù)、以及氣象和能見度情況等信息數(shù)據(jù)。所以,ECDIS是其最佳的顯示工具。ECDIS不僅能夠詳細(xì)地呈現(xiàn)船舶航行周邊海域的情況以及附近船舶的動(dòng)態(tài)而且能直接將AIS的動(dòng)態(tài)信息完美的融合

30、進(jìn)來。這樣駕駛員就能通過附近船舶發(fā)來的AIS信息配合ECDIS所提供的數(shù)據(jù)直接做出最佳的避讓方案，不再僅僅依賴機(jī)?；駻RPA所提供的數(shù)據(jù)，保證不錯(cuò)過最佳的避碰時(shí)5.2.3 更好對(duì) VTS 的功能進(jìn)行補(bǔ)充，使其發(fā)揮更大的作用AIS與ECDIS的聯(lián)合應(yīng)用能夠有效地?cái)U(kuò)大VTS的覆蓋范圍，提高VTS的工作范圍與工作效率。同時(shí)，AIS的實(shí)施可以幫助船舶和VTS中心之間進(jìn)行航行信息和安全信息的電子傳輸為船舶避碰提供有力保障。ECDIS的應(yīng)用則取代了VTS原先所使用的只具有水文、地理特征的示意圖像，完美的融合了AIS提供圖像和環(huán)境數(shù)據(jù)，擴(kuò)大了覆蓋范圍的同時(shí)也提供了更精確的導(dǎo)航定位。而這些功能是VTS無法達(dá)到

31、的。綜上所述,AIS與ECDIS的組合,可以提供高水準(zhǔn)的、快捷方便的、較為完善的助航功能,有效地加強(qiáng)船舶的安全性能，是一對(duì)用于船舶避碰非常理想的應(yīng)用組合。但受到AIS和ECDIS自身局限性例如一些小型船舶并未安裝AIS等的影響。AIS與ECDIS的組合使用也并非是無懈可擊的，因此仍需配合其他系統(tǒng)進(jìn)行工作。5.3 ARPA 與 ECDIS 組合在船舶避碰中的應(yīng)用5.3.1 ARPA 與 ECDIS 組合使用有助于確定本船與他船的位置圖像疊加的主要優(yōu)勢(shì)在于其可以將海圖的各種基本信息（上物標(biāo)、岸線等）與實(shí)際回波進(jìn)行對(duì)比參照，進(jìn)而根據(jù)回波來判斷目標(biāo)。通常情況下，浮標(biāo)圖形的顯示能夠?yàn)轳{駛員對(duì)目標(biāo)和浮標(biāo)回

32、波予以正確判斷，譬如說，在河道霧中航行過，可以借助對(duì)燈浮進(jìn)行捕捉，并在此基礎(chǔ)上利用電子海圖上所回波以及海圖信息進(jìn)行比較，就可以在最短時(shí)間岸線圖像與電子海圖顯示的岸線相重合，那么還可以顯示的 ARPA 數(shù)據(jù)和疊加的內(nèi)定位與判別燈浮。若對(duì)船的坐標(biāo)及其他目標(biāo)位置進(jìn)行判斷，進(jìn)而加強(qiáng)駕駛員的“位置感”。同時(shí)電子海圖所顯示的孤立物與禁航區(qū)，還可以幫助駕駛員合理規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，最大限度的減少航行事故發(fā)生。眾所周知，因駕駛員對(duì)依賴程度過高，使得其未能合理規(guī)避航行區(qū)域，進(jìn)而擱淺事故與觸礁，在上，諸如禁航區(qū)、暗礁等海圖要素通常是不會(huì)顯示的；而電子海圖則相反，其不僅可以對(duì)禁航區(qū)、暗礁等避區(qū)域予以顯示，還能顯示捕魚區(qū)、分道

33、航行區(qū)等區(qū)域，為駕駛區(qū)域，最大限度的降低碰撞事故奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。合理規(guī)5.3.2 ARPA 與 ECDIS 組合使用有助于船舶避碰行動(dòng)若圖像存在較多雜波，則極易致使區(qū)域海圖信息被掩蓋，此時(shí)可以將疊加圖像關(guān)閉或調(diào)淡，僅在電子海圖上疊加顯示 ARPA 數(shù)據(jù)。經(jīng) ARPA錄取的所有目標(biāo)船回波信號(hào)及目標(biāo)船矢量可疊加顯示于電子海圖上，然后就可以對(duì)浮標(biāo)、移動(dòng)目標(biāo)及其他物標(biāo)予以及時(shí)判斷。在某個(gè)移動(dòng)目標(biāo)出現(xiàn)在電子海圖上后，可以進(jìn)一步判斷或精確該動(dòng)態(tài)目標(biāo)移動(dòng)情況，譬如說，如某個(gè)移動(dòng)目標(biāo)在分道通航制區(qū)域內(nèi)航行接近分道通航轉(zhuǎn)向點(diǎn)時(shí)等情況，駕駛均可以根據(jù)電子海圖上所顯示的圖像對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)情況進(jìn)行準(zhǔn)確。兩兩信息的組合，可

34、以幫助駕駛在狹水道航行時(shí)可以充分掌握所航行區(qū)域的情況，及時(shí)做出規(guī)避航線，進(jìn)而幫助船舶遠(yuǎn)離淺灘或礙航物。5.3.3 ARPA 與 ECDIS 組合使用有助于提高避碰技巧ARPA 與 ECDIS 組合使用可以在電子海圖上將電子距離方位線與光標(biāo)予以疊加顯示，當(dāng)在上選擇物標(biāo)進(jìn)行方位距離定位時(shí)，電子距離方位線可以同步在電子海圖上確定物標(biāo)，幫助駕駛員對(duì)物標(biāo)的屬性及燈浮予以判明，以免出現(xiàn)認(rèn)錯(cuò)物標(biāo)情況。當(dāng)船舶駛向錨地拋錨時(shí)，可以根據(jù)將錨地內(nèi)船舶位置進(jìn)行確定，使用光標(biāo)讀出的錨泊船的，然后在紙海圖上定位，在實(shí)踐中會(huì)發(fā)現(xiàn)定位誤差較大，不能準(zhǔn)確反應(yīng)錨地內(nèi)船舶的位置，原因是量程較大且圖像是極坐標(biāo)。這種情況可以使用顯示在

35、電子海圖上的光標(biāo)，在電子海圖上定位或數(shù)據(jù)，消除誤差。5.4 AIS、ARPA 與 ECDIS 在船舶避碰中的綜合應(yīng)用通過前面的分析能夠得出相比于 AIS、ARPA 與 ECDIS 單獨(dú)用于船舶避碰導(dǎo)航而言，AIS、ARPA 與 ECDIS 兩兩組合作為船舶避碰導(dǎo)航的工具會(huì)更加安全可靠。但受到三種系統(tǒng)各種局限性的影響，當(dāng)他們兩兩組合時(shí)仍然會(huì)出現(xiàn)一定的安全隱患。這時(shí)駕駛員完全可以將 AIS、ARPA 與 ECDIS 三種系統(tǒng)分發(fā)揮三個(gè)系統(tǒng)各自的優(yōu)勢(shì)，確保船舶安全航行。使用，充（1）當(dāng) AIS、ARPA 與 ECDIS 三種系統(tǒng)綜合使用時(shí)，可以減少顯示屏的數(shù)量，一來可以降低成本、為狹小的駕駛室騰出的

36、空間；再則能將三種系統(tǒng)的避碰數(shù)據(jù)和參考參數(shù)疊加在一起這樣就能方便駕駛員獲取更直觀全面的避碰信息保障船舶的安全航行。（2）AIS、ARPA 與 ECDIS 的有機(jī)結(jié)合能夠克服雜波、惡劣天氣等不良的影響，穩(wěn)定地識(shí)別和追蹤目標(biāo)，及時(shí)與目標(biāo)船取得聯(lián)系并了解雙方的避碰措施，從而掌握“天時(shí)、地利、人和”，做出最佳的避碰方案。（3）AIS、ARPA與ECDIS的結(jié)合能夠擴(kuò)大VTS的工作范圍，克服的盲區(qū)，提高VTS的工作精度和工作效率。為船舶和岸臺(tái)間提供了更高效全面的信息溝通，也提高了VTS對(duì)船舶避碰的指導(dǎo)效果。（4）因?yàn)镋CDIS能夠起到疊加顯示圖像數(shù)據(jù)的作用,所以ECDIS可以對(duì)雷達(dá)ARPA提供的信息和A

37、IS的提供信息進(jìn)行相互間的檢測(cè),并為雙方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，達(dá)到雙重保險(xiǎn)。在海上航行時(shí)會(huì)有不同系統(tǒng)對(duì)同一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè),容易產(chǎn)生許多模糊的數(shù)據(jù)，這時(shí)系統(tǒng)就能自行抵消掉這些模糊圖像，從而提高系統(tǒng)的安全性能。5.5 ARPA、AIS 及 ECDIS 系統(tǒng)綜合導(dǎo)航的風(fēng)險(xiǎn)盡管AIS、ARPA與ECDIS三者的有機(jī)結(jié)合可以為駕駛員在海上航行提供更好的避碰條件，但當(dāng)三者結(jié)合工作時(shí)仍舊會(huì)出現(xiàn)一點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，給駕駛員帶來一定的麻煩。（1）硬件風(fēng)險(xiǎn)：由于 AIS、ARPA 與 ECDIS 三者的數(shù)據(jù)均來自于 GPS 和其它傳感器，所以當(dāng)三者結(jié)合使用時(shí)，雖然能夠減少數(shù)據(jù)源降低成本，但卻造成了對(duì)傳感器的絕對(duì)依賴，任何一

38、個(gè)傳感器故障損壞或出現(xiàn)較大誤差那么集成后的整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)較大的誤差甚至癱瘓.（2）風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng) AIS、ARPA 與 ECDIS 三者結(jié)合使用時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)在日常工作時(shí)相關(guān)瘓，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，相的情況。一個(gè)數(shù)據(jù)的影響可能會(huì)海上事故的發(fā)生。整個(gè)系統(tǒng)的癱（3）操作風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng) AIS、ARPA 與 ECDIS 三者結(jié)合使用時(shí)，可以減少顯示屏的數(shù)量，這雖然能為駕駛員帶來很多便利，但也存在著一些風(fēng)險(xiǎn)：當(dāng)船舶行駛到復(fù)雜的海域時(shí)，三者的數(shù)據(jù)會(huì)同時(shí)疊加在一個(gè)顯示器上，這就會(huì)使得顯示屏上的數(shù)據(jù)雜亂無章，給駕駛員帶來視覺上的疲勞，如果調(diào)整比例又可能會(huì)造成精度上的誤差，從而影響船舶的正常避碰。5.6 ARPA、AIS

39、 及 ECDIS 系統(tǒng)綜合導(dǎo)航的注意事項(xiàng)為了能使 ARPA、AIS 及 ECDIS 系統(tǒng)的綜合導(dǎo)航能夠發(fā)揮出最大的功效，擴(kuò)大組合優(yōu)勢(shì)，降低風(fēng)險(xiǎn)，駕駛員在使用過必須注意以下事項(xiàng)：（1）配置系統(tǒng)設(shè)備時(shí)必須經(jīng)過認(rèn)證的、可靠性高的產(chǎn)品，如若條件允配備兩套相關(guān)傳感器設(shè)備；使用者必須全面了解系統(tǒng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成，并定期檢查、以確保在出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除故障。（2）保證船上設(shè)備能裝有至少兩套獨(dú)立的系統(tǒng)和，及時(shí)備份系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)；加強(qiáng)使用者對(duì)系統(tǒng)的使用訓(xùn)練，提高使用效率。（3）提高駕駛員對(duì) ARPA、AIS 及 ECDIS 系統(tǒng)的訓(xùn)練使用，定期組織對(duì)駕駛員的培訓(xùn)和設(shè)立考核制度，保證駕駛員能在船舶航行時(shí)正確操作相關(guān)設(shè)備，確保航行安全。6結(jié)束語綜上所述，隨著科技的進(jìn)步，盡管 AIS、ARPA 與 ECDIS 的組合應(yīng)用仍然存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)，但它仍將是海上航行避碰應(yīng)用的一種主流趨勢(shì)。有關(guān)海上避碰航行的案例也充分驗(yàn)證了這些系統(tǒng)的組合應(yīng)用有助于駕駛員快速準(zhǔn)確地做出相應(yīng)的避碰決策，從而在很大程度上縮減了由于駕駛員在操作上出現(xiàn)錯(cuò)誤或其它人為造成的對(duì)船舶安全航行引起不利影響，大大提高了船舶航行的安全性。同時(shí)也進(jìn)一步促進(jìn)了航海事業(yè)的大發(fā)展，使得船舶導(dǎo)航避碰和定位更自動(dòng)化，簡單化，實(shí)用化。因此，航?？萍家e