李志 廣州港引航站

1.引言

AIS是指船舶自動識別系統(tǒng)，是一種新型的船用助航設(shè)備，將其應(yīng)用在航海中，能夠有效的提高航行安全性，確保船舶駕駛員在航行過程中做好相應(yīng)的監(jiān)視與控制工作。此外，AIS具有導(dǎo)航通信功能，可以在船岸通信以及船舶導(dǎo)航中發(fā)揮重要作用。因此，我們需要對AIS進行合理的應(yīng)用，促進未來航海技術(shù)水平的提升。

2.AIS概述

2.1 AIS的概念

AIS是船舶自動識別系統(tǒng)的英文縮寫，該系統(tǒng)是由許多的國家組成的國際組織共同研究開發(fā)的，同時確定了系統(tǒng)的具體功能，這些國際組織包括國際海事組織、國際電工協(xié)會等權(quán)威性組織。研究開發(fā)該系統(tǒng)的目的是保證航海過程中傳播的安全性，對船舶進行有效的監(jiān)視與控制。

2.2 AIS的構(gòu)成

AIS主要由主控制單元、GPS板塊、VHF通信板塊以及船舶設(shè)備的接口四部分構(gòu)成。其中主控制單元是一個微處理器的系統(tǒng)，能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)進行控制。GPS板塊的作用是提供準(zhǔn)確的船舶信息。VHF通信板塊的作用通過海上VHF的通信頻道實現(xiàn)對AIS數(shù)字信息的交換；船舶設(shè)備的接口能夠使AIS能夠與不同接口的設(shè)備連接使用。

2.3 AIS的技術(shù)特點

AIS中主要應(yīng)用SOTDMA技術(shù)，通過這種技術(shù)的應(yīng)用，可以有效的解決不同船舶之間通信存在競爭的問題。AIS可以對不同的通信信道進行合理的調(diào)整，實現(xiàn)對信息發(fā)送時間的自由選擇，避免對船舶的操作造成不必要的打擾與影響，減少人為干預(yù)，實現(xiàn)船舶之間動態(tài)信息的自主交換。

2.4 AIS的功能

AIS的主要功能是在SOTDMA的協(xié)議基礎(chǔ)上，應(yīng)用VHF的信息交流方式，在固定海域內(nèi)實現(xiàn)船舶與船舶、船舶與岸上的信息交流，能夠為船舶提供各類航海信息，保證航海安全性。

3.AIS與現(xiàn)代航海技術(shù)的關(guān)系

AIS與現(xiàn)代航海技術(shù)的關(guān)系包括以下幾個方面：第一，AIS與衛(wèi)星定位技術(shù)的關(guān)系。在現(xiàn)代航海過程中，衛(wèi)星定位技術(shù)可以為航行中的傳播系統(tǒng)導(dǎo)航信息，這些信息中包括船舶位置、船舶航向以及船舶航速等，而AIS就是以這些信息為基礎(chǔ)實現(xiàn)的。在應(yīng)用衛(wèi)星定位技術(shù)的過程中，可以與AIS結(jié)合應(yīng)用，能夠有效的提高衛(wèi)星定位技術(shù)的應(yīng)用效果。第二，AIS與信息系統(tǒng)的關(guān)系。在為船舶航行提供導(dǎo)航服務(wù)的過程中，信息系統(tǒng)與電子海圖是重要的技術(shù)，但是，在進行電子海圖的出版與改正時，難免存在一定的不足，因此會對應(yīng)用效率造成一定的影響，無法充分發(fā)揮其在航海過程中的作用。而AIS的應(yīng)用可以使信息系統(tǒng)與電子海圖顯示系統(tǒng)的作用充分發(fā)揮。

4.AIS對未來航海的影響

4.1 AIS與GMDSS的組合

GMDSS是眾多海上通信系統(tǒng)中的一種，也是一個規(guī)模十分龐大的系統(tǒng)。合理的應(yīng)用GMDSS，能夠使傳播與地面通信，地面可以通過該系統(tǒng)向傳播發(fā)送信息，包括安全信號以及天氣變化等，包括可能遇到的緊急狀況。與此同時，在進行遇險船舶搜救工作時，AIS的應(yīng)用也能夠發(fā)揮作用，在直升機聯(lián)合搜救活動中有優(yōu)異的表現(xiàn)。AIS與GMDSS的組合應(yīng)用，能夠在船舶遇到問題時，在電子海圖或雷達上顯示相關(guān)信息，掌握并最終這些信息，可以對目標(biāo)進行連續(xù)跟蹤。如果船舶沒有應(yīng)用這項技術(shù)，在搜救時需要使用電子海圖軟件的AIS應(yīng)答器，在搜救現(xiàn)場后設(shè)定模擬目標(biāo)，與周圍的船舶保持聯(lián)系，提升對船舶的施救幾率。

4.2 AIS與ARPA的組合

在ARPA的應(yīng)用過程中，會在一定程度上受到氣象變化與地理條件的影響，無法在受到干擾的情況下辨認并發(fā)現(xiàn)船舶，同時顯示屏上將出現(xiàn)假回波現(xiàn)象。如果觀察人員不能準(zhǔn)確的辨別波形的真?zhèn)?，就會發(fā)生危險。如果目標(biāo)不具備良好的無線電波反射能力，ARPA可能會出現(xiàn)漏跟蹤的現(xiàn)象，在霧天或夜晚的情況下，船舶被撞翻的可能性就會增加。如果回波信號存在波動性，并且穩(wěn)定性較差，對目標(biāo)進行跟蹤的難度就會增加，甚至?xí)霈F(xiàn)丟失跟蹤目標(biāo)的情況。在船舶航行至擁堵的海域時，同樣會引發(fā)誤跟蹤問題，并且無法獲得詳盡的船舶類型、規(guī)格等相關(guān)信息，觀測人員無法準(zhǔn)確的辨認船舶的身份特征。與此同時，對于延遲的處理，ARPA存在一定的不足，如果電波沿直線傳播，在遇到障礙物的情況下，就會被阻礙，導(dǎo)致最大作用距離縮短。而ARPA的應(yīng)用存在一定的盲區(qū)，對盲區(qū)內(nèi)體積較小的傳播無法探測。將AIS與ARPA組合應(yīng)用，可以有效的彌補ARPA的不足之處。AIS可以自動識別船舶與口岸以及其他船舶的通信，能夠為ARPA提高有效的避碰參數(shù)，通過這種方式可以自動獲取交通狀況信息。由于AIS的抗干擾能力較強，可以有效的避免干擾，將其與ARPA結(jié)合應(yīng)用，可以促進ARPA對目標(biāo)辨別能力的提升，在提高瞭望水平，同時降低碰撞風(fēng)險。與此同時，由于AIS的電波繞射能力與工作頻率較高，即使信號到達河道轉(zhuǎn)彎等位置，并且距離較遠時，其探測能力也可以滿足要求，可以發(fā)現(xiàn)陰影扇形區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)，并且單側(cè)不存在盲區(qū)，對于ARPA信號覆蓋率不全的問題進行有效的彌補。在兩種技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用中，不但可以降低船舶航行中遭遇碰撞的風(fēng)險，而且可以減少目標(biāo)丟失以及跟蹤錯誤等問題的發(fā)生。在船舶的航行過程中，如果目標(biāo)發(fā)生變化，可以通過這兩項技術(shù)的應(yīng)用提高反應(yīng)的及時性，進行ARPA與AIS的重疊與對比，從顯示屏的回波中篩選出有利于船舶航行的信息，有效的規(guī)避風(fēng)險。與此同時在判斷船舶情況、動態(tài)變化以及碰撞風(fēng)險時，與單項技術(shù)相比，兩種技術(shù)組合應(yīng)用的效率更高，效果更加全面。通過兩種技術(shù)組合而提供的船舶避碰信息，具有更高的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性以及清晰度，能夠?qū)ε鲎诧L(fēng)險進行有效的辨別。

4.3 AIS與ARPA以及ECDIS的術(shù)組合

以AIS與ARPA的組合為基礎(chǔ)，再加入ECDIS，可以共同建立船舶導(dǎo)航系統(tǒng)。在具體的應(yīng)用過程中，AIS將信號傳送給ECDIS以及ARPA，有效的提高兩種技術(shù)的應(yīng)用價值。在接口電路與網(wǎng)絡(luò)連接后，兩個系統(tǒng)就能夠疊加起來，實現(xiàn)以下功能：第一，目標(biāo)的疊加。ARPA數(shù)據(jù)信息可以通過目標(biāo)數(shù)據(jù)接口傳送到ECDIS中，并在ECDIS中標(biāo)注追蹤目標(biāo)，降低船舶在航行中的風(fēng)險。第二，圖像的疊加。通過導(dǎo)航線接口能夠?qū)RPA連接至ECDIS，可以在船舶定位中發(fā)揮重要作用。第三，ECDIS可以利用附加設(shè)備來獲取船舶速度、方位等相關(guān)信息，對其進行濾波處理，能夠在海圖上顯示出定位信息、船舶避讓信息以及導(dǎo)航信息等。ECDIS中展現(xiàn)出的信息真實度較高，十分接近真實海況，因此可以對船舶的航行軌跡進行實時監(jiān)控。在監(jiān)控的過程中，一旦出現(xiàn)異常，需要與計劃航行路線對比。為了防止船舶出現(xiàn)航向偏離的現(xiàn)象，需要在ECDIS中設(shè)置報警裝置，調(diào)出ECDIS中的相關(guān)數(shù)據(jù)，按照實際需求查詢數(shù)據(jù)，通過衛(wèi)星導(dǎo)航儀接收信號，使ECDIS保持良好的運行狀態(tài)。在船舶應(yīng)用AIS時，接受相關(guān)數(shù)據(jù)后，可以顯示方位、規(guī)格、類型、名稱以及航行路線等船舶信息。

5.結(jié)束語

總而言之，AIS是一種新型的船舶通信導(dǎo)航設(shè)備，將其應(yīng)用在航海過程中，可以結(jié)合先進的通信技術(shù)、信息處理技術(shù)以及衛(wèi)星定位技術(shù)，為船舶在航海過程中提供相應(yīng)的信息。在未來的航海中，AIS可以與其他技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，發(fā)揮更加重要的作用。