張尚悅 孫 晶 張 晶 陳曉峰

（1.海軍大連艦艇學(xué)院 航海系 大連116018；2. 海軍91001部隊(duì) 北京100036；3. 海軍大連艦艇學(xué)院 訓(xùn)練艦支隊(duì) 大連116018）

0 引 言

水面艦艇在出航前或航行時(shí)綜合利用AIS信息是保證艦船航行安全的重要手段。隨著AIS設(shè)備在船舶上的廣泛應(yīng)用，航海人員得以非常便捷地獲取船舶實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中包含了大量海上交通的特征信息，合理地利用AIS信息能夠?yàn)檐娪门灤暮叫刑峁┹o助決策。

1 艦載AIS在航海工作中的使用方式

1.1 制訂航線

在20世紀(jì)90年代以后的十多年間，由于裝備水平的制約，我國(guó)海軍的主要訓(xùn)練活動(dòng)區(qū)域僅限于第一島鏈以內(nèi)。我國(guó)沿海水文氣象條件與海上交通情況復(fù)雜，但是航海圖書資料詳盡、陸標(biāo)定位條件豐富、多種通信技術(shù)完備，故制訂安全的航線并不麻煩。然而，自2008年以來，我軍艦艇編隊(duì)在印度洋保持長(zhǎng)期存在；2012年后，我海軍穿越第一島鏈進(jìn)入西太平洋進(jìn)行訓(xùn)練常態(tài)化。2015年《中國(guó)的軍事戰(zhàn)略》白皮書指出，海軍按照近海防御、遠(yuǎn)海護(hù)衛(wèi)的戰(zhàn)略要求，逐步實(shí)現(xiàn)近海防御型向近海防御與遠(yuǎn)海護(hù)衛(wèi)型結(jié)合轉(zhuǎn)變，構(gòu)建合成、多能、高效的海上作戰(zhàn)力量體系，提高戰(zhàn)略威懾與反擊、海上機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)、海上聯(lián)合作戰(zhàn)、綜合防御作戰(zhàn)和綜合保障能力［1］。

在星載AIS基站日漸成熟的條件下，對(duì)船舶的全時(shí)監(jiān)控已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，即利用衛(wèi)星中轉(zhuǎn)艦船AIS信號(hào)。星基AIS原理如圖1所示。

圖1 星基AIS原理圖

與過去繪制大洋航線的傳統(tǒng)做法不同，現(xiàn)在規(guī)劃陌生海區(qū)的安全航線除了參閱大量國(guó)內(nèi)外出版的航海圖書資料以外，分析和利用大量商船AIS數(shù)據(jù)繪制出航跡熱力圖，可以直觀地顯示絕大多數(shù)商船的習(xí)慣航線，這通常是航海意義上最安全、最經(jīng)濟(jì)的航線。此外，在島礁區(qū)航行時(shí)，由于島嶼眾多、航路復(fù)雜、水文氣象條件各異，閱覽所有海區(qū)資料的工作量極大，并且資料的更新具有滯后性。而公開AIS信息資料，參閱最近時(shí)間內(nèi)途徑該海區(qū)的前船航跡和船舶數(shù)據(jù)，可有效避免出現(xiàn)觸礁、擱淺的事故。

參考商船AIS動(dòng)態(tài)信息，快速繪制艦艇航行的大致航線，再結(jié)合任務(wù)要求和保密需要，仔細(xì)研究航線途徑海區(qū)的航海圖書資料，對(duì)航線進(jìn)行仔細(xì)修改。這種方法可極大提高工作效率，節(jié)省大量時(shí)間。

1.2 與對(duì)海搜索雷達(dá)互補(bǔ)增強(qiáng)態(tài)勢(shì)感知

海軍在非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)中其任務(wù)對(duì)象通常是地方商船，在執(zhí)行掃海、護(hù)航和海上封鎖等任務(wù)時(shí)，需要對(duì)海區(qū)的態(tài)勢(shì)有更全面的掌握。對(duì)海搜索雷達(dá)在正常大氣條件下的探測(cè)距離為視距，AIS的VHF天線覆蓋范圍為20 n mile［2］，若AIS船臺(tái)接收來自岸基或星載AIS基站的轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，甚至可以通過互聯(lián)網(wǎng)上接收幾乎所有海域的全部船舶AIS信息。利用網(wǎng)絡(luò)化、信息化的AIS獲取遠(yuǎn)程目標(biāo)信息的范圍，已經(jīng)不能簡(jiǎn)單地與傳統(tǒng)的無線電定位系統(tǒng)作比較。軍用艦船可以參考借助AIS信息，及時(shí)判別目標(biāo)屬性，對(duì)雷達(dá)目標(biāo)進(jìn)行確認(rèn)。裝備被動(dòng)模式AIS的艦艇可以在隱蔽自己的狀態(tài)下，監(jiān)視所有裝備正常AIS的船舶，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和精確跟蹤；同時(shí)，軍用艦船對(duì)目標(biāo)雷達(dá)回波和AIS接收到的船舶信息通過人工或計(jì)算機(jī)進(jìn)行篩選、甄別、匹配、融合，將有效增強(qiáng)對(duì)海監(jiān)視、識(shí)別和跟蹤能力。

當(dāng)出于任務(wù)要求對(duì)海區(qū)進(jìn)行掃海巡邏警戒時(shí)，海軍水面艦艇首先需要對(duì)擅自進(jìn)入任務(wù)區(qū)域的船舶進(jìn)行查證識(shí)別。擅入船舶可分兩類：一類是忽視了航海通告或當(dāng)局發(fā)出的警告，因而誤入任務(wù)區(qū)域；另一類是無視警告，惡意闖入偵察干擾的敵方艦船或故意違反禁運(yùn)令的運(yùn)輸商船。前者通常會(huì)根據(jù)IMO要求保持AIS為打開狀態(tài)，對(duì)于這類船舶，使用VHF呼叫一般即可警告驅(qū)離，危險(xiǎn)性較低；而后者為了隱蔽會(huì)選擇發(fā)送錯(cuò)誤AIS信息甚至關(guān)閉AIS系統(tǒng)，如果在對(duì)海搜索雷達(dá)上發(fā)現(xiàn)船舶目標(biāo)，但卻沒有收到來源于該目標(biāo)的AIS信號(hào)，或者收到了AIS信號(hào)，但目標(biāo)的雷達(dá)回波和AIS上的船型、長(zhǎng)寬等數(shù)據(jù)有較大出入，則可以認(rèn)為該船舶為高危險(xiǎn)性船舶，有必要對(duì)其進(jìn)一步進(jìn)行明確的查證識(shí)別。

為了躲避偵察而關(guān)閉AIS的事例在實(shí)踐過程中是普遍存在的。雖然SOLAS要求所有裝備AIS的船舶應(yīng)當(dāng)始終保證其正常運(yùn)行， 但根據(jù)IMO指南，如果船長(zhǎng)認(rèn)為AIS的持續(xù)運(yùn)行可能會(huì)危及船舶的安全或保安，或者即將發(fā)生保安事件，臨時(shí)關(guān)閉AIS是允許的，例如通過海盜事件高發(fā)海域。

由于導(dǎo)航雷達(dá)探測(cè)距離有限，需要對(duì)一定海區(qū)有全面掌控，此時(shí)可以借助AIS彌補(bǔ)導(dǎo)航雷達(dá)遠(yuǎn)距盲區(qū)，形成區(qū)域綜合態(tài)勢(shì)。在執(zhí)行海上搜救任務(wù)時(shí)，通過AIS接收遇險(xiǎn)船舶發(fā)送的遇險(xiǎn)信息，與導(dǎo)航雷達(dá)配合可以快速、準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行定位，極大地提高救援的效率和成功率。

1.3 航行避碰

航行避碰是AIS最初的設(shè)計(jì)目的，AIS加強(qiáng)了船舶間避免碰撞的措施，在電子海圖上使所有船舶的航向、計(jì)劃航線、船名等信息可視化。大型船舶依法裝載了完善的各類導(dǎo)航設(shè)施，強(qiáng)制定期進(jìn)行檢查維修。但軍用艦船一般是不主動(dòng)發(fā)射AIS信號(hào)的，艦船屬于不受SOLAS公約限制的特種船舶，通常情況下不會(huì)主動(dòng)打開AIS。

艦船在出航、回港之際，基本都要在我國(guó)沿海航行，而我國(guó)沿海漁船較多，盡管大部分漁船裝載有B級(jí)AIS，但基本不配備航海雷達(dá)。此外，由于漁船值班人員少，日常瞭望十分不充分，對(duì)于來往船舶的發(fā)現(xiàn)能力只能依靠局限的目力和AIS信息；而對(duì)于軍艦這樣在AIS上“隱身”的高速艦船，漁船對(duì)其發(fā)現(xiàn)能力十分有限（尤其在夜間，從事燈光捕撈的漁船則是根本無法有效發(fā)現(xiàn)來船），危險(xiǎn)系數(shù)極大。為了起到有效的避碰作用，艦船在沿海航行時(shí)首先，艦船應(yīng)該加強(qiáng)正規(guī)瞭望，通過其他手段（如VHF等）加強(qiáng)交流，及時(shí)通報(bào)本艦位置和所要采用的機(jī)動(dòng)方式；其次，可根據(jù)航行海域復(fù)雜情況，適時(shí)廣播AIS信號(hào)，AIS信息中本艦位置信息為真，其他信息可按照保密要求進(jìn)行調(diào)整。

2 規(guī)范軍艦廣播AIS信息的時(shí)機(jī)

近年來因?yàn)椴恢匾旳IS的使用而造成的軍用艦船與地方商船碰撞的交通事故比比皆是，所以未來AIS在軍用艦船上的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是積極的，AIS的應(yīng)用會(huì)趨向正規(guī)化、多樣化和常規(guī)化。

軍艦打開AIS廣播系統(tǒng)的目的主要在于與當(dāng)其他船舶會(huì)遇時(shí)，能使對(duì)方感知到本艦的存在。同時(shí)軍艦在選擇主動(dòng)廣播自己的AIS信息時(shí)需要衡量任務(wù)保密要求和航行安全之間的平衡，一旦打開AIS轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，AIS信號(hào)就極有可能被附近的所有艦船或星載AIS基站收集到，暴露了本艦航跡［3］。在執(zhí)行保密程度較高的作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，是絕對(duì)不允許打開AIS轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的，否則不僅會(huì)暴露本艦的航跡，也有可能使敵方分析出己方的戰(zhàn)略意圖。但在和平時(shí)期執(zhí)行非戰(zhàn)爭(zhēng)任務(wù)時(shí)，在以下情況應(yīng)該打開AIS轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)。

2.1 在惡劣氣象條件下的使用

霧中航行時(shí)，借助AIS接收的本艦周圍海域其他船舶的目標(biāo)參數(shù)和航行狀態(tài)，有利于加強(qiáng)當(dāng)前海域的態(tài)勢(shì)感知，減少能見度不良帶來的影響，綜合導(dǎo)航雷達(dá)觀察到的物標(biāo)和小目標(biāo)情況，可有效實(shí)施避碰［4］。當(dāng)軍用艦船與其他裝備AIS船舶發(fā)生碰撞時(shí)，調(diào)閱AIS記錄的船舶航跡有助于區(qū)分事故責(zé)任。

大風(fēng)浪航行、雨雪天氣航行時(shí)，海浪和雨雪會(huì)對(duì)雷達(dá)發(fā)射的無線電波造成干擾，雷達(dá)顯示器上會(huì)出現(xiàn)眾多點(diǎn)狀或片狀的亮斑，無法清晰顯示本船周邊海域存在的船舶。在惡劣天氣之下，在商船的航海雷達(dá)顯示器上辨認(rèn)出一艘隱身化的驅(qū)護(hù)艦幾乎是不可能的。為了保證航行安全，軍艦在此類氣象條件下打開AIS是必要的。AIS接收到的VHF信號(hào)完全不受海況影響，即使是在雨雪天氣下也只是傳播距離有一定的衰減，但不影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.2 在狹水道航行的使用

我國(guó)沿海海岸態(tài)勢(shì)較為復(fù)雜，尤其是東部沿海海岸線曲折、人口稠密，夜航時(shí)受城市燈光影響很大。狹水道航行的背景通常島岸林立、山峰起伏，航路復(fù)雜、轉(zhuǎn)向頻繁，港灣眾多、島嶼星羅棋布，既有聳立的懸崖和平伸的灘涂等自然背景，也有許多倉庫、碼頭、房屋等人工建筑［5］。艦船航行在這樣的環(huán)境中，雷達(dá)回波信號(hào)容易被島嶼遮擋、與背景黏連，使得艦船與近岸背景混合在一起難以從導(dǎo)航雷達(dá)顯示器上發(fā)現(xiàn)；近岸的復(fù)雜環(huán)境形成的強(qiáng)雜波背景，也容易使得回波信號(hào)淹沒在復(fù)雜的雜波背景中［6］。商船雷達(dá)值班人員訓(xùn)練質(zhì)量參差不齊，資歷尚淺經(jīng)驗(yàn)不足的新人水手很難在復(fù)雜條件下使用雷達(dá)有效跟蹤多個(gè)目標(biāo)。因此，軍用艦船在執(zhí)行非保密任務(wù)的航渡過程中有必要開啟AIS轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，廣播本艦位置信息，有效建立溝通渠道，增強(qiáng)態(tài)勢(shì)感知，彌補(bǔ)雷達(dá)方面的缺陷，避免雙方反應(yīng)遲鈍，錯(cuò)失實(shí)施避碰機(jī)動(dòng)的最佳時(shí)機(jī)。

2.3 交通繁忙海域的使用

沿岸、海峽、出海口、港灣錨地等重要航道、水域是船舶密度較大的區(qū)域。各種漁船、客輪、貨輪、工程船等穿行其中，這類海域會(huì)有比較完善的船舶交通服務(wù)系統(tǒng)。盡管船舶種類繁多，通行量巨大，只要做好充分的交通管制和協(xié)調(diào)指揮，保持航道安全暢通是不存在問題的［7］。但是，對(duì)于軍用艦船而言，由于AIS經(jīng)常性關(guān)閉，地方船舶交通服務(wù)系統(tǒng)很難獲取艦船的船位信息；同時(shí)，軍艦的隱身化設(shè)計(jì)也使得軍艦更難以在普通雷達(dá)上被捕捉和顯示。因此，軍艦以“AIS不廣播狀態(tài)”在繁忙航道高速行駛，容易增加碰撞風(fēng)險(xiǎn)。美國(guó)海軍就曾在2017年因?yàn)樵诮煌ǚ泵^(qū)不廣播AIS航行，接連發(fā)生軍艦與地方船舶相撞事故，導(dǎo)致重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。此后，美國(guó)軍艦規(guī)定，凡是和平時(shí)期在交通繁忙海域航行的軍艦，必須打開船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)［8］。因此，我海軍艦船在我國(guó)周邊的交通繁忙海域航行時(shí)，也應(yīng)當(dāng)廣播AIS信息，從而便于地方船舶交通服務(wù)系統(tǒng)管理，也可減少與他船碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié) 語

本文從航海工作者的角度，分析了AIS作為當(dāng)今航運(yùn)界依賴性最高的導(dǎo)航系統(tǒng)之一，在軍用艦船上的多種使用方式。并針對(duì)航行安全需要，規(guī)范了AIS廣播系統(tǒng)的開啟時(shí)機(jī)。合理使用AIS信息并適時(shí)廣播，可為艦船在復(fù)雜多變的航海環(huán)境中保證航行安全提供有效的保障手段。