船舶自動識別系統(tǒng)與海圖顯示及信息系統(tǒng)組合應(yīng)用

周章海 張世良 李德成

（天津海運職業(yè)學(xué)院，天津 300457）

引言

隨著國際航運業(yè)和現(xiàn)代造船技術(shù)的發(fā)展，船舶的速度與噸位都在不斷提高和增大。目前世界上許多海域的通航密度正日益增大、通航狀況更為復(fù)雜，致使船舶因操縱或避讓不當而引起的海事屢有發(fā)生。船舶通信導(dǎo)航是保證船舶安全航行，服務(wù)船舶營運管理和保護海洋環(huán)境不可缺少的重要手段。對于建立船—岸，船—船之間聯(lián)系的自動識別系統(tǒng)與電子海圖顯示及信息系統(tǒng)組合應(yīng)用在船舶通信導(dǎo)航技術(shù)中發(fā)揮的作用，可以說是一個值得我們進行討論和研究的課題。

1 自動識別系統(tǒng)（AIS)的現(xiàn)狀及發(fā)展

船舶自動識別系統(tǒng)作為一種新型的船舶導(dǎo)航通信設(shè)備,在船舶導(dǎo)航、船舶避碰、船船通信、船岸通信中發(fā)揮出重要作用。目前，船舶AIS設(shè)備已進入實質(zhì)性的強制安裝階段。我國沿海、沿江AIS臺站的建設(shè)也已逐步展開。AIS的迅速普及與應(yīng)用,必將從多個方面對傳統(tǒng)的航海模式和觀念產(chǎn)生深遠的影響。

隨著AIS在船舶應(yīng)用的迅速普及，以及AIS岸站建設(shè)的逐步展開，AIS網(wǎng)絡(luò)將明顯地改善現(xiàn)有狀況，成為覆蓋沿海、沿江的重要航運信息通道和信息源。特別地，將AIS網(wǎng)絡(luò)直接接入Internet,在Internet上進行船舶航行信息的發(fā)布與共享，將成為未來船舶監(jiān)控與管理的最有效手段。

2 電子海圖顯示及信息系統(tǒng)（ECDIS）的現(xiàn)狀及發(fā)展

ECDIS的出現(xiàn)使得船舶導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展達到一個嶄新的階段。美國、挪威、日本、加拿大、英國、德國、俄羅斯等國積極研制ECDIS,其產(chǎn)品已裝用于船舶、港口VTS,發(fā)展迅速。特別是IMO第19屆大會通過ECDIS的執(zhí)行標準,使得標準的ECDIS獲準成為紙海圖的合法等效物,這勢必加快其發(fā)展速度。我國的研究工作已開展10年,主要由交通部、國防科工委有關(guān)院校及研究所承擔,并取得了成果,但成果的普及應(yīng)用方面,還較欠缺。

目前,基于ECDIS的船舶自動航行系統(tǒng)或稱為數(shù)據(jù)船橋系統(tǒng)的發(fā)展較快。它是現(xiàn)代船舶導(dǎo)航系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。以電子計算機為核心的ECDIS是對傳統(tǒng)船用海圖的一次革命。對航海者而言,該系統(tǒng)不僅僅是在顯示器屏幕上顯示的海圖,而且是一個實時的自動決策輔助系統(tǒng),它使船舶能夠連續(xù)準確定位、導(dǎo)航和避險。該系統(tǒng)具有綜合信息功能,有利于提高航行安全；自動化程度高,可減少船員配置；同時可控制船舶以最經(jīng)濟航速航行在最佳航線上,有利于提高航運效益,因而它受到了廣大用戶的歡迎。

3 自動識別系統(tǒng)（AIS)與電子海圖顯示及信息系統(tǒng)（ECDIS）組合應(yīng)用的優(yōu)勢

AIS系統(tǒng)和ECDIS兩者可以在功能上相互補充，為航行安全提供更好的保障。AIS和ECDIS這兩個代表著當前最高、最新的助航水平的系統(tǒng)的組合，有著重要的意義。AIS系統(tǒng)與ECDIS組合使用，不僅減少了信息顯示屏幕的數(shù)量，還能夠使兩者的功能相互補充，為航行安全提供更好的保障。可以這樣說，ECDIS是在當前最能夠完全支持AIS的所有功能的系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)組合應(yīng)用，優(yōu)勢如下：

減少信息顯示屏幕數(shù)量，減輕航海工作人員負擔。根據(jù)AIS的阿爾法數(shù)字化集成顯示的要求，船橋上的AIS信息有三種可選顯示方式：專用信息顯示器顯示，雷達屏幕顯示，ECDIS屏幕顯示。采用專用的信息顯示器只能對AIS數(shù)據(jù)信息提供有限的顯示能力，而且要在船橋上額外安裝固定一個顯示器，這樣隨著船橋上顯示屏幕的增多，往往會加重駕駛員日常工作負擔。采用雷達屏幕顯示AIS的數(shù)據(jù)信息，可以減少額外的屏幕顯示，并且可以實現(xiàn)雷達目標和AIS目標的相互檢測。但是雷達對AIS的一些必須數(shù)據(jù)的顯示有其局限性，它不能完全轉(zhuǎn)換AIS的信息，并且其顯示距離也不能完全滿足AIS的需求。

提供矢量化數(shù)據(jù)格式，滿足AIS系統(tǒng)特殊需求。ECDIS系統(tǒng)采用的是矢量化的數(shù)據(jù)，可以對任何顯示的目標特性提供更多的查詢信息。它同樣也能夠?qū)IS在海圖上的物標的特性進行查詢。而在現(xiàn)有的雷達設(shè)備上就不能實現(xiàn)AIS物標的查詢。AIS能夠向其他船舶或有關(guān)當局在必要時發(fā)送自己的航路計劃，并在ECDIS上能夠顯示得一目了然。對于雷達和專用的顯示器，由于沒有內(nèi)置的海圖系統(tǒng)，因此根本不可能象ECDIS那樣通過AIS的數(shù)據(jù)傳輸出自己的航路信息。AIS還適合于對航海人員提供固定的或移動的導(dǎo)航幫助，如：位置監(jiān)控、功能輔助、潮和流的數(shù)據(jù)、以及氣象和能見度的情況的發(fā)布等。同樣，ECDIS是最好的顯示其信息的理想工具。

兩系統(tǒng)的組合使用，完成了助航避碰技術(shù)的革命。ECDIS能夠提供成熟的導(dǎo)航功能和高精度的轉(zhuǎn)化AIS信息，AIS的動態(tài)信息都可以完全的與ECDIS結(jié)合。船舶駕駛員可不利用來自雷達或ARPA的被動信息做出避碰判斷，而可采用接收到的臨近船的AIS信息，加上ECDIS所提供的水深、環(huán)境條件，其他船舶的動態(tài)和處理措施，通過助航軟件做出判斷，從而提供一個很好的避讓路線。

AIS與ECDIS的組合給SAR帶來更多便利。根據(jù)AIS標準規(guī)定，AIS能夠應(yīng)用于SART的搜救活動中，AIS與ECDIS的組合，可以使遇難船舶的AIS信息完整顯示ECDIS屏幕上，位置及其周邊環(huán)境也一目了然，便于船舶搜救工作的開展，也為現(xiàn)場指揮和協(xié)同搜救提供有力的幫助。對于雷達與AIS的組合，由于不能完整顯示AIS的相關(guān)內(nèi)容，也沒有電子海圖的相關(guān)信息，雖然雷達能夠通過SART發(fā)出的信號判定遇難船舶的位置，但其精度和距離也受限制，使實施船舶搜救受到一定影響。

AIS與ECDIS的組合給船舶運營者、管理者提供最好的幫助。AIS提供一個雙向的數(shù)據(jù)接口（如可以與Inmarsat連接服務(wù)），來實現(xiàn)長距離的監(jiān)控和報告。AIS既可以設(shè)置成自動模式來應(yīng)答發(fā)布信息，又可以設(shè)置成手動的模式接收來自岸上長距離的信息。船舶經(jīng)營者和管理者可在電子海圖上獲得長距離的AIS信息的顯示，理解船舶的實際情況，從而更好的管理和經(jīng)營。這一點是AIS與雷達組合系統(tǒng)難以做到的。此外，AIS系統(tǒng)將在全球海事信息系統(tǒng)中扮演非常重要的角色，并為之提供航路計劃和監(jiān)控。這可以使得本地區(qū)的管理者能夠管理監(jiān)控相關(guān)的船舶，跟蹤危險貨物船舶，而航路計劃和監(jiān)控也只能在ECDIS上來執(zhí)行完成。

AIS與ECDIS的組合可以擴大交管站VTS的覆蓋范圍。AIS信息能夠替代雷達指揮管理的交管站中的雷達信息，彌補了雷達的有限的覆蓋范圍，從而很大地提高了交管站的覆蓋范圍，并使交管站可以"看到"被海盜或海角遮擋了的船只。此中，也只有ECDIS的電子海圖能夠全范圍的覆蓋和有機的與AIS在同一時間結(jié)合其圖象和環(huán)境數(shù)據(jù)信息。這在雷達VTS則是很難做到的。

AIS與ECDIS的組合可以提高系統(tǒng)的安全性能。由于ECDIS可以疊加顯示雷達圖象數(shù)據(jù)，因此可以對雷達信息和AIS信息進行相互檢測，同時可以為對方的系統(tǒng)相互作為備份。因為不同系統(tǒng)對同一個目標進行探測，可以抵消掉數(shù)據(jù)的模糊現(xiàn)象。雷達圖象的疊加也可以即使發(fā)現(xiàn)未安裝AIS設(shè)備的船舶，從而提高系統(tǒng)的安全性能。

綜上所述，ECDIS與AIS的組合，可以提供高水平的、成熟的、靈活的助航功能，可以直接或間接的加強船舶的安全性能。特別是在有雷達圖象疊加的時候，ECDIS與AIS的組合是船舶避碰最理想的伙伴。因此，從使用者角度看，AIS和ECDIS也是一對最好的應(yīng)用組合。

[1]王世遠許開宇《AIS現(xiàn)狀、前景及對策》航海技術(shù)2001年第5期

[2]航海學(xué)和無線電設(shè)備及自動識別系統(tǒng)(AIS)[S],2001.1415

[3]徐志京許開宇王世遠《AIS與ECDIS組合使用的探討》航海技術(shù)2002年第4期

[4]譚樹清《中國水運通信網(wǎng)的現(xiàn)狀、構(gòu)成及發(fā)展》世界電信1994年第4期