關(guān)于虛擬航標(biāo)及其應(yīng)用研究

楊運(yùn)航

摘 要：虛擬航標(biāo)是一種集合衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等于一體的現(xiàn)代化技術(shù)，在本次研究中，詳細(xì)了解虛擬航標(biāo)原理的基礎(chǔ)，并對其應(yīng)用問題進(jìn)行了分析，并介紹了未來虛擬航標(biāo)技術(shù)的發(fā)展方向，有助于進(jìn)一步加深相關(guān)人員對虛擬航標(biāo)技術(shù)的認(rèn)識，擴(kuò)展虛擬航標(biāo)的應(yīng)用范圍。

關(guān)鍵詞：虛擬航標(biāo) 自動識別 定位

在當(dāng)前，虛擬航標(biāo)技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，包括海上油氣采集、還想導(dǎo)航等都可以發(fā)現(xiàn)虛擬航標(biāo)技術(shù)的身影，并且隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)的技術(shù)水平將會進(jìn)一步天提高，更好的適應(yīng)未來社會發(fā)展要求。因此，相關(guān)人員需要詳細(xì)了解虛擬航標(biāo)技術(shù)，并對其應(yīng)用路徑進(jìn)行分析，這也是本次研究的重點(diǎn)。

1.虛擬航標(biāo)技術(shù)分析

1.1基于AIS的虛擬航標(biāo)技術(shù)

虛擬航標(biāo)是在AIS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上而出現(xiàn)的一種新型航標(biāo)引用技術(shù)，是一種無實(shí)體的航標(biāo)，通過從附近的AIS基站發(fā)送信息，達(dá)到快速定位的目的。虛擬航標(biāo)技術(shù)具有明顯的先進(jìn)性，綜合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航行為等高新技術(shù)，將電子海圖信息和顯示系統(tǒng)、AIS基站等有效的結(jié)合在一起，可以通過AIS基站及時向區(qū)域內(nèi)的航標(biāo)信息返送給用戶，并在ECDIS上顯示出來。這樣用戶在使用虛擬航標(biāo)技術(shù)時，可以通過ECDIS所反饋的信息，了解航標(biāo)符號的特定位置，進(jìn)而達(dá)到預(yù)警、監(jiān)控等目的。

AIS虛擬航標(biāo)系統(tǒng)是在3G系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過3G系統(tǒng)所具有的信息采集、定位、人際交互等功能，獲得非遙測航標(biāo)數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)锳IS接口數(shù)據(jù)模式，并完成網(wǎng)絡(luò)發(fā)布；之后相關(guān)部門或者船舶可以在ECDIS界面上顯示出被發(fā)布的數(shù)據(jù)。在這個過程中監(jiān)控中心可以直接將數(shù)據(jù)上傳到AIS接口，并且通過AIS處理器對各種傳送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。

與傳統(tǒng)技術(shù)相比，虛擬航標(biāo)技術(shù)具有明顯的先進(jìn)性，主要表現(xiàn)為：（1）可以通過AIS與船用雷達(dá)顯示器，提供各種有助于天氣指示的辨識航標(biāo)；（2）可以將附表位置使用信號發(fā)生與現(xiàn)實(shí)終端的位置，因此支持實(shí)時定位；（3）為傳統(tǒng)雷達(dá)提供了精準(zhǔn)的基準(zhǔn)點(diǎn)；（4）為航路、區(qū)域等提供精準(zhǔn)的界限數(shù)據(jù)；（5）提供各種氣象數(shù)據(jù)。

1.2虛擬航標(biāo)的分類

目前，虛擬航標(biāo)的分類主要集中在兩方面，分別為無實(shí)體的虛擬航標(biāo)、有實(shí)體的虛擬航標(biāo)等。

其中有實(shí)體的虛擬航標(biāo)又被稱為“仿真航標(biāo)”，可以根據(jù)不同管理需求，在依靠航標(biāo)信息發(fā)送關(guān)鍵資料后，將其妥善安置在不同位置。一般實(shí)體虛擬航標(biāo)的信息傳遞特征十分明顯，這就是AIS站電文需要從多個位置發(fā)射，且這種發(fā)射的點(diǎn)是不確定的，但是接收方卻可以識別AIS電文位置?？紤]到這種特殊性，需要獨(dú)立設(shè)置仿真航標(biāo)。此時的仿真航標(biāo)通常也包括兩種，其具體內(nèi)容如表1所示。

相比之下，無實(shí)體的虛擬航標(biāo)代表了AIS電文系航標(biāo)電文，代表一些原本存在的航標(biāo)，但是從定位效果來看，這種航標(biāo)所指示的位置十分精準(zhǔn)，將會在顯示器的規(guī)定位置上會選擇并不存在的物理航標(biāo)，在顯示器上也會標(biāo)準(zhǔn)該信號所對應(yīng)的航標(biāo)為虛擬航標(biāo)。例如，在新的沉船處設(shè)置物理浮標(biāo)之前，就可以選擇虛擬浮標(biāo)代替，也有可以發(fā)現(xiàn)定位的作用。

2.虛擬航標(biāo)應(yīng)用研究

2.1虛擬航標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前虛擬航標(biāo)技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，并在很多行業(yè)中發(fā)揮著作用，包括海洋油氣產(chǎn)業(yè)、航行定位等，與傳統(tǒng)的手段相比，虛擬航標(biāo)技術(shù)最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是對定位數(shù)據(jù)的監(jiān)測，不僅可以滿足多種復(fù)雜天氣情況下的監(jiān)測要求，還能實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，為航海安全提供支持。文獻(xiàn)認(rèn)為，現(xiàn)階段虛擬航標(biāo)技術(shù)主要被應(yīng)用在以下幾種環(huán)境下：

（1）可以在新沉船位置設(shè)置浮標(biāo)，通過該浮標(biāo)來對周圍船舶航行情況進(jìn)行約束；（2）在設(shè)置擁有航標(biāo)前，通過浮標(biāo)對目標(biāo)位置做更全面的定義，提示危險；（3）若目標(biāo)區(qū)域的船舶數(shù)量較大或者交通流量相對復(fù)雜的情況下，設(shè)置實(shí)物航標(biāo)的情況下往往會成為航海的障礙物，就可以通過虛擬航標(biāo)技術(shù)來代替實(shí)物航標(biāo)。

同時，根據(jù)國際航標(biāo)協(xié)會的相關(guān)規(guī)定，在《關(guān)于海區(qū)航標(biāo)服務(wù)中使用AIS的建議案》中，明確提出了離岸建筑物都需要裝備AIS航標(biāo)要求，由此可見，現(xiàn)階段的虛擬航標(biāo)技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在航海項目中；同時按照國際海事組織的相關(guān)要求，航行300總噸和國內(nèi)沿海航行500 總噸及以上的船舶都需要安裝AIS設(shè)備，并且較大的船舶中還需要安裝電子海圖顯示和信息系統(tǒng)。由此可見，現(xiàn)階段相關(guān)地區(qū)在應(yīng)用虛擬航標(biāo)時，已經(jīng)基本構(gòu)建了一個全面的虛擬航標(biāo)體系平臺，通過所有虛擬航標(biāo)平臺之間的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了以下目標(biāo)：

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)單位海域內(nèi)的虛擬航標(biāo)覆蓋，確保區(qū)域內(nèi)的所有船舶在運(yùn)行過程中都可以接收到航行信號，自動識別航區(qū)內(nèi)的各種危險物，如沉船、海上油氣平臺等。（2）記錄目前各種航海信息，并為周船舶提供一個精準(zhǔn)的定位點(diǎn)，方便船舶以此點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，保證航行安全。（3）依靠虛擬的AIS基站，獲取周邊地區(qū)的氣候資料，并實(shí)時向周圍船舶發(fā)送。（4）面對各種突發(fā)的航海安全事件，都可以通過基站快速定位，為制定救援計劃提供指導(dǎo)。

2.2虛擬航標(biāo)技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

在當(dāng)前虛擬航標(biāo)技術(shù)具有滿意的應(yīng)用價值，但是雖然虛擬航標(biāo)在航海中的應(yīng)用已經(jīng)成為未來發(fā)展的主要趨勢，但是在實(shí)踐中還存在一定的問題，主要表現(xiàn)為：（1）目前受技術(shù)、資金等多方面因素影響，虛擬航標(biāo)還無法滿足所有船舶的使用要求，并且虛擬航標(biāo)在不同顯示終端上的顯示效果還存在一定的問題，這會影響其應(yīng)用效果。（2）目前虛擬航標(biāo)在應(yīng)用中還尚未制定相關(guān)管理規(guī)范，這是因?yàn)樘摂M航標(biāo)在實(shí)施階段會涉及很多的部門，為了可以讓該技術(shù)更好的發(fā)揮效果，就需要調(diào)節(jié)ITU、IALA等技術(shù)，并制定一個統(tǒng)一的管理制度。

所以針對這一問題，在未來工作中必須要重點(diǎn)開展以下工作：（1）進(jìn)一步提高虛擬航標(biāo)技術(shù)的應(yīng)用效果，需要進(jìn)一步提高AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自身的可靠性，并且在應(yīng)用過程中還要考慮到各種安全因素對虛擬航標(biāo)技術(shù)的影響，執(zhí)行詳細(xì)的管理對策；同時在相關(guān)電子導(dǎo)航設(shè)備出錯可能性以及其對干擾的敏感性；需要考慮AIS VDL容量大小 FATDMA設(shè)計的合理性。（2）應(yīng)該滿足未來日益增長的航行需求，可以對其發(fā)展發(fā)展方向做說明，并且通過制定一個統(tǒng)一的國際高標(biāo)準(zhǔn)，明確虛擬航標(biāo)技術(shù)的相關(guān)規(guī)范，通過該規(guī)范給予虛擬航標(biāo)技術(shù)指導(dǎo)，這也成為推動未來相關(guān)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。（3）從長遠(yuǎn)角度來看，AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將全面建成，虛擬航標(biāo)也將得到更好的推廣及應(yīng)用，從而為海上船舶提供安全、便捷、穩(wěn)定的助航服務(wù)

3.結(jié)論

在當(dāng)前海洋行業(yè)中，虛擬航標(biāo)技術(shù)的出現(xiàn)推動了傳統(tǒng)航海模式的變革，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，該技術(shù)的出現(xiàn)最大程度上滿足了未來行業(yè)發(fā)展的需要，技術(shù)可行性。同時在未來發(fā)展中，隨著AIS、ECDIS等技術(shù)的發(fā)展，虛擬航標(biāo)技術(shù)將會得到進(jìn)一步完善，最終提高了整個技術(shù)的應(yīng)用效果。

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