AIS在當(dāng)代航海技術(shù)中的應(yīng)用

陸 超

（唐山港引航站，河北 唐山 063611）

0 引言

近年來(lái)，中國(guó)航海事業(yè)取得良好的發(fā)展，完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)保障了航海的穩(wěn)定性。AIS在當(dāng)今的航海技術(shù)中占據(jù)重要地位，作為船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，比傳統(tǒng)技術(shù)更有優(yōu)勢(shì)，可有效優(yōu)化信息監(jiān)測(cè)與交互。AIS技術(shù)的基本功能包括避免船舶碰撞、自動(dòng)識(shí)別船舶航行信息、保障信息溝通、船舶航行的動(dòng)態(tài)監(jiān)督和管理等。應(yīng)用VTS系統(tǒng)，可接收船舶航速、航向和位置等信息，用數(shù)字技術(shù)處理后輸入信息處理，船舶信息的獲取和應(yīng)用精度也會(huì)相應(yīng)提高。因此，需要綜合準(zhǔn)確地分析AIS應(yīng)用的基本功能，促進(jìn)航海技術(shù)的升級(jí)，提高航海的安全性和可靠性。

1 AIS概述

AIS被稱為“船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)”。在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，主要依賴基站設(shè)備和船舶搭載設(shè)備協(xié)同運(yùn)行，可以集成現(xiàn)代數(shù)字通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，改善相關(guān)航海項(xiàng)目。在AIS技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，數(shù)字化模塊主要用于接收信息，射頻模塊控制信號(hào)收發(fā)器管控的狀態(tài)，有效處理接收信息。雖然雷達(dá)在航行中起著非常重要的作用，但使用有一定局限性，無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別對(duì)象信息，航行中船舶之間的信息交換非常有限。為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)來(lái)加強(qiáng)航行過(guò)程中船舶之間的通信。AIS系統(tǒng)可以在船舶之間或船舶與陸地之間進(jìn)行通信和信息交換，有效識(shí)別船舶，自動(dòng)接收、處理和發(fā)送數(shù)據(jù)。即使船舶離岸較遠(yuǎn)，為了避免航行中的安全問(wèn)題，也可以將船舶的位置、速度、航向持續(xù)且自動(dòng)地發(fā)送到其他船舶和港口，從中央基站接收航行信息。同時(shí)，AIS技術(shù)可以在使用中自動(dòng)發(fā)送和接收信號(hào)并處理數(shù)據(jù)，以便船舶遠(yuǎn)離海岸時(shí)也能找到船舶信息，實(shí)現(xiàn)航速、航向和交通管理信息的實(shí)時(shí)通信。另外，航行過(guò)程中信息交換容易受到限制，船舶很難得到信息。在日益發(fā)達(dá)的導(dǎo)航環(huán)境中，相關(guān)專家發(fā)現(xiàn)使用VTS技術(shù)和雷達(dá)很難準(zhǔn)確識(shí)別某些目標(biāo)，而AIS能夠快速地反饋信息，一般響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)3 s，可以避免雷達(dá)等現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，減少碰撞事故的發(fā)生，幫助船舶間有效的信息和數(shù)據(jù)溝通，提高船舶識(shí)別能力，彌補(bǔ)雷達(dá)觀測(cè)的死角。AIS技術(shù)可以自動(dòng)發(fā)送、接收和處理船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的抗外部干擾能力，使船舶之間的數(shù)據(jù)和信息獲取不受速度、距離、環(huán)境、天氣等因素的限制，監(jiān)控對(duì)象不會(huì)消失，保證船舶航行安全。

2 AIS與現(xiàn)代航海技術(shù)的關(guān)系及相互作用

2.1 AIS與衛(wèi)星定位技術(shù)

在現(xiàn)代船舶航?；顒?dòng)的發(fā)展中，衛(wèi)星定位技術(shù)能夠提供船舶航海活動(dòng)的位置、速度、航向等可靠信息。衛(wèi)星定位技術(shù)是AIS系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，同時(shí)AIS系統(tǒng)也對(duì)導(dǎo)航技術(shù)產(chǎn)生了廣泛的影響，促進(jìn)了導(dǎo)航技術(shù)的升級(jí)，提高了導(dǎo)航工作的整體安全性。衛(wèi)星定位技術(shù)是船舶航行不可替代的導(dǎo)航手段，能夠全天候、連續(xù)、實(shí)時(shí)地提供船舶的位置、速度、航向、UTC等。從AIS系統(tǒng)的衛(wèi)星定位技術(shù)或外部GPS可以實(shí)時(shí)獲取船舶的動(dòng)態(tài)信息，并指導(dǎo)船舶導(dǎo)航，還可以實(shí)時(shí)提供周圍其他船舶的參數(shù)。此外，通過(guò)AIS系統(tǒng)和衛(wèi)星定位技術(shù)系統(tǒng)的協(xié)同工作，可以準(zhǔn)確掌握全船的實(shí)際動(dòng)態(tài)，參照衛(wèi)星定位技術(shù)的實(shí)際動(dòng)態(tài)，積極利用各種尖端技術(shù)，指導(dǎo)船舶航行。另外，AIS系統(tǒng)與衛(wèi)星定位技術(shù)系統(tǒng)相結(jié)合，使船舶導(dǎo)航位置、導(dǎo)航速度、導(dǎo)航路線及其他相關(guān)信息實(shí)時(shí)發(fā)送到控制室，控制室在船舶收集航海基本信息的過(guò)程中，可以及時(shí)發(fā)出預(yù)警，避免船舶在航行中遇到風(fēng)暴、火山噴發(fā)、海嘯等相關(guān)緊急情況?？刂剖铱梢垣@取信息并通知船舶，方便船舶及時(shí)調(diào)整航向和航速，使船舶安全有效地規(guī)避相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)[1]。

2.2 AIS與ARPA技術(shù)組合應(yīng)用

AIS與ARPA技術(shù)組合應(yīng)用是獲取船舶信息的手段，其應(yīng)用效果顯著。ARPA不會(huì)及時(shí)反映船舶的實(shí)際運(yùn)行動(dòng)態(tài)，也不會(huì)修正目標(biāo)船舶的特定動(dòng)態(tài)信息，導(dǎo)致跟蹤錯(cuò)誤，影響操作人員的決策。AIS可以準(zhǔn)確獨(dú)立地反映船舶之間交流的數(shù)字信息，信息內(nèi)容非常豐富。為了在短時(shí)間內(nèi)獲取所有類型的信息，各種傳感設(shè)備都可以連接到船舶上，可以獲取更多目標(biāo)船舶信息，包括衛(wèi)星定位技術(shù)的實(shí)際位置、船寬、船長(zhǎng)、轉(zhuǎn)速、航向和其他方面。使用這些數(shù)據(jù)，了解并計(jì)算船舶的實(shí)際情況很方便。對(duì)于ARPA，受氣象變化和地理?xiàng)l件的影響，無(wú)法從干擾的信息中識(shí)別和找到船舶，在顯示畫(huà)面中，會(huì)產(chǎn)生假的回波。如果觀測(cè)者難以分辨波形的可靠性，則可能導(dǎo)致危險(xiǎn)情況，如果目標(biāo)反射電波的能力弱，則ARPA在此過(guò)程中可能存在缺少跟蹤的問(wèn)題。在夜間和多霧的天氣航行時(shí)，容易發(fā)生船舶之間碰撞的可能，如果回波信號(hào)波動(dòng)較大，穩(wěn)定性不充分，則目標(biāo)難以跟蹤。另外，在實(shí)際檢測(cè)中，ARPA有盲區(qū)，因此無(wú)法檢測(cè)到盲區(qū)內(nèi)的船舶，這時(shí)船舶有可能發(fā)生碰撞。AIS不僅可以提高目標(biāo)物體的識(shí)別能力，還可以提高對(duì)目標(biāo)物體的監(jiān)測(cè)能力，有效彌補(bǔ)ARPA信號(hào)的不完整覆蓋。ARPA和AIS技術(shù)的結(jié)合不僅可以降低航行中船舶的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，還可以降低目標(biāo)丟失和誤跟蹤的可能性。船舶航行中，目標(biāo)船舶發(fā)生變化時(shí)，可以在短時(shí)間內(nèi)應(yīng)對(duì)，有效顯示數(shù)據(jù)信息，避免風(fēng)險(xiǎn)。與單一技術(shù)應(yīng)用相比，ARPA和AIS結(jié)合應(yīng)用的技術(shù)在確定船舶會(huì)遇到情況、動(dòng)態(tài)變化和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，將AIS提供的參數(shù)與目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行比較，可以有效避免船舶碰撞。

3 AIS在當(dāng)代航海技術(shù)中的應(yīng)用

3.1 在港口船舶調(diào)度的應(yīng)用

船舶在進(jìn)出港的過(guò)程中，港口附近水域有很多船舶等待進(jìn)出港口，因此港口的航行風(fēng)險(xiǎn)很高。如果不及時(shí)安排船舶調(diào)度，將嚴(yán)重影響港口的整體工作效率。船舶到達(dá)港口的時(shí)間、拋錨位置、停留在港口的時(shí)間等，都需要仔細(xì)的規(guī)劃和部署。在發(fā)生意外情況時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)盡快解決問(wèn)題，確保人員的安全。船舶進(jìn)出港口過(guò)程中，若指揮員信息溝通時(shí)出現(xiàn)延誤，就不能保障船舶正常進(jìn)出港口，影響整個(gè)港口的工作進(jìn)度和效果。因此，在港口船舶運(yùn)輸管理中，相關(guān)人員可以合理應(yīng)用AIS系統(tǒng)進(jìn)行輔助管理和控制。通過(guò)應(yīng)用AIS系統(tǒng)，可以快速識(shí)別相關(guān)船舶信息，船舶可以遵照指令信號(hào)快速進(jìn)出港口。在進(jìn)出港過(guò)程中船舶發(fā)生事故，需要港口調(diào)度迅速根據(jù)船舶信息做出正確有效的指令，AIS系統(tǒng)可以將最新船舶信息上傳到調(diào)度室，并根據(jù)進(jìn)出港指令，確保船舶安全進(jìn)出港口。AIS系統(tǒng)的應(yīng)用，大大提升了港口管理的效率和安全性，增加了船舶的對(duì)接時(shí)間，大大縮短了船舶的停港時(shí)間。同時(shí)，港口船舶事故的發(fā)生率得到有效控制。AIS系統(tǒng)的合理開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了港口信息化管理，提高了港口的整體工作效率[2]。

3.2 在船舶避碰控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

在一些重要海域，由于船舶數(shù)量較多，船舶沒(méi)有航行順序時(shí)，可能會(huì)造成混亂，影響船舶的航行時(shí)間和安全性。AIS系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)跟蹤船舶導(dǎo)航的路線和速度，避免船舶發(fā)生碰撞。在基地控制室的幫助下，可以有效地建立船舶避碰控制系統(tǒng)。建立船舶避碰控制系統(tǒng)的目的是確保船舶航行安全，有效避免航行中的碰撞事故。AIS技術(shù)的應(yīng)用可以確保船舶航行的安全性，避免船舶航行中的障礙物。例如，在航道航行的過(guò)程中，AIS應(yīng)答裝置被配置在漁網(wǎng)上，通過(guò)相應(yīng)的裝置，船長(zhǎng)或駕駛員可根據(jù)顯示的信息避開(kāi)漁網(wǎng)，為船舶的安全穩(wěn)定航行提供重要的支持。在船舶航行過(guò)程中，應(yīng)用AIS后收集附近船舶的相關(guān)信息，有效控制船舶碰撞概率，確保航行中船舶的安全性。在船舶的海洋救援工作中，也需要合理充分發(fā)揮AIS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。在AIS系統(tǒng)運(yùn)行下，控制室可以準(zhǔn)確定位礁石的地理位置，并與其他導(dǎo)航基站迅速取得聯(lián)系。船舶觸礁時(shí)，面臨沉沒(méi)的危險(xiǎn)，要確保工作人員和貨物的安全，必須在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行救援工作。AIS技術(shù)可提高船舶獲取的數(shù)據(jù)信息質(zhì)量，根據(jù)船舶碰撞礁石的事故地點(diǎn)，緊急派遣附近海域的船舶進(jìn)行最及時(shí)、有效的救援，將損失降到最低，使船舶航行更加安全。

3.3 在水文氣象信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

中國(guó)航海事業(yè)不斷改善，需要加強(qiáng)船舶動(dòng)態(tài)的實(shí)際監(jiān)測(cè)。因船舶的動(dòng)態(tài)信息是以消息的形式發(fā)送到監(jiān)視中心，監(jiān)視中心成為被動(dòng)運(yùn)行，所以很難保證信息的真實(shí)性。隨著AIS在船舶上的廣泛使用，AIS可以改善現(xiàn)有的信息渠道，由控制中心向船舶發(fā)送控制指示，共享和發(fā)布船舶航行信息。AIS可以與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，為獲取不同領(lǐng)域船舶信息提供了多種手段，實(shí)現(xiàn)船舶監(jiān)控。從實(shí)際情況來(lái)看，水文氣象信息對(duì)航行安全有重大影響，即氣象水文對(duì)渠道運(yùn)用開(kāi)發(fā)影響較大。因此，為了確保航行的順利，相關(guān)人員必須加強(qiáng)水文和天氣的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，并了解溫度、濕度和潮汐的變化。同時(shí)為了確保船舶航行的安全性，需要向船舶人員提供最新的氣象信息，結(jié)合海洋氣象預(yù)報(bào)信息，同時(shí)根據(jù)船舶航行位置的變化實(shí)時(shí)更新氣象變化。

3.4 在船舶智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

船舶智能控制系統(tǒng)可以預(yù)先警告危險(xiǎn)，使船舶更安全的航行，減少航行中的危險(xiǎn)性。AIS在船舶智能控制系統(tǒng)中，可以進(jìn)一步優(yōu)化和完善船舶智能控制系統(tǒng)，為船舶提供安全信息，實(shí)現(xiàn)船舶智能控制，減少船舶碰撞。AIS可以確保航行安全，也可以為智能船舶系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和利用作出貢獻(xiàn)，更好地改善船舶在航海中的長(zhǎng)期穩(wěn)定航行。AIS技術(shù)通過(guò)改善船舶的通信水平，提前獲取相關(guān)信息，采取有效的安全措施，為航海技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[3]。雷達(dá)系統(tǒng)可以計(jì)算分析船舶航跡，AIS技術(shù)獲得的信息為瞬時(shí)信息，這些信息的獲取精度比較高。在這個(gè)過(guò)程中，雷達(dá)可以得到船舶行駛的動(dòng)態(tài)信息，但是如果2艘船舶之間的距離比較近，在船舶交叉會(huì)遇時(shí)會(huì)有信號(hào)干擾。AIS技術(shù)的應(yīng)用可以彌補(bǔ)雷達(dá)技術(shù)觀測(cè)的盲區(qū)，因?yàn)槔走_(dá)的盲區(qū)會(huì)嚴(yán)重影響船舶航行的安全性，所以AIS與雷達(dá)技術(shù)的結(jié)合可以為航行提供科學(xué)技術(shù)支持，有助于相關(guān)人員更準(zhǔn)確地確定和了解各船舶的基本信息和航行方向。將AIS引入航海技術(shù)，不僅可以通過(guò)船舶航海獲得準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)信息，還可以為船舶穩(wěn)定航行提供全方位的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，盡可能提高船舶航海信息的精度。另外，因通信技術(shù)的局限性，無(wú)法確定相關(guān)目標(biāo)，或者通信存在問(wèn)題，易出現(xiàn)潛在的安全隱患，導(dǎo)致船舶航海的安全性降低。為了更好地解決該問(wèn)題，必須充分發(fā)揮AIS系統(tǒng)在船舶識(shí)別中的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)航海技術(shù)的開(kāi)發(fā)。船舶智能控制系統(tǒng)應(yīng)用于航海中，大大提高了航行的可靠性。船舶遇到意外事故，必須利用智能控制系統(tǒng)與基地管制室聯(lián)系，并按照基地管制室的指令，及時(shí)解決危險(xiǎn)情況，確保船舶的整體安全性和穩(wěn)定性。在AIS系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，不同工作類型的船舶在航行中相遇時(shí)，可以通過(guò)智能控制系統(tǒng)有效地進(jìn)行溝通，可以確定會(huì)遇船舶各自的航行路線和意圖，不僅可節(jié)約工作人員之間的溝通時(shí)間，在保證船舶航海安全的同時(shí)，還可以提高船舶航海的智能化。因此，在未來(lái)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，AIS技術(shù)需要朝著智能的方向發(fā)展，進(jìn)一步確保船舶的航行安全性。

3.5 在船位報(bào)告中的應(yīng)用

航海過(guò)程中，船舶需要與附近的船舶、港口保持聯(lián)系，交換數(shù)據(jù)。航海中，如果船舶間的距離過(guò)大，就會(huì)有監(jiān)測(cè)的死角。為了使船舶安全航行，必須建立完善的船舶數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。AIS技術(shù)在船位報(bào)告過(guò)程中起著非常重要的作用，可提高船舶報(bào)告的質(zhì)量和水平。AIS將船舶實(shí)際情況無(wú)線傳輸?shù)接芯€通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并將綜合信息發(fā)送到相應(yīng)的信息報(bào)告站，更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和評(píng)估船舶實(shí)際情況。信息報(bào)告站的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)船舶指定的周期，建立對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)根據(jù)用戶需要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)船舶整體穩(wěn)定運(yùn)行。目前，AIS系統(tǒng)及相關(guān)服務(wù)功能，用于船舶間接收AIS數(shù)據(jù)信息，完成船舶位置的實(shí)時(shí)定位，以動(dòng)態(tài)形式加強(qiáng)所有類型信息的查詢管理和跟蹤管理，更好地促進(jìn)航海技術(shù)的發(fā)展[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

將AIS有效、合理、科學(xué)地應(yīng)用于現(xiàn)代航海技術(shù)中非常重要。AIS的應(yīng)用，不僅可以有效提高船舶在航行中獲取信息的能力，也可以有效確保航行中船舶的安全性。AIS的應(yīng)用可以使船舶在航行中快速準(zhǔn)確地獲取信息，同時(shí)避免船舶碰撞事故的發(fā)生，進(jìn)一步確保船舶航行安全。因此，需要對(duì)AIS進(jìn)行科學(xué)分析和研究，積極創(chuàng)新，以確保將AIS技術(shù)成功應(yīng)用于現(xiàn)代航海領(lǐng)域中，促進(jìn)航海貿(mào)易的穩(wěn)定發(fā)展。