淺析AIS 在船舶防碰撞系統中的應用

劉洪磊，米映霖

（1.中海油信息科技有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發展股份有限公司采辦共享中心，天津 300452）

AIS 是能夠提高船舶海上航行安全的重要技術，自2002年7月全球開始實施應用AIS 系統以后，我國的船舶防碰撞系統研究與實踐應用就已經全面展開。作為一種實現船舶防碰撞自動化、有效規避船舶海上事故的高新技術，時至今日它依然是全球航海技術研究發展的前沿課題。

1 AIS 系統的基本概念與船舶防碰撞系統應用原理

1.1 AIS 系統的基本概念

AIS 是一種以廣播應答器為核心系統、擁有VHF 波段的船舶安全運行設備，它可面向海岸上船舶管理部門即時發送信息，專門提供船舶航行的具體位置、船位、相對距離、航速、航線、航向以及轉向速度等等重要指標。同時，AIS 可獲取本船體周圍大約20海里范圍內的所有目標船信息，為船舶合理防碰撞提供有利科學依據。從對AIS 系統的通信系統功能應用研究來看，它擁有可媲美雷達一般的可視范圍，但是目前它還缺少針對船舶碰撞危險判斷的重要信息傳達及反饋功能，同時這也導致它在船舶防碰撞決策信息提供方面表現薄弱。因此為了提高AIS 系統的功能性與應用安全可靠性，還需要對其進行系統功能表現進行系統深度分析。

1.2 船舶防碰撞系統的基本應用原理

AIS 系統雖然有相當強大的周圍船舶信息識別功能，但在船舶防碰撞判斷與防碰撞決策系統能力方面卻表現薄弱，因此還需要為船舶設計一套船舶防碰撞系統。一套完整的船舶防碰撞系統應該包括傳感器部分，專門感應本船以及目標船的基本信息數據；防碰撞計算機系統，用于分析、判斷和確定船舶的防碰撞方案。船舶防碰撞計算機系統擁有專門的輸入輸出接口，主要用于存儲本船的所有目標信息與電子海圖信息，它其中囊括了大數據數據庫技術與防碰撞智能軟件技術兩項關鍵技術；操船機構系統，它專門實施各種船舶防碰撞方案，所以它擁有智能舵、自適應舵以及計算機；最后就是船舶本體，它屬于被控對象部分。

目前的船舶防碰撞系統中還配備有雷達標繪儀、計程儀和陀螺羅經。其中雷達主要用于獲取目標船和本船的相對位置信息，計程儀以及陀螺羅經主要用于獲取本船航向及航速等重要指標信息，這些數據信息都將成為船舶防碰撞系統的最寶貴原始數據信息。

雖然船舶防碰撞系統內部軟硬件配備相當完善，但客觀講在經過大量的實踐操作應用后發現它還是存在一定問題。比如說它的傳感器不夠靈敏，存在一定的傳感功能應用局限性。舉例來說，像針對某些隱藏于暴雨、海浪以及陰影中的盲區目標系統并不能作出準確判斷，甚至無法探測到目標船的存在。這說明它的濾波平滑處理技術應用上存在明顯問題，常常會濾波問題而出現遺漏、錯誤判斷、丟失目標的現象，同時它的智能防碰撞軟件在功能擴展與完善方面也不夠到位，這讓傳播防碰撞系統技術應用與發展陷入困頓。

2 AIS 應用于船舶防碰撞系統中的技術分析

AIS 系統中擁有GPS 全球導航定位系統接收機、GPS 差分GPS 接收機、同步世界時UTC、計程儀以及陀螺羅經等等設備。將它融入到船舶防碰撞系統中主要是希望發揮它的信息傳播功能，替代原防碰撞系統中的傳感器作用，同時強化系統的傳感功能、通信功能與目標識別功能。

2.1 AIS 識別與傳感功能在船舶防碰撞系統中的技術應用

一般來說，船舶防碰撞系統需要甄別的防碰撞信息主要包括了目標船與本船的最近會遇距離、目標船到達最近會遇距離點的時間以及其它防碰撞參數等等。此時可采用AIS 系統的自動標繪功能，為本船和目標船同時提供碰撞參數，該碰撞參數的傳播完全不受到海上氣象與海況等客觀因素影響，它相比于船舶防碰撞系統所固有的傳感器在標繪方面表現更精確，也可實時安全完成信息識別與通訊。在運用AIS 系統過程中，一定要對兩船的安全會遇距離進行量化處理，同時分析計算其它防碰撞信息所提供的量化基礎，然后對本船的船長、目標船位置的濾波結果方差進行計算，最后得出安全會遇距離的最小值，結合這一最小值就可做到與目標船之間的安全防碰撞，其計算公式應該如下：

SDAm=（L0+LT）+（2xP）+（L0xπ/135+LTxπ/45）

如果通過AIS 判斷分析得出目標船的位置濾波結果方差P為100m，那么也就表明本船與目標船的長度均為100m，此時結合上述算式代入數據，可計算出船舶的安全會遇距離最小值SDAm。

2.2 AIS 通信功能在船舶防碰撞系統中的技術應用

AIS 系統所提供的通信功能很強，它能夠發送或接收來自于本船或目標船的所有操船意圖。在實際的船舶航海過程中，需要利用AIS 了解雙方船舶重要基礎信息內容，就有效提升本船與目標船的相互“交流溝通”情況。通常情況，AIS 是通過它的VHF頻段天線實現通信的。它首先可以面向目標船發送本船避讓意圖，然后配合防碰撞系統提出決策，再利用AIS 所分析得出的AIS 避讓參數、避讓幅度以及避讓時機做到與目標船之間的合理避讓，保證船舶之間相互安全。

3 結束語

AIS 系統應該與當前的船舶防碰撞系統合二為一，聯合應用發揮最大安全效力，突破雙方彼此在技術功能應用上的局限性，不斷優化船舶航海自動化技術發展進程。