關于虛擬航標及其應用研究

楊運航

摘 要：虛擬航標是一種集合衛星導航定位技術、計算機應用技術等于一體的現代化技術，在本次研究中，詳細了解虛擬航標原理的基礎，并對其應用問題進行了分析，并介紹了未來虛擬航標技術的發展方向，有助于進一步加深相關人員對虛擬航標技術的認識，擴展虛擬航標的應用范圍。

關鍵詞：虛擬航標 自動識別 定位

在當前，虛擬航標技術具有廣闊的應用前景，包括海上油氣采集、還想導航等都可以發現虛擬航標技術的身影，并且隨著現代信息技術的發展，該技術的技術水平將會進一步天提高，更好的適應未來社會發展要求。因此，相關人員需要詳細了解虛擬航標技術，并對其應用路徑進行分析，這也是本次研究的重點。

1.虛擬航標技術分析

1.1基于AIS的虛擬航標技術

虛擬航標是在AIS網絡技術上而出現的一種新型航標引用技術，是一種無實體的航標，通過從附近的AIS基站發送信息，達到快速定位的目的。虛擬航標技術具有明顯的先進性，綜合了網絡技術、衛星導航行為等高新技術，將電子海圖信息和顯示系統、AIS基站等有效的結合在一起，可以通過AIS基站及時向區域內的航標信息返送給用戶，并在ECDIS上顯示出來。這樣用戶在使用虛擬航標技術時，可以通過ECDIS所反饋的信息，了解航標符號的特定位置，進而達到預警、監控等目的。

AIS虛擬航標系統是在3G系統的基礎上，通過3G系統所具有的信息采集、定位、人際交互等功能，獲得非遙測航標數據，并將采集的數據轉變為AIS接口數據模式，并完成網絡發布；之后相關部門或者船舶可以在ECDIS界面上顯示出被發布的數據。在這個過程中監控中心可以直接將數據上傳到AIS接口，并且通過AIS處理器對各種傳送過來的數據進行格式轉換。

與傳統技術相比，虛擬航標技術具有明顯的先進性，主要表現為：（1）可以通過AIS與船用雷達顯示器，提供各種有助于天氣指示的辨識航標；（2）可以將附表位置使用信號發生與現實終端的位置，因此支持實時定位；（3）為傳統雷達提供了精準的基準點；（4）為航路、區域等提供精準的界限數據；（5）提供各種氣象數據。

1.2虛擬航標的分類

目前，虛擬航標的分類主要集中在兩方面，分別為無實體的虛擬航標、有實體的虛擬航標等。

其中有實體的虛擬航標又被稱為“仿真航標”，可以根據不同管理需求，在依靠航標信息發送關鍵資料后，將其妥善安置在不同位置。一般實體虛擬航標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射，且這種發射的點是不確定的，但是接收方卻可以識別AIS電文位置。考慮到這種特殊性，需要獨立設置仿真航標。此時的仿真航標通常也包括兩種，其具體內容如表1所示。

相比之下，無實體的虛擬航標代表了AIS電文系航標電文，代表一些原本存在的航標，但是從定位效果來看，這種航標所指示的位置十分精準，將會在顯示器的規定位置上會選擇并不存在的物理航標，在顯示器上也會標準該信號所對應的航標為虛擬航標。例如，在新的沉船處設置物理浮標之前，就可以選擇虛擬浮標代替，也有可以發現定位的作用。

2.虛擬航標應用研究

2.1虛擬航標技術的應用現狀

當前虛擬航標技術具有廣闊的應用前景，并在很多行業中發揮著作用，包括海洋油氣產業、航行定位等，與傳統的手段相比，虛擬航標技術最顯著的優點就是對定位數據的監測，不僅可以滿足多種復雜天氣情況下的監測要求，還能實現長遠距離的數據傳輸，為航海安全提供支持。文獻認為，現階段虛擬航標技術主要被應用在以下幾種環境下：

（1）可以在新沉船位置設置浮標，通過該浮標來對周圍船舶航行情況進行約束；（2）在設置擁有航標前，通過浮標對目標位置做更全面的定義，提示危險；（3）若目標區域的船舶數量較大或者交通流量相對復雜的情況下，設置實物航標的情況下往往會成為航海的障礙物，就可以通過虛擬航標技術來代替實物航標。

同時，根據國際航標協會的相關規定，在《關于海區航標服務中使用AIS的建議案》中，明確提出了離岸建筑物都需要裝備AIS航標要求，由此可見，現階段的虛擬航標技術已經被廣泛的應用在航海項目中；同時按照國際海事組織的相關要求，航行300總噸和國內沿海航行500 總噸及以上的船舶都需要安裝AIS設備，并且較大的船舶中還需要安裝電子海圖顯示和信息系統。由此可見，現階段相關地區在應用虛擬航標時，已經基本構建了一個全面的虛擬航標體系平臺，通過所有虛擬航標平臺之間的有效結合，實現了以下目標：

（1）能夠實現單位海域內的虛擬航標覆蓋，確保區域內的所有船舶在運行過程中都可以接收到航行信號，自動識別航區內的各種危險物，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的定位點，方便船舶以此點為基準進行調整，保證航行安全。（3）依靠虛擬的AIS基站，獲取周邊地區的氣候資料，并實時向周圍船舶發送。（4）面對各種突發的航海安全事件，都可以通過基站快速定位，為制定救援計劃提供指導。

2.2虛擬航標技術的未來發展趨勢

在當前虛擬航標技術具有滿意的應用價值，但是雖然虛擬航標在航海中的應用已經成為未來發展的主要趨勢，但是在實踐中還存在一定的問題，主要表現為：（1）目前受技術、資金等多方面因素影響，虛擬航標還無法滿足所有船舶的使用要求，并且虛擬航標在不同顯示終端上的顯示效果還存在一定的問題，這會影響其應用效果。（2）目前虛擬航標在應用中還尚未制定相關管理規范，這是因為虛擬航標在實施階段會涉及很多的部門，為了可以讓該技術更好的發揮效果，就需要調節ITU、IALA等技術，并制定一個統一的管理制度。

所以針對這一問題，在未來工作中必須要重點開展以下工作：（1）進一步提高虛擬航標技術的應用效果，需要進一步提高AIS網絡系統自身的可靠性，并且在應用過程中還要考慮到各種安全因素對虛擬航標技術的影響，執行詳細的管理對策；同時在相關電子導航設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設計的合理性。（2）應該滿足未來日益增長的航行需求，可以對其發展發展方向做說明，并且通過制定一個統一的國際高標準，明確虛擬航標技術的相關規范，通過該規范給予虛擬航標技術指導，這也成為推動未來相關技術發展的關鍵。（3）從長遠角度來看，AIS網絡系統將全面建成，虛擬航標也將得到更好的推廣及應用，從而為海上船舶提供安全、便捷、穩定的助航服務

3.結論

在當前海洋行業中，虛擬航標技術的出現推動了傳統航海模式的變革，與傳統技術相比，該技術的出現最大程度上滿足了未來行業發展的需要，技術可行性。同時在未來發展中，隨著AIS、ECDIS等技術的發展，虛擬航標技術將會得到進一步完善，最終提高了整個技術的應用效果。

參考文獻：

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[3]周需要.基于AIS技術的航標應用研究[D].上海海事大學，2016.