AIS與現代航海技術的關系及對未來航海的影響

李志 廣州港引航站

1.引言

AIS是指船舶自動識別系統，是一種新型的船用助航設備，將其應用在航海中，能夠有效的提高航行安全性，確保船舶駕駛員在航行過程中做好相應的監視與控制工作。此外，AIS具有導航通信功能，可以在船岸通信以及船舶導航中發揮重要作用。因此，我們需要對AIS進行合理的應用，促進未來航海技術水平的提升。

2.AIS概述

2.1 AIS的概念

AIS是船舶自動識別系統的英文縮寫，該系統是由許多的國家組成的國際組織共同研究開發的，同時確定了系統的具體功能，這些國際組織包括國際海事組織、國際電工協會等權威性組織。研究開發該系統的目的是保證航海過程中傳播的安全性，對船舶進行有效的監視與控制。

2.2 AIS的構成

AIS主要由主控制單元、GPS板塊、VHF通信板塊以及船舶設備的接口四部分構成。其中主控制單元是一個微處理器的系統，能夠對整個系統進行控制。GPS板塊的作用是提供準確的船舶信息。VHF通信板塊的作用通過海上VHF的通信頻道實現對AIS數字信息的交換；船舶設備的接口能夠使AIS能夠與不同接口的設備連接使用。

2.3 AIS的技術特點

AIS中主要應用SOTDMA技術，通過這種技術的應用，可以有效的解決不同船舶之間通信存在競爭的問題。AIS可以對不同的通信信道進行合理的調整，實現對信息發送時間的自由選擇，避免對船舶的操作造成不必要的打擾與影響，減少人為干預，實現船舶之間動態信息的自主交換。

2.4 AIS的功能

AIS的主要功能是在SOTDMA的協議基礎上，應用VHF的信息交流方式，在固定海域內實現船舶與船舶、船舶與岸上的信息交流，能夠為船舶提供各類航海信息，保證航海安全性。

3.AIS與現代航海技術的關系

AIS與現代航海技術的關系包括以下幾個方面：第一，AIS與衛星定位技術的關系。在現代航海過程中，衛星定位技術可以為航行中的傳播系統導航信息，這些信息中包括船舶位置、船舶航向以及船舶航速等，而AIS就是以這些信息為基礎實現的。在應用衛星定位技術的過程中，可以與AIS結合應用，能夠有效的提高衛星定位技術的應用效果。第二，AIS與信息系統的關系。在為船舶航行提供導航服務的過程中，信息系統與電子海圖是重要的技術，但是，在進行電子海圖的出版與改正時，難免存在一定的不足，因此會對應用效率造成一定的影響，無法充分發揮其在航海過程中的作用。而AIS的應用可以使信息系統與電子海圖顯示系統的作用充分發揮。

4.AIS對未來航海的影響

4.1 AIS與GMDSS的組合

GMDSS是眾多海上通信系統中的一種，也是一個規模十分龐大的系統。合理的應用GMDSS，能夠使傳播與地面通信，地面可以通過該系統向傳播發送信息，包括安全信號以及天氣變化等，包括可能遇到的緊急狀況。與此同時，在進行遇險船舶搜救工作時，AIS的應用也能夠發揮作用，在直升機聯合搜救活動中有優異的表現。AIS與GMDSS的組合應用，能夠在船舶遇到問題時，在電子海圖或雷達上顯示相關信息，掌握并最終這些信息，可以對目標進行連續跟蹤。如果船舶沒有應用這項技術，在搜救時需要使用電子海圖軟件的AIS應答器，在搜救現場后設定模擬目標，與周圍的船舶保持聯系，提升對船舶的施救幾率。

4.2 AIS與ARPA的組合

在ARPA的應用過程中，會在一定程度上受到氣象變化與地理條件的影響，無法在受到干擾的情況下辨認并發現船舶，同時顯示屏上將出現假回波現象。如果觀察人員不能準確的辨別波形的真偽，就會發生危險。如果目標不具備良好的無線電波反射能力，ARPA可能會出現漏跟蹤的現象，在霧天或夜晚的情況下，船舶被撞翻的可能性就會增加。如果回波信號存在波動性，并且穩定性較差，對目標進行跟蹤的難度就會增加，甚至會出現丟失跟蹤目標的情況。在船舶航行至擁堵的海域時，同樣會引發誤跟蹤問題，并且無法獲得詳盡的船舶類型、規格等相關信息，觀測人員無法準確的辨認船舶的身份特征。與此同時，對于延遲的處理，ARPA存在一定的不足，如果電波沿直線傳播，在遇到障礙物的情況下，就會被阻礙，導致最大作用距離縮短。而ARPA的應用存在一定的盲區，對盲區內體積較小的傳播無法探測。將AIS與ARPA組合應用，可以有效的彌補ARPA的不足之處。AIS可以自動識別船舶與口岸以及其他船舶的通信，能夠為ARPA提高有效的避碰參數，通過這種方式可以自動獲取交通狀況信息。由于AIS的抗干擾能力較強，可以有效的避免干擾，將其與ARPA結合應用，可以促進ARPA對目標辨別能力的提升，在提高瞭望水平，同時降低碰撞風險。與此同時，由于AIS的電波繞射能力與工作頻率較高，即使信號到達河道轉彎等位置，并且距離較遠時，其探測能力也可以滿足要求，可以發現陰影扇形區域內的目標，并且單側不存在盲區，對于ARPA信號覆蓋率不全的問題進行有效的彌補。在兩種技術的結合應用中，不但可以降低船舶航行中遭遇碰撞的風險，而且可以減少目標丟失以及跟蹤錯誤等問題的發生。在船舶的航行過程中，如果目標發生變化，可以通過這兩項技術的應用提高反應的及時性，進行ARPA與AIS的重疊與對比，從顯示屏的回波中篩選出有利于船舶航行的信息，有效的規避風險。與此同時在判斷船舶情況、動態變化以及碰撞風險時，與單項技術相比，兩種技術組合應用的效率更高，效果更加全面。通過兩種技術組合而提供的船舶避碰信息，具有更高的準確性、穩定性以及清晰度，能夠對碰撞風險進行有效的辨別。

4.3 AIS與ARPA以及ECDIS的術組合

以AIS與ARPA的組合為基礎，再加入ECDIS，可以共同建立船舶導航系統。在具體的應用過程中，AIS將信號傳送給ECDIS以及ARPA，有效的提高兩種技術的應用價值。在接口電路與網絡連接后，兩個系統就能夠疊加起來，實現以下功能：第一，目標的疊加。ARPA數據信息可以通過目標數據接口傳送到ECDIS中，并在ECDIS中標注追蹤目標，降低船舶在航行中的風險。第二，圖像的疊加。通過導航線接口能夠將ARPA連接至ECDIS，可以在船舶定位中發揮重要作用。第三，ECDIS可以利用附加設備來獲取船舶速度、方位等相關信息，對其進行濾波處理，能夠在海圖上顯示出定位信息、船舶避讓信息以及導航信息等。ECDIS中展現出的信息真實度較高，十分接近真實海況，因此可以對船舶的航行軌跡進行實時監控。在監控的過程中，一旦出現異常，需要與計劃航行路線對比。為了防止船舶出現航向偏離的現象，需要在ECDIS中設置報警裝置，調出ECDIS中的相關數據，按照實際需求查詢數據，通過衛星導航儀接收信號，使ECDIS保持良好的運行狀態。在船舶應用AIS時，接受相關數據后，可以顯示方位、規格、類型、名稱以及航行路線等船舶信息。

5.結束語

總而言之，AIS是一種新型的船舶通信導航設備，將其應用在航海過程中，可以結合先進的通信技術、信息處理技術以及衛星定位技術，為船舶在航海過程中提供相應的信息。在未來的航海中，AIS可以與其他技術結合應用，發揮更加重要的作用。