AIS與現(xiàn)代航海技術(shù)的關(guān)系及對(duì)未來(lái)航海的影響分析

摘?要：伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在現(xiàn)代航海過(guò)程中，不斷有新技術(shù)應(yīng)用其中，AIS技術(shù)就是最為有代表性的一項(xiàng)技術(shù)，AIS的中文名稱是船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，其與現(xiàn)代航海技術(shù)有著密切的關(guān)系。通過(guò)對(duì)于船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)成、作用以及技術(shù)特征等方面的分析，探究AIS和現(xiàn)代航海技術(shù)的關(guān)系，及對(duì)于未來(lái)航海的影響，相關(guān)的研究有著重要的作用。

關(guān)鍵詞：AIS;現(xiàn)代航海技術(shù);關(guān)系;未來(lái)航海;影響分析

在社會(huì)生活不斷發(fā)展進(jìn)步的前提下，各行各業(yè)都有了跨越式的前進(jìn)，對(duì)于航海業(yè)來(lái)說(shuō)，新技術(shù)的逐步應(yīng)用加速了航海技術(shù)的進(jìn)步，船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)簡(jiǎn)稱AIS，屬于一種較為新型的船用輔助航行的設(shè)備，其相關(guān)的功能和性能標(biāo)準(zhǔn)的確定，主要是由國(guó)際組織來(lái)進(jìn)行相關(guān)的工作，比如國(guó)際海事組織、國(guó)際航標(biāo)協(xié)會(huì)等等，AIS的有效應(yīng)用使得航海安全有了最大程度上的保障，給予了船舶駕駛員更為優(yōu)秀的監(jiān)視與控制船舶航行的能力。AIS是一種新型的船舶導(dǎo)航通信設(shè)備，能夠在船舶導(dǎo)航、船舶通信、船舶避碰、船岸通信中發(fā)揮出關(guān)鍵作用，現(xiàn)階段AIS已經(jīng)獲得了普及性發(fā)展，成為了船舶航行的必備技術(shù)系統(tǒng)。對(duì)于AIS與現(xiàn)代航海技術(shù)的關(guān)系及對(duì)未來(lái)航海的影響進(jìn)行分析，有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

一、關(guān)于AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）的概述

對(duì)于AIS來(lái)說(shuō)，其相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)主要由四個(gè)部分構(gòu)成，它們分別是主控單元、GPS模塊、VHF通信模塊以及船舶設(shè)備接口。進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，AIS中存在的微處理器系統(tǒng)其實(shí)就是主控單元，其主要起一個(gè)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制的作用，是控制中心;而GPS模塊是為了能夠更加準(zhǔn)確的提供船舶的位置信息;VHF通信板塊的作用是在海上VHF的通信頻道中，完成對(duì)于AIS數(shù)字信息的交換;船舶中的設(shè)備的接口作用是為了保障AIS可以和多種設(shè)備接口相連接[2]。AIS的核心技術(shù)主要是運(yùn)用自組織時(shí)分多址技術(shù)，來(lái)處理多個(gè)船舶之間通信信道的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，在該技術(shù)的應(yīng)用下，系統(tǒng)可以在實(shí)時(shí)的工作動(dòng)態(tài)下調(diào)整信道分配，船舶自主選擇空閑時(shí)隙發(fā)送信息，同時(shí)還不會(huì)干擾到其他的船舶的信息，這樣就完成了多船舶自主連續(xù)地進(jìn)行動(dòng)態(tài)信息交換，而且不需要人為的干預(yù)。自組織時(shí)分多址技術(shù)協(xié)議把每一個(gè)VHF信道的時(shí)間進(jìn)行劃分，使得其成為固定長(zhǎng)度的時(shí)隙，1min是1幀，而1幀中又被分成了2250個(gè)時(shí)隙，1個(gè)時(shí)隙定義成26.7ms，這樣就可以傳輸256b的信息，一個(gè)位置報(bào)占用一個(gè)時(shí)隙，其他報(bào)文可以依據(jù)需要占用2-3個(gè)時(shí)隙。AIS設(shè)施依據(jù)自組織時(shí)分多址技術(shù)協(xié)議，如果需要進(jìn)行本船信息的發(fā)送，那么就會(huì)及時(shí)尋找空閑時(shí)隙，進(jìn)行時(shí)隙的分配的時(shí)候，一般都會(huì)參照通信鏈路的工作狀態(tài)，來(lái)完成實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。對(duì)于AIS的基本功能來(lái)說(shuō)，其主要就是運(yùn)用VHF的信息交流方式，同時(shí)按照自組織時(shí)分多址技術(shù)協(xié)議，在海域內(nèi)完成船舶之間和船岸之間的航海信息交流，這樣就會(huì)為船舶的航海提供詳盡的天氣預(yù)報(bào)信息，使得船舶的航海行程更加安全，防止在天氣惡劣的情況下出海[3]。

二、AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）與現(xiàn)代航海技術(shù)的關(guān)系

（一）AIS和衛(wèi)星定位技術(shù)

在當(dāng)前的階段之中，一般民用的衛(wèi)星定位系統(tǒng)的誤差大約是15千米，而要想提升衛(wèi)星定位的精確程度，尤其是對(duì)于航海來(lái)說(shuō)，就需要一些處于我們國(guó)家沿海區(qū)域的國(guó)家，在相鄰的沿海地區(qū)的海岸上，建設(shè)一些用于定位的DGPS導(dǎo)航臺(tái)，同時(shí)這些導(dǎo)航臺(tái)需要利用數(shù)據(jù)鏈的形式，向在海上航行的船舶發(fā)送DGPS的誤差修正信號(hào)[4]。如果船舶搭載的AIS船臺(tái)應(yīng)答器，其中的船載DGPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀連接到相關(guān)的信號(hào)之后，直接的進(jìn)行AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的DGPS誤差倍正量數(shù)據(jù)信息接收，這樣就能夠使用其中的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，對(duì)于本船的衛(wèi)星定位誤差進(jìn)行修正，并且可以實(shí)時(shí)的經(jīng)過(guò)AIS把本船舶的位置信息進(jìn)行同步輸送，使得相關(guān)機(jī)構(gòu)有對(duì)于船舶位置的準(zhǔn)確定位。完成上述導(dǎo)航定位的工作過(guò)程，主要的原理是：衛(wèi)星導(dǎo)航儀把傳輸來(lái)的GPS信號(hào)反饋給海岸上的導(dǎo)航臺(tái)以后，導(dǎo)航臺(tái)的相關(guān)設(shè)備就可以利用收到的信號(hào)，精確的測(cè)算出相對(duì)應(yīng)的位置數(shù)據(jù)，接著就可以參照海岸導(dǎo)航臺(tái)的實(shí)際地理位置，進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的計(jì)算比較之后，就能夠測(cè)算出DGPS位置的相關(guān)修正數(shù)據(jù)，需要修正數(shù)據(jù)的船舶會(huì)通過(guò)AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)信息，這樣該船舶把接收到的數(shù)據(jù)作為一個(gè)參照，來(lái)修正存在誤差的衛(wèi)星船位數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)修正之后的船舶位置的精確程度可以達(dá)到5米，如果船舶在港區(qū)或者是狹窄的水道進(jìn)行航行的時(shí)候，就可以完成精準(zhǔn)的導(dǎo)航要求[5]。

（二）AIS和GMDSS

對(duì)于GMDSS來(lái)說(shuō)，其是全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，該系統(tǒng)屬于海上的通信系統(tǒng)，而且覆蓋的范圍非常廣，在AIS的功能之中，具備著和GMDSS系統(tǒng)一樣的地面頻率通信系統(tǒng)的基本功能，諸如可以向能夠接入系統(tǒng)的船舶，進(jìn)行實(shí)時(shí)的發(fā)送海上相關(guān)安全信號(hào)等。運(yùn)用AIS系統(tǒng)進(jìn)行航行短消息的發(fā)送，可以使得通信更加順暢，防止出現(xiàn)因?yàn)檎Z(yǔ)音通信導(dǎo)致的語(yǔ)言問(wèn)題或者是理解問(wèn)題。而且AIS還可以幫助GMDSS進(jìn)行一些搜救在海上遇險(xiǎn)的船舶的任務(wù)，如果在救援任務(wù)中，參與搜救工作的船舶和直升機(jī)，采取聯(lián)合搜救的方法進(jìn)行搜救任務(wù)，其就會(huì)發(fā)揮出非常顯著的作用。利用AIS能夠非常直觀的把裝配有AIS的遇險(xiǎn)船舶的具體方位，顯現(xiàn)在搜救隊(duì)伍的電子海圖上，這樣就會(huì)有完成一個(gè)連續(xù)的追蹤過(guò)程。假如遇險(xiǎn)的船舶并沒(méi)有進(jìn)行AIS的搭載，那么相關(guān)的搜救工作人員在進(jìn)行搜救工作的過(guò)程中，就需要攜帶一個(gè)配置有電子海圖的軟件筆記本電腦和AIS應(yīng)答器，這樣的話搜救工作人員在進(jìn)入搜救現(xiàn)場(chǎng)之后，可以使用已有的設(shè)備為遇險(xiǎn)的船舶設(shè)置一個(gè)模擬目橋，并且與周圍的搜救船舶保持緊密的聯(lián)系，在這種情況下遇險(xiǎn)船舶很容易獲得救援[6]。

（三）AIS和ARPA

對(duì)于ARPA來(lái)說(shuō)，其比較難從存在干擾雜波的信號(hào)中探測(cè)出是否有船只存在，或者是即將相遇，這主要是由于該系統(tǒng)容易受到不同地理?xiàng)l件以及氣象的變化等等因素的影響。假如在顯示屏上有著假回波現(xiàn)象的出現(xiàn)，那么負(fù)責(zé)觀測(cè)工作的工作人員就會(huì)很難識(shí)別出該波形的正確與否，這樣就可能會(huì)導(dǎo)致難以預(yù)料的危害出現(xiàn)[7]。而且如果物標(biāo)反射無(wú)線電波的能力較為弱，那么ARPA就非常容易出現(xiàn)忽視跟蹤的情況，該狀況發(fā)生在船舶進(jìn)行夜間航行或者是霧天航行的時(shí)候，就會(huì)使得船只發(fā)生碰撞的概率增加。同時(shí)ARPA對(duì)于其他船只的類型、規(guī)格等等信息沒(méi)有足夠的判斷力，因此其對(duì)應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)精確性就很難得到保障。當(dāng)把AIS和ARPA結(jié)合到一起運(yùn)用的時(shí)候，ARPA之中的很多缺陷都會(huì)獲得彌補(bǔ)。首先AIS能夠自主完成和船舶、口岸之間的通信，使得ARPA可以自動(dòng)的獲取足夠的交通狀況信息。而且因?yàn)锳IS有著非常強(qiáng)的抗干擾的能力，這樣就不會(huì)存在受雜波干擾的情況，那么和ARPA的有效結(jié)合使用，使得ARPA的目標(biāo)物辨別能力在最大的程度上獲得了提升，這樣對(duì)于目標(biāo)物的監(jiān)控也會(huì)強(qiáng)化[8]。

AIS和ARPA結(jié)合到一起運(yùn)行，船舶在遠(yuǎn)、近距離中的碰撞風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)直線下降，船舶航行的安全程度獲得增加，同時(shí)還防止ARPA出現(xiàn)誤跟蹤、目標(biāo)丟失等等情況。如果目標(biāo)的船舶發(fā)生任何變化，AIS就能夠在3秒鐘的時(shí)間之內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)于新的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，在把AIS和ARPA的各自屏顯的數(shù)據(jù)，做出一定的分析處理之后，利用ARPA顯示屏上的眾多回波，篩選出有益于船舶航行的信息，這樣就可以使得避碰作用發(fā)揮出來(lái)[9]。

（四）AIS、ARPA和ECDIS

在使用AIS和ARPA的組合過(guò)程中，還可以加入電子海圖系統(tǒng)，其簡(jiǎn)稱是ECDIS，這三者共同構(gòu)成的船舶導(dǎo)航系統(tǒng)，可以把各自的技術(shù)性能進(jìn)一步的發(fā)揮出來(lái)，有著更加高的運(yùn)用價(jià)值。在接口電路和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接之后，ECDIS系統(tǒng)和ARPA系統(tǒng)的視頻就會(huì)出現(xiàn)重疊的現(xiàn)象，其具體的表現(xiàn)有兩個(gè)方面，一個(gè)是目標(biāo)的疊加，也就是ARPA可以提供的目標(biāo)數(shù)據(jù)信息由目標(biāo)數(shù)據(jù)接口輸送到ECDIS，這樣就會(huì)降低船舶自動(dòng)避碰風(fēng)險(xiǎn);另一個(gè)是完整圖像的疊加，也就是運(yùn)用導(dǎo)航線接口，分別連接ECDIS和ARPA接口，對(duì)于船舶的定位導(dǎo)航有著積極的作用[10]。

三、AIS（船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）對(duì)于未來(lái)航海的影響分析

AIS對(duì)于未來(lái)航海的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，首先一個(gè)方面是AIS對(duì)于船舶避碰的影響，AIS可以自動(dòng)并且實(shí)時(shí)地對(duì)于船舶之間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行交換，而且其提供的數(shù)據(jù)會(huì)非常準(zhǔn)確，而且其獲取數(shù)據(jù)的方面主要有船舶首向、轉(zhuǎn)向的速率、船的長(zhǎng)度和寬度以及GPS在船舶上的位置。其次一個(gè)方面是AIS建設(shè)信息化對(duì)于未來(lái)航海的影響，因?yàn)锳IS的運(yùn)用范圍非常廣泛，在AIS海岸基站的建設(shè)不斷增加的情況下，AIS的網(wǎng)絡(luò)會(huì)逐步的覆蓋到整個(gè)海域的所有區(qū)域，成為一個(gè)重要的信息通道，而且AIS會(huì)直接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)上對(duì)于船舶航海的信息進(jìn)行發(fā)布，這樣就會(huì)是最為有效的一種管理和監(jiān)督的方法[11]。

四、結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于AIS與現(xiàn)代航海技術(shù)的關(guān)系及對(duì)未來(lái)航海的影響分析，有助于相關(guān)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，具有極其重要的價(jià)值意義。

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作者簡(jiǎn)介：葉強(qiáng)（1972—?），男，漢族，貴州德江人，本科，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：航海技術(shù)。