0 引言
随着我国航运事业和科学技术的迅速发展, 出现了先进的通信导航设备, 如自动识别系统 (AIS) 、

船舶交通服务 (Vessel Traffic Services, VTS) 、全球定位系统 (Global Positioning System,

GPS) 、雷达自动标绘仪 (Radar/ARPA) 、电子海图显示与信息系统 (Electronic Chart Display

And Information System, ECDIS) 等。就雷达而言, 它虽能显示出系统范围内所有船舶的航行信息,

但是设备存在视觉盲区及不能自动识别船舶的动态信息的弊端, 并且其工作易受到外界环境的干扰,

如当港口的船舶密集时, 就会增加船舶交通管理的难度。而船载AIS系统可在船-船和船-岸之间自动

进行航行通信, 并能够建立船舶信息交换和船舶识别体系, 保证船舶海上交通安全。另外, 船载AIS

系统采用全球定位系统导航定位及VHF通信技术, 能够自动处理船舶动态信息, 可提供最快捷和最有

效的方法来自动地进行船舶位置报告及与其他船舶信息交流, 使船舶用户及VTS中心得到高精度的船

舶动态信息。[1,2]国际海事组织 (International Maritime Organization, IMO) 已要求国际航行

的船舶 (300总吨以上) 、非国际航行的货船和所有的客船 (500总吨以上) 均须安装AIS设备。AIS技

术能够有效弥补雷达技术、VTS技术、ECDIS技术的缺陷, 提高船舶之间的通信质量和信息服务质量,

在一定程度上保证了船舶海上航行安全。随着科学技术的发展, AIS也被应用于不同的领域 (如渔业

、空间规划等) , AIS信息也是实现远程识别和跟踪服务的一个有效途径。[3-5]为了更好地利用船载

自动识别系统 (Automatic Identification System, AIS) 的各项功能, 提高海员在使用AIS助航设

备进行船舶导航、船舶避碰等方面的能力, 本文依据船载AIS的基本功能并结合现代通信导航设备,

对AIS在海事管理、港口引航及船舶避碰等方面的应用进行了分析, 以提高船舶海上航行安全。
1 AIS基本工作原理及功能
一台典型的船载AIS设备通常由船用导航设备、AIS信息处理器、甚高频 (Very High Frequency, V-

HF) 收发信息机、信息显示器等部分组成, 如图1所示。
船载AIS的主要目的是提高船舶航行安全, 减少海洋环境污染, 为解决海事纠纷提供依据。AIS是一种

工作在海上VHF频段, 利用自组织时分多址 (Self-Organized Time Division Multiple Address,

SOTDMA) 的技术, 不需要人为的干预, 可以自动连续地向船舶及岸台交互航行动态信息等, 是海上船

舶识别、监视和通信的重要助航设备, 主要功能表现在以下两个方面。
图1 AIS组成框架图
图1 AIS组成框架图 下载原图
第一, 在作用范围内可以实时提供静/动态信息, 包括船位、航速、航向、航行状态等多种信息数据,

通过信息交流实现船舶之间的避让和跟踪及岸台对航行区域的监督管理。
第二, 可以弥补雷达目标捕捉丢失的缺陷, 具有越障碍物传输的能力, 近距离观测目标不会形成盲区

, 处理航行信息数据量大而且速度快, 提高了船舶海上航行安全。
2 船载AIS在现代航海中的应用分析
2.1 AIS在海事管理中的应用
随着船载AIS功能的不断完善, 船载AIS在现代航海中得到了普遍的应用。如将AIS技术和基于雷达进

行数据采集的船舶交通管理系统相结合, 全面建成各大沿海AIS岸站, 给海上交通管理带来了质的变

化。2015年, 交通运输部海事局建立了船舶自动识别系统的在线信息服务平台, 船舶的航行信息达到

了实时共享, 在航运经济、水上交通安全、海洋开发与保护等多方面都有重要的意义。
众所周知, 从雷达、VTS获得的航向、航速是通过对船舶历史轨迹进行推算得到, 存在时间延迟;然而

AIS的数据是通过差分GPS定位传入, 可以实现对船舶动态信息的实时获取, 跟踪精度比较高, 不会出

现像雷达跟踪目标丢失的情况。由于AIS工作在VHF频段, 探测的距离要比雷达远, 跟踪的目标范围比

较大, 弥补了雷达在恶劣天气下不能探测目标的不足。在技术上, AIS增加了系统冗余, 因此系统的

可靠性得到进一步提高, 可以使海员和VTS中心能够准确掌握船舶的航行意图, 及时采取相应的管理

措施。
另外, 由于水上助航标志 (如灯船) 容易受到风浪流的影响产生漂移, 航标管理部门不能及时发现,

就会给海上航行的船舶带来一定的影响, 如船舶偏离航道造成触礁或搁浅。如果在水上助航标志上安

装A-IS, 可构成AIS航标 (数字化航标) , 当水上助航标志发生移位时, AIS设备就会发生警报, 航标

管理部门能及时发现和恢复, 从而有效减少海上事故。与传统水上助航标志相比, AIS航标可自动向

船舶提供航标位置等助航数据, 并且受外界环境的干扰较小, 精度较高, 提高了船舶海上航行的安全

性。[6]
2.2 AIS在港口引航中的应用
随着航运事业的繁荣, 进出港的船舶逐渐向大型化、多元化发展, 为了保证进出港船舶可以顺利靠离

泊, 必须为其提供引航服务。为了有效地避免夜间、能见度不良及各种恶劣天气时等不利因素对船舶

航行造成的不良影响, 引航员在引航作业过程中, 使用了AIS的港口船舶引航系统。该系统不仅可以

弥补传统引航的不足, 还可以确保引航作业的安全, 对超大型船舶的安全进出港起关键性作用。
目前, 我国引航机构都开发了相应的引航导航和监控系统。引航监控系统由岸上AIS基站接收他船的

船舶识别码和服务器处理系统、互联网络、用户终端电脑或掌上电脑 (Personal Digital

Assistant, P-DA) 和监控软件组成。引航员和客户可随时随地监控在港船舶 (包括船位、航向、航

速、船舶资料等实时信息) 及对引航现场进行监控, 从而减少船舶事故的发生。引航调度部门可以利

用该引航监控系统, 及时地掌握引航作业的实际情况, 还能够根据实际需要调整引航计划, 从而保证

进出港船舶能够安全靠离泊, 提高海上的生命安全, 可以创造良好的经济效益和社会效益。
2.3 AIS在船舶避碰中的应用
如何避免船舶在航行中发生碰撞, 提高船舶在海上航行的安全性, 成为广大海员所关心的主要问题。

据调查统计, 海难事故中大多是碰撞事故 (约占70%) , 其中由驾驶人员操纵不当或疏忽所造成的事

故占据最多。[7]目前, 比较常用的用于船舶避碰的仪器有船舶自动识别系统 (AIS) 、雷达标绘仪

(ARPA) 、全球定位导航系统 (GPS) 、电子海图显示与信息系统 (ECDIS) 等。而各种先进的导航设

备在避碰方面都有其局限性, 如考虑气象、地形和海况的影响及传感器误差较小时, 海员从ARPA雷达

获得的避碰数据不如AIS获得的避碰数据精确。[8,9]AIS协助船舶进行避碰, 关键在于对避碰参数的

获取, 通过计算出两船的相对位置信息, 再进一步求取本船和目标船的航向、航速即可求出核心避碰

参数即最近会遇距离与最近会遇时间。通过AIS信息解析功能可以迅速求出两船的避碰参数, 借助AIS

协调避碰可以提升对船舶避碰态势的判断能力, 可以为核查避让行动提供保障, 并发出语音警报。
另外, AIS也可以显著减少渔船与商船的碰撞事故。因为渔船安装的通信设备简陋, 通常是在天气极

其恶劣的情况下进行作业, 导致渔船很有可能与商船之间发生碰撞事故。如果在船上能够安装AIS,

则可以很好地解决这一问题。例如2008年4月5日21:50, 海上大雾, 安装有AIS的渔船“浙普渔42115

”号在锚泊时有商船靠近, AIS及时发出了距离语音报警, 事发时大多数船员都在船舱中休息, 值班

人员及时通知了船员并进行了紧急撤离, 船上12名船员全部被附近渔船救起, 避免了一起重大伤亡事

故的发生, 这是一起成功运用AIS减少碰撞的案例。而在大海中使用AIS与现代导航设备组合进行船舶

避碰时, 也必须充分掌握设备各自的局限性。虽然AIS不具有自主探测目标的能力, 但在避碰时考虑

气象、地形、海况的影响及传感器设备误差较小的情况下, AIS所测得的核心的避碰参数较雷达系统

更精确。另外, 还可以利用ECDIS观察船舶地理坐标, 对雷达与AIS所获得的目标船数据进行比对, 以

达到相互补充的目的。
3 结束语
AIS在发射和接收船舶航行信息和船舶避让中的强大优势, 有助于海员对AIS作用范围内的船舶航行动

态的把握。但应当指出的是, 任何助航设备都有其自身的缺点, 都代替不了“人”在航海中所起的积

极作用。所以, 只有在合理使用助航设备的同时提高人的主观能动性与责任感, 才能实现船舶的安全

航行。
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