虛擬航標(biāo)及其發(fā)展方向

文/ 天津海事局大連航標(biāo)處 穆 琦

虛擬航標(biāo)及其發(fā)展方向

文/ 天津海事局大連航標(biāo)處 穆 琦

虛擬航標(biāo)技術(shù)是一門廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代船舶助航服務(wù)的高新技術(shù)，它綜合運(yùn)用了計算機(jī)技術(shù)、AIS技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)和電子海圖技術(shù)，具有設(shè)置速度快、成本低、不受環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)。介紹虛擬航標(biāo)的定義、分類，同時分析虛擬航標(biāo)在應(yīng)用過程中遇到的一些問題及其未來的發(fā)展方向。

虛擬航標(biāo)；AIS；助航

航標(biāo)是為幫助船舶安全、經(jīng)濟(jì)和便利航行而設(shè)置的視覺的、音響的和無線電的有信息服務(wù)作用的設(shè)施。航標(biāo)系統(tǒng)是海上交通安全保障體系和助航體系中的重要組成部分。近年來，隨著AIS技術(shù)的發(fā)展和逐步完善，以AIS為基礎(chǔ)的虛擬航標(biāo)技術(shù)得到了一定程度的應(yīng)用。我國于2005年5月率先在遼寧海域使用了虛擬航標(biāo)，名為“XIAN JIAO ISOLATED DANGER”，天津海事局大連航標(biāo)處老鐵山、黃白嘴AIS基站每分鐘向用戶播發(fā)助航信息，并經(jīng)天津海事局監(jiān)控中心以及相關(guān)局VTS中心、船臺確認(rèn)。自此，上海航標(biāo)處、寧波航標(biāo)處等相關(guān)單位陸續(xù)使用虛擬航標(biāo)作為危險警示，為船舶的安全航行提供了有力的保障。

一、虛擬航標(biāo)及其分類

虛擬航標(biāo)是基于AIS技術(shù)而設(shè)立的，基于AIS的虛擬航標(biāo)是指在航標(biāo)上安裝AIS設(shè)備，其工作模式和商船上安裝的AIS類似，即采用了“點(diǎn)對點(diǎn)”的工作方式，如圖1所示。當(dāng)行駛于AIS覆蓋區(qū)域的商船發(fā)出信號后，船舶依靠各自的系統(tǒng)將彼此的信息顯示在終端，以達(dá)到安全航行的目的。虛擬航標(biāo)類似于行駛在大海上的商船，只是虛擬航標(biāo)是設(shè)置在規(guī)定的位置，通過數(shù)據(jù)傳輸使船舶準(zhǔn)確及時地獲取其周圍航標(biāo)信息以達(dá)到助航作用，確保航行安全。虛擬航標(biāo)是綜合運(yùn)用了計算機(jī)技術(shù)、AIS技術(shù)、電子海圖技術(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展而成的，通過基站、發(fā)射機(jī)等設(shè)備可以在電子海圖上清晰地顯示各類助航標(biāo)志，它的應(yīng)用推廣使航海人員改變了原來按照紙制海圖上的標(biāo)示及目視觀察航標(biāo)航行的狀況[1]。

基于AIS的虛擬航標(biāo)通?？梢苑譃閮煞N：

1. 有實(shí)體的虛擬航標(biāo)

航標(biāo)本身真實(shí)存在，發(fā)射航標(biāo)信息的AIS基站可以在航標(biāo)附近也可以在遠(yuǎn)離航標(biāo)的地方。有實(shí)體的虛擬航標(biāo)一般由處理器、GPS接收機(jī)和全球移動通信系統(tǒng)（GSM）組成。數(shù)據(jù)按照國際電信聯(lián)盟（ITU）規(guī)定的AIS航標(biāo)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行變換，由AIS岸站或AIS航標(biāo)站重播，就如同由航標(biāo)上的AIS設(shè)備發(fā)射的信息一樣，該信息被船載AIS設(shè)備接收后將在電子海圖上顯示，即電子海圖上將顯示航行區(qū)域內(nèi)每個航標(biāo)的實(shí)際位置和當(dāng)前工作狀態(tài)信息[2]。

2. 無實(shí)體的虛擬航標(biāo)

航標(biāo)本身并不真實(shí)存在，航標(biāo)信息通過岸基臺站或航標(biāo)AIS站播發(fā)， AIS信息顯示屏上產(chǎn)生一個虛擬的物理上并不存在的航標(biāo)。這種情況下，航標(biāo)符號通過軟件的編輯可以出現(xiàn)在船舶顯示屏實(shí)際航標(biāo)并不存在的位置。無實(shí)體的虛擬航標(biāo)通常在緊急情況下或者特定區(qū)域使用，例如在沉船位置或者用虛擬航標(biāo)臨時劃分通航航道等，這些對于保障航標(biāo)安全都是非常有益的。

二、虛擬航標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)

（1）虛擬航標(biāo)雖然不是實(shí)體航標(biāo)，但和實(shí)體航標(biāo)一樣有著良好的助航功能。

（2）虛擬航標(biāo)的設(shè)置、更改和取消都可通過軟件實(shí)現(xiàn)，成本非常低。

（3）虛擬航標(biāo)設(shè)置、更改和取消的速度非?？?，尤其是在突發(fā)事故需要快速設(shè)置航標(biāo)的時候，這個優(yōu)點(diǎn)更加突出。例如當(dāng)某海域發(fā)生海難沉船的時候，可以立即利用AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)置一座沉船航標(biāo)，提醒過往船舶注意。

（4）虛擬航標(biāo)的設(shè)置和更改不受天氣條件的限制。虛擬航標(biāo)和實(shí)體的燈浮標(biāo)設(shè)置完全不同，實(shí)體燈浮標(biāo)需要有航標(biāo)船進(jìn)行拋標(biāo)和撤出，在大風(fēng)大浪等惡劣天氣情況下根本無法實(shí)現(xiàn)，而虛擬航標(biāo)的設(shè)置和更改是通過AIS無線數(shù)字通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，不受天氣條件的影響。與甚高頻（VHF）相比，虛擬航標(biāo)具有點(diǎn)對點(diǎn)、排他性、抗干擾、信息量大和更新實(shí)時等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使虛擬航標(biāo)的設(shè)置和更改更具有安全性和穩(wěn)定性[3]。

（5）虛擬航標(biāo)不會出現(xiàn)標(biāo)位漂移等問題，與實(shí)體航標(biāo)相比有著更高的導(dǎo)航精確度。實(shí)體燈浮標(biāo)由于受到天氣、船舶碰撞等因素影響，經(jīng)常會出現(xiàn)標(biāo)位漂移等問題。虛擬航標(biāo)通過軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)助航功能，可以有效保證標(biāo)位的準(zhǔn)確性，為過往的船舶提供更加精確的導(dǎo)航助航服務(wù)。

三、虛擬航標(biāo)使用中遇到的問題

（1）虛擬航標(biāo)要求AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有非常高的可靠性。AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性是受諸多因素影響的，如電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路、設(shè)備質(zhì)量、強(qiáng)電磁干擾等，這些問題無疑降低了虛擬航標(biāo)的可靠度，同時增加了運(yùn)行成本。

（2）虛擬航標(biāo)要求船舶必須裝有AIS設(shè)備以及電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS），否則不能正常顯示。虛擬航標(biāo)的設(shè)置和更改是基于AIS技術(shù)的，顯示端則必須有ECDIS，這些都限制了虛擬航標(biāo)的使用對象。

（3）使用虛擬航標(biāo)缺乏相應(yīng)的法律依據(jù)?，F(xiàn)在負(fù)責(zé)設(shè)置虛擬航標(biāo)的主要是海事航標(biāo)部門，且在設(shè)置的過程中缺少相應(yīng)的法律法規(guī)支持，這必然對其可信度和可依賴度造成影響。

（4）虛擬航標(biāo)的設(shè)置現(xiàn)在沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。這就導(dǎo)致航海者在經(jīng)過不同國家不同海域時需要注意不同的虛擬航標(biāo)標(biāo)示。從長遠(yuǎn)的角度看，制作統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)更有利于保障航海安全。

（5）虛擬航標(biāo)應(yīng)該使用在哪沒有明確的定義。現(xiàn)在的虛擬航標(biāo)使用方式分為兩種：一種作為永久性的標(biāo)志，例如在狹窄的水路沒有放置航標(biāo)的傳統(tǒng)，此時就可以在海圖上標(biāo)注或在電子海圖上顯示航標(biāo)；另外一種是在非永久性的情況下使用，例如在緊急情況下標(biāo)注沉船位置或避航區(qū)，或者在極點(diǎn)區(qū)域當(dāng)浮冰影響船舶安全航行路線等時候使用。

（6）虛擬航標(biāo)使用成功與否取決于航海者，而現(xiàn)在對航海者的培訓(xùn)卻沒有正式開始，這需要海事部門在培訓(xùn)、發(fā)證時對虛擬航標(biāo)知識進(jìn)行相應(yīng)考察，確保航海者能夠正確解讀虛擬航標(biāo)信息。

（7）現(xiàn)在我們已經(jīng)認(rèn)識到了使用虛擬航標(biāo)對沉船等危險區(qū)域進(jìn)行快速標(biāo)示所帶來的便利，但我們也必須清楚使用虛擬航標(biāo)可能帶來的信息過載，所以在應(yīng)用虛擬航標(biāo)的同時絕對不能降低對物理航標(biāo)的依賴，同時還要對ECDIS、海圖糾錯等其他安全信息的使用進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

四、虛擬航標(biāo)的發(fā)展方向

隨著計算機(jī)技術(shù)、AIS信息技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)和電子海圖的逐漸發(fā)展和成熟，現(xiàn)有的航海概念和模式也將發(fā)生改變，原有的助航、導(dǎo)航設(shè)備將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，而新興的助航技術(shù)也將占據(jù)重要的位置。在這種背景下，虛擬航標(biāo)未來的發(fā)展方向主要有：

（1）虛擬航標(biāo)目前主要基于AIS技術(shù)，但其范圍卻限定在甚高頻（VHF）范圍之內(nèi)。未來虛擬航標(biāo)的使用范圍將不僅僅局限于此。

（2）現(xiàn)在的虛擬航標(biāo)是以AIS為基礎(chǔ)設(shè)置和使用的，未來虛擬航標(biāo)可能以一套全新的系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采取標(biāo)準(zhǔn)的通信媒介、標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式、標(biāo)準(zhǔn)的顯示方式，而不僅僅局限于現(xiàn)有的航標(biāo)標(biāo)示。

（3）虛擬航標(biāo)將與現(xiàn)有的航行警告系統(tǒng)更加緊密地聯(lián)系起來，同時將更大程度地為電子航海服務(wù)。

[1]黃艷玉,張杏谷,魏武財.虛擬航標(biāo)及其應(yīng)用[J].航海技術(shù),2009 (4):29-31.

[2]魏武財,張杏谷.基于AIS的虛擬航標(biāo)信息系統(tǒng)[J].中國水運(yùn),2006 (11):126-127.

[3]方英豪,劉世江.AIS虛擬航標(biāo)的可行性[J].中國水運(yùn),2007(6):46-47.