船船、船岸間利用AIS進(jìn)行信息交換的注意事項(xiàng)

陳瑋

摘 ?要：船舶之間避免碰撞一直是航海安全的主題。隨著船舶總量的增加及向著大型化和高速化方向發(fā)展，世界重要水道，尤其是港口及附近水域顯得尤為擁擠，海上交通事故及險(xiǎn)情頻發(fā)，給航行安全和海洋環(huán)境造成了巨大的威脅。目前，船船間及船岸間的相互識(shí)別主要是船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。筆者根據(jù)船舶引航實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)存在一定的局限性，提出了利用船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行船舶識(shí)別及信息交換的注意事項(xiàng)和克服方法，以提高船舶航行的安全性。

關(guān)鍵詞：船舶;識(shí)別;信息;通信;船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng);全球定位系統(tǒng)

0 引 言

為了加強(qiáng)和保障船舶的航行安全，船船間及船岸間的相互識(shí)別和信息交換一直備受重視。旗號(hào)通信、燈光信號(hào)通信、無(wú)線電報(bào)通信、無(wú)線電話通信、雷達(dá)識(shí)別及標(biāo)繪和AIS等的產(chǎn)生，盡管通信在不斷進(jìn)步，因?yàn)槎即嬖谝欢ǖ木窒扌?，事故仍然不能避免。本文通過(guò)介紹船船間及船岸間的通信演化過(guò)程，提出船船、船岸間利用船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）進(jìn)行信息交換的注意事項(xiàng)。

1 船船、船岸間的通信演化過(guò)程

1.1 旗號(hào)通信

船船、船岸之間使用旗號(hào)通信至今已至少有幾百年的歷史，根據(jù)可以查到的資料表明：1777年，英國(guó)的美洲艦隊(duì)司令豪上將編印了一本信號(hào)旗手冊(cè)，成為有記錄第一位編寫(xiě)信號(hào)旗手冊(cè)的人。1965年政府間海事協(xié)商組織（Intergovernmental Maritime Consultative Organization， IMCO），也就是現(xiàn)在國(guó)際海事組織（IMO）的前身，對(duì)國(guó)際信號(hào)旗通信規(guī)則進(jìn)行了四次修訂，最終成為目前我們?nèi)栽诶^續(xù)使用的國(guó)際信號(hào)旗規(guī)則。

1.2 燈光信號(hào)通信

受人眼能見(jiàn)視覺(jué)距離的限制，且當(dāng)光線昏暗或信號(hào)旗在背景中不可辨時(shí)，信號(hào)旗的信息傳遞效果和準(zhǔn)確性便大打折扣。由于信號(hào)旗通信有著較大的局限性，美國(guó)人摩爾斯（Samuel Morse）在總結(jié)前人艾爾菲德·維爾（Alfred Lewis Vail）燈光信號(hào)通信編碼的基礎(chǔ)上，加以完善，于1844年發(fā)明了也就是現(xiàn)在還在使用的摩爾斯電碼（Morse Alphabet），進(jìn)一步規(guī)范了燈光信號(hào)的通信。目前燈光通信還在較多場(chǎng)合使用，如航海人員使用白晝信號(hào)燈、激光手電筒等以此表明船舶動(dòng)態(tài)和交換避讓意圖等。

1.3 無(wú)線電報(bào)通信

作為船岸之間的通信工具，19世紀(jì)30年代發(fā)明的電報(bào)解決了岸上與船舶間即時(shí)遠(yuǎn)距離通信的問(wèn)題。電報(bào)信息通過(guò)專用設(shè)備，用編碼代替文字和數(shù)字等，以電脈沖信號(hào)的方式發(fā)送出去，這些信號(hào)傳到對(duì)方，接收機(jī)把電脈沖信號(hào)編碼接收下來(lái)，再翻譯成文字或字母、數(shù)字和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)等，從而完成了通信。但由于過(guò)程復(fù)雜，船船間為避免碰撞而進(jìn)行實(shí)時(shí)交流比較困難，對(duì)船舶之間交換避讓信息不實(shí)用。

1.4 無(wú)線電話通信

1875年，英國(guó)人亞歷山大·貝爾（AlexanderGrahamBell）從電報(bào)機(jī)中應(yīng)用了能夠把電信號(hào)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)互相轉(zhuǎn)換的電磁鐵中受到啟發(fā)，發(fā)明了人類第一部有線電話。為了增強(qiáng)移動(dòng)性和更高的可用性， 在第二次世界大戰(zhàn)期間，無(wú)線電話便應(yīng)運(yùn)而生，并在戰(zhàn)后進(jìn)入商用，同時(shí)擴(kuò)大到了航運(yùn)業(yè)。按照國(guó)際海事通信的統(tǒng)一規(guī)定，海上船用甚高頻（VHF）有統(tǒng)一的工作頻率。根據(jù)SOLAS公約第Ⅳ章的規(guī)定，所有客船和300總噸及以上的貨船，應(yīng)配備一臺(tái)VHF無(wú)線電話。隨著VHF無(wú)線電話的降價(jià)，越來(lái)越多的船舶安裝了它，甚至不少于一臺(tái)。船舶安裝VHF無(wú)線電話給航行安全帶來(lái)了更多的方便，但當(dāng)存在可能的語(yǔ)言障礙或通信繁忙、干擾等原因時(shí)，會(huì)造成通信不暢。也曾因語(yǔ)言交流上存在障礙，不能及時(shí)溝通或誤解對(duì)方船舶的信息和操船意圖，最終導(dǎo)致碰撞事故發(fā)生的案例[1]。

1.5 雷達(dá)

因海上的霧、霾、雪、雨或其他類似原因而使船舶的能見(jiàn)距離受到限制，又如在晚上，有些小船、浮冰或其他漂浮物等肉眼不能被發(fā)現(xiàn)，于是航海工程師們研究發(fā)明了用于探測(cè)前方冰山和周圍船舶的雷達(dá)。20世紀(jì)60年代末到70年代初又出現(xiàn)了自動(dòng)雷達(dá)標(biāo)繪儀，進(jìn)一步發(fā)揮了雷達(dá)在船舶避碰上的作用，成為駕引人員的眼睛，在輔助船舶航行，尤其是在低能見(jiàn)度或擁擠水域起到了積極的作用。但因雷達(dá)微波易受距離分辨率和方位分辨率的限制及天氣、海浪等影響，故在狹窄水道或通航密集水域，包括目標(biāo)船的快速改向等，都極易造成誤跟蹤和目標(biāo)丟失;還有雷達(dá)回波從目標(biāo)船的不同部位反射也會(huì)影響所得數(shù)據(jù)的精度。同時(shí)雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)跟蹤目標(biāo)船的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算往往需要數(shù)分鐘，不能獲取目標(biāo)船的即時(shí)速度、航向及艏向，也不能提供目標(biāo)船的船名、長(zhǎng)度、吃水、船舶類型和航行狀態(tài)等信息，所以船船、船岸之間得到的信息不夠完整。

2 船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的產(chǎn)生及作用

為解決船船、船岸之間互相識(shí)別問(wèn)題，需要研究和開(kāi)發(fā)一種能夠準(zhǔn)確全面地進(jìn)行信息交換的設(shè)備[2]。隨著全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）的衛(wèi)星信號(hào)覆蓋全球，GPS全天候的定位精度滿足要求，20世紀(jì)90年代初，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家致力于研究船船、船岸之間的信息交換成為可能。

2.1 船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

在船舶的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）研發(fā)過(guò)程中，較早的一種方法是基于VHF數(shù)字選擇呼叫（Digital Selective Calling，DSC）技術(shù)開(kāi)發(fā)而成的，稱為自動(dòng)應(yīng)答系統(tǒng)，其基本方法是在VHF的70頻道上以DSC方式自動(dòng)發(fā)出詢問(wèn)信息，接收到詢問(wèn)信息的接收機(jī)（安裝在船舶或岸臺(tái)上的設(shè)備）根據(jù)詢問(wèn)方的要求，將本船的識(shí)別碼、船名、船位、航向、航速、吃水等信息自動(dòng)傳給詢問(wèn)方，這樣便實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)應(yīng)答功能，完成了船舶的識(shí)別[3]。AIS作為通信導(dǎo)航系統(tǒng)，IMO海安會(huì)（Maritime Safety Committee，MSC）及其他的國(guó)際組織，對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了不斷制定、完善和相應(yīng)的補(bǔ)充，同時(shí)對(duì)AIS的研究也在不斷地向前推進(jìn)。為滿足AIS傳輸信息更遠(yuǎn)距離的需求，國(guó)際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）于1998年通過(guò)了AIS采用的兩個(gè)VHF專用頻道（CH87B 161.975MHz、CH88B 162.025MHz）的決定。IMO航行安全分委會(huì)（Safety of Navigation，NAV）于1997年第43次會(huì)議上，通過(guò)了《關(guān)于通用船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）性能標(biāo)準(zhǔn)的建議案》，確定了通用船載AIS作為未來(lái)全球海上實(shí)施的系統(tǒng);1998年7月第44次會(huì)議上，建議2002年起300總噸及以上新建造船和客輪必須安裝AIS;1999年11月第45次會(huì)議上，通過(guò)了AIS限時(shí)強(qiáng)制性安裝決定。MSC于1998年5月第69次會(huì)議上，通過(guò)了關(guān)于《通用船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）性能標(biāo)準(zhǔn)》的建議案;2000年6月第73次會(huì)議上，通過(guò)了新修訂的SOLAS公約第V章關(guān)于船舶強(qiáng)制安裝AIS的決議及時(shí)間表。基于2001年9月11日經(jīng)歷的美國(guó)“9·11”恐怖襲擊事件，在2002年12月召開(kāi)的IMO SOLAS公約締約國(guó)海上保安外交大會(huì)上，通過(guò)了SOLAS公約修正案，將MSC第73次會(huì)議通過(guò)的AIS安裝時(shí)間表大幅度提前，即300總噸及以上的國(guó)際航線船舶的AIS實(shí)施配備時(shí)間從2008年提前至2004年12月31日之前。

2.2 AIS的作用

船舶海上信息交換的前提就是相互識(shí)別，AIS的出現(xiàn)解決了困擾航海人員至今的船舶相互識(shí)別問(wèn)題。20世紀(jì)末之前，大多數(shù)船舶主要通過(guò)本船的船位、與他船的雷達(dá)方位和距離等，結(jié)合VHF無(wú)線電話聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)船與船之間的識(shí)別，在船舶密度不高的水域中，此法尚有效。但AIS則不然，可自動(dòng)交換包括船名、呼號(hào)、MMSI、IMO編號(hào)、船長(zhǎng)、船寬和船舶類型等靜態(tài)信息;包括船位、航向、航速、艏向等動(dòng)態(tài)信息;包括航行狀態(tài)、吃水、危險(xiǎn)貨物種類、目的港、預(yù)計(jì)抵達(dá)時(shí)間、海員人數(shù)等相關(guān)航次信息;收發(fā)與航行安全有關(guān)的短電文，并且將這些信息直接顯示在顯示器上。這樣一來(lái)，船、岸操作人員可非常方便地根據(jù)需要，準(zhǔn)確無(wú)誤地選擇任何一艘目標(biāo)船進(jìn)行信息交換。近十年，AIS信號(hào)融入雷達(dá)系統(tǒng)及電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS），并且不斷完善，已被廣泛應(yīng)用?？傊珹IS的出現(xiàn)將使船舶識(shí)別和信息交換更加快捷、方便、準(zhǔn)確，達(dá)到讓船舶駕引人員、海事管理人員等方便獲得對(duì)方船舶正確信息的目的。

3 利用AIS進(jìn)行信息交換的局限性及注意事項(xiàng)

3.1 AIS與雷達(dá)系統(tǒng)在船舶識(shí)別中各有千秋。AIS只對(duì)安裝了AIS，并且正常工作的船舶才是“可見(jiàn)的”，而雷達(dá)是根據(jù)物標(biāo)的反射波確定其位置，故都是“可見(jiàn)的”;AIS跟蹤的船舶數(shù)量多、限制少，而雷達(dá)跟蹤的目標(biāo)數(shù)量是有限制的;通過(guò)AIS獲取的信息量大，通過(guò)雷達(dá)獲取的信息量小;雷達(dá)的一些功能是AIS不具備的，如相對(duì)運(yùn)動(dòng)/真運(yùn)動(dòng)矢量線的運(yùn)用、尾跡的運(yùn)用等。因此，船舶安裝了AIS，仍然不能取代雷達(dá);在船舶識(shí)別中，不能一味依賴AIS，一定要與雷達(dá)、VHF無(wú)線電話等結(jié)合使用。

3.2 AIS的信息輸入問(wèn)題導(dǎo)致其廣播的信息容易被誤解讀，以靜態(tài)信息中的船名及航次信息輸入尤甚。①由于不同文化的差異和語(yǔ)言障礙的原因，真實(shí)的船名和通過(guò)AIS讀出的船名往往有區(qū)別。如漢字的發(fā)音有四聲的區(qū)別，于是會(huì)出現(xiàn)拼音相同其實(shí)船名不同或同一船名會(huì)有不同的稱呼;漢字中的部分拼音字母的讀音和用英語(yǔ)發(fā)音習(xí)慣有很大的區(qū)別，如“女”“綠”和“西”字的漢語(yǔ)拼音NV、LV和XI很難被外國(guó)人正確讀出。[4]外國(guó)船名亦然，如“E.R.SWEDEN”“HEUNG-A BANGKOK”輪等。②由于AIS設(shè)備中船名輸入有字符限制，因?yàn)椴糠执L(zhǎng)，導(dǎo)致真實(shí)的船名和通過(guò)AIS獲取的船名可能不一致[5]。③船舶的航次信息僅僅反映本航次信息，如果沒(méi)有及時(shí)更新包括吃水及目的港等航次信息，可能播發(fā)的是錯(cuò)誤的航次信息等。

3.3 AIS與船舶其他設(shè)備連接問(wèn)題所導(dǎo)致的艏向及航速等動(dòng)態(tài)信息可能存在誤差。①如果AIS中輸入的船舶羅經(jīng)航向有誤差，那么AIS就播發(fā)有誤差的艏向。②AIS有專門的接口連接傳感器計(jì)程儀，計(jì)程儀有相對(duì)計(jì)程儀和絕對(duì)計(jì)程儀兩種，提供的速度就有相對(duì)速度和絕對(duì)速度。即使使用絕對(duì)計(jì)程儀，仍然可能存在速度誤差，最終導(dǎo)致AIS播發(fā)有誤差的航速。所以對(duì)AIS的羅航向輸入分配器要經(jīng)常性檢查，包括每一次船舶斷電后;可以不連接計(jì)程儀。

3.4 因GPS原因，導(dǎo)致AIS播發(fā)的船位動(dòng)態(tài)信息存在誤差。①對(duì)于雷達(dá)及ECDIS設(shè)備中接入的船舶AIS信號(hào)所顯示的船位，由于現(xiàn)用的GPS接收機(jī)坐標(biāo)系是WGS-84（1984世界測(cè)地系統(tǒng)），和我國(guó)沿海部分海域使用的海圖坐標(biāo)系是北京坐標(biāo)系BEJ-54不一致，如不加以修正，此差別會(huì)造成船位誤差[6]。同時(shí)包括GPS衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)各系統(tǒng)傳輸?shù)紾PS接收機(jī)所產(chǎn)生的誤差等。②GPS信號(hào)遭受不明干擾源的干擾，致使AIS播發(fā)的船位信號(hào)發(fā)生偏差和不穩(wěn)定情況時(shí)有發(fā)生。如海灣戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)發(fā)生過(guò)。2019年3月13日前后幾天，在上海港圓圓沙警戒區(qū)附近水域，因GPS信號(hào)的原因，導(dǎo)致GPS船位信號(hào)發(fā)生偏差和不穩(wěn)定，船舶駕駛臺(tái)內(nèi)報(bào)警不停，雷達(dá)真運(yùn)動(dòng)顯示時(shí)圖像跳躍、尾跡不清晰等。ECDIS上本船船位不正確，還發(fā)生跳躍，如圖1所示。附近船舶的AIS信號(hào)時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，船位也不正確，沒(méi)有辦法完成船船之間的識(shí)別和信息交換，還造成了船舶碰撞事故的發(fā)生。

3.5 閱讀AIS的短電文很少。主管部門和船舶的船長(zhǎng)、駕駛員可以通過(guò)AIS發(fā)布航行警/通告、與航行安全有關(guān)的短電文，但是閱讀AIS的短電文很少，僅有5%的駕駛員會(huì)關(guān)注AIS文本信息[7]。

4 燈光信號(hào)通信、無(wú)線電話通信、雷達(dá)和AIS的綜合利用

鑒于AIS是依托GPS的全球同步授時(shí)和提供船位，因此船舶駕引人員、海事管理人員等不能只依據(jù)AIS播發(fā)的船位及艏向確定兩船間是對(duì)遇、交叉或者追越局面，由此得到的DCPA和TCPA可能是不正確的，同理也不能用于船舶避碰，應(yīng)該是燈光信號(hào)通信、無(wú)線電話通信、雷達(dá)和AIS的綜合利用。當(dāng)夜晚對(duì)遇大批量小型船舶時(shí)，使用白晝信號(hào)燈、激光手電筒等以此表明船舶動(dòng)態(tài)和交換避讓意圖等仍然是比較可行的方法之一;通過(guò)AIS識(shí)別了對(duì)方船名后，用無(wú)線電話聯(lián)系，有針對(duì)性且直截了當(dāng)，是現(xiàn)階段最可行的方法之一;用無(wú)線電話發(fā)布船舶動(dòng)態(tài)信息，仍然是良好船藝的主要內(nèi)容之一。如遇AIS信號(hào)發(fā)生偏差和不穩(wěn)定等類似情況時(shí)，首先是減速航行;其次是加強(qiáng)視覺(jué)瞭望，并采用雷達(dá)首向上、相對(duì)運(yùn)動(dòng)顯示模式，適當(dāng)調(diào)小或關(guān)閉尾跡功能并;最后是采用視覺(jué)、燈光通信、VHF通信與雷達(dá)定位相結(jié)合，綜合利用各方面設(shè)備，以確保船舶航行安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

IMO在《船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）船上操作導(dǎo)則》第一部分宗旨中最顯著的位置寫(xiě)道：值班駕駛員應(yīng)時(shí)刻意識(shí)到，其他船舶尤其游艇、漁船和軍艦，以及一些岸基臺(tái)站，包括船舶交通服務(wù)中心，可能未配備AIS;值班駕駛員應(yīng)時(shí)刻意識(shí)到，強(qiáng)制要求安裝AIS設(shè)備的船舶中，在某些情況下，船長(zhǎng)依據(jù)其專業(yè)判斷可能會(huì)被關(guān)閉。所以駕引人員不能片面地依賴AIS，而要強(qiáng)調(diào)對(duì)AIS、VHF無(wú)線電話、燈光信號(hào)、雷達(dá)等設(shè)備的靈活和綜合運(yùn)用;既要發(fā)揮AIS設(shè)備應(yīng)有的作用，又要在使用時(shí)做到相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，這樣才能確保航行安全。

我國(guó)是港口大國(guó)，港口水域航路繁忙、通航環(huán)境復(fù)雜，使用AIS是必然的選擇。如果僅僅是使用依托美國(guó)GPS的全球同步授時(shí)和提供船位，不能滿足我國(guó)港航業(yè)快速發(fā)展的需要，建議主管部門盡快將我國(guó)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)引入AIS，使北斗導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)突破與發(fā)展，為全球建立高效、便捷、綠色、優(yōu)質(zhì)的信息交換服務(wù)體系，更好地為國(guó)際航運(yùn)、港口管理服務(wù)，體現(xiàn)中國(guó)人在這一領(lǐng)域應(yīng)有的擔(dān)當(dāng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張秋榮.論使用VHF不當(dāng)造成碰撞的原因及對(duì)策[J].航海技術(shù)，1997（05）：19-21.

[2] 陳清，過(guò)靜珺.AIS與VTS的完美結(jié)合[J].中國(guó)水運(yùn)，2003（04）：33-34.

[3] 楊秉曦.船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及其制定[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2002（01）：42-44.

[4] 陸悅銘，梅英群，李義斌.AIS設(shè)備在安裝、設(shè)置和使用上必須重視的問(wèn)題[J].航海技術(shù)，2008（03）：11-14.

[5] 陸悅銘，程飛，季建明，周樾楓.AIS時(shí)代對(duì)船名的要求中國(guó)海事，2014（06）：77-78.

[6] 陸悅銘，翟久剛.船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）的局限性和設(shè)計(jì)中的不足[J].中國(guó)航海學(xué)會(huì)2008年度學(xué)術(shù)交流會(huì)優(yōu)秀論文集?？?

[7] 陸錫雷，鮑君忠.船載AIS的助航作用及引發(fā)問(wèn)題的思考[J].航海技術(shù)，2009（S1）：35-37.