AIS與現(xiàn)代航海技術的關系及對未來航海的影響分析

摘?要：伴隨著科學技術的快速發(fā)展，各行各業(yè)都有了長足的進步。在現(xiàn)代航海過程中，不斷有新技術應用其中，AIS技術就是最為有代表性的一項技術，AIS的中文名稱是船舶自動識別系統(tǒng)，其與現(xiàn)代航海技術有著密切的關系。通過對于船舶自動識別系統(tǒng)的構成、作用以及技術特征等方面的分析，探究AIS和現(xiàn)代航海技術的關系，及對于未來航海的影響，相關的研究有著重要的作用。

關鍵詞：AIS;現(xiàn)代航海技術;關系;未來航海;影響分析

在社會生活不斷發(fā)展進步的前提下，各行各業(yè)都有了跨越式的前進，對于航海業(yè)來說，新技術的逐步應用加速了航海技術的進步，船舶自動識別系統(tǒng)簡稱AIS，屬于一種較為新型的船用輔助航行的設備，其相關的功能和性能標準的確定，主要是由國際組織來進行相關的工作，比如國際海事組織、國際航標協(xié)會等等，AIS的有效應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航通信設備，能夠在船舶導航、船舶通信、船舶避碰、船岸通信中發(fā)揮出關鍵作用，現(xiàn)階段AIS已經獲得了普及性發(fā)展，成為了船舶航行的必備技術系統(tǒng)。對于AIS與現(xiàn)代航海技術的關系及對未來航海的影響進行分析，有著極其重要的現(xiàn)實意義[1]。

一、關于AIS（船舶自動識別系統(tǒng)）的概述

對于AIS來說，其相對應的系統(tǒng)主要由四個部分構成，它們分別是主控單元、GPS模塊、VHF通信模塊以及船舶設備接口。進行分析可以發(fā)現(xiàn)，AIS中存在的微處理器系統(tǒng)其實就是主控單元，其主要起一個對于整個系統(tǒng)進行控制的作用，是控制中心;而GPS模塊是為了能夠更加準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，完成對于AIS數(shù)字信息的交換;船舶中的設備的接口作用是為了保障AIS可以和多種設備接口相連接[2]。AIS的核心技術主要是運用自組織時分多址技術，來處理多個船舶之間通信信道的競爭問題，在該技術的應用下，系統(tǒng)可以在實時的工作動態(tài)下調整信道分配，船舶自主選擇空閑時隙發(fā)送信息，同時還不會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)地進行動態(tài)信息交換，而且不需要人為的干預。自組織時分多址技術協(xié)議把每一個VHF信道的時間進行劃分，使得其成為固定長度的時隙，1min是1幀，而1幀中又被分成了2250個時隙，1個時隙定義成26.7ms，這樣就可以傳輸256b的信息，一個位置報占用一個時隙，其他報文可以依據(jù)需要占用2-3個時隙。AIS設施依據(jù)自組織時分多址技術協(xié)議，如果需要進行本船信息的發(fā)送，那么就會及時尋找空閑時隙，進行時隙的分配的時候，一般都會參照通信鏈路的工作狀態(tài)，來完成實時的動態(tài)調整。對于AIS的基本功能來說，其主要就是運用VHF的信息交流方式，同時按照自組織時分多址技術協(xié)議，在海域內完成船舶之間和船岸之間的航海信息交流，這樣就會為船舶的航海提供詳盡的天氣預報信息，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（船舶自動識別系統(tǒng)）與現(xiàn)代航海技術的關系

（一）AIS和衛(wèi)星定位技術

在當前的階段之中，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，尤其是對于航海來說，就需要一些處于我們國家沿海區(qū)域的國家，在相鄰的沿海地區(qū)的海岸上，建設一些用于定位的DGPS導航臺，同時這些導航臺需要利用數(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[4]。如果船舶搭載的AIS船臺應答器，其中的船載DGPS衛(wèi)星導航儀連接到相關的信號之后，直接的進行AIS網(wǎng)絡系統(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)信息內容，對于本船的衛(wèi)星定位誤差進行修正，并且可以實時的經過AIS把本船舶的位置信息進行同步輸送，使得相關機構有對于船舶位置的準確定位。完成上述導航定位的工作過程，主要的原理是：衛(wèi)星導航儀把傳輸來的GPS信號反饋給海岸上的導航臺以后，導航臺的相關設備就可以利用收到的信號，精確的測算出相對應的位置數(shù)據(jù)，接著就可以參照海岸導航臺的實際地理位置，進行相對應的計算比較之后，就能夠測算出DGPS位置的相關修正數(shù)據(jù)，需要修正數(shù)據(jù)的船舶會通過AIS網(wǎng)絡系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)信息，這樣該船舶把接收到的數(shù)據(jù)作為一個參照，來修正存在誤差的衛(wèi)星船位數(shù)據(jù)，經過修正之后的船舶位置的精確程度可以達到5米，如果船舶在港區(qū)或者是狹窄的水道進行航行的時候，就可以完成精準的導航要求[5]。

（二）AIS和GMDSS

對于GMDSS來說，其是全球海上遇險與安全系統(tǒng)的簡稱，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，進行實時的發(fā)送海上相關安全信號等。運用AIS系統(tǒng)進行航行短消息的發(fā)送，可以使得通信更加順暢，防止出現(xiàn)因為語音通信導致的語言問題或者是理解問題。而且AIS還可以幫助GMDSS進行一些搜救在海上遇險的船舶的任務，如果在救援任務中，參與搜救工作的船舶和直升機，采取聯(lián)合搜救的方法進行搜救任務，其就會發(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的遇險船舶的具體方位，顯現(xiàn)在搜救隊伍的電子海圖上，這樣就會有完成一個連續(xù)的追蹤過程。假如遇險的船舶并沒有進行AIS的搭載，那么相關的搜救工作人員在進行搜救工作的過程中，就需要攜帶一個配置有電子海圖的軟件筆記本電腦和AIS應答器，這樣的話搜救工作人員在進入搜救現(xiàn)場之后，可以使用已有的設備為遇險的船舶設置一個模擬目橋，并且與周圍的搜救船舶保持緊密的聯(lián)系，在這種情況下遇險船舶很容易獲得救援[6]。

（三）AIS和ARPA

對于ARPA來說，其比較難從存在干擾雜波的信號中探測出是否有船只存在，或者是即將相遇，這主要是由于該系統(tǒng)容易受到不同地理條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)，那么負責觀測工作的工作人員就會很難識別出該波形的正確與否，這樣就可能會導致難以預料的危害出現(xiàn)[7]。而且如果物標反射無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)生在船舶進行夜間航行或者是霧天航行的時候，就會使得船只發(fā)生碰撞的概率增加。同時ARPA對于其他船只的類型、規(guī)格等等信息沒有足夠的判斷力，因此其對應的測量數(shù)據(jù)精確性就很難得到保障。當把AIS和ARPA結合到一起運用的時候，ARPA之中的很多缺陷都會獲得彌補。首先AIS能夠自主完成和船舶、口岸之間的通信，使得ARPA可以自動的獲取足夠的交通狀況信息。而且因為AIS有著非常強的抗干擾的能力，這樣就不會存在受雜波干擾的情況，那么和ARPA的有效結合使用，使得ARPA的目標物辨別能力在最大的程度上獲得了提升，這樣對于目標物的監(jiān)控也會強化[8]。

AIS和ARPA結合到一起運行，船舶在遠、近距離中的碰撞風險就會直線下降，船舶航行的安全程度獲得增加，同時還防止ARPA出現(xiàn)誤跟蹤、目標丟失等等情況。如果目標的船舶發(fā)生任何變化，AIS就能夠在3秒鐘的時間之內進行反應，對于新的數(shù)據(jù)進行顯示，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[9]。

（四）AIS、ARPA和ECDIS

在使用AIS和ARPA的組合過程中，還可以加入電子海圖系統(tǒng)，其簡稱是ECDIS，這三者共同構成的船舶導航系統(tǒng)，可以把各自的技術性能進一步的發(fā)揮出來，有著更加高的運用價值。在接口電路和網(wǎng)絡進行連接之后，ECDIS系統(tǒng)和ARPA系統(tǒng)的視頻就會出現(xiàn)重疊的現(xiàn)象，其具體的表現(xiàn)有兩個方面，一個是目標的疊加，也就是ARPA可以提供的目標數(shù)據(jù)信息由目標數(shù)據(jù)接口輸送到ECDIS，這樣就會降低船舶自動避碰風險;另一個是完整圖像的疊加，也就是運用導航線接口，分別連接ECDIS和ARPA接口，對于船舶的定位導航有著積極的作用[10]。

三、AIS（船舶自動識別系統(tǒng)）對于未來航海的影響分析

AIS對于未來航海的影響主要體現(xiàn)在兩個方面，首先一個方面是AIS對于船舶避碰的影響，AIS可以自動并且實時地對于船舶之間的數(shù)據(jù)信息進行交換，而且其提供的數(shù)據(jù)會非常準確，而且其獲取數(shù)據(jù)的方面主要有船舶首向、轉向的速率、船的長度和寬度以及GPS在船舶上的位置。其次一個方面是AIS建設信息化對于未來航海的影響，因為AIS的運用范圍非常廣泛，在AIS海岸基站的建設不斷增加的情況下，AIS的網(wǎng)絡會逐步的覆蓋到整個海域的所有區(qū)域，成為一個重要的信息通道，而且AIS會直接進入網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡上對于船舶航海的信息進行發(fā)布，這樣就會是最為有效的一種管理和監(jiān)督的方法[11]。

四、結語

總的來說，對于AIS與現(xiàn)代航海技術的關系及對未來航海的影響分析，有助于相關行業(yè)的進一步發(fā)展，具有極其重要的價值意義。

參考文獻：

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[8]王振邦.淺談信息技術對現(xiàn)代航海技術的應用及發(fā)展[J].建筑工程技術與設計，2018，（31）：118.

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[10]陳玉立，田亮.淺析AIS虛擬航標在復雜航道中的應用[J].珠江水運，2019，（7）：15-16.

[11]孫明磊.AIS監(jiān)控系統(tǒng)在長江引航安全中的作用[J].中國科技投資，2019，（11）：231.

作者簡介：葉強（1972—?），男，漢族，貴州德江人，本科，實驗師，研究方向：航海技術。