軍用艦船AIS綜合運用研究

張尚悅 孫 晶 張 晶 陳曉峰

（1.海軍大連艦艇學院 航海系 大連116018；2. 海軍91001部隊 北京100036；3. 海軍大連艦艇學院 訓練艦支隊 大連116018）

0 引 言

水面艦艇在出航前或航行時綜合利用AIS信息是保證艦船航行安全的重要手段。隨著AIS設(shè)備在船舶上的廣泛應用，航海人員得以非常便捷地獲取船舶實時動態(tài)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中包含了大量海上交通的特征信息，合理地利用AIS信息能夠為軍用艦船的航行提供輔助決策。

1 艦載AIS在航海工作中的使用方式

1.1 制訂航線

在20世紀90年代以后的十多年間，由于裝備水平的制約，我國海軍的主要訓練活動區(qū)域僅限于第一島鏈以內(nèi)。我國沿海水文氣象條件與海上交通情況復雜，但是航海圖書資料詳盡、陸標定位條件豐富、多種通信技術(shù)完備，故制訂安全的航線并不麻煩。然而，自2008年以來，我軍艦艇編隊在印度洋保持長期存在；2012年后，我海軍穿越第一島鏈進入西太平洋進行訓練常態(tài)化。2015年《中國的軍事戰(zhàn)略》白皮書指出，海軍按照近海防御、遠海護衛(wèi)的戰(zhàn)略要求，逐步實現(xiàn)近海防御型向近海防御與遠海護衛(wèi)型結(jié)合轉(zhuǎn)變，構(gòu)建合成、多能、高效的海上作戰(zhàn)力量體系，提高戰(zhàn)略威懾與反擊、海上機動作戰(zhàn)、海上聯(lián)合作戰(zhàn)、綜合防御作戰(zhàn)和綜合保障能力［1］。

在星載AIS基站日漸成熟的條件下，對船舶的全時監(jiān)控已經(jīng)實現(xiàn)，即利用衛(wèi)星中轉(zhuǎn)艦船AIS信號。星基AIS原理如圖1所示。

圖1 星基AIS原理圖

與過去繪制大洋航線的傳統(tǒng)做法不同，現(xiàn)在規(guī)劃陌生海區(qū)的安全航線除了參閱大量國內(nèi)外出版的航海圖書資料以外，分析和利用大量商船AIS數(shù)據(jù)繪制出航跡熱力圖，可以直觀地顯示絕大多數(shù)商船的習慣航線，這通常是航海意義上最安全、最經(jīng)濟的航線。此外，在島礁區(qū)航行時，由于島嶼眾多、航路復雜、水文氣象條件各異，閱覽所有海區(qū)資料的工作量極大，并且資料的更新具有滯后性。而公開AIS信息資料，參閱最近時間內(nèi)途徑該海區(qū)的前船航跡和船舶數(shù)據(jù)，可有效避免出現(xiàn)觸礁、擱淺的事故。

參考商船AIS動態(tài)信息，快速繪制艦艇航行的大致航線，再結(jié)合任務要求和保密需要，仔細研究航線途徑海區(qū)的航海圖書資料，對航線進行仔細修改。這種方法可極大提高工作效率，節(jié)省大量時間。

1.2 與對海搜索雷達互補增強態(tài)勢感知

海軍在非戰(zhàn)爭軍事行動中其任務對象通常是地方商船，在執(zhí)行掃海、護航和海上封鎖等任務時，需要對海區(qū)的態(tài)勢有更全面的掌握。對海搜索雷達在正常大氣條件下的探測距離為視距，AIS的VHF天線覆蓋范圍為20 n mile［2］，若AIS船臺接收來自岸基或星載AIS基站的轉(zhuǎn)發(fā)服務，甚至可以通過互聯(lián)網(wǎng)上接收幾乎所有海域的全部船舶AIS信息。利用網(wǎng)絡(luò)化、信息化的AIS獲取遠程目標信息的范圍，已經(jīng)不能簡單地與傳統(tǒng)的無線電定位系統(tǒng)作比較。軍用艦船可以參考借助AIS信息，及時判別目標屬性，對雷達目標進行確認。裝備被動模式AIS的艦艇可以在隱蔽自己的狀態(tài)下，監(jiān)視所有裝備正常AIS的船舶，對其進行準確識別和精確跟蹤；同時，軍用艦船對目標雷達回波和AIS接收到的船舶信息通過人工或計算機進行篩選、甄別、匹配、融合，將有效增強對海監(jiān)視、識別和跟蹤能力。

當出于任務要求對海區(qū)進行掃海巡邏警戒時，海軍水面艦艇首先需要對擅自進入任務區(qū)域的船舶進行查證識別。擅入船舶可分兩類：一類是忽視了航海通告或當局發(fā)出的警告，因而誤入任務區(qū)域；另一類是無視警告，惡意闖入偵察干擾的敵方艦船或故意違反禁運令的運輸商船。前者通常會根據(jù)IMO要求保持AIS為打開狀態(tài)，對于這類船舶，使用VHF呼叫一般即可警告驅(qū)離，危險性較低；而后者為了隱蔽會選擇發(fā)送錯誤AIS信息甚至關(guān)閉AIS系統(tǒng)，如果在對海搜索雷達上發(fā)現(xiàn)船舶目標，但卻沒有收到來源于該目標的AIS信號，或者收到了AIS信號，但目標的雷達回波和AIS上的船型、長寬等數(shù)據(jù)有較大出入，則可以認為該船舶為高危險性船舶，有必要對其進一步進行明確的查證識別。

為了躲避偵察而關(guān)閉AIS的事例在實踐過程中是普遍存在的。雖然SOLAS要求所有裝備AIS的船舶應當始終保證其正常運行， 但根據(jù)IMO指南，如果船長認為AIS的持續(xù)運行可能會危及船舶的安全或保安，或者即將發(fā)生保安事件，臨時關(guān)閉AIS是允許的，例如通過海盜事件高發(fā)海域。

由于導航雷達探測距離有限，需要對一定海區(qū)有全面掌控，此時可以借助AIS彌補導航雷達遠距盲區(qū)，形成區(qū)域綜合態(tài)勢。在執(zhí)行海上搜救任務時，通過AIS接收遇險船舶發(fā)送的遇險信息，與導航雷達配合可以快速、準確地對其進行定位，極大地提高救援的效率和成功率。

1.3 航行避碰

航行避碰是AIS最初的設(shè)計目的，AIS加強了船舶間避免碰撞的措施，在電子海圖上使所有船舶的航向、計劃航線、船名等信息可視化。大型船舶依法裝載了完善的各類導航設(shè)施，強制定期進行檢查維修。但軍用艦船一般是不主動發(fā)射AIS信號的，艦船屬于不受SOLAS公約限制的特種船舶，通常情況下不會主動打開AIS。

艦船在出航、回港之際，基本都要在我國沿海航行，而我國沿海漁船較多，盡管大部分漁船裝載有B級AIS，但基本不配備航海雷達。此外，由于漁船值班人員少，日常瞭望十分不充分，對于來往船舶的發(fā)現(xiàn)能力只能依靠局限的目力和AIS信息；而對于軍艦這樣在AIS上“隱身”的高速艦船，漁船對其發(fā)現(xiàn)能力十分有限（尤其在夜間，從事燈光捕撈的漁船則是根本無法有效發(fā)現(xiàn)來船），危險系數(shù)極大。為了起到有效的避碰作用，艦船在沿海航行時首先，艦船應該加強正規(guī)瞭望，通過其他手段（如VHF等）加強交流，及時通報本艦位置和所要采用的機動方式；其次，可根據(jù)航行海域復雜情況，適時廣播AIS信號，AIS信息中本艦位置信息為真，其他信息可按照保密要求進行調(diào)整。

2 規(guī)范軍艦廣播AIS信息的時機

近年來因為不重視AIS的使用而造成的軍用艦船與地方商船碰撞的交通事故比比皆是，所以未來AIS在軍用艦船上的發(fā)展趨勢應該是積極的，AIS的應用會趨向正規(guī)化、多樣化和常規(guī)化。

軍艦打開AIS廣播系統(tǒng)的目的主要在于與當其他船舶會遇時，能使對方感知到本艦的存在。同時軍艦在選擇主動廣播自己的AIS信息時需要衡量任務保密要求和航行安全之間的平衡，一旦打開AIS轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，AIS信號就極有可能被附近的所有艦船或星載AIS基站收集到，暴露了本艦航跡［3］。在執(zhí)行保密程度較高的作戰(zhàn)任務時，是絕對不允許打開AIS轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的，否則不僅會暴露本艦的航跡，也有可能使敵方分析出己方的戰(zhàn)略意圖。但在和平時期執(zhí)行非戰(zhàn)爭任務時，在以下情況應該打開AIS轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)。

2.1 在惡劣氣象條件下的使用

霧中航行時，借助AIS接收的本艦周圍海域其他船舶的目標參數(shù)和航行狀態(tài)，有利于加強當前海域的態(tài)勢感知，減少能見度不良帶來的影響，綜合導航雷達觀察到的物標和小目標情況，可有效實施避碰［4］。當軍用艦船與其他裝備AIS船舶發(fā)生碰撞時，調(diào)閱AIS記錄的船舶航跡有助于區(qū)分事故責任。

大風浪航行、雨雪天氣航行時，海浪和雨雪會對雷達發(fā)射的無線電波造成干擾，雷達顯示器上會出現(xiàn)眾多點狀或片狀的亮斑，無法清晰顯示本船周邊海域存在的船舶。在惡劣天氣之下，在商船的航海雷達顯示器上辨認出一艘隱身化的驅(qū)護艦幾乎是不可能的。為了保證航行安全，軍艦在此類氣象條件下打開AIS是必要的。AIS接收到的VHF信號完全不受海況影響，即使是在雨雪天氣下也只是傳播距離有一定的衰減，但不影響數(shù)據(jù)的準確性。

2.2 在狹水道航行的使用

我國沿海海岸態(tài)勢較為復雜，尤其是東部沿海海岸線曲折、人口稠密，夜航時受城市燈光影響很大。狹水道航行的背景通常島岸林立、山峰起伏，航路復雜、轉(zhuǎn)向頻繁，港灣眾多、島嶼星羅棋布，既有聳立的懸崖和平伸的灘涂等自然背景，也有許多倉庫、碼頭、房屋等人工建筑［5］。艦船航行在這樣的環(huán)境中，雷達回波信號容易被島嶼遮擋、與背景黏連，使得艦船與近岸背景混合在一起難以從導航雷達顯示器上發(fā)現(xiàn)；近岸的復雜環(huán)境形成的強雜波背景，也容易使得回波信號淹沒在復雜的雜波背景中［6］。商船雷達值班人員訓練質(zhì)量參差不齊，資歷尚淺經(jīng)驗不足的新人水手很難在復雜條件下使用雷達有效跟蹤多個目標。因此，軍用艦船在執(zhí)行非保密任務的航渡過程中有必要開啟AIS轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，廣播本艦位置信息，有效建立溝通渠道，增強態(tài)勢感知，彌補雷達方面的缺陷，避免雙方反應遲鈍，錯失實施避碰機動的最佳時機。

2.3 交通繁忙海域的使用

沿岸、海峽、出海口、港灣錨地等重要航道、水域是船舶密度較大的區(qū)域。各種漁船、客輪、貨輪、工程船等穿行其中，這類海域會有比較完善的船舶交通服務系統(tǒng)。盡管船舶種類繁多，通行量巨大，只要做好充分的交通管制和協(xié)調(diào)指揮，保持航道安全暢通是不存在問題的［7］。但是，對于軍用艦船而言，由于AIS經(jīng)常性關(guān)閉，地方船舶交通服務系統(tǒng)很難獲取艦船的船位信息；同時，軍艦的隱身化設(shè)計也使得軍艦更難以在普通雷達上被捕捉和顯示。因此，軍艦以“AIS不廣播狀態(tài)”在繁忙航道高速行駛，容易增加碰撞風險。美國海軍就曾在2017年因為在交通繁忙海區(qū)不廣播AIS航行，接連發(fā)生軍艦與地方船舶相撞事故，導致重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。此后，美國軍艦規(guī)定，凡是和平時期在交通繁忙海域航行的軍艦，必須打開船舶自動識別系統(tǒng)［8］。因此，我海軍艦船在我國周邊的交通繁忙海域航行時，也應當廣播AIS信息，從而便于地方船舶交通服務系統(tǒng)管理，也可減少與他船碰撞的風險。

3 結(jié) 語

本文從航海工作者的角度，分析了AIS作為當今航運界依賴性最高的導航系統(tǒng)之一，在軍用艦船上的多種使用方式。并針對航行安全需要，規(guī)范了AIS廣播系統(tǒng)的開啟時機。合理使用AIS信息并適時廣播，可為艦船在復雜多變的航海環(huán)境中保證航行安全提供有效的保障手段。