AIS與現(xiàn)代航海技術(shù)的關(guān)系及對(duì)未來(lái)航海的影響研究

蔣文盼 撫州市交通運(yùn)輸局

近些年來(lái)，我國(guó)航海業(yè)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步發(fā)展，各種先進(jìn)技術(shù)層出不窮，AIS技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用在極大程度上彌補(bǔ)了固有技術(shù)手段的不足，但從實(shí)際情況來(lái)看，其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中依舊存在一定的局限性，所以有必要同其他現(xiàn)代航海技術(shù)之間相結(jié)合，以真正推動(dòng)未來(lái)航海業(yè)的發(fā)展。

1.AIS與現(xiàn)代航海技術(shù)的關(guān)系分析

1.1 ARPA

通常情況下來(lái)說(shuō)，ARPA的應(yīng)用無(wú)法高效應(yīng)對(duì)干擾雜波信號(hào)，不利于更加精確地實(shí)現(xiàn)對(duì)于船只的探測(cè)。之所以會(huì)出現(xiàn)這一問(wèn)題，主要是因?yàn)檫@一系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中往往會(huì)面臨來(lái)自氣象以及地理?xiàng)l件等因素的影響，若是在顯示屏中存在著假回波現(xiàn)象，那么觀測(cè)工作人員便無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)這一波形的合理性進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而為船舶后續(xù)運(yùn)行埋下一定的安全隱患。與此同時(shí)，若是物標(biāo)反射無(wú)線電波的能力有所不足，極大可能會(huì)導(dǎo)致ARPA產(chǎn)生無(wú)視跟蹤的問(wèn)題，一旦出現(xiàn)在霧天或者是夜間航行的情況下，則會(huì)進(jìn)一步增加船只出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象的可能性。除此以外，ARPA在對(duì)其他規(guī)格以及類型等信息方面難以實(shí)現(xiàn)更加精確的判斷，這便影響了其最終所得出的測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。但若是能夠?qū)RPA和AIS有機(jī)結(jié)合起來(lái)，便可以充分發(fā)揮出AIS的優(yōu)勢(shì)，有效彌補(bǔ)ARPA中的不足之處。AIS可以通過(guò)SOTDMA技術(shù)緩解多船舶間通信信道競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，SOTDMA原理如圖1所示。

圖1 SOTDMA原理圖

具體來(lái)看，AIS可以自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)和口岸以及船舶之間的通信，促使ARPA能夠充分了解更多的交通狀況信息，由于AIS本身的抗干擾能力比較優(yōu)越，所以能夠在原有的基礎(chǔ)上降低雜波干擾產(chǎn)生的可能性，強(qiáng)化AIS和ARPA的結(jié)合應(yīng)用有助于進(jìn)一步提升ARPA的目標(biāo)物辨別能力，以強(qiáng)化落實(shí)對(duì)于目標(biāo)物的監(jiān)控工作。二者的結(jié)合使用可以切實(shí)減少船舶在航行過(guò)程中所面臨的各種碰撞風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提升其航行的穩(wěn)定性以及安全性。此外，其還能夠避免ARPA產(chǎn)生目標(biāo)丟失以及無(wú)跟蹤等現(xiàn)象，一旦目標(biāo)船舶產(chǎn)生變化，便可以利用AIS在短時(shí)間范圍內(nèi)迅速做出反應(yīng)，及時(shí)顯示出最新的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，在全方位分析處理ARPA和AIS各自屏的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)于ARPA顯示屏上眾多回波的應(yīng)用針對(duì)那些對(duì)船舶航行有價(jià)值的信息展開(kāi)精確有效的篩選工作，以便于最大限度展現(xiàn)出其應(yīng)有的避碰效果。

1.2 GMDSS

從目前的實(shí)際情況來(lái)看，GMDSS系統(tǒng)本質(zhì)上是屬于海上的通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)的應(yīng)用有著較廣的覆蓋范圍，AIS在應(yīng)用過(guò)程中同該系統(tǒng)有著相似的地面頻率通信系統(tǒng)功能，例如，其能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)地將海上安全信號(hào)等數(shù)據(jù)信息發(fā)送給接入系統(tǒng)中的船舶。通過(guò)對(duì)于AIS系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效達(dá)到發(fā)動(dòng)航行短消息的效果，進(jìn)一步提升通信的順暢性和時(shí)效性，有效規(guī)避因?yàn)檎Z(yǔ)音通信不合理所造成的理解和語(yǔ)言問(wèn)題，此外，AIS還能夠?qū)MDSS起到一定的輔助性作用。

以開(kāi)展海上遇險(xiǎn)船舶搜救工作為例，若是在進(jìn)行搜救的過(guò)程中，能夠采用聯(lián)合搜救的形式，綜合使用質(zhì)升級(jí)和船舶中展開(kāi)搜救任務(wù)便能夠充分展現(xiàn)出其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在船舶配置了AIS的情況下，能夠在搜救隊(duì)伍所持有的電子海圖上精準(zhǔn)直觀地顯示出遇險(xiǎn)船舶的具體位置，以完整經(jīng)歷一個(gè)連續(xù)追蹤的過(guò)程。但若是遇險(xiǎn)的船舶上并未配置AIS，那么相關(guān)工作人員在進(jìn)行搜救的過(guò)程中便需要隨時(shí)佩戴AIS應(yīng)答器以及筆記本電腦，當(dāng)其進(jìn)入到搜救區(qū)域之后便可以基于現(xiàn)有的設(shè)備構(gòu)建起一個(gè)模擬木橋，在此過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)同周遭的搜救船舶之間展開(kāi)密切的聯(lián)系，這樣便能夠?yàn)榧皶r(shí)獲救創(chuàng)造良好的條件。

1.3 衛(wèi)星定位技術(shù)

現(xiàn)階段常見(jiàn)的民用衛(wèi)星定位衛(wèi)星系統(tǒng)大多有著15米左右的誤差，為了進(jìn)一步促進(jìn)衛(wèi)星定位準(zhǔn)確性的提升，特別是在航海領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)充分同我國(guó)沿海區(qū)域國(guó)家合作，進(jìn)而在其海岸上，對(duì)一些DGPS導(dǎo)航臺(tái)進(jìn)行建設(shè)，以起到定位的作用。而對(duì)于這些導(dǎo)航臺(tái)來(lái)說(shuō)可以使用數(shù)據(jù)鏈的方式，將DGPS誤差修正信號(hào)發(fā)送給海上航行的船舶。若是船舶上設(shè)置了AIS船臺(tái)應(yīng)答器，那么其中的衛(wèi)星導(dǎo)航儀在同有關(guān)信號(hào)相連接之后便可以直接獲得相應(yīng)的DGPS誤差倍增量數(shù)據(jù)信息，并高效應(yīng)用各種有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，科學(xué)有效地修正本船舶的位置信息，與此同時(shí)還能夠在AIS技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)于本船舶位置信息的同步船舶，進(jìn)而幫助有關(guān)部門和單位精確定位該船舶的位置。在衛(wèi)星導(dǎo)航儀的應(yīng)用下，GPS信號(hào)能夠直接反饋到導(dǎo)航臺(tái)上，而導(dǎo)航臺(tái)上的有關(guān)設(shè)備則能夠基于其所接受的信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)于位置數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確測(cè)算，并從海岸導(dǎo)航臺(tái)具體地理位置的實(shí)際情況出發(fā)展開(kāi)全方位的計(jì)算比較工作，以精準(zhǔn)獲取DGPS位置修正數(shù)據(jù)。船舶將會(huì)利用AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)其所需要的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收。在這一情況下可以將船舶所獲得的數(shù)據(jù)看成參考數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)那些有誤差問(wèn)題的衛(wèi)星船位數(shù)據(jù)展開(kāi)修正工作，完成修正工作后的船舶在位置準(zhǔn)確性方面有著極大程度的提升，若是船舶的航行之處在相對(duì)較為狹窄的水道或者是港區(qū)，便可以充分同導(dǎo)航的實(shí)際要求相適應(yīng)。

1.4 雷達(dá)

若想使得船舶能夠?qū)ζ渌暗暮叫袛?shù)據(jù)有更加明確地了解，工作人員則勢(shì)必要通過(guò)對(duì)于雷達(dá)的應(yīng)用展開(kāi)相應(yīng)的檢測(cè)工作，駕駛?cè)藛T利用這一設(shè)備能夠有效獲取相關(guān)船舶的各種航新數(shù)據(jù)，并將其作為參考對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃和調(diào)整。但結(jié)合具體情況來(lái)看，雷達(dá)在數(shù)據(jù)信息監(jiān)測(cè)方面存在著信息反饋效率不高等現(xiàn)象，在船舶矢量信息時(shí)間的獲取方面比較復(fù)雜，與此同時(shí)，設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)傳遞速度過(guò)慢也會(huì)為船舶本身的高效航行帶來(lái)一定的安全隱患。

而AIS技術(shù)在數(shù)據(jù)的傳遞方面則能夠展現(xiàn)出相對(duì)較快的速度，并且其所能夠傳遞的信息也有著更加全面完整的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于移動(dòng)通信業(yè)務(wù)標(biāo)識(shí)碼以及船舶名字等的有效覆蓋。因此，為了能夠充分突破以往單一使用雷達(dá)的局限性，可以將雷達(dá)和AIS有效結(jié)合起來(lái)進(jìn)行應(yīng)用，這樣便可以在極大程度上提升的數(shù)據(jù)傳遞的精確性和實(shí)效性。除此以外，AIS的應(yīng)用可以有效避免客觀天氣條件變化對(duì)于船舶所造成的影響，所以即便是面臨惡劣天氣依舊能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)有效的檢測(cè)工作，同時(shí)還能夠達(dá)到在短時(shí)間范圍內(nèi)迅速進(jìn)行傳遞的效果，對(duì)于船舶自身穩(wěn)定性以及安全性的提升有著重要意義。但AIS的應(yīng)用要求船舶都配置了AIS設(shè)備，以保障各自之間能夠?qū)崿F(xiàn)有效識(shí)別，盡管目前來(lái)看，在船舶領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了AIS設(shè)備的廣泛應(yīng)用，可以有效保障各自的通訊識(shí)別，但受到水上船舶數(shù)量過(guò)多的影響，唯有在船舶中實(shí)現(xiàn)對(duì)于兩種設(shè)備的共同應(yīng)用，才可以真正為船舶的安全行駛提供保障。

1.5 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)

電子海圖顯示與信息系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

圖2 電子海圖顯示與信息系統(tǒng)構(gòu)成

其最關(guān)鍵的核心內(nèi)容便是中央處理器存儲(chǔ)設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于各種專用設(shè)施的有效連接，以充分展現(xiàn)出船舶本身的航行信息，但因?yàn)殡娮雍D顯示系統(tǒng)始終處在更改和變化的過(guò)程中，所以這一系統(tǒng)并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。但在當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速更新升級(jí)的時(shí)代背景下，船舶開(kāi)始積極引進(jìn)這一系統(tǒng)。對(duì)于以往的船舶航行來(lái)說(shuō)，其會(huì)將GPS和信息系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航，這難以迅速得到船舶的數(shù)據(jù)信息，為真正展現(xiàn)出信息系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)性作用。但合理使用AIS技術(shù)則可以使用數(shù)字或者是圖形的形式在信息系統(tǒng)上展現(xiàn)出數(shù)據(jù)信息，以更加精確地完成TCPA以及DCPA等數(shù)據(jù)的計(jì)算，保障船舶之間能夠始終存在安全距離。相對(duì)于LDC系統(tǒng)而言，信息系統(tǒng)所展現(xiàn)的數(shù)據(jù)信息有著更加突出的精確性，并且可以完整展現(xiàn)出具體的內(nèi)容，所以促進(jìn)AIS和信息系統(tǒng)的有效結(jié)合能夠切實(shí)提升船舶航行的穩(wěn)定性。

2.AIS對(duì)未來(lái)航海影響的具體體現(xiàn)

2.1 船舶避碰

對(duì)于現(xiàn)代航海事業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，通常情況下會(huì)采用ARPA和RADAR來(lái)獲取船舶信息，但結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，RADAR的應(yīng)用一般局限在周圍船舶的位置信息方面，ARPA的應(yīng)用則可以在信息處理的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)于目標(biāo)船舶信息以及各種動(dòng)態(tài)信息的結(jié)算。針對(duì)ARPA技術(shù)而言，其在應(yīng)用中最明顯的局限便在于難以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行應(yīng)急處理。與此同時(shí)，若是船舶交通呈現(xiàn)出較為密集的特點(diǎn)，便有可能會(huì)產(chǎn)生跟蹤失誤現(xiàn)象，若是此時(shí)產(chǎn)生突發(fā)性事故，相關(guān)工作人員大多無(wú)法采用科學(xué)方案進(jìn)行處理。

從實(shí)際情況來(lái)看，AIS在應(yīng)用階段可以高效應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題，其能夠支撐各個(gè)船舶之間實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行數(shù)字信息交換，所呈現(xiàn)出的信息內(nèi)容有著多元化和豐富性的特點(diǎn)。該技術(shù)的應(yīng)用既可以全面獲取船舶運(yùn)行過(guò)程中所涉及到的各種常規(guī)信息，還可以獲得多元化的信息，例如轉(zhuǎn)向速率以及船首方向等等。工作人員可以基于上述數(shù)據(jù)對(duì)船舶當(dāng)前的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)分析，還可以達(dá)到預(yù)測(cè)船舶未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)的效果。與此同時(shí)，該技術(shù)的應(yīng)用可以幫助工作人員在綜合考慮各方面信心因素的基礎(chǔ)上科學(xué)有效地對(duì)船舶航行計(jì)劃進(jìn)行制定，進(jìn)而高效應(yīng)對(duì)各種突發(fā)性事故。結(jié)合傳統(tǒng)船舶避碰的實(shí)際情況來(lái)看，通過(guò)AIS技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)Υ昂叫懈鞣N信息進(jìn)行全面了解，有助于從多維度著手提升船舶航行的安全性和穩(wěn)定性。除此以外，將AIS技術(shù)應(yīng)用在船舶運(yùn)行中能夠幫助航海人員及時(shí)對(duì)各種有可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效規(guī)避，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)控制的效果，以免事態(tài)發(fā)展到一定程度影響船舶安全性。

2.2 航運(yùn)信息化建設(shè)

近些年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入到信息化時(shí)代，各個(gè)行業(yè)和各個(gè)領(lǐng)域開(kāi)始廣泛應(yīng)用信息技術(shù)，在現(xiàn)代航運(yùn)發(fā)展的要求下，航海技術(shù)也需要進(jìn)行更新升級(jí)，而信息化技術(shù)的應(yīng)用則為航海技術(shù)的迅速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前來(lái)看，信息化技術(shù)呈現(xiàn)出逐漸完善的特征，與此同時(shí)，行業(yè)發(fā)展對(duì)于動(dòng)態(tài)監(jiān)控船舶航行提出了更高的要求，所以需要大力開(kāi)展航運(yùn)信息化建設(shè)。以往大多是采用人工的形式對(duì)動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行傳播，但這種傳播方式在準(zhǔn)確性和時(shí)效性方面相對(duì)欠缺，這不利于我國(guó)現(xiàn)代航海技術(shù)長(zhǎng)效平穩(wěn)發(fā)展，但在AIS技術(shù)不斷推廣應(yīng)用,再加上基站建設(shè)數(shù)量和規(guī)模的擴(kuò)大從多維度改善了原有的AIS網(wǎng)絡(luò)?？梢栽谝蛱鼐W(wǎng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)于AIS網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，以實(shí)時(shí)發(fā)布船舶航行信息，達(dá)到信息高度共享的效果，該技術(shù)在船舶監(jiān)控以及管理工作中有著較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。充分將因特網(wǎng)和AIS結(jié)合起來(lái)可以有效拓寬船舶航行信息的獲取渠道，既能夠隨時(shí)監(jiān)控船舶航行過(guò)程中的各種信息，對(duì)其具體的交通狀況產(chǎn)生深入了解，還可以強(qiáng)化落實(shí)對(duì)于船舶的遠(yuǎn)程控制，由此可見(jiàn)，AIS是優(yōu)化現(xiàn)代航海技術(shù)的重要支撐。

3.結(jié)論

綜上所述，合理使用AIS技術(shù)能夠有效提升船舶航行信息獲取時(shí)效性和準(zhǔn)確性，對(duì)于船舶的安全運(yùn)行有著重要意義。因此，相關(guān)研究人員應(yīng)當(dāng)深入探究其同現(xiàn)代航海技術(shù)之間的組合應(yīng)用關(guān)系，在此基礎(chǔ)上發(fā)揮出其對(duì)于未來(lái)航海業(yè)發(fā)展的正面影響。