AIS與現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展，各行各業都有了長足的進步。在現代航海過程中，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，其與現代航海技術有著密切的關系。通過對于船舶自動識別系統的構成、作用以及技術特征等方面的分析，探究AIS和現代航海技術的關系，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;現代航海技術;關系;未來航海;影響分析

在社會生活不斷發展進步的前提下，各行各業都有了跨越式的前進，對于航海業來說，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秀的監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、船岸通信中發揮出關鍵作用，現階段AIS已經獲得了普及性發展，成為了船舶航行的必備技術系統。對于AIS與現代航海技術的關系及對未來航海的影響進行分析，有著極其重要的現實意義[1]。

一、關于AIS（船舶自動識別系統）的概述

對于AIS來說，其相對應的系統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。進行分析可以發現，AIS中存在的微處理器系統其實就是主控單元，其主要起一個對于整個系統進行控制的作用，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，系統可以在實時的工作動態下調整信道分配，船舶自主選擇空閑時隙發送信息，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地進行動態信息交換，而且不需要人為的干預。自組織時分多址技術協議把每一個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，其他報文可以依據需要占用2-3個時隙。AIS設施依據自組織時分多址技術協議，如果需要進行本船信息的發送，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，來完成實時的動態調整。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）與現代航海技術的關系

（一）AIS和衛星定位技術

在當前的階段之中，一般民用的衛星定位系統的誤差大約是15千米，而要想提升衛星定位的精確程度，尤其是對于航海來說，就需要一些處于我們國家沿海區域的國家，在相鄰的沿海地區的海岸上，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據鏈的形式，向在海上航行的船舶發送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衛星導航儀連接到相關的信號之后，直接的進行AIS網絡系統中的DGPS誤差倍正量數據信息接收，這樣就能夠使用其中的數據信息內容，對于本船的衛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據，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位置的相關修正數據，需要修正數據的船舶會通過AIS網絡系統接收到數據信息，這樣該船舶把接收到的數據作為一個參照，來修正存在誤差的衛星船位數據，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的簡稱，該系統屬于海上的通信系統，而且覆蓋的范圍非常廣，在AIS的功能之中，具備著和GMDSS系統一樣的地面頻率通信系統的基本功能，諸如可以向能夠接入系統的船舶，進行實時的發送海上相關安全信號等。運用AIS系統進行航行短消息的發送，可以使得通信更加順暢，防止出現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，采取聯合搜救的方法進行搜救任務，其就會發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，顯現在搜救隊伍的電子海圖上，這樣就會有完成一個連續的追蹤過程。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象的出現，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[7]。而且如果物標反射無線電波的能力較為弱，那么ARPA就非常容易出現忽視跟蹤的情況，該狀況發生在船舶進行夜間航行或者是霧天航行的時候，就會使得船只發生碰撞的概率增加。同時ARPA對于其他船只的類型、規格等等信息沒有足夠的判斷力，因此其對應的測量數據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出現誤跟蹤、目標丟失等等情況。如果目標的船舶發生任何變化，AIS就能夠在3秒鐘的時間之內進行反應，對于新的數據進行顯示，在把AIS和ARPA的各自屏顯的數據，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，其簡稱是ECDIS，這三者共同構成的船舶導航系統，可以把各自的技術性能進一步的發揮出來，有著更加高的運用價值。在接口電路和網絡進行連接之后，ECDIS系統和ARPA系統的視頻就會出現重疊的現象，其具體的表現有兩個方面，一個是目標的疊加，也就是ARPA可以提供的目標數據信息由目標數據接口輸送到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）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據信息進行交換，而且其提供的數據會非常準確，而且其獲取數據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的網絡會逐步的覆蓋到整個海域的所有區域，成為一個重要的信息通道，而且AIS會直接進入網絡，在網絡上對于船舶航海的信息進行發布，這樣就會是最為有效的一種管理和監督的方法[11]。

四、結語

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

參考文獻：

[1]張鵬.AIS與現代航海技術的關系及對未來航海的影響[J].科學中國人，2017，0（2Z）.

[2]李志.AIS與現代航海技術的關系及對未來航海的影響[J].珠江水運，2020，（13）：50-51.

[3]潘洪學.AIS與現代航海技術的關系及對未來航海的影響[J].珠江水運，2019，（17）：56-57.

[4]張建華.AIS與現代航海技術的關系及對未來航海的影響[J].科技展望，2015，（20）：170-170.

[5]趙麗寧，趙德鵬，谷偉.AIS與現代航海技術的關系及對未來航海的影響[J].大連海事大學學報，2002，28（4）：46-50.

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[7]康雋永.淺析AIS對現代航海技術的影響研究[J].科學技術創新，2019，（29）：46-47.

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

[9]包澤江.淺談信息技術對現代航海技術的應用及發展[J].科學與財富，2018，（1）：254.

[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監控系統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。