AIS與現代導航技術的關系及其對未來導航的影響

李基才

廈門海隆對外勞務合作有限公司 福建 廈門 361021

引言

在社會生活不斷發展進步的框架下，各個部門都實現了跨越式發展。對于航海部門來說，新技術的逐步應用在一定程度上有效加速了我國導航技術的進步。船舶自動識別系統，即AIS，是一種有效的主要應用于國際海事組織和國際協會導航標準等等國際組織實施，這就在一定程度上使得海上輔助導航新設備的功能特性和性能標準成為可能，提高了海運導航的安全性。這種保證程度能夠使海員以更好地監測和控制船只的航行。人工智能是一種新型的船舶導航和通信設備，可以在船舶導航、船舶通信、海上通信等等方面發揮重要作用。在這方面，AIS應用正變得越來越普遍，同時也已逐漸成為一項用于航海不可或缺的技術。AIS與現代導航技術的關系及其對未來導航的影響非常重要。

1 AIS概述

AIS是相關船舶自動識別系統的簡稱。這一系統主要是由多個國家聯合組成的國際組織聯合開發的，同時在一定程度上有效界定了該系統的具體功能。這些組織主要包括國際海事組織和國際電工協會等等權威組織。開發該系統的主要目的是為了能夠確保船只航行期間的交通安全，并確保對船只進行有效監視和控制[1]。AIS往往主要由四個部分組成：中央單元、全球定位系統模塊、高頻通信模塊和船舶設備接口。CPU是基于控制整個系統的微處理器系統。GPS信號的主要作用是提供關于船只的準確信息。高頻通信段的作用是通過海上高頻通信通道進行數字AIS信息的相互交換；船舶的設備接口允許AIS連接不同接口的設備。SOTDMA技術也主要用于AIS，其應用在一定程度上使得不同船只之間的通信方面能夠有效解決競爭問題，AIS可以合理地適應不同情況下的通信通道，從而進一步有效實現了信息傳輸時間的自由選擇，避免由于信息的不對稱性從而對船舶運行造成干擾和不良影響，減少相關人為干預，實現信息的自主交換，同時體現船舶之間的動態信息。AIS的主要功能是利用基于SOTDMA協議的VHF信息交換過程，進行固定海域船舶之間的相關信息自主交換、船舶與海岸之間的信息交換，從而進一步為相關船舶提供各種航行信息，進一步有效保證相關船舶的安全航行，保證相對應的航海安全性。

2 船舶碰撞原因分析

船舶避碰技術也是現代航海過程當中的重要技術之一。通過避碰技術可以有效在一定程度上幫助船舶避開相關危險路線，從而進一步有效確定未來水域的一個狀態，提高相關船舶航行安全。分析船舶實際碰撞原因，探索相關船舶避碰技術的發展現狀。不難看出，許多船只碰撞的原因都相對非常相似。大部分主要是因為船員的失誤所造成的。船員的不當行為會造成相關船體碰撞，大部分是由于對對面水域和船只的海上航行觀察不足所致。在某些情況下，海面情況相對復雜，船只通常采取相關雷達系統進行監控。但是，由于一些雷達系統相對比較陳舊，它們的作用距離和探測精度都比較低。因此對于相對更復雜的水下條件，它們也與雷達系統具有重要聯系。在這種情況下，通常會使用水下探測雷達。然而，水下探測雷達相對使用費用更昂貴，并不是所有船只都可以使用。一些雷達由于判斷錯誤，也可能會提供不準確或模糊的信息。這些信息被傳遞給船員，導致船員操作失誤，船舶出現碰撞現象。

3 AIS與現代航海技術的關系

3.1 AIS和衛星定位技術

目前，民用衛星定位系統的相關誤差幅度約為15km，要想進一步提高相關衛星定位精確程度，特別針對相關航海工作來說，一些處于我國沿海地區的國家需要在鄰近沿海地區的海岸上建立相關DGPs導航站。同時，這些導航站必須以數據鏈的形式進一步向海上航行船只發送相關DGP糾錯信號[2]。DGPs衛星瀏覽器連接相關信號，網絡系統AIS中的DGPs誤差主要通過相對應的正數據信息進行直接接收，這樣就可以在一定程度上有效利用相關內容數據信息來校正船舶的衛星定位誤差以及AIS可以同時實時傳輸的船舶位置信息，以使有關機構能夠有效在一定程度上準確定位相關船舶位置。上述導航定位過程的主要原理是：DGPs向沿海導航站發射的GPS信號返回后，利用相對應接收到的信號可以對導航站相關設備進行精確定位。然后，對方的計算可以通過參考沿海導航站的實際地理位置，從而進一步相應地計算和比較與DGP位置相關的校正數據。通過修正數據的船只將通過在線自動識別系統接收這些數據。因此，根據相關收到的數據對衛星船的位置數據進行有效校正。修正后，船的位置精度可以達到5m。如果船是在港區或是窄流中進行航行，那么就可以進一步滿足相關特定的航行要求。

3.2 AIS和GMDSS

GMDSS能夠代表全球海上遇險和安全系統，這是一個相對巨大的海上通信系統。在AIS實時功能中，有與GMDSS系統相同的陸地頻率通信系統基本功能，例如具有向能夠實時訪問相關系統的船舶發送海上安全信號的能力。通過進一步使用相關自動識別系統發送簡短的瀏覽信息使得溝通順暢，并避免出現與語音交流相關的語言或理解問題。AIS亦可協助GMDSS為海上遇險船只執行某些搜救任務[3]。通過對參與搜救行動的船舶和直升機使用通用的搜救方法。那么相對應的搜救任務將會在一定程度上發揮十分重要的作用。AIS可以在搜救隊的電子地圖上非常直觀地顯示配備AIS的遇難船只準確位置，從而可以在一定程度上進行持續監控。如果遇難船舶沒有配備AIS，那么有關搜救人員必須配備一臺具有電子海圖的筆記本電腦和一臺AIS應答器。在這種情況下，一旦搜救人員到達搜救現場，可以通過現有的已準備好AIS設備的船只用來為遇難船只安裝模擬目標，并與周圍的搜救船只保持一定的密切聯系，從而使得遇險的船只可以很容易地得到幫助。

3.3 AIS和ARPA

對于ARPA來說，一般更難從破壞性信號中檢測到相對應船只的存在或迫近，主要是因為該系統對地理條件和氣候變化等等因素相對較為敏感。如果屏幕上出現虛假回波現象，觀察者很難在一定程度上識別相關波形的準確性，從而導致存在不可預測的風險。如果相關物體對無線電波的反射能力相對很低，ARPA很容易存在忽略追蹤情況。當船只在夜間或霧中進行航行時，這種情況會在一定程度上增加碰撞可能性。同時，ARPA對其他船舶的類型和規格沒有足夠的判斷來保證相應測量的準確性。當AIS和ARPA一起進行使用時，ARPA中的許多缺陷將會在一定程度上得到有效糾正。首先，AIS自動補充了船只和港口之間的通信，使ARPA能夠自動訪問足夠的交通信息[4]。此外，由于AIS具有很強的抗干擾能力，與ARPA的有效關聯可以在一定程度上最大限度提高ARPA目標的判斷能力，從而有效加強對相關目標的監控。當相關AIS以及ARPA一起進行運用時，相對應的遠程和短程船只撞擊相關風險線性將會降低，船只航行的安全性將會增加。同時它還在一定程度上防止ARPA現誤跟蹤、丟失目標等等情況。如果標準的目標船只發生了變化，AIS可以在3秒鐘內做出相對應的反應并有效更新數據。分析和處理了顯示在各自的信息分析和高級研究計劃屏幕上的數據，以進一步有效過濾對船舶導航有用的信息，從而避免出現碰撞現象。

3.4 AIS、ARPA及ECDIS

當使用AIS和ARPA進行組合過程當中，還可以通過進一步添加一個電子海圖系統，將其進一步稱為ECDIS，海上導航系統主要就是由這三個要素組成，通過將各自的技術性能有效發揮出來，將會具有相對較大的應用價值[5]。一旦接口電路和網絡進行有效連接后，ECDIS和ARPA系統的視頻也會出現相關重疊現象。其具體表現一般來說有兩個主要方面。一種是目標的疊加，即ARPA能提供的關于目標數據的信息，這主要是由目標數據所進一步決定的。通過將相關界面發送到ECDIS，從而有效降低相關自動避碰風險；另一種是完整的地圖圖像疊加，即使用相關導航線接口分別連接ECDIS和ARPA接口，從而進一步實現對相關船舶的定位和導航[6]。同時ECDIS還能夠通過有效利用相關附加設備來獲取船舶的速度以及方位等等，通過對相關速度以及方位信息進行相對應的濾波處理，從而在航海過程當中得出真實的信息，在監控過程當中ECDIS能夠展現出真實度較高的信息，同時一旦出現異常，則會與相關計劃航行路線進行比對，為了能夠有效防止船舶出行偏離航向等等問題，需要在ECDIS當中設置報警裝置，按照實際需求以及數據接收信號，使得ECDIS能夠保持相對良好的運行狀態。

4 影響分析

通過進一步對AIS與現代導航技術關系的分析表明，AIS技術能夠進一步有效促進相關船只確定位、優化雷達信息和為船舶安全提供強有力的保護。對AIS優勢進行分析表明，AIS可以對相關未來的導航技術產生深遠影響[7]。未來，AIS應當盡可能與相關自動化技術相結合。AIS和自動化技術的結合使船舶自動化和控制逐漸成為可能，這就在一定程度上有效減少了相關人工操作的參與和目的。此外，未來的AIS技術應與AIS導航基站合作，擴大AIS網絡的覆蓋范圍。AIS應在導航技術的未來應用中加強自動識別系統數據庫的建立，以便該系統可用于所有海洋領域。記錄及設計認可機構的實際狀況，以期建立一個完整的認可數碼地圖。通過統一整合船舶駕駛區的礁石分布和導航信息，從而使得相關自動識別系統使用得到進一步改善。