劉志剛

長江海事局 武漢430016

船舶自動識別系統(tǒng)在船舶交通管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉志剛

長江海事局 武漢430016

介紹AIS研制背景、功能及作用，著重分析AIS對VTS應(yīng)用的影響，它能減輕VHF操作員的勞動強度；擴大VTS的覆蓋范圍；便捷船岸溝通；有助于提高搜救效率及海事證據(jù)的采集等。

自動識別系統(tǒng) 船舶交通管理系統(tǒng) 應(yīng)用 影響

船舶自動識別系統(tǒng)AIS（automatic identification system）誕生于20世紀90年代，是以自控時分多址（SOTDMA，亦稱自適應(yīng)無線鏈路）為核心技術(shù)，可以用于水上交通聯(lián)絡(luò)和指揮的岸—船、船—岸，以及船—船之間的通訊、導(dǎo)航系統(tǒng)。由于運用了先進的船舶導(dǎo)航技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，AIS能夠為船舶避碰和船舶航行提供輔助決策，增強船舶識別和動態(tài)信息廣播的功能。

2000年5月，國際海事組織（IMO）海上安全委員會第45次會議上通過了新修訂的SOLAS公約第V章關(guān)于強制安裝船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）的決議，規(guī)定了從2002年7月1日起對所有300總t及以上的國際航行船舶和500總t及以上的非國際航行船舶，以及所有客船，應(yīng)按統(tǒng)一的時間表配備一臺船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）設(shè)備。隨著國際公約的生效和AIS的普及，AIS正逐漸被廣泛地應(yīng)用于船隊管理、海事安全監(jiān)督，特別是船舶交通管理（簡稱VTS）等各個領(lǐng)域。AIS與VTS的整合加強了對船舶交通的管理，同時使船舶遇險呼叫和搜救服務(wù)日益完善，并實現(xiàn)了船岸之間的信息傳輸，從而提高了航運生產(chǎn)效率，減少了海難事故。

1 AIS概況

1．1 AIS研制的起因和背景

通過岸基雷達搜集目標信號的船舶交通管理系統(tǒng)被稱為VTS；通過船基雷達搜集目標信號并顯示自標的航向、航速以及能模擬避碰的雷達被稱為ARPA避碰雷達。20世紀80年代，VTS、ARPA雷達得到了長足發(fā)展，幾乎全球所有的港口都安裝了VTS，全部的遠航船舶都安裝了ARPA雷達［1］。VTS、ARPA雷達與以前的同類產(chǎn)品的性能相比的確提高了，但航行中的船舶之間的信息交換還是非常有限的，手段也非常單一，主要是利用VHF進行通信，但是由于語言和語音的障礙，使船舶雙方不能進行很好的溝通，也就無法了解雙方的操船信息與意圖，使船舶碰撞時有發(fā)生。在VTS作用區(qū)，VTS中心的顯示屏上可以看到通過岸基雷達接受到船舶的回波（目標），工作人員需要通過VHF直接詢問，VHF通話加VHF測向，VHF短消息等手段來獲得該船的船名并對該目標進行標識。經(jīng)標識過目標其標識會始終跟隨船舶（目標）航行，直到船舶（目標）駛離VTS區(qū)域。為獲得船名并在顯示屏上確認其位置，VHF與船舶通話是相當頻繁的。對于船舶航行密度較大的地區(qū)，不僅勞動強度增大，而且操作上容易出現(xiàn)差錯，也極大削弱了VTS的功能，再加上雷達的盲區(qū)，容易造成丟失目標。隨著航海事業(yè)的發(fā)展和人們對航海通信導(dǎo)航儀器的要求提高，VTS和ARPA雷達無法直接標識目標的問題就越來越突出了。針對上述情況，自20世紀90年代，IMO就著手研制AIS系統(tǒng)。

1．2 AIS的基本功能

AIS是在船舶之間和船岸之間能自動進行航行通信、建立船舶信息交換和船舶識別的一個體系。它能夠自動發(fā)射、接收和處理船舶運動等數(shù)據(jù)，使船舶相距對遇船或岸臺很遠時，即能自動、連續(xù)向目標船舶或岸臺VTS交管中心提供該船的實時船位、航行即時速度、航向等與船舶航行或與交通管理相關(guān)的信息并接收VTS交管中心提供的助航服務(wù)信息，從而保證了船舶交通管理和船舶服務(wù)的有效實施和船舶的航行安全。

1．3 AIS的工作狀況

AIS通過與GPS（全球定位系統(tǒng)）、羅徑、電子海圖、雷達以及其他船舶儀器的接口，采用數(shù)據(jù)打包的方式，以自控時分多址，用VHF的87、88頻道在船—船、船—岸間互不干擾地自動發(fā)射或接收岸（船）的信息。其信息包括船舶標識（MMIS全球船舶唯一識別碼，每一艘船舶從開始建造到船舶使用結(jié)束解體，給予一個全球唯一的MMSI碼。MMSI碼適用于100總t及以上的國際航行船舶。AIS中就是使用MMSI碼來區(qū)分不同的船舶）、船位、航速、航向、船首向等信息；報告次數(shù)按船舶狀態(tài)不同分成2 s／次到3 min／次等7種。

1．4 AIS使用的意義

通過使用AIS系統(tǒng)，加強了船舶間避免碰撞的措施，增強了ARPA雷達、船舶交通管理系統(tǒng)VTS、船舶報告的功能，在電子海圖上顯示所有船舶可視化的航向、航線、船名等信息，改進了海事通信的功能，提供了一種與通過AIS識別的船舶進行語音和文本通信的方法。

1．5 AIS的作用

AIS具有信息量大、抗天氣干擾強、能越障礙傳輸，還能顯示近距離目標等優(yōu)點。該系統(tǒng)不但能提供船位數(shù)據(jù)，還能提供船舶標識、航速、航向、首向和航行狀態(tài)等信息，具有一定的繞越障礙能力，與雷達結(jié)合可以觀察到小島、山腳、以及彎曲河道背后的目標，沒有近距離盲區(qū)，能夠顯示靠在大船旁邊的引水船的位置，這一點單靠雷達是做不到的。

2 AIS對VTS應(yīng)用的影響

1）減少船舶的語言報告次數(shù)和報告量，改善VHF的通話環(huán)境。AIS可自動播送船舶相關(guān)動、靜態(tài)信息及短信息，將大幅度減少語言通信次數(shù)，減少通話擁阻現(xiàn)象，使VHF通話環(huán)境明顯改善［2］。

2）減輕VHF操作員的勞動強度。AIS設(shè)備通過多傳感器信息融合處理，其信息可實時地顯示在雷達屏幕上，由于AIS可自動識別船舶，物標穩(wěn)定，不易丟失，大大減少了VTS操作員對物標判斷、核實、錄取的工作負擔；它所提供船舶的對地航向、船首向、回轉(zhuǎn)率等數(shù)據(jù)減輕了操作員對船舶動向預(yù)測、判斷的工作量；AIS信息可直接讀取并存入VTS的船舶數(shù)據(jù)處理計算機，減少了操作員對船舶資料錄入的工作量。

3）提高VTS對船舶的監(jiān)控能力及識別精度。在VTS中，對船舶的監(jiān)控是通過VHF無線電話與雷達觀測相結(jié)合，這種方法存在識別難、速度慢、定位精度低、提供信息少且易失誤等缺陷。而AIS用VHF波段作無線通信鏈路，捕獲和跟蹤目標能力比雷達更為有效，不受雷達盲區(qū)、遮蔽區(qū)及惡劣氣象和不良海況的影響，只要在VHF的作用范圍內(nèi)，它就能發(fā)揮作用，擴大了VTS的監(jiān)控能力。同時，AIS的傳送數(shù)據(jù)由于不受氣象、海況影響，使用國際專用頻道和SOTDMA技術(shù)進行信息交換，能夠顯著提高跟蹤穩(wěn)定性與可靠性。

4）擴大了VTS的覆蓋范圍。AIS可實時獲取本船周圍20 n mail內(nèi)目標船的動、靜態(tài)信息，為船舶避碰提供科學依據(jù)，而且能與安裝AIS系統(tǒng)的船舶進行語音和文本通信聯(lián)絡(luò)等。若將AIS與VTS相結(jié)合，不僅可實現(xiàn)對船舶的自動識別和標繪，還可將區(qū)域內(nèi)的所有船舶的狀態(tài)、港口信息、航行通告等信息通過廣播方式進行播發(fā)，區(qū)域內(nèi)所有裝有AIS設(shè)備的船舶都可自動接收并顯示這些信息。這樣擴大了原以雷達為基礎(chǔ)的VTS覆蓋范圍，實現(xiàn)了對進出港口和沿岸航行的船舶提前識別，為船舶進口做好交通組織和交通動態(tài)的監(jiān)控管理，提高航道船舶的通過能力。

5）便捷船岸溝通。VTS還可以通過AIS發(fā)布航行計劃、靠泊指令、航行警告、突發(fā)事件及水文氣象等信息，使船舶能夠及時了解港內(nèi)船舶航行情況，溝通不受語言、語音的限制，極大地便捷了船舶、船岸間的信息交流。

6）實現(xiàn)對助航標志或其它物標的自動監(jiān)控。配有AIS裝置的航標、燈塔、浮標、礙航物及其它水上設(shè)施，實時向周圍發(fā)送位置信息，一有情況，立即報警，使VTS及時處理這些信息。

7）有助于提高搜救效率及海事證據(jù)的采集。AIS的安裝，增強了船舶安全航行的技術(shù)條件，改善了重點水域安全航行的環(huán)境，提高了海事部門對船舶遇險救助的指揮和決策能力。VTS通過所掌握的船舶位置及航行狀態(tài)信息可快速發(fā)現(xiàn)目標船舶，迅速通報給搜救中心，為搜救行動爭取更多的時間和提供更多的信息。VTS還可依其保存的航跡資料，對覆蓋區(qū)內(nèi)所發(fā)生的海事提供依據(jù)，有利于海事處理部門對海事的判斷分析［3］。

8）降低了VTS工程造價及維護費用。AIS技術(shù)的介入使VTS所配備的雷達在性能選擇上有更為充分的余地，不必再選用造價高昂的專用岸基雷達，可轉(zhuǎn)向造價低廉、技術(shù)成熟的船用雷達；在VTS的選址上也有了更為充分的余地（當前大多VTS選址較為偏遠），從而可節(jié)省大量的土建投入；同時也節(jié)省對人員的待遇、交通及設(shè)備維護方面的投入，減少了VTS后期的維護費用［4］。

3 結(jié)束語

隨著有關(guān)國際組織及各國政府對AIS技術(shù)的日益重視和推廣，隨著更多船舶配備AIS，AIS技術(shù)在船舶及VTS中的應(yīng)用必將得到飛速發(fā)展。AIS應(yīng)用于VTS，也必將進一步提高船舶管理能力和助航服務(wù)水平，使船舶交通管理體系更加完善，在保護水上環(huán)境、改善水上交通秩序、保證船舶航行安全方面發(fā)揮積極的作用。

［1］鄧洪章．船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）［J］．天津航海，2002（4）：31-36．

［2］楊會明，李冬梅．AIS簡介及VTS應(yīng)用AIS效果展望［J］．珠江水運，2001（11）：22-23．

［3］但乃越．長江航運新技術(shù)知識讀本［M］．武漢：武漢大學出版社，2006：184-190．

［4］陳 清，過靜王君．AIS與VTS的完美結(jié)合［J］．中國水運，2003（4）：32-33．

Application of the influence of the automatic identification system in the vessel traffic service system

LIU Zhi-gang
Changjiang Maritime Safety Administration Wuhan 430016

This paper introduced the development background，function and effect of the automatic identification system（AIS），analyzed emphatically the influence of the AISupon the application of vessel traffic service system（VTS）．AIS can expand the coverage area of VTS，is helpful for communication between the ship and shore，raising efficiency of search and rescue and collecting the maritime disaster evidence．

automatic identification system vessel traffic service system application influence

U675．7

A

1671-7953（2007）02-0123-03

2006-11-07

修回日期2006-12-01

劉志剛（1975—），男，學士，工程師。