船舶自动识别系统与海图显示及信息系统组合应用

周章海 张世良 李德成

（天津海运职业学院，天津 300457）

引言

随着国际航运业和现代造船技术的发展，船舶的速度与吨位都在不断提高和增大。目前世界上许多海域的通航密度正日益增大、通航状况更为复杂，致使船舶因操纵或避让不当而引起的海事屡有发生。船舶通信导航是保证船舶安全航行，服务船舶营运管理和保护海洋环境不可缺少的重要手段。对于建立船—岸，船—船之间联系的自动识别系统与电子海图显示及信息系统组合应用在船舶通信导航技术中发挥的作用，可以说是一个值得我们进行讨论和研究的课题。

1 自动识别系统（AIS)的现状及发展

船舶自动识别系统作为一种新型的船舶导航通信设备,在船舶导航、船舶避碰、船船通信、船岸通信中发挥出重要作用。目前，船舶AIS设备已进入实质性的强制安装阶段。我国沿海、沿江AIS台站的建设也已逐步展开。AIS的迅速普及与应用,必将从多个方面对传统的航海模式和观念产生深远的影响。

随着AIS在船舶应用的迅速普及，以及AIS岸站建设的逐步展开，AIS网络将明显地改善现有状况，成为覆盖沿海、沿江的重要航运信息通道和信息源。特别地，将AIS网络直接接入Internet,在Internet上进行船舶航行信息的发布与共享，将成为未来船舶监控与管理的最有效手段。

2 电子海图显示及信息系统（ECDIS）的现状及发展

ECDIS的出现使得船舶导航系统的发展达到一个崭新的阶段。美国、挪威、日本、加拿大、英国、德国、俄罗斯等国积极研制ECDIS,其产品已装用于船舶、港口VTS,发展迅速。特别是IMO第19届大会通过ECDIS的执行标准,使得标准的ECDIS获准成为纸海图的合法等效物,这势必加快其发展速度。我国的研究工作已开展10年,主要由交通部、国防科工委有关院校及研究所承担,并取得了成果,但成果的普及应用方面,还较欠缺。

目前,基于ECDIS的船舶自动航行系统或称为数据船桥系统的发展较快。它是现代船舶导航系统的主要发展方向。以电子计算机为核心的ECDIS是对传统船用海图的一次革命。对航海者而言,该系统不仅仅是在显示器屏幕上显示的海图,而且是一个实时的自动决策辅助系统,它使船舶能够连续准确定位、导航和避险。该系统具有综合信息功能,有利于提高航行安全；自动化程度高,可减少船员配置；同时可控制船舶以最经济航速航行在最佳航线上,有利于提高航运效益,因而它受到了广大用户的欢迎。

3 自动识别系统（AIS)与电子海图显示及信息系统（ECDIS）组合应用的优势

AIS系统和ECDIS两者可以在功能上相互补充，为航行安全提供更好的保障。AIS和ECDIS这两个代表着当前最高、最新的助航水平的系统的组合，有着重要的意义。AIS系统与ECDIS组合使用，不仅减少了信息显示屏幕的数量，还能够使两者的功能相互补充，为航行安全提供更好的保障。可以这样说，ECDIS是在当前最能够完全支持AIS的所有功能的系统。两种系统组合应用，优势如下：

减少信息显示屏幕数量，减轻航海工作人员负担。根据AIS的阿尔法数字化集成显示的要求，船桥上的AIS信息有三种可选显示方式：专用信息显示器显示，雷达屏幕显示，ECDIS屏幕显示。采用专用的信息显示器只能对AIS数据信息提供有限的显示能力，而且要在船桥上额外安装固定一个显示器，这样随着船桥上显示屏幕的增多，往往会加重驾驶员日常工作负担。采用雷达屏幕显示AIS的数据信息，可以减少额外的屏幕显示，并且可以实现雷达目标和AIS目标的相互检测。但是雷达对AIS的一些必须数据的显示有其局限性，它不能完全转换AIS的信息，并且其显示距离也不能完全满足AIS的需求。

提供矢量化数据格式，满足AIS系统特殊需求。ECDIS系统采用的是矢量化的数据，可以对任何显示的目标特性提供更多的查询信息。它同样也能够对AIS在海图上的物标的特性进行查询。而在现有的雷达设备上就不能实现AIS物标的查询。AIS能够向其他船舶或有关当局在必要时发送自己的航路计划，并在ECDIS上能够显示得一目了然。对于雷达和专用的显示器，由于没有内置的海图系统，因此根本不可能象ECDIS那样通过AIS的数据传输出自己的航路信息。AIS还适合于对航海人员提供固定的或移动的导航帮助，如：位置监控、功能辅助、潮和流的数据、以及气象和能见度的情况的发布等。同样，ECDIS是最好的显示其信息的理想工具。

两系统的组合使用，完成了助航避碰技术的革命。ECDIS能够提供成熟的导航功能和高精度的转化AIS信息，AIS的动态信息都可以完全的与ECDIS结合。船舶驾驶员可不利用来自雷达或ARPA的被动信息做出避碰判断，而可采用接收到的临近船的AIS信息，加上ECDIS所提供的水深、环境条件，其他船舶的动态和处理措施，通过助航软件做出判断，从而提供一个很好的避让路线。

AIS与ECDIS的组合给SAR带来更多便利。根据AIS标准规定，AIS能够应用于SART的搜救活动中，AIS与ECDIS的组合，可以使遇难船舶的AIS信息完整显示ECDIS屏幕上，位置及其周边环境也一目了然，便于船舶搜救工作的开展，也为现场指挥和协同搜救提供有力的帮助。对于雷达与AIS的组合，由于不能完整显示AIS的相关内容，也没有电子海图的相关信息，虽然雷达能够通过SART发出的信号判定遇难船舶的位置，但其精度和距离也受限制，使实施船舶搜救受到一定影响。

AIS与ECDIS的组合给船舶运营者、管理者提供最好的帮助。AIS提供一个双向的数据接口（如可以与Inmarsat连接服务），来实现长距离的监控和报告。AIS既可以设置成自动模式来应答发布信息，又可以设置成手动的模式接收来自岸上长距离的信息。船舶经营者和管理者可在电子海图上获得长距离的AIS信息的显示，理解船舶的实际情况，从而更好的管理和经营。这一点是AIS与雷达组合系统难以做到的。此外，AIS系统将在全球海事信息系统中扮演非常重要的角色，并为之提供航路计划和监控。这可以使得本地区的管理者能够管理监控相关的船舶，跟踪危险货物船舶，而航路计划和监控也只能在ECDIS上来执行完成。

AIS与ECDIS的组合可以扩大交管站VTS的覆盖范围。AIS信息能够替代雷达指挥管理的交管站中的雷达信息，弥补了雷达的有限的覆盖范围，从而很大地提高了交管站的覆盖范围，并使交管站可以"看到"被海盗或海角遮挡了的船只。此中，也只有ECDIS的电子海图能够全范围的覆盖和有机的与AIS在同一时间结合其图象和环境数据信息。这在雷达VTS则是很难做到的。

AIS与ECDIS的组合可以提高系统的安全性能。由于ECDIS可以叠加显示雷达图象数据，因此可以对雷达信息和AIS信息进行相互检测，同时可以为对方的系统相互作为备份。因为不同系统对同一个目标进行探测，可以抵消掉数据的模糊现象。雷达图象的叠加也可以即使发现未安装AIS设备的船舶，从而提高系统的安全性能。

综上所述，ECDIS与AIS的组合，可以提供高水平的、成熟的、灵活的助航功能，可以直接或间接的加强船舶的安全性能。特别是在有雷达图象叠加的时候，ECDIS与AIS的组合是船舶避碰最理想的伙伴。因此，从使用者角度看，AIS和ECDIS也是一对最好的应用组合。

[1]王世远许开宇《AIS现状、前景及对策》航海技术2001年第5期

[2]航海学和无线电设备及自动识别系统(AIS)[S],2001.1415

[3]徐志京许开宇王世远《AIS与ECDIS组合使用的探讨》航海技术2002年第4期

[4]谭树清《中国水运通信网的现状、构成及发展》世界电信1994年第4期