AIS船舶避碰系统的应用探究

2018-05-17杨雨堃

珠江水运 2018年7期

关键词：应用

杨雨堃

摘要：依据IMO相关规定，AIS船舶避碰系统是在2002年的7月1日正式开始应用的，并且在航海领域中得到了普遍的认可。基于此，本文主要从以下几个方面对当前AIS船舶避碰系统的应用情况进行深入分析，笔者依据自身经验提出合理化建议，供以借鉴。

关键词：船舶自动识别系统自动避碰应用

如何确保船舶能够在安全的状态下航行，是当前相关研究人员值得深思的课题。而随着我国国民经济水平的提高，各项技术也得到了日益完善，船舶避碰系统也朝着自动化的方向前进，其目的是尽可能减少船舶出现碰撞的情况，继而提高航行效率。

1.阐述船舶自动避碰系统研究的意义

船舶自动避碰系统的组成形式。倘若想要促使船舶实现自动避碰的效果，那么系统具有包含以下几点，具体内容请看图1所示。

从图1可知，首先要具备传感器部分，也就是需要提供以下两种设备：一种是提供本船的设备；另一种是提供目标船信息的设备；需要有计划、有目的的完成信息的计算工作，并对制定的的避碰方案进行分析、判断的避碰计算机系统，主要由以下几个部分一起组成：第一，输入输出接口；第二是存贮本船和目标信息；第三是电子海图信息的数据库；第四是自动避碰智能软件；最后还应当具备操船机构部分——也就是所谓的自适应舵亦或是智能舵和主机及其被控对象部分——船舶所组成。

船舶自动避碰系统的基本原理。通常情况下，避碰计算机系统主要的功能是由其输入接口对相关信息的原始数据进行科学的处理；接着再交由智能避碰软件在处理目标信息的同时，该软件将专家系统原理有效的和应用数理分析结合起来，进而促使信息可以实现分析分类、辨别避碰方案的效果；最后经过相关系统的接口把避碰方案中的相关数据进行妥善处理以后，传达到相应的结构中，这时候就可以执行避让方案了。当前船舶自动避碰系统主要存在以下几个问题：第一，传感器的局限性；第二是职能避碰软件功能的优化，在这里本文只对第一个问题进行讨论。

现有传感器存在局限性的特点。传感器具有的局限性通常体现在以下两个方面：一方面是雷达获取目标信息的准确性；另一方面是ARPA获取目标信息的可靠性，例如在航海的时候遇到海浪、雨雪等目标时，雷达是无法探测到的；尽管是ARPA，在实际探测的时候会在某种程度受到信息处理技术具有的局限性而发生“漏、丢”的情况。由此可见，无论是雷达还是ARPA存在的局限性特点都会对船舶自动避碰技术的实现速度带来直接的干扰，同时也是自动避碰系统的瓶颈。

2.探析AIS在船舶自动避碰系统中的地位

2.1AIS的基本构成

如图2所示，图中可以清晰的看到GPS是接收导航型全球定位系统的主要设备，并且DGPS属于差分GPS接收机，它们主要的功能是向系统输送相应的φ、λ，和世界时UTC处于同步的状态；陀螺罗经的功能是向系统输送关于本船航向的信息，计程仪的功能是向系统输送关于航速的信息。由于信息处理器在AIS中扮演着重要的角色，可以将船名、危险货类等相关信息存储起来；将所有的数据及其相关信息都经过编码通过VHF发射；对已经接收到的数据进行解码，然后将其存储到解码后的数据中；最后把本船与其他船舶航行所得到的信息通过显示器呈现出来。

2.2AIS在船舶自动避碰系统中的地位

从以上内容可以看到，AIS在船舶自动避碰系统里面主要起到传输信息的作用。总的来说，AIS不但可以作为向系统提供相关信息的传感器，而且还可以在特殊的情况下充当通信设备。

3.论述AIS在船舶自动避碰系统中的作用

3.1利用AIS获得避碰信息

通常情况下，目标的避碰信息主要包含以下几点：第一，CPA（目标与本船的最近会遇距离）；第二，TCPA（目标到达最近会遇距离点的时间）；第三最晚施舵时机以及避碰参数等，针对AIS提供的位置、船型等相关信息来说，相关人员需要具体情况进行计算以后才可以得到速度矢量三角形，并借助于相关操作性能参数，就可以得到需要的避碰信息。简单的说，由于AIS信息具备自动标会功能，这样就会提供CPA、TCPA等碰撞参数，不会受到某些因素的干扰，要比ARPA更加具有准确性。这里值得一提的是，船舶的安全是以最小值SDAm当做标准的，它不但是某些水域船舶危险的判断标准，而且也是其他避碰信息的量化基础，依据相关文献可以得知：

假如目标位置滤波结果的方差P是100米，那么船和目标船的长度都是相同的，依据（1）式计算出来的结果是0.48海里，但是对（2）式进行计算以后所得到的结果却是0.22海里。显而易见的是，通过AIS信息研制成功的自动避碰专家系统，要比雷达的避碰系统要好一些，不但可以在必要的情况下提供危险判据，而且所提供的避碰信息都可以达到精准的目的。现在有这样一个假设，AIS能不能完全替代雷达呢？依据相关文献及其限于AIS未能装于所有目标船的原因来看，笔者依据自身经验认为，即使AIS有着诸多的优点，但是还无法完全取代雷达当做传感器，然而它能够有效解决雷达存在的缺陷，而怎样将AIS与雷达有机的结合起来，是当前相关人员值得深思的课题。

3.2借助AIS作为避碰的通讯手段

当前，航海中经常使用的是ARPA，由于该工具有着较多的优势，例如有着较强的避让碰功能，同时也存在某些缺陷，如无法判断目标船。显然对于自动避碰系统来说，在具备所有功能的前期下，有一个功能不曾具备，所以会对系统的正常使用带来一定的影响，那就是：不具备可以发送亦或是接收本船亦或无法掌握目标船的操作意图，这样就不能在第一时间掌握对方的操作意图，就无法形成相应的避让方案。因此，在海上航行的过程中，由于不了解对方的操作行为而采取不当的避让行为，很容易引发意外事故，同时也是缺少此项功能的反映。

当前船舶与船舶之间进行通信的时候，是依赖于VHF无限电话得以实现的，但是由于这种靠人工操作、频道容易出现拥挤的情况，因此无法自动对相遇到的船舶进行判断，也不能在第一时间掌握对方的操作行为，这样在避让的时候就很难达成一致，这样就会由于增加时间亦或是不清楚对方操作情况而发生意外事故。从 AIS具备的优势来讲，它可以起到避让的作用，也就是当自动避碰系统做出决策以后，就可以依赖于AIS把产生的避让参数，例如避让时间、改向幅度、恢复时间等参数都传达给目标船，这样才可以让装有AIS的船舶在最短的时间掌握本船的操作情况，为可以采取正确的措施提供方便，保障船舶与船舶之间可以达到安全避让的效果。