军用舰船AIS综合运用研究

2022-01-11张尚悦陈晓峰

船舶 2021年6期

张尚悦孙晶张晶陈晓峰

（1.海军大连舰艇学院航海系大连116018；2. 海军91001部队北京100036；3. 海军大连舰艇学院训练舰支队大连116018）

0 引言

水面舰艇在出航前或航行时综合利用AIS信息是保证舰船航行安全的重要手段。随着AIS设备在船舶上的广泛应用，航海人员得以非常便捷地获取船舶实时动态数据，这些数据中包含了大量海上交通的特征信息，合理地利用AIS信息能够为军用舰船的航行提供辅助决策。

1 舰载AIS在航海工作中的使用方式

1.1 制订航线

在20世纪90年代以后的十多年间，由于装备水平的制约，我国海军的主要训练活动区域仅限于第一岛链以内。我国沿海水文气象条件与海上交通情况复杂，但是航海图书资料详尽、陆标定位条件丰富、多种通信技术完备，故制订安全的航线并不麻烦。然而，自2008年以来，我军舰艇编队在印度洋保持长期存在；2012年后，我海军穿越第一岛链进入西太平洋进行训练常态化。2015年《中国的军事战略》白皮书指出，海军按照近海防御、远海护卫的战略要求，逐步实现近海防御型向近海防御与远海护卫型结合转变，构建合成、多能、高效的海上作战力量体系，提高战略威慑与反击、海上机动作战、海上联合作战、综合防御作战和综合保障能力［1］。

在星载AIS基站日渐成熟的条件下，对船舶的全时监控已经实现，即利用卫星中转舰船AIS信号。星基AIS原理如图1所示。

图1 星基AIS原理图

与过去绘制大洋航线的传统做法不同，现在规划陌生海区的安全航线除了参阅大量国内外出版的航海图书资料以外，分析和利用大量商船AIS数据绘制出航迹热力图，可以直观地显示绝大多数商船的习惯航线，这通常是航海意义上最安全、最经济的航线。此外，在岛礁区航行时，由于岛屿众多、航路复杂、水文气象条件各异，阅览所有海区资料的工作量极大，并且资料的更新具有滞后性。而公开AIS信息资料，参阅最近时间内途径该海区的前船航迹和船舶数据，可有效避免出现触礁、搁浅的事故。

参考商船AIS动态信息，快速绘制舰艇航行的大致航线，再结合任务要求和保密需要，仔细研究航线途径海区的航海图书资料，对航线进行仔细修改。这种方法可极大提高工作效率，节省大量时间。

1.2 与对海搜索雷达互补增强态势感知

海军在非战争军事行动中其任务对象通常是地方商船，在执行扫海、护航和海上封锁等任务时，需要对海区的态势有更全面的掌握。对海搜索雷达在正常大气条件下的探测距离为视距，AIS的VHF天线覆盖范围为20 n mile［2］，若AIS船台接收来自岸基或星载AIS基站的转发服务，甚至可以通过互联网上接收几乎所有海域的全部船舶AIS信息。利用网络化、信息化的AIS获取远程目标信息的范围，已经不能简单地与传统的无线电定位系统作比较。军用舰船可以参考借助AIS信息，及时判别目标属性，对雷达目标进行确认。装备被动模式AIS的舰艇可以在隐蔽自己的状态下，监视所有装备正常AIS的船舶，对其进行准确识别和精确跟踪；同时，军用舰船对目标雷达回波和AIS接收到的船舶信息通过人工或计算机进行筛选、甄别、匹配、融合，将有效增强对海监视、识别和跟踪能力。

当出于任务要求对海区进行扫海巡逻警戒时，海军水面舰艇首先需要对擅自进入任务区域的船舶进行查证识别。擅入船舶可分两类：一类是忽视了航海通告或当局发出的警告，因而误入任务区域；另一类是无视警告，恶意闯入侦察干扰的敌方舰船或故意违反禁运令的运输商船。前者通常会根据IMO要求保持AIS为打开状态，对于这类船舶，使用VHF呼叫一般即可警告驱离，危险性较低；而后者为了隐蔽会选择发送错误AIS信息甚至关闭AIS系统，如果在对海搜索雷达上发现船舶目标，但却没有收到来源于该目标的AIS信号，或者收到了AIS信号，但目标的雷达回波和AIS上的船型、长宽等数据有较大出入，则可以认为该船舶为高危险性船舶，有必要对其进一步进行明确的查证识别。

为了躲避侦察而关闭AIS的事例在实践过程中是普遍存在的。虽然SOLAS要求所有装备AIS的船舶应当始终保证其正常运行，但根据IMO指南，如果船长认为AIS的持续运行可能会危及船舶的安全或保安，或者即将发生保安事件，临时关闭AIS是允许的，例如通过海盗事件高发海域。

由于导航雷达探测距离有限，需要对一定海区有全面掌控，此时可以借助AIS弥补导航雷达远距盲区，形成区域综合态势。在执行海上搜救任务时，通过AIS接收遇险船舶发送的遇险信息，与导航雷达配合可以快速、准确地对其进行定位，极大地提高救援的效率和成功率。

1.3 航行避碰

航行避碰是AIS最初的设计目的，AIS加强了船舶间避免碰撞的措施，在电子海图上使所有船舶的航向、计划航线、船名等信息可视化。大型船舶依法装载了完善的各类导航设施，强制定期进行检查维修。但军用舰船一般是不主动发射AIS信号的，舰船属于不受SOLAS公约限制的特种船舶，通常情况下不会主动打开AIS。

舰船在出航、回港之际，基本都要在我国沿海航行，而我国沿海渔船较多，尽管大部分渔船装载有B级AIS，但基本不配备航海雷达。此外，由于渔船值班人员少，日常瞭望十分不充分，对于来往船舶的发现能力只能依靠局限的目力和AIS信息；而对于军舰这样在AIS上“隐身”的高速舰船，渔船对其发现能力十分有限（尤其在夜间，从事灯光捕捞的渔船则是根本无法有效发现来船），危险系数极大。为了起到有效的避碰作用，舰船在沿海航行时首先，舰船应该加强正规瞭望，通过其他手段（如VHF等）加强交流，及时通报本舰位置和所要采用的机动方式；其次，可根据航行海域复杂情况，适时广播AIS信号，AIS信息中本舰位置信息为真，其他信息可按照保密要求进行调整。

2 规范军舰广播AIS信息的时机

近年来因为不重视AIS的使用而造成的军用舰船与地方商船碰撞的交通事故比比皆是，所以未来AIS在军用舰船上的发展趋势应该是积极的，AIS的应用会趋向正规化、多样化和常规化。

军舰打开AIS广播系统的目的主要在于与当其他船舶会遇时，能使对方感知到本舰的存在。同时军舰在选择主动广播自己的AIS信息时需要衡量任务保密要求和航行安全之间的平衡，一旦打开AIS转发系统，AIS信号就极有可能被附近的所有舰船或星载AIS基站收集到，暴露了本舰航迹［3］。在执行保密程度较高的作战任务时，是绝对不允许打开AIS转发系统的，否则不仅会暴露本舰的航迹，也有可能使敌方分析出己方的战略意图。但在和平时期执行非战争任务时，在以下情况应该打开AIS转发系统。

2.1 在恶劣气象条件下的使用

雾中航行时，借助AIS接收的本舰周围海域其他船舶的目标参数和航行状态，有利于加强当前海域的态势感知，减少能见度不良带来的影响，综合导航雷达观察到的物标和小目标情况，可有效实施避碰［4］。当军用舰船与其他装备AIS船舶发生碰撞时，调阅AIS记录的船舶航迹有助于区分事故责任。

大风浪航行、雨雪天气航行时，海浪和雨雪会对雷达发射的无线电波造成干扰，雷达显示器上会出现众多点状或片状的亮斑，无法清晰显示本船周边海域存在的船舶。在恶劣天气之下，在商船的航海雷达显示器上辨认出一艘隐身化的驱护舰几乎是不可能的。为了保证航行安全，军舰在此类气象条件下打开AIS是必要的。AIS接收到的VHF信号完全不受海况影响，即使是在雨雪天气下也只是传播距离有一定的衰减，但不影响数据的准确性。

2.2 在狭水道航行的使用

我国沿海海岸态势较为复杂，尤其是东部沿海海岸线曲折、人口稠密，夜航时受城市灯光影响很大。狭水道航行的背景通常岛岸林立、山峰起伏，航路复杂、转向频繁，港湾众多、岛屿星罗棋布，既有耸立的悬崖和平伸的滩涂等自然背景，也有许多仓库、码头、房屋等人工建筑［5］。舰船航行在这样的环境中，雷达回波信号容易被岛屿遮挡、与背景黏连，使得舰船与近岸背景混合在一起难以从导航雷达显示器上发现；近岸的复杂环境形成的强杂波背景，也容易使得回波信号淹没在复杂的杂波背景中［6］。商船雷达值班人员训练质量参差不齐，资历尚浅经验不足的新人水手很难在复杂条件下使用雷达有效跟踪多个目标。因此，军用舰船在执行非保密任务的航渡过程中有必要开启AIS转发系统，广播本舰位置信息，有效建立沟通渠道，增强态势感知，弥补雷达方面的缺陷，避免双方反应迟钝，错失实施避碰机动的最佳时机。

2.3 交通繁忙海域的使用

沿岸、海峡、出海口、港湾锚地等重要航道、水域是船舶密度较大的区域。各种渔船、客轮、货轮、工程船等穿行其中，这类海域会有比较完善的船舶交通服务系统。尽管船舶种类繁多，通行量巨大，只要做好充分的交通管制和协调指挥，保持航道安全畅通是不存在问题的［7］。但是，对于军用舰船而言，由于AIS经常性关闭，地方船舶交通服务系统很难获取舰船的船位信息；同时，军舰的隐身化设计也使得军舰更难以在普通雷达上被捕捉和显示。因此，军舰以“AIS不广播状态”在繁忙航道高速行驶，容易增加碰撞风险。美国海军就曾在2017年因为在交通繁忙海区不广播AIS航行，接连发生军舰与地方船舶相撞事故，导致重大人员伤亡和财产损失。此后，美国军舰规定，凡是和平时期在交通繁忙海域航行的军舰，必须打开船舶自动识别系统［8］。因此，我海军舰船在我国周边的交通繁忙海域航行时，也应当广播AIS信息，从而便于地方船舶交通服务系统管理，也可减少与他船碰撞的风险。