AIS与现代航海技术的关系及对未来航海的影响研究

2022-10-31蒋文盼抚州市交通运输局

珠江水运 2022年19期

蒋文盼抚州市交通运输局

近些年来，我国航海业实现了进一步发展，各种先进技术层出不穷，AIS技术的产生和应用在极大程度上弥补了固有技术手段的不足，但从实际情况来看，其在实际应用过程中依旧存在一定的局限性，所以有必要同其他现代航海技术之间相结合，以真正推动未来航海业的发展。

1.AIS与现代航海技术的关系分析

1.1 ARPA

通常情况下来说，ARPA的应用无法高效应对干扰杂波信号，不利于更加精确地实现对于船只的探测。之所以会出现这一问题，主要是因为这一系统在实际应用的过程中往往会面临来自气象以及地理条件等因素的影响，若是在显示屏中存在着假回波现象，那么观测工作人员便无法准确对这一波形的合理性进行识别，进而为船舶后续运行埋下一定的安全隐患。与此同时，若是物标反射无线电波的能力有所不足，极大可能会导致ARPA产生无视跟踪的问题，一旦出现在雾天或者是夜间航行的情况下，则会进一步增加船只出现碰撞现象的可能性。除此以外，ARPA在对其他规格以及类型等信息方面难以实现更加精确的判断，这便影响了其最终所得出的测量数据的准确性。但若是能够将ARPA和AIS有机结合起来，便可以充分发挥出AIS的优势，有效弥补ARPA中的不足之处。AIS可以通过SOTDMA技术缓解多船舶间通信信道竞争问题，SOTDMA原理如图1所示。

图1 SOTDMA原理图

具体来看，AIS可以自动化实现和口岸以及船舶之间的通信，促使ARPA能够充分了解更多的交通状况信息，由于AIS本身的抗干扰能力比较优越，所以能够在原有的基础上降低杂波干扰产生的可能性，强化AIS和ARPA的结合应用有助于进一步提升ARPA的目标物辨别能力，以强化落实对于目标物的监控工作。二者的结合使用可以切实减少船舶在航行过程中所面临的各种碰撞风险，进一步提升其航行的稳定性以及安全性。此外，其还能够避免ARPA产生目标丢失以及无跟踪等现象，一旦目标船舶产生变化，便可以利用AIS在短时间范围内迅速做出反应，及时显示出最新的各项数据信息，在全方位分析处理ARPA和AIS各自屏的基础上，通过对于ARPA显示屏上众多回波的应用针对那些对船舶航行有价值的信息展开精确有效的筛选工作，以便于最大限度展现出其应有的避碰效果。

1.2 GMDSS

从目前的实际情况来看，GMDSS系统本质上是属于海上的通信系统，该系统的应用有着较广的覆盖范围，AIS在应用过程中同该系统有着相似的地面频率通信系统功能，例如，其能够实时动态地将海上安全信号等数据信息发送给接入系统中的船舶。通过对于AIS系统的应用可以有效达到发动航行短消息的效果，进一步提升通信的顺畅性和时效性，有效规避因为语音通信不合理所造成的理解和语言问题，此外，AIS还能够对GMDSS起到一定的辅助性作用。

以开展海上遇险船舶搜救工作为例，若是在进行搜救的过程中，能够采用联合搜救的形式，综合使用质升级和船舶中展开搜救任务便能够充分展现出其应用优势。在船舶配置了AIS的情况下，能够在搜救队伍所持有的电子海图上精准直观地显示出遇险船舶的具体位置，以完整经历一个连续追踪的过程。但若是遇险的船舶上并未配置AIS，那么相关工作人员在进行搜救的过程中便需要随时佩戴AIS应答器以及笔记本电脑，当其进入到搜救区域之后便可以基于现有的设备构建起一个模拟木桥，在此过程中还应当同周遭的搜救船舶之间展开密切的联系，这样便能够为及时获救创造良好的条件。

1.3 卫星定位技术

现阶段常见的民用卫星定位卫星系统大多有着15米左右的误差，为了进一步促进卫星定位准确性的提升，特别是在航海领域，应当充分同我国沿海区域国家合作，进而在其海岸上，对一些DGPS导航台进行建设，以起到定位的作用。而对于这些导航台来说可以使用数据链的方式，将DGPS误差修正信号发送给海上航行的船舶。若是船舶上设置了AIS船台应答器，那么其中的卫星导航仪在同有关信号相连接之后便可以直接获得相应的DGPS误差倍增量数据信息，并高效应用各种有价值的数据信息内容，科学有效地修正本船舶的位置信息，与此同时还能够在AIS技术的基础上实现对于本船舶位置信息的同步船舶，进而帮助有关部门和单位精确定位该船舶的位置。在卫星导航仪的应用下，GPS信号能够直接反馈到导航台上，而导航台上的有关设备则能够基于其所接受的信号实现对于位置数据的准确测算，并从海岸导航台具体地理位置的实际情况出发展开全方位的计算比较工作，以精准获取DGPS位置修正数据。船舶将会利用AIS网络系统对其所需要的数据信息进行接收。在这一情况下可以将船舶所获得的数据看成参考数据，进而对那些有误差问题的卫星船位数据展开修正工作，完成修正工作后的船舶在位置准确性方面有着极大程度的提升，若是船舶的航行之处在相对较为狭窄的水道或者是港区，便可以充分同导航的实际要求相适应。

1.4 雷达

若想使得船舶能够对其他船舶的航行数据有更加明确地了解，工作人员则势必要通过对于雷达的应用展开相应的检测工作，驾驶人员利用这一设备能够有效获取相关船舶的各种航新数据，并将其作为参考对其进行规划和调整。但结合具体情况来看，雷达在数据信息监测方面存在着信息反馈效率不高等现象，在船舶矢量信息时间的获取方面比较复杂，与此同时，设备检测数据传递速度过慢也会为船舶本身的高效航行带来一定的安全隐患。

而AIS技术在数据的传递方面则能够展现出相对较快的速度，并且其所能够传递的信息也有着更加全面完整的特点，能够实现对于移动通信业务标识码以及船舶名字等的有效覆盖。因此，为了能够充分突破以往单一使用雷达的局限性，可以将雷达和AIS有效结合起来进行应用，这样便可以在极大程度上提升的数据传递的精确性和实效性。除此以外，AIS的应用可以有效避免客观天气条件变化对于船舶所造成的影响，所以即便是面临恶劣天气依旧能够对数据进行精准有效的检测工作，同时还能够达到在短时间范围内迅速进行传递的效果，对于船舶自身稳定性以及安全性的提升有着重要意义。但AIS的应用要求船舶都配置了AIS设备，以保障各自之间能够实现有效识别，尽管目前来看，在船舶领域已经实现了AIS设备的广泛应用，可以有效保障各自的通讯识别，但受到水上船舶数量过多的影响，唯有在船舶中实现对于两种设备的共同应用，才可以真正为船舶的安全行驶提供保障。

1.5 电子海图显示与信息系统

电子海图显示与信息系统构成如图2所示。

图2 电子海图显示与信息系统构成

其最关键的核心内容便是中央处理器存储设备，能够实现对于各种专用设施的有效连接，以充分展现出船舶本身的航行信息，但因为电子海图显示系统始终处在更改和变化的过程中，所以这一系统并没有真正实现推广应用。但在当前计算机技术迅速更新升级的时代背景下，船舶开始积极引进这一系统。对于以往的船舶航行来说，其会将GPS和信息系统结合起来进行导航，这难以迅速得到船舶的数据信息，为真正展现出信息系统的实质性作用。但合理使用AIS技术则可以使用数字或者是图形的形式在信息系统上展现出数据信息，以更加精确地完成TCPA以及DCPA等数据的计算，保障船舶之间能够始终存在安全距离。相对于LDC系统而言，信息系统所展现的数据信息有着更加突出的精确性，并且可以完整展现出具体的内容，所以促进AIS和信息系统的有效结合能够切实提升船舶航行的稳定性。

2.AIS对未来航海影响的具体体现

2.1 船舶避碰

对于现代航海事业的发展来说，通常情况下会采用ARPA和RADAR来获取船舶信息，但结合实际情况来看，RADAR的应用一般局限在周围船舶的位置信息方面，ARPA的应用则可以在信息处理的基础上实现对于目标船舶信息以及各种动态信息的结算。针对ARPA技术而言，其在应用中最明显的局限便在于难以根据实际情况进行应急处理。与此同时，若是船舶交通呈现出较为密集的特点，便有可能会产生跟踪失误现象，若是此时产生突发性事故，相关工作人员大多无法采用科学方案进行处理。

从实际情况来看，AIS在应用阶段可以高效应对上述问题，其能够支撑各个船舶之间实时动态地进行数字信息交换，所呈现出的信息内容有着多元化和丰富性的特点。该技术的应用既可以全面获取船舶运行过程中所涉及到的各种常规信息，还可以获得多元化的信息，例如转向速率以及船首方向等等。工作人员可以基于上述数据对船舶当前的实际运行情况进行详细分析，还可以达到预测船舶未来运行状态的效果。与此同时，该技术的应用可以帮助工作人员在综合考虑各方面信心因素的基础上科学有效地对船舶航行计划进行制定，进而高效应对各种突发性事故。结合传统船舶避碰的实际情况来看，通过AIS技术的应用能够对船舶航行各种信息进行全面了解，有助于从多维度着手提升船舶航行的安全性和稳定性。除此以外，将AIS技术应用在船舶运行中能够帮助航海人员及时对各种有可能存在的风险进行有效规避，以达到实现控制的效果，以免事态发展到一定程度影响船舶安全性。

2.2 航运信息化建设

近些年来，我国已经进入到信息化时代，各个行业和各个领域开始广泛应用信息技术，在现代航运发展的要求下，航海技术也需要进行更新升级，而信息化技术的应用则为航海技术的迅速发展奠定了坚实的基础。目前来看，信息化技术呈现出逐渐完善的特征，与此同时，行业发展对于动态监控船舶航行提出了更高的要求，所以需要大力开展航运信息化建设。以往大多是采用人工的形式对动态信息进行传播，但这种传播方式在准确性和时效性方面相对欠缺，这不利于我国现代航海技术长效平稳发展，但在AIS技术不断推广应用,再加上基站建设数量和规模的扩大从多维度改善了原有的AIS网络。可以在因特网中实现对于AIS网络的应用，以实时发布船舶航行信息，达到信息高度共享的效果，该技术在船舶监控以及管理工作中有着较强的应用价值。充分将因特网和AIS结合起来可以有效拓宽船舶航行信息的获取渠道，既能够随时监控船舶航行过程中的各种信息，对其具体的交通状况产生深入了解，还可以强化落实对于船舶的远程控制，由此可见，AIS是优化现代航海技术的重要支撑。