港口引航工作中现代电子技术的应用分析

申宏江

（上海港引航站，上海 200082）

从目前港口引航作业的现状而言，要想进一步提升引航效果，应重视现代电子技术的作用价值，根据实际情况，将现代电子技术合理运用到港口引航作业中去，同时运用计算机等各类先进设备取代原本的人力引航模式。现如今，我国港口引航作业所使用的电子技术通常以GPS 以及AIS 技术为主，这类技术的合理应用不仅能够提升引航作业的整体效果，还能够保证引航作业可以顺利开展。

1 AIS 技术

AIS 也被称之为自动识别系统，具体构成情况大致如图1 所示。从另一种角度而言，AIS 就是作为一种数字助航系统设备，其中包括网络、计算机以及现代通讯等各类技术，同时以全球定位系统为重要基准，并在第一时间内了解并掌握船舶的实时位置、行驶速度以及航行方向等相关信息数据传递给周边船舶以及海岸，确保船舶靠近岸边时能够及时认知海岸船舶动态以及各种静态信息，最终以各类信息数据为基础创设出更加科学合理的管控方案，从而保证各个船舶之间能够更加协调平衡。与此同时，还要根据实际情况，创设出更加完善的避让措施，从多方面、多角度确保船舶在行驶过程有着更为优秀的安全可靠性。其次，此项技术大致分为数据通讯、GPS 差分定位以及AIS 信息运用。

图1 船舶自动识别系统

其一，数据通讯。通常直至运用AIS 船舶引航系统对各类信息数据实施高效传输作业，其中包括GSM 短信等相关内容，对比各种传输方式，GSM 短信在实际应用时极其方便，而GPRS 公网通信能够将各类信息数据实时传输到相应系统中去，并且能够充分满足长期在线条件，促使此项技术经常运用在船舶短航数据传输作业过程中；

其二，GPS 差分定位已然取代了原本的船信标GPS，促使引航设备最终显现的便捷性能够达到预期标准[1]。

2 AIS 技术的应用特征

2.1 避免信息数据失真

从事引航工作的相关人员在对船舶开展引航作业时，通常会以RADAR 或ARPA 技术实时获取各个船只的信息数据，倘若船舶在行驶过程中遇到较为恶劣的天气环境，就会严重干扰RADAR 以及ARPA 正常运行，最终获得的信息数据也会发生极其严重的失真状况，引航作业也会因此难以顺利开展，致使船舶显现的安全可靠性难以达到预期标准。如若能够将此项技术融入到系统中去，引航人员就可以充分运用此项技术顺利完成引航作业，始终确保船舶能够保持在主航道范围内，并在第一时间内获得其他船舶的各项信息数据，以此优化原本的避让计划，从而保证船舶能够正常行驶。相较于上述技术，此项技术能够实时获取目标船舶的各类信息，其中包括行驶速度有以及船舶类型等相关内容，积极引导引航人员以此类信息数据为基准，合理定位当前船舶的实时状态，从而保证最终创设的避让对策更加科学合理[2]。

2.2 防止生成错误信息

如若能够将AIS 技术应用到港口引航作业中去，不仅能够充分避免生成各种错误信息，确保避让计划更加科学合理，因此，复杂引航作业的相关人员应及时了解并掌握此项技术的特征以及技术各类需求，才能够在具体工作熟练使用此项技术处理各种难题。从另一种角度而言，AIS 静态信息通常以人工录入方式为标准，倘若员工责任感较差，就会导致信息数据发生错误状况。

3 现代电子技术在港口引航工作中的实际应用

3.1 雷达技术的实际应用及建议

雷达技术作为船员和引航员的“眼睛”，其能够准确探测和测量水面物标的具体方位与距离。雷达技术主要通过发射高频脉冲对物体的距离进行测量，雷达系统结构如图2 所示。通常情况下，港口采用的雷达波段为S 波段和X 波段，其中X 波段波长为3cm，该雷达能够实现360°全方位的实时侦查；S 波段波长为10cm，其属于短波。在港口引航过程中，雷达主要用于避碰、导航和定位，根据相对矢量线可以计算出船舶最近会遇距离和会遇时间，进而判断出船舶是否存在碰撞风险。

图2 雷达系统结构

2019 年3 月某港口东航道2、3 号浮到61 号浮航行船舶雷达位置和雷达速度均出现丢失报警的情况。针对该问题港口管理部门怀疑船舶雷达目标跟踪（TT）和自动标绘（ARPA）功能出现了故障。但经过检验后发现船舶雷达并未出现故障，造成该故障问题的主要原因为该水域GPS 信号存在丢失情况，雷达图数据显示区如图3 所示。

图3 雷达图数据显示区

从图中可以看出该港口船舶对于方向的分辨主要利用GPS 导航系统，艏向采用陀螺罗经，无法直接显示经纬度。从船舶航行速度来看，船舶航行速度主要可以通过GPS 或计程仪显示，计程仪可以分为海底计程仪和水层计程仪。计程仪属于主动传感器，其可以直接显示船舶的航行速度，而GPS 属于被动传感器，其需要由船员执行相应的操作才能够显示对地船速和对地航向。而雷达技术则能够根据船舶的实际位置检测船舶周边的情况，同时推算出船舶的航速、航向、会遇距离和会遇时间等。此外，雷达技术也能够直观的显示船舶和会遇船的真运动，进而避免船舶出现碰撞事故。在引导船舶进入港口过程中应用雷达技术，可以帮助引航员快速掌握和明确水域浮筒、灯标和陆地岸线等，进而准确地将船舶引入港口。

3.2 AIS 技术的应用及建议

利用AIS技术能够快速识别配备有AIS系统的船舶，通常情况下AIS 系统能够识别20NM 范围内的物体，根据天气情况和地形条件等，AIS 技术识别范围可以进一步扩大。与雷达技术相比，AIS 技术识别范围更大，且受到高楼大厦、地形遮挡等因素的影响较小，不会出现误跟踪、漏跟踪等问题，此外AIS 技术在雷暴天气环境中仍能够准确快速地识别船舶。

某船舶在进入桂山岛港口过程中，其雷达信号被牛头岛所遮挡，在电子海图中只能观察到船舶的AIS 图标，如图4 所示。由于牛头岛遮挡了船舶雷达直射波，因此船舶雷达仅显示了牛头岛的海岸线，但是船舶的AIS 系统可以直观地显示牛头岛的具体情况。通常情况下，雷达主要通过反射微波对目标进行探测，而AIS 则是通过VHF 探测目标，雷达在利用反射微波探测目标时极易受到地形因素的影响，而AIS 受到的影响相对较小，因此在高山遮挡的航道水域中，引航员应当时刻观察AIS图标，避免出现船舶航线汇入错误的情况。

图4 电子海图

3.3 雷达与AIS 融合技术的应用及建议

AIS 技术与雷达技术均存在优点和缺点，将其进行融合可以达到互补的目的，在船舶引航过程中引航员可以利用AIS 技术和雷达技术获取全面可靠的船舶信息，通过制定合理的引航方案，可以进一步保证船舶航行安全性。

某船舶在航行过程中雷达屏幕同时出现了AIS 图标和雷达图标，雷达目标检测距离有远有近，因此引航员无法准确判断雷达信息和AIS 信息的准确性。出现船舶雷达信息与AIS 信息不在同一位置的主要原因有两方面，一方面是船舶AIS 目标检测位置即船舶AIS 天线位置，而AIS 天线通常安装于船舶驾驶室上方位置；雷达探测位置即船舶回波前沿位置，如果监测目标船舶长度为400m，则雷达检测距离与AIS 监测具体存在400m的差距。另一方面，AIS 与雷达技术信息更新频率存在一定差异。AIS 信息更新速度如表1 所示。在42 号浮船舶航行速度为15 节的情况下，AIS 信息更新速度为6s；航行速度为12 节时，AIS 信息更新速度为10s。而雷达信息更新速度通常为3s，并且不会受到船舶航行速度的影响，因此引航员在近距离避碰过程中应当以雷达监测距离为准。

表1 AIS 信息更新速度

4 优化现代电子技术使用情况的建议

为进一步加强港口引航工作的管理，港口需要构建完善的船舶引航管理系统，该管理系统主要由GPS、GPRS、计算机技术和GIS 等技术组成，并且该系统集港口船舶拖轮管理、船舶动态管理、引航管理和GIS 管理等功能。此外，该系统还需包括导航系统、引航管理系统、电子海图系统、VTS 管理系统和海图监管系统等。在构建管理系统过程中，港口部门需要综合应用无线通信技术、GPS 定位技术、AIS 技术和监控技术等进而实现海上导航、港口引航和陆地监控的实时化、动态化和统一化管理。港口引航管理系统除了需要具备以上功能外，还需要向港口提供引航作业、航海和海图数据处理功能，通过对港口引航作业信息进行分析，帮助引航人员构建出完善的引航作业流程。此外，港口部门也需要借助DEI 技术和通信网络技术是构建引航作业申请和船期预报申请功能。另外，利用该系统构建港口船舶监控中心，可以实现对港口附近海域AIS 船舶、拖轮和引航船舶的动态化管理。同时也能够对港口的船舶在航和停泊等状态进行实时监控，进而帮助港口做好船舶引航工作。

5 结束语

总而言之，要想充分满足出口贸易的各类需求，应加快港口现代化建设脚步，合理运用更加先进的现代化技术，从多方面、多角度保证引航作业能够顺利开展。从另一层面而言，AIS 技术作为一种极其先进的技术，从事引航作业的相关人员应重视此项技术的作用价值，根据港口引航作业的实时情况，合理运用此项技术，确保引航人员能够在第一时间内了解并掌握船舶各类信息数据，并以各类信息数据为重要基准，创设出更加科学合理的避让对策更加科学合理。