AIS与现代航海技术的关系及对未来航海的影响分析

    摘?要：伴随着科学技术的快速发展，各行各业都有了长足的进步。在现代航海过程中，不断有新技术应用其中，AIS技术就是最为有代表性的一项技术，AIS的中文名称是船舶自动识别系统，其与现代航海技术有着密切的关系。通过对于船舶自动识别系统的构成、作用以及技术特征等方面的分析，探究AIS和现代航海技术的关系，及对于未来航海的影响，相关的研究有着重要的作用。

    关键词：AIS;现代航海技术;关系;未来航海;影响分析

    在社会生活不断发展进步的前提下，各行各业都有了跨越式的前进，对于航海业来说，新技术的逐步应用加速了航海技术的进步，船舶自动识别系统简称AIS，属于一种较为新型的船用辅助航行的设备，其相关的功能和性能标准的确定，主要是由国际组织来进行相关的工作，比如国际海事组织、国际航标协会等等，AIS的有效应用使得航海安全有了最大程度上的保障，给予了船舶驾驶员更为优秀的监视与控制船舶航行的能力。AIS是一种新型的船舶导航通信设备，能够在船舶导航、船舶通信、船舶避碰、船岸通信中发挥出关键作用，现阶段AIS已经获得了普及性发展，成为了船舶航行的必备技术系统。对于AIS与现代航海技术的关系及对未来航海的影响进行分析，有着极其重要的现实意义[1]。

    一、关于AIS（船舶自动识别系统）的概述

    对于AIS来说，其相对应的系统主要由四个部分构成，它们分别是主控单元、GPS模块、VHF通信模块以及船舶设备接口。进行分析可以发现，AIS中存在的微处理器系统其实就是主控单元，其主要起一个对于整个系统进行控制的作用，是控制中心;而GPS模块是为了能够更加准确的提供船舶的位置信息;VHF通信板块的作用是在海上VHF的通信频道中，完成对于AIS数字信息的交换;船舶中的设备的接口作用是为了保障AIS可以和多种设备接口相连接[2]。AIS的核心技术主要是运用自组织时分多址技术，来处理多个船舶之间通信信道的竞争问题，在该技术的应用下，系统可以在实时的工作动态下调整信道分配，船舶自主选择空闲时隙发送信息，同时还不会干扰到其他的船舶的信息，这样就完成了多船舶自主连续地进行动态信息交换，而且不需要人为的干预。自组织时分多址技术协议把每一个VHF信道的时间进行划分，使得其成为固定长度的时隙，1min是1帧，而1帧中又被分成了2250个时隙，1个时隙定义成26.7ms，这样就可以传输256b的信息，一个位置报占用一个时隙，其他报文可以依据需要占用2-3个时隙。AIS设施依据自组织时分多址技术协议，如果需要进行本船信息的发送，那么就会及时寻找空闲时隙，进行时隙的分配的时候，一般都会参照通信链路的工作状态，来完成实时的动态调整。对于AIS的基本功能来说，其主要就是运用VHF的信息交流方式，同时按照自组织时分多址技术协议，在海域内完成船舶之间和船岸之间的航海信息交流，这样就会为船舶的航海提供详尽的天气预报信息，使得船舶的航海行程更加安全，防止在天气恶劣的情况下出海[3]。

    二、AIS（船舶自動识别系统）与现代航海技术的关系

    （一）AIS和卫星定位技术

    在当前的阶段之中，一般民用的卫星定位系统的误差大约是15千米，而要想提升卫星定位的精确程度，尤其是对于航海来说，就需要一些处于我们国家沿海区域的国家，在相邻的沿海地区的海岸上，建设一些用于定位的DGPS导航台，同时这些导航台需要利用数据链的形式，向在海上航行的船舶发送DGPS的误差修正信号[4]。如果船舶搭载的AIS船台应答器，其中的船载DGPS卫星导航仪连接到相关的信号之后，直接的进行AIS网络系统中的DGPS误差倍正量数据信息接收，这样就能够使用其中的数据信息内容，对于本船的卫星定位误差进行修正，并且可以实时的经过AIS把本船舶的位置信息进行同步输送，使得相关机构有对于船舶位置的准确定位。完成上述导航定位的工作过程，主要的原理是：卫星导航仪把传输来的GPS信号反馈给海岸上的导航台以后，导航台的相关设备就可以利用收到的信号，精确的测算出相对应的位置数据，接着就可以参照海岸导航台的实际地理位置，进行相对应的计算比较之后，就能够测算出DGPS位置的相关修正数据，需要修正数据的船舶会通过AIS网络系统接收到数据信息，这样该船舶把接收到的数据作为一个参照，来修正存在误差的卫星船位数据，经过修正之后的船舶位置的精确程度可以达到5米，如果船舶在港区或者是狭窄的水道进行航行的时候，就可以完成精准的导航要求[5]。

    （二）AIS和GMDSS

    对于GMDSS来说，其是全球海上遇险与安全系统的简称，该系统属于海上的通信系统，而且覆盖的范围非常广，在AIS的功能之中，具备着和GMDSS系统一样的地面频率通信系统的基本功能，诸如可以向能够接入系统的船舶，进行实时的发送海上相关安全信号等。运用AIS系统进行航行短消息的发送，可以使得通信更加顺畅，防止出现因为语音通信导致的语言问题或者是理解问题。而且AIS还可以帮助GMDSS进行一些搜救在海上遇险的船舶的任务，如果在救援任务中，参与搜救工作的船舶和直升机，采取联合搜救的方法进行搜救任务，其就会发挥出非常显著的作用。利用AIS能够非常直观的把装配有AIS的遇险船舶的具体方位，显现在搜救队伍的电子海图上，这样就会有完成一个连续的追踪过程。假如遇险的船舶并没有进行AIS的搭载，那么相关的搜救工作人员在进行搜救工作的过程中，就需要携带一个配置有电子海图的软件笔记本电脑和AIS应答器，这样的话搜救工作人员在进入搜救现场之后，可以使用已有的设备为遇险的船舶设置一个模拟目桥，并且与周围的搜救船舶保持紧密的联系，在这种情况下遇险船舶很容易获得救援[6]。

    （三）AIS和ARPA

    对于ARPA来说，其比较难从存在干扰杂波的信号中探测出是否有船只存在，或者是即将相遇，这主要是由于该系统容易受到不同地理条件以及气象的变化等等因素的影响。假如在显示屏上有着假回波现象的出现，那么负责观测工作的工作人员就会很难识别出该波形的正确与否，这样就可能会导致难以预料的危害出现[7]。而且如果物标反射无线电波的能力较为弱，那么ARPA就非常容易出现忽视跟踪的情况，该状况发生在船舶进行夜间航行或者是雾天航行的时候，就会使得船只发生碰撞的概率增加。同时ARPA对于其他船只的类型、规格等等信息没有足够的判断力，因此其对应的测量数据精确性就很难得到保障。当把AIS和ARPA结合到一起运用的时候，ARPA之中的很多缺陷都会获得弥补。首先AIS能够自主完成和船舶、口岸之间的通信，使得ARPA可以自动的获取足够的交通状况信息。而且因为AIS有着非常强的抗干扰的能力，这样就不会存在受杂波干扰的情况，那么和ARPA的有效结合使用，使得ARPA的目标物辨别能力在最大的程度上获得了提升，这样对于目标物的监控也会强化[8]。

    AIS和ARPA结合到一起运行，船舶在远、近距离中的碰撞风险就会直线下降，船舶航行的安全程度获得增加，同时还防止ARPA出现误跟踪、目标丢失等等情况。如果目标的船舶发生任何变化，AIS就能够在3秒钟的时间之内进行反应，对于新的数据进行显示，在把AIS和ARPA的各自屏顯的数据，做出一定的分析处理之后，利用ARPA显示屏上的众多回波，筛选出有益于船舶航行的信息，这样就可以使得避碰作用发挥出来[9]。

    （四）AIS、ARPA和ECDIS

    在使用AIS和ARPA的组合过程中，还可以加入电子海图系统，其简称是ECDIS，这三者共同构成的船舶导航系统，可以把各自的技术性能进一步的发挥出来，有着更加高的运用价值。在接口电路和网络进行连接之后，ECDIS系统和ARPA系统的视频就会出现重叠的现象，其具体的表现有两个方面，一个是目标的叠加，也就是ARPA可以提供的目标数据信息由目标数据接口输送到ECDIS，这样就会降低船舶自动避碰风险;另一个是完整图像的叠加，也就是运用导航线接口，分别连接ECDIS和ARPA接口，对于船舶的定位导航有着积极的作用[10]。

    三、AIS（船舶自动识别系统）对于未来航海的影响分析

    AIS对于未来航海的影响主要体现在两个方面，首先一个方面是AIS对于船舶避碰的影响，AIS可以自动并且实时地对于船舶之间的数据信息进行交换，而且其提供的数据会非常准确，而且其获取数据的方面主要有船舶首向、转向的速率、船的长度和宽度以及GPS在船舶上的位置。其次一个方面是AIS建设信息化对于未来航海的影响，因为AIS的运用范围非常广泛，在AIS海岸基站的建设不断增加的情况下，AIS的网络会逐步的覆盖到整个海域的所有区域，成为一个重要的信息通道，而且AIS会直接进入网络，在网络上对于船舶航海的信息进行发布，这样就会是最为有效的一种管理和监督的方法[11]。

    四、结语

    总的来说，对于AIS与现代航海技术的关系及对未来航海的影响分析，有助于相关行业的进一步发展，具有极其重要的价值意义。

    参考文献：

    [1]张鹏.AIS与现代航海技术的关系及对未来航海的影响[J].科学中国人，2017，0（2Z）.

    [2]李志.AIS与现代航海技术的关系及对未来航海的影响[J].珠江水运，2020，（13）：50-51.

    [3]潘洪学.AIS与现代航海技术的关系及对未来航海的影响[J].珠江水运，2019，（17）：56-57.

    [4]张建华.AIS与现代航海技术的关系及对未来航海的影响[J].科技展望，2015，（20）：170-170.

    [5]赵丽宁，赵德鹏，谷伟.AIS与现代航海技术的关系及对未来航海的影响[J].大连海事大学学报，2002，28（4）：46-50.

    [6]彭启高，林代华，蒋谦.AIS对现代航海技术的深远影响[J].数字通信世界，2018，（1）：119.

    [7]康隽永.浅析AIS对现代航海技术的影响研究[J].科学技术创新，2019，（29）：46-47.

    [8]王振邦.浅谈信息技术对现代航海技术的应用及发展[J].建筑工程技术与设计，2018，（31）：118.

    [9]包泽江.浅谈信息技术对现代航海技术的应用及发展[J].科学与财富，2018，（1）：254.

    [10]陈玉立，田亮.浅析AIS虚拟航标在复杂航道中的应用[J].珠江水运，2019，（7）：15-16.

    [11]孙明磊.AIS监控系统在长江引航安全中的作用[J].中国科技投资，2019，（11）：231.

    作者简介：叶强（1972—?），男，汉族，贵州德江人，本科，实验师，研究方向：航海技术。