摘　要：　目前AIS的快速發(fā)展，已成為船與船、船與岸之間通信及安全避碰的一種重要手段。文章系統(tǒng)地介紹了AIS的由來、結(jié)構(gòu)和功能、在航海安全中的應(yīng)用、使用時(shí)的局限性和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：　AIS　結(jié)構(gòu)　功能　避碰　應(yīng)用趨勢　注意事項(xiàng)

1　AIS的由來

目前，航運(yùn)事業(yè)發(fā)展迅速。各個(gè)國家的船舶正朝著大型化、高速化方向發(fā)展，船舶數(shù)量和水 域交通密度及危險(xiǎn)貨物裝載量不斷增加，海損事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重威脅船舶航行安全和海洋生態(tài)環(huán)境。為了改變這種狀況，瑞典提出了AIS系統(tǒng)。國際海事組織(IMO)、國際航標(biāo)協(xié)會(IALA)和國際電信聯(lián)盟(ITU)等國際組織經(jīng)過多次研究和討論，基本確定了船舶自動識別系統(tǒng)(AIS-Automatic Identification system)的概念、工作頻率、系統(tǒng)構(gòu)成、信息交換方式和系統(tǒng)性能標(biāo)準(zhǔn)。

2　AIS的結(jié)構(gòu)和功能

1.1　AIS的結(jié)構(gòu)

AIS系統(tǒng)主要由岸臺系統(tǒng)和船臺設(shè)備兩部分組成。

1.1.1　岸臺系統(tǒng)

由一系列岸臺聯(lián)網(wǎng)而成。一個(gè)典型的岸臺由

VHF TDMA收發(fā)機(jī)、VHF DSC接收機(jī)、基站控制器(BSC)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、控制軟件和應(yīng)用軟件組成。AIS基站收發(fā)機(jī)遵從ITU-RM.1371-1建議案《AIS技術(shù)特性標(biāo)準(zhǔn)》，可安裝在VIS系統(tǒng)中或作為AIS沿海網(wǎng)絡(luò)的核心單元。借助基站控制器(BSC)，基站收發(fā)機(jī)可以相互連接實(shí)現(xiàn)對海岸線的覆蓋。收發(fā)機(jī)還可配置為轉(zhuǎn)發(fā)站。

1.1.2　船臺設(shè)備

是一種VHF海上頻段的船載廣播式應(yīng)答器。一個(gè)典型的AIS船臺由1臺VHF發(fā)射機(jī)、2臺VHFTDMA接收機(jī)、1臺VHFDSC接收機(jī)、1臺帶有標(biāo)準(zhǔn)的船用電子通信接口(IED61162/NMEAOl83/200)的控制裝置以及各種必要的傳感器組成。它能發(fā)出船舶的各種信息，如身份、船位、船首向、船舶類型、船舶長度、寬度、吃水、所載危險(xiǎn)貨物等信息。

1.2　AIS的功能

SOLAS第5章第19條中規(guī)定了通用AIS的配備要求。該系統(tǒng)的配置已于2002年7月1日起新造船舶開始強(qiáng)制執(zhí)行，同時(shí)，對所有從事海上航行的船舶于2004年7月1日起強(qiáng)制裝備，300總噸以上能夠從事國際運(yùn)輸?shù)拇埃?00總噸及以上不從事國際航運(yùn)的貨船和所有客船，均需要安裝AIS的設(shè)備。

規(guī)則闡述的AIS大體有如下功能：

(1)系統(tǒng)可在無人介入的情況下，主動連續(xù)地向合適配備的岸臺、其他船舶或航空器提供信息，包括船舶識別、類型、位置、航向、航速、航行狀態(tài)和其他與安全有關(guān)的信息；

(2)系統(tǒng)能自動接受處理來自他船的操縱和船位信息；

(3)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)測試設(shè)備(BITE)；

(4)能與AIS岸臺交換數(shù)據(jù)；

(5)能識別船只、檢測和跟蹤船舶；

(6)大大簡化了信息的交流量和交流次數(shù)；

(7)提供其他輔助信息以避免碰撞發(fā)生。

3　AIS在VTS和航海中實(shí)際應(yīng)用

航海者都認(rèn)為AIS系統(tǒng)是一種有效的避碰手段，給航行安全帶來了革命性的突破。

3.1　AIS提供的船舶信息，減少了船船及船岸間大量的口頭通信內(nèi)容和時(shí)間

1999年新加坡AIS小規(guī)模測試表明：有了AIS提供的船舶信息，使船方只要進(jìn)行簡單的船位報(bào)告，就能進(jìn)行有效地識別，幾乎減少了一半的口頭通信時(shí)間，最大程度消除了語言障礙及誤解，有利于船舶相互間集中時(shí)間進(jìn)行協(xié)調(diào)避讓。

3.2　AIS系統(tǒng)有助于船舶和VTS識別雷達(dá)盲區(qū)船舶的航行動態(tài)

因雷達(dá)發(fā)射波被島礁等阻斷，船舶雷達(dá)無法捕捉到該雷達(dá)盲區(qū)航行船舶，這給船舶航行帶來了一定的安全隱患。而VTS跟蹤的未配置AIS系統(tǒng)的船舶進(jìn)入雷達(dá)盲區(qū)，船舶標(biāo)識符(VTS標(biāo)注的船舶識別符號)按船舶進(jìn)入雷達(dá)盲區(qū)時(shí)的速度、航向前進(jìn)，無疑會與船舶實(shí)際位置發(fā)生出入，如果船舶在盲區(qū)錨泊，船舶標(biāo)識符就會移失，與其他船舶、物標(biāo)發(fā)生假碰撞報(bào)警，錨泊船也會失去跟蹤，這些給VTS和船方都造成了不小的麻煩。而裝備AIS系統(tǒng)的船舶通過與附近船舶及岸基AIS數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，船位得到了與岸基AIS相連的DGPS的修正，船舶定位精度更高，航行動態(tài)更易識別。

3.3　AIS讓雷達(dá)回波、船舶標(biāo)識符及AIS識別標(biāo)識符緊緊關(guān)聯(lián)在一起。從而有效避免了船舶標(biāo)識符交換現(xiàn)象，讓船舶標(biāo)識符實(shí)時(shí)標(biāo)識在船舶實(shí)際位置上。

3.4　AIS對航行水域環(huán)境的應(yīng)用

燈標(biāo)、浮標(biāo)等航標(biāo)容易受到水流的影響產(chǎn)生移位或者漂浮，因而很可能給船舶帶來事故。但是這些航標(biāo)是否移位，有的時(shí)候不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)或者及時(shí)改正，船舶也不能及時(shí)地得到通知。如果在AIS系統(tǒng)情況下仍需要現(xiàn)行的實(shí)物航標(biāo)，只要在現(xiàn)行燈標(biāo)體上安置1臺AIS設(shè)備就能解決。當(dāng)燈標(biāo)發(fā)生移位時(shí)，移位了的燈標(biāo)上的AIS設(shè)備就能把移動了的位置報(bào)告出來并報(bào)警，這對航行安全是非常有益的，可以有效地減少因?yàn)榭村e(cuò)燈標(biāo)或者定位錯(cuò)誤而產(chǎn)生事故。

3.5　有助于確定沿海事故嫌疑船舶及組織事故附近水域船舶參與搜救

IMO規(guī)定：船舶上安裝的AIS設(shè)備除在有國際協(xié)議、規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)要求保護(hù)航行信息的情況下(如為避免海盜獲悉船舶信息)不得停止使用，故此，只要在沿海地區(qū)合理布局AIS基站，每一條配備AIS設(shè)備的航行船舶動態(tài)都能被實(shí)時(shí)跟蹤、記錄。近幾年事故調(diào)查表明：沿海地區(qū)發(fā)生的船舶碰撞事故，大多數(shù)肇事逃逸嫌疑船舶都是VTS通過保存的AIS數(shù)據(jù)進(jìn)行排查確定的。同時(shí)AIS系統(tǒng)清楚地顯示了事故水域附近的航行船舶，海上搜救中心接到求救報(bào)告后，可以立即組織進(jìn)行搜救。

3.6　AIS系統(tǒng)有助于船舶避碰

2002年7月倫敦舉辦的IMO/IALA大會關(guān)于AIS的報(bào)告中，IM0助理秘書長就曾在報(bào)告中提及將AIS作為一種適合當(dāng)時(shí)環(huán)境和情況的有效手段加入到《1972年國際海上避碰規(guī)則》第5條(了望)和第7條(斷定是否存在碰撞危險(xiǎn))中；而許多資深船長也認(rèn)為AIS系統(tǒng)作為一種了望、避碰手段已經(jīng)運(yùn)用于航海中。

3.6.1　AIS進(jìn)一步改善了值班駕駛員的了望信息目前沿海地區(qū)發(fā)生的重大事故，往往是能見度不良情況下大型船舶在高速行進(jìn)中將小船撞沉，由于海況、天氣和其他干擾源對雷達(dá)探測的影響及選用雷達(dá)距離標(biāo)尺帶來的限制，在適當(dāng)距離內(nèi)，雷達(dá)對小船和其他漂浮物有探測不到的可能性，使小船被撞概率居高不下，造成了海上人命財(cái)產(chǎn)的極大損失。所以本人強(qiáng)烈建議小船更應(yīng)安裝AIS系統(tǒng)，以便大型船舶值班駕駛員能及時(shí)掌握小船動態(tài)，避免事故發(fā)生。

3.6.2　AIS系統(tǒng)是一種提供適時(shí)信息以斷定是否存在碰撞危險(xiǎn)的有效手段值班駕駛員可通過AIS船對兩船的DCPA和TCPA進(jìn)行分析，提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)幫助值班駕駛員斷定是否存在碰撞危險(xiǎn)。所以AIS系統(tǒng)是一種避免碰撞的有效手段。裝備AIS系統(tǒng)的兩船如果存在碰撞危險(xiǎn)，她們?yōu)楸苊馀鲎捕鞯暮较蚝秃剿俚娜魏巫儎佣紩ㄟ^AIS被對方實(shí)時(shí)而準(zhǔn)確地探知，有助于船舶判定兩船是否正在形成或消除緊迫局面，以便及早和充分地運(yùn)用良好的船藝避免與他船碰撞，并細(xì)心查核避免行動的有效性，直到最后駛過讓清為止。

4　AIS實(shí)際使用中應(yīng)該注意的問題

目前AIS設(shè)備已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的強(qiáng)制安裝和使用階段，但是任何一種設(shè)備都有其特性和局限性，要發(fā)揮其作用，使用人員必須全面熟悉和掌握其性能，以免顯示不正確信息，引發(fā)事故。下面是AIS系統(tǒng)在使用時(shí)容易出現(xiàn)的幾個(gè)問題：

4.1　AIS位置信息可能出現(xiàn)誤差

與AIS相連的任何設(shè)備或傳感器的準(zhǔn)確度或其出現(xiàn)故障都將影響到AIS信息的準(zhǔn)確性。該情況在實(shí)際工作中已經(jīng)得到驗(yàn)證。本人查閱了進(jìn)出廈門港口的一段時(shí)間內(nèi)裝有AIS船舶的AIS船位信息與雷達(dá)回波進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)兩者之問存在一定的誤差。在廈門VTS顯示系統(tǒng)中，當(dāng)AIS船位信息與雷達(dá)回波較近時(shí)，兩者融合在一起，顯示一個(gè)船位信息；當(dāng)兩者相差較大時(shí)則分別顯示AIS信息與雷達(dá)回波信息。中國沿海如不進(jìn)行校核，普通型的GPS船位的誤差一般在100m左右，其中包含20m左右的偽距水平誤差，50m左右的坐標(biāo)系統(tǒng)誤差，20m左右的海圖和作圖誤差。經(jīng)調(diào)查2004年11月下旬進(jìn)出廈門港的船舶，共有350艘裝有AIS，其AIS船位信息與雷達(dá)船位信息不一致的占12%，部分船舶AIS船位與雷達(dá)船位相差200m以上，有一船相差478m，另一船竟達(dá)935m。廈門VTS中心雷達(dá)在工程驗(yàn)收時(shí)實(shí)測測距誤差為6.92m，實(shí)際位置誤差可能大于實(shí)驗(yàn)誤差，必須引起重視。

4.2　與AIS相關(guān)的故障將影響AIS信息的準(zhǔn)確度

2004年3月，Q輪向廈門VTS中心報(bào)告，該輪從檢疫錨地起錨進(jìn)港，VTS中心通過AIS對該輪進(jìn)行跟蹤，十幾分鐘后VTS工作人員發(fā)現(xiàn)Q輪剛出錨地，AIS矢量圖象與進(jìn)港海圖不符，同時(shí)航道內(nèi)距Q輪1.6nmiles左右的一艘未向VTS報(bào)告的大船，未被跟蹤。經(jīng)與Q輪核實(shí)，實(shí)際未被跟蹤的船舶是Q輪，VTS顯示的信息是錯(cuò)誤的，原因是該輪GPS出現(xiàn)故障，GPS顯示的起錨不久的位置和航向、航速信息，導(dǎo)致VTS收到Q輪的AIS信息與實(shí)際不符，所以駕駛員和AIS使用人員要注意AIS虛假信息和錯(cuò)誤報(bào)告的識別。

4.3　不能正確操作，使AIS信息與實(shí)際狀況不符

目前我國AIS的培訓(xùn)僅僅在海上保安員培訓(xùn)課程中涉及，且涉及到具體航行中的使用也不多。駕駛員對AIS的使用只能通過自學(xué)和不斷的摸索，那出現(xiàn)不當(dāng)?shù)氖褂镁筒蛔銥槠媪?。AIS的航向信息可以從電羅經(jīng)上接入，也可以人工輸入；AIS的航跡向信息可以通過儀器本身計(jì)算或人工輸入風(fēng)流壓差。有的船舶隨意輸入風(fēng)流壓差，導(dǎo)致AIS顯示的矢量圖象與實(shí)際移動相差甚遠(yuǎn)，有的相差70度到80度。該錯(cuò)誤信息使其它船舶的AIS計(jì)算與該船間的CPA，TCPA不正確，目標(biāo)危險(xiǎn)程度顯示不真實(shí)，出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警和漏報(bào)警，駕駛員如盲目相信AIS則可能引發(fā)碰撞事故。

4.4　單獨(dú)使用AIS的局限性

AIS不能取代雷達(dá)；AIS僅在雙方均安裝了該設(shè)備的情況下才能顯示和進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。對沒有安裝該設(shè)備的船舶無法顯示和跟蹤，特別是小型船和漁船一段時(shí)間內(nèi)可能不會安裝AIS設(shè)備。對其他靜止目標(biāo)及水域環(huán)境等無法顯示，或顯示的不是水域的全景交通圖象。

5　AIS的前景展望

由于目前不是所有的船舶都配備有此設(shè)備，例如游船、內(nèi)陸水域船舶等，所以必須生產(chǎn)出滿足較低航行標(biāo)準(zhǔn)的、經(jīng)濟(jì)的AIS設(shè)備。隨著IMO關(guān)于AIS標(biāo)準(zhǔn)的出臺和不斷提高，各種研制廠商也不斷地推出了具有最新功能的AIS設(shè)備。AIS將成為對現(xiàn)存導(dǎo)航系統(tǒng)(包括雷達(dá))最重要的補(bǔ)充。總之，經(jīng)AIS接收的數(shù)據(jù)將提高值班駕駛員獲取信息的質(zhì)量，增強(qiáng)通航意識。配備合適的圖象裝置，船載AIS通過計(jì)算到達(dá)最近點(diǎn)(CPA)和從目標(biāo)船發(fā)送的數(shù)據(jù)，將能提供快速、自動和精確的碰撞危險(xiǎn)信息，為自動避碰系統(tǒng)的發(fā)展提供了較好的數(shù)據(jù)源。AIS從單臺儀器向網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展，從單一的提供數(shù)據(jù)向智能專家系統(tǒng)發(fā)展，與VTS結(jié)合向新型船舶交管系統(tǒng)方向發(fā)展，向互聯(lián)網(wǎng)(INTERNET)發(fā)展。AIS已不是簡單的船舶裝備的單獨(dú)航行儀器，它與海岸AIS網(wǎng)構(gòu)成船岸之間航海保證系統(tǒng)，進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)，具有廣闊的前景。船舶AIS與電子海圖顯示(ECDIS)技術(shù)集成為“新型船舶避碰專家系統(tǒng)”，AIS與過去基于雷達(dá)的VTS結(jié)合集成為“新型船舶交管系統(tǒng)”。AIS既是航海導(dǎo)航通信設(shè)備，又是船舶信息化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用傳統(tǒng)的甚高頻水上移動通信頻率，采取了自主時(shí)分多通道訪問協(xié)議的數(shù)字通信技術(shù)，以先進(jìn)的GPS定位作為船位的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電子海圖顯示為顯示終端，因此在海事管理方面有廣闊的應(yīng)用前景，對船舶交通管理具有監(jiān)督能力，對運(yùn)輸船隊(duì)有調(diào)度、營運(yùn)的管理能力，對船舶進(jìn)出港口具有領(lǐng)航能力，對船舶遇險(xiǎn)有搜救能力，對海上航行的船舶有獲得航行警告和氣象信息的能力，還有船舶與公司之間信息通信的能力。

隨著航運(yùn)技術(shù)的發(fā)展，AIS技術(shù)必將得到更大的發(fā)揮和完善，為航運(yùn)的發(fā)展帶來更大的便利。

作者：郭濱  來源：天津航海