內容提要：為保證船舶的安全營(yíng)運，現代航海技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應用并保持持續快速的發(fā)展，如雷達ARPA、AIS、ECDIS的綜合運用；基于高精度定位等各類(lèi)傳感器技術(shù)的應用；基于網(wǎng)絡(luò )的本船內部及遠程實(shí)時(shí)或近于實(shí)時(shí)的監控等等，對防范船舶碰撞、觸礁、觸淺等海事的發(fā)生發(fā)揮了重要作用。但現代航海技術(shù)均各有優(yōu)缺點(diǎn)，本文將對當前流行的幾種船舶避碰手段進(jìn)行分析，旨在提出一些注意點(diǎn)，供參考。

關(guān)鍵詞：避碰 雷達 AIS&ECDIS 傳感器

1船舶碰撞危險判定的核心參數

經(jīng)典船舶碰撞危險判斷的依據是測算目標船的六大參數：TB真方位、D距離、DCPA最近會(huì )遇距離、TCPA到達最近會(huì )船點(diǎn)所需時(shí)間、TC目標真航向、TV目標真航速。對于船舶會(huì )遇危險的考慮優(yōu)先順序又從兩個(gè)層面入手：一是位置關(guān)系，一般采納先近后遠，先首后尾，先正橫前后正橫后，先右后左的順序，但這種原則并未考慮船舶之間的位置變化規律，只能是在最初發(fā)現來(lái)船，所有標繪活動(dòng)尚未開(kāi)始時(shí)的一種粗淺的信息處理的先后排序；二是從DCPA、TCPA入手，認為DCPA小于安全值為危險船，且越小越危險，結合TCPA來(lái)決定危險的緊迫程度，認為TCPA小于設置范圍則存在緊急碰撞危險，同時(shí)根據《國際海上避碰規則》要求，把會(huì )遇過(guò)程中的碰撞階段分為自由行動(dòng)階段、碰撞危險階段、緊迫局面階段、緊迫危險階段。按會(huì )遇態(tài)勢劃分對不同區域的來(lái)船，本船又存在直航權利與讓路義務(wù)之分，并對不同會(huì )遇態(tài)勢下本船與來(lái)船的行動(dòng)許可作了詳盡的規定，《規則》還在能見(jiàn)度不良時(shí)作了進(jìn)一步陳述，此時(shí)船舶互有避讓義務(wù)①。

可見(jiàn)，DCPA、TCPA是海上避讓的決定碰撞危險度的核心參數，對于船舶避碰行為的取決，DCPA、TCPA是前提，以此評判是否避讓?zhuān)茏尰蛱摂M避讓(試操船)的效果也通過(guò)它們來(lái)評價(jià)。

2雷達與AIS獲得DCPA與TCPA的過(guò)程分析

2．1雷達ARPA協(xié)助避碰求取DCPA與TCPA

雷達協(xié)助船舶避碰是船舶探測目標并加以分析與決策的重要手段，特別是在能見(jiàn)度不良的情況下，這種手段尤顯重要。雷達利用電磁波的反射特性測得目標相對我船的方位，即舷角，將我船的羅經(jīng)航向考慮進(jìn)去即得到目標的真方位。在某一時(shí)刻測得目標的方位和距離即得到目標這一時(shí)刻的位置A，隨后進(jìn)行目標的系統觀(guān)測，經(jīng)過(guò)△t時(shí)間后，用同樣方法得到目標的第二位置B。

目標船相對航速、航向的計算：由圖1可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)A、B位置差解算，可以推算出目標船的相對航向jR，及相對航速VR。

當系統觀(guān)測目標到達B點(diǎn)時(shí)，我們根據VR，jR及B點(diǎn)的位置可求得目標的DCPA與TCPA。

DCPA=R2sin(jR-B2)

TCPA=R2cos(jR-B2)/VR

2．2 AIS協(xié)助避碰求取DCPA與TCPA

AIS協(xié)助船舶避碰，是船舶相互發(fā)送與接收船舶位置及運動(dòng)參數信息并附加船舶的靜態(tài)信息，為船舶避讓決策提供重要參考，并同時(shí)對船舶進(jìn)行識別以利于有效溝通。近年來(lái)，這一手段以其高效、直觀(guān)、良好的數據兼容性、易于疊加與共享。得到了全面的重視及廣泛的應用。

AIS設備利用甚高頻81、82頻段，采用SOTDMA自組織時(shí)分多址技術(shù)，在一定的電磁波覆蓋范圍內，一定的容量下，實(shí)現船舶間，或與岸基臺的有效的無(wú)擁塞通信，通信的內容包含目標的靜態(tài)信息：如船名、呼號、IMO編號、MMSI等；和目標船傳感器動(dòng)態(tài)信息：如GPS(GNSS)船位信息、航向信息、航速信息等②。

在避碰決策計算中，首先要將我船與目標船的地理位置信息換算為相對我船的位置數據。設我船船位為(λ0，φ0)，目標船船位為(λt，φt)，則目標船與我船的位置差為(Dλ，Dφ)，其中：Dλ=λt-λ0 Dφ=φt-φ0(計算時(shí)北緯、東經(jīng)取正值，南緯、兩經(jīng)取負值)。

根據航海學(xué)，目標方位：，其中DMP為緯度漸長(cháng)率差。因在避碰中，目標與我船位置較近，近似認為。

目標的距離：。

目標相對我船航向、航速計算：AIS船舶航向航速數據來(lái)源于羅經(jīng)、計程儀等傳感器。設我船航向、航速為(TC0，TV0)，目標船航向、航速為(TC1，TV1)，目標的相對航向jR，及相對航速VR可作如下求解，見(jiàn)圖2：

3運用雷達與AIS協(xié)助船舶避碰的比較

3.1漏警與虛警方面

雷達電磁波具有直線(xiàn)傳播的特性，因此雷達對目標的探測存在陰影區，另外受雷達天線(xiàn)高度與垂直波束寬度的限制，以及雷達發(fā)射脈沖寬度與收發(fā)開(kāi)關(guān)恢復時(shí)間的限制，雷達觀(guān)測存在盲區。這樣近距離目標、遮擋物后的目標有可能探測不到，另外對于反射性能不好的目標在發(fā)現方面亦存在欠缺，ARPA對目標的跟蹤還存在目標丟失與誤跟蹤現象。

而AIS對所有安裝了AIS裝置的物體，在有效范圍內，探測能力大大增強。例如，從黃浦江駛出的船舶與從海入長(cháng)江或由長(cháng)江入海的船舶之間，往往由于岬角形成的陰影，雷達難以探測，而AIS可以有效探測，甚至從AIS靜態(tài)信息中可以知道目標船上下水意圖。但AIS也存在很大漏警問(wèn)題，對未安裝AIS的目標船、地理目標(如浮筒等)都不能探測，應考慮補充手段。

3.2避碰數據的可靠性方面

雷達對船舶避碰的核心數據CPA、TCPA的計算是由目標前后相對我船的位置改變計算而得的，顯然誤差來(lái)源在雷達本身，本船與目標船的航向、航速數據的誤差都不致對其構成影響。

而AIS對目標的避碰核心數據的計算，是由我船、它船地理位置反推相對位置，再以此位置關(guān)系為基礎．依靠我船航向、航速及目標船航向、航速反算出來(lái)的。其中船舶定位傳感器、航速傳感器、航向傳感器的誤差均成為避碰核心數據的誤差來(lái)源。因此相比較后。雷達ARPA在避碰數據的可靠性方面明顯優(yōu)于AIS。當然，通過(guò)提高船位、航速、航向傳感器的可靠性與精確度，將使AIS給出的避碰數據更可信④。

3.3避碰數據給出的快速性方面

雷達對船舶避碰的核心數據CPA、TCPA的計算，必須有足夠的時(shí)間等待相對位置的改變，才能推算出后續的相對位置變化規律，當原有的相對位置變化規律被破壞后，又需要重新等待。一般，人工標繪得到目標的DCPA、TCPA需要6-12min，ARPA標繪也需要3min左右的延時(shí)，很顯然是不及時(shí)的。

而AIS從其計算機理可以看出，它可以實(shí)時(shí)給出該數據，這一點(diǎn)非?？少F，尤其在頻繁操縱的通航環(huán)境中，可以隨時(shí)知悉碰撞危險。

3．4協(xié)調與查核方面

由于AIS的首要功能是船舶識別。它在船舶溝通方面的優(yōu)勢表現非凡，這一點(diǎn)雷達ARPA是無(wú)法相比的。AIS還能提供更多的信息使雙方方便地了解對方的操縱意圖，使得避讓更為及時(shí)與協(xié)調；在避讓行動(dòng)實(shí)施后，AIS以其計算的實(shí)時(shí)性，還能更快地提供避讓效果，很大程度減少了不協(xié)調避讓③。

4結束語(yǔ)

應用雷達和AIS協(xié)助避讓時(shí)，應清醒考慮到AIS與雷達ARPA提供避碰數據的特點(diǎn)?？衫美走_目標的位置來(lái)分析AIS目標位置的準確度，不致造成因GPS船位誤差引起AIS目標船相對我船的位置偏差；在我船與目標船穩定航行時(shí)，可利用雷達ARPA給出的CPA、TCPA以及相對矢量來(lái)分析AIS給出的CPA、TCPA與相對矢量，如有誤差，應分析AIS產(chǎn)生誤差的原因，并清醒認識到此時(shí)不能依賴(lài)AIS；在經(jīng)核對AIS不存在這些誤差時(shí)?？沙浞掷?/SPAN>AIS便于溝通與快速處理的優(yōu)勢。實(shí)現有效審核與協(xié)調避讓?zhuān)瑫r(shí)在此基礎上，更應利用AIS與ECDIS良好兼容的特點(diǎn)，對照地理目標，實(shí)現避讓與導航的完美結合。

作者：馮愛(ài)國  來(lái)源：航海技術(shù)