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。文章系統地介紹了AIS的由來(lái)、結構和功能、在航海安全中的應用、使用時(shí)的局限性和發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞： AIS 結構 功能 避碰 應用趨勢 注意事項
1 AIS的由來(lái)
目前，航運事業(yè)發(fā)展迅速。各個(gè)國家的船舶正朝著(zhù)大型化、高速化方向發(fā)展，船舶數量和水 域交通密度及危險貨物裝載量不斷增加，海損事故時(shí)有發(fā)生，嚴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。國際海事組織(IMO)、國際航標協(xié)會(huì )(IALA)和國際電信聯(lián)盟(ITU)等國際組織經(jīng)過(guò)多次研究和討論，基本確定了船舶自動(dòng)識別系統(AIS-Automatic Identification system)的概念、工作頻率、系統構成、信息交換方式和系統性能標準。
2 AIS的結構和功能
1.1 AIS的結構
AIS系統主要由岸臺系統和船臺設備兩部分組成。
1.1.1 岸臺系統
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、VHF DSC接收機、基站控制器(BSC)、網(wǎng)絡(luò )設備、控制軟件和應用軟件組成。AIS基站收發(fā)機遵從ITU-RM.1371-1建議案《AIS技術(shù)特性標準》，可安裝在VIS系統中或作為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)機可以相互連接實(shí)現對海岸線(xiàn)的覆蓋。收發(fā)機還可配置為轉發(fā)站。
1.1.2 船臺設備
是一種VHF海上頻段的船載廣播式應答器。一個(gè)典型的AIS船臺由1臺VHF發(fā)射機、2臺VHFTDMA接收機、1臺VHFDSC接收機、1臺帶有標準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(lèi)型、船舶長(cháng)度、寬度、吃水、所載危險貨物等信息。
1.2 AIS的功能
SOLAS第5章第19條中規定了通用AIS的配備要求。該系統的配置已于2002年7月1日起新造船舶開(kāi)始強制執行，同時(shí)，對所有從事海上航行的船舶于2004年7月1日起強制裝備，300總噸以上能夠從事國際運輸的船舶，500總噸及以上不從事國際航運的貨船和所有客船，均需要安裝AIS的設備。
規則闡述的AIS大體有如下功能：
(1)系統可在無(wú)人介入的情況下，主動(dòng)連續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(lèi)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)系統能自動(dòng)接受處理來(lái)自他船的操縱和船位信息；
(3)系統內設測試設備(BITE)；
(4)能與AIS岸臺交換數據；
(5)能識別船只、檢測和跟蹤船舶；
(6)大大簡(jiǎn)化了信息的交流量和交流次數；
(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)際應用
航海者都認為AIS系統是一種有效的避碰手段，給航行安全帶來(lái)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容和時(shí)間
1999年新加坡AIS小規模測試表明：有了AIS提供的船舶信息，使船方只要進(jìn)行簡(jiǎn)單的船位報告，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(yǔ)言障礙及誤解，有利于船舶相互間集中時(shí)間進(jìn)行協(xié)調避讓。
3.2 AIS系統有助于船舶和VTS識別雷達盲區船舶的航行動(dòng)態(tài)
因雷達發(fā)射波被島礁等阻斷，船舶雷達無(wú)法捕捉到該雷達盲區航行船舶，這給船舶航行帶來(lái)了一定的安全隱患。而VTS跟蹤的未配置AIS系統的船舶進(jìn)入雷達盲區，船舶標識符(VTS標注的船舶識別符號)按船舶進(jìn)入雷達盲區時(shí)的速度、航向前進(jìn)，無(wú)疑會(huì )與船舶實(shí)際位置發(fā)生出入，如果船舶在盲區錨泊，船舶標識符就會(huì )移失，與其他船舶、物標發(fā)生假碰撞報警，錨泊船也會(huì )失去跟蹤，這些給VTS和船方都造成了不小的麻煩。而裝備AIS系統的船舶通過(guò)與附近船舶及岸基AIS數據的實(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(dòng)態(tài)更易識別。
3.3 AIS讓雷達回波、船舶標識符及AIS識別標識符緊緊關(guān)聯(lián)在一起。從而有效避免了船舶標識符交換現象，讓船舶標識符實(shí)時(shí)標識在船舶實(shí)際位置上。
3.4 AIS對航行水域環(huán)境的應用
燈標、浮標等航標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(lái)事故。但是這些航標是否移位，有的時(shí)候不能被及時(shí)發(fā)現或者及時(shí)改正，船舶也不能及時(shí)地得到通知。如果在A(yíng)IS系統情況下仍需要現行的實(shí)物航標，只要在現行燈標體上安置1臺AIS設備就能解決。當燈標發(fā)生移位時(shí)，移位了的燈標上的AIS設備就能把移動(dòng)了的位置報告出來(lái)并報警，這對航行安全是非常有益的，可以有效地減少因為看錯燈標或者定位錯誤而產(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規定：船舶上安裝的AIS設備除在有國際協(xié)議、規則或標準要求保護航行信息的情況下(如為避免海盜獲悉船舶信息)不得停止使用，故此，只要在沿海地區合理布局AIS基站，每一條配備AIS設備的航行船舶動(dòng)態(tài)都能被實(shí)時(shí)跟蹤、記錄。近幾年事故調查表明：沿海地區發(fā)生的船舶碰撞事故，大多數肇事逃逸嫌疑船舶都是VTS通過(guò)保存的AIS數據進(jìn)行排查確定的。同時(shí)AIS系統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告后，可以立即組織進(jìn)行搜救。
3.6 AIS系統有助于船舶避碰
2002年7月倫敦舉辦的IMO/IALA大會(huì )關(guān)于A(yíng)IS的報告中，IM0助理秘書(shū)長(cháng)就曾在報告中提及將AIS作為一種適合當時(shí)環(huán)境和情況的有效手段加入到《1972年國際海上避碰規則》第5條(了望)和第7條(斷定是否存在碰撞危險)中；而許多資深船長(cháng)也認為AIS系統作為一種了望、避碰手段已經(jīng)運用于航海中。
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發(fā)生的重大事故，往往是能見(jiàn)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探測的影響及選用雷達距離標尺帶來(lái)的限制，在適當距離內，雷達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，造成了海上人命財產(chǎn)的極大損失。所以本人強烈建議小船更應安裝AIS系統，以便大型船舶值班駕駛員能及時(shí)掌握小船動(dòng)態(tài)，避免事故發(fā)生。
3.6.2 AIS系統是一種提供適時(shí)信息以斷定是否存在碰撞危險的有效手段值班駕駛員可通過(guò)AIS船對兩船的DCPA和TCPA進(jìn)行分析，提供的實(shí)時(shí)數據幫助值班駕駛員斷定是否存在碰撞危險。所以AIS系統是一種避免碰撞的有效手段。裝備AIS系統的兩船如果存在碰撞危險，她們?yōu)楸苊馀鲎捕鞯暮较蚝秃剿俚娜魏巫儎?dòng)都會(huì )通過(guò)AIS被對方實(shí)時(shí)而準確地探知，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用良好的船藝避免與他船碰撞，并細心查核避免行動(dòng)的有效性，直到最后駛過(guò)讓清為止。
4 AIS實(shí)際使用中應該注意的問(wèn)題
目前AIS設備已進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的強制安裝和使用階段，但是任何一種設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系統在使用時(shí)容易出現的幾個(gè)問(wèn)題：
4.1 AIS位置信息可能出現誤差
與AIS相連的任何設備或傳感器的準確度或其出現故障都將影響到AIS信息的準確性。該情況在實(shí)際工作中已經(jīng)得到驗證。本人查閱了進(jìn)出廈門(mén)港口的一段時(shí)間內裝有AIS船舶的AIS船位信息與雷達回波進(jìn)行比較，發(fā)現兩者之問(wèn)存在一定的誤差。在廈門(mén)VTS顯示系統中，當AIS船位信息與雷達回波較近時(shí)，兩者融合在一起，顯示一個(gè)船位信息；當兩者相差較大時(shí)則分別顯示AIS信息與雷達回波信息。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左右的坐標系統誤差，20m左右的海圖和作圖誤差。經(jīng)調查2004年11月下旬進(jìn)出廈門(mén)港的船舶，共有350艘裝有AIS，其AIS船位信息與雷達船位信息不一致的占12%，部分船舶AIS船位與雷達船位相差200m以上，有一船相差478m，另一船竟達935m。廈門(mén)VTS中心雷達在工程驗收時(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信息的準確度
2004年3月，Q輪向廈門(mén)VTS中心報告，該輪從檢疫錨地起錨進(jìn)港，VTS中心通過(guò)AIS對該輪進(jìn)行跟蹤，十幾分鐘后VTS工作人員發(fā)現Q輪剛出錨地，AIS矢量圖象與進(jìn)港海圖不符，同時(shí)航道內距Q輪1.6nmiles左右的一艘未向VTS報告的大船，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顯示的信息是錯誤的，原因是該輪GPS出現故障，GPS顯示的起錨不久的位置和航向、航速信息，導致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虛假信息和錯誤報告的識別。
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的培訓僅僅在海上保安員培訓課程中涉及，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(guò)自學(xué)和不斷的摸索，那出現不當的使用就不足為奇了。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(guò)儀器本身計算或人工輸入風(fēng)流壓差。有的船舶隨意輸入風(fēng)流壓差，導致AIS顯示的矢量圖象與實(shí)際移動(dòng)相差甚遠，有的相差70度到80度。該錯誤信息使其它船舶的AIS計算與該船間的CPA，TCPA不正確，目標危險程度顯示不真實(shí)，出現錯誤報警和漏報警，駕駛員如盲目相信AIS則可能引發(fā)碰撞事故。
4.4 單獨使用AIS的局限性
AIS不能取代雷達；AIS僅在雙方均安裝了該設備的情況下才能顯示和進(jìn)行聯(lián)絡(luò )。對沒(méi)有安裝該設備的船舶無(wú)法顯示和跟蹤，特別是小型船和漁船一段時(shí)間內可能不會(huì )安裝AIS設備。對其他靜止目標及水域環(huán)境等無(wú)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備，例如游船、內陸水域船舶等，所以必須生產(chǎn)出滿(mǎn)足較低航行標準的、經(jīng)濟的AIS設備。隨著(zhù)IMO關(guān)于A(yíng)IS標準的出臺和不斷提高，各種研制廠(chǎng)商也不斷地推出了具有最新功能的AIS設備。AIS將成為對現存導航系統(包括雷達)最重要的補充?？傊?，經(jīng)AIS接收的數據將提高值班駕駛員獲取信息的質(zhì)量，增強通航意識。配備合適的圖象裝置，船載AIS通過(guò)計算到達最近點(diǎn)(CPA)和從目標船發(fā)送的數據，將能提供快速、自動(dòng)和精確的碰撞危險信息，為自動(dòng)避碰系統的發(fā)展提供了較好的數據源。AIS從單臺儀器向網(wǎng)絡(luò )方向發(fā)展，從單一的提供數據向智能專(zhuān)家系統發(fā)展，與VTS結合向新型船舶交管系統方向發(fā)展，向互聯(lián)網(wǎng)(INTERNET)發(fā)展。AIS已不是簡(jiǎn)單的船舶裝備的單獨航行儀器，它與海岸AIS網(wǎng)構成船岸之間航海保證系統，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(zhuān)家系統”，AIS與過(guò)去基于雷達的VTS結合集成為“新型船舶交管系統”。AIS既是航海導航通信設備，又是船舶信息化的網(wǎng)絡(luò )系統，利用傳統的甚高頻水上移動(dòng)通信頻率，采取了自主時(shí)分多通道訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議的數字通信技術(shù)，以先進(jìn)的GPS定位作為船位的基礎數據，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用前景，對船舶交通管理具有監督能力，對運輸船隊有調度、營(yíng)運的管理能力，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(zhù)航運技術(shù)的發(fā)展，AIS技術(shù)必將得到更大的發(fā)揮和完善，為航運的發(fā)展帶來(lái)更大的便利。
作者：郭濱 來(lái)源：天津航海
