关于虚拟航标及其应用研究

杨运航

摘 要：虚拟航标是一种集合卫星导航定位技术、计算机应用技术等于一体的现代化技术，在本次研究中，详细了解虚拟航标原理的基础，并对其应用问题进行了分析，并介绍了未来虚拟航标技术的发展方向，有助于进一步加深相关人员对虚拟航标技术的认识，扩展虚拟航标的应用范围。

关键词：虚拟航标 自动识别 定位

在当前，虚拟航标技术具有广阔的应用前景，包括海上油气采集、还想导航等都可以发现虚拟航标技术的身影，并且随着现代信息技术的发展，该技术的技术水平将会进一步天提高，更好的适应未来社会发展要求。因此，相关人员需要详细了解虚拟航标技术，并对其应用路径进行分析，这也是本次研究的重点。

1.虚拟航标技术分析

1.1基于AIS的虚拟航标技术

虚拟航标是在AIS网络技术上而出现的一种新型航标引用技术，是一种无实体的航标，通过从附近的AIS基站发送信息，达到快速定位的目的。虚拟航标技术具有明显的先进性，综合了网络技术、卫星导航行为等高新技术，将电子海图信息和显示系统、AIS基站等有效的结合在一起，可以通过AIS基站及时向区域内的航标信息返送给用户，并在ECDIS上显示出来。这样用户在使用虚拟航标技术时，可以通过ECDIS所反馈的信息，了解航标符号的特定位置，进而达到预警、监控等目的。

AIS虚拟航标系统是在3G系统的基础上，通过3G系统所具有的信息采集、定位、人际交互等功能，获得非遥测航标数据，并将采集的数据转变为AIS接口数据模式，并完成网络发布；之后相关部门或者船舶可以在ECDIS界面上显示出被发布的数据。在这个过程中监控中心可以直接将数据上传到AIS接口，并且通过AIS处理器对各种传送过来的数据进行格式转换。

与传统技术相比，虚拟航标技术具有明显的先进性，主要表现为：（1）可以通过AIS与船用雷达显示器，提供各种有助于天气指示的辨识航标；（2）可以将附表位置使用信号发生与现实终端的位置，因此支持实时定位；（3）为传统雷达提供了精准的基准点；（4）为航路、区域等提供精准的界限数据；（5）提供各种气象数据。

1.2虚拟航标的分类

目前，虛拟航标的分类主要集中在两方面，分别为无实体的虚拟航标、有实体的虚拟航标等。

其中有实体的虚拟航标又被称为“仿真航标”，可以根据不同管理需求，在依靠航标信息发送关键资料后，将其妥善安置在不同位置。一般实体虚拟航标的信息传递特征十分明显，这就是AIS站电文需要从多个位置发射，且这种发射的点是不确定的，但是接收方却可以识别AIS电文位置。考虑到这种特殊性，需要独立设置仿真航标。此时的仿真航标通常也包括两种，其具体内容如表1所示。

相比之下，无实体的虚拟航标代表了AIS电文系航标电文，代表一些原本存在的航标，但是从定位效果来看，这种航标所指示的位置十分精准，将会在显示器的规定位置上会选择并不存在的物理航标，在显示器上也会标准该信号所对应的航标为虚拟航标。例如，在新的沉船处设置物理浮标之前，就可以选择虚拟浮标代替，也有可以发现定位的作用。

2.虚拟航标应用研究

2.1虚拟航标技术的应用现状

当前虚拟航标技术具有广阔的应用前景，并在很多行业中发挥着作用，包括海洋油气产业、航行定位等，与传统的手段相比，虚拟航标技术最显著的优点就是对定位数据的监测，不仅可以满足多种复杂天气情况下的监测要求，还能实现长远距离的数据传输，为航海安全提供支持。文献认为，现阶段虚拟航标技术主要被应用在以下几种环境下：

（1）可以在新沉船位置设置浮标，通过该浮标来对周围船舶航行情况进行约束；（2）在设置拥有航标前，通过浮标对目标位置做更全面的定义，提示危险；（3）若目标区域的船舶数量较大或者交通流量相对复杂的情况下，设置实物航标的情况下往往会成为航海的障碍物，就可以通过虚拟航标技术来代替实物航标。

同时，根据国际航标协会的相关规定，在《关于海区航标服务中使用AIS的建议案》中，明确提出了离岸建筑物都需要装备AIS航标要求，由此可见，现阶段的虚拟航标技术已经被广泛的应用在航海项目中；同时按照国际海事组织的相关要求，航行300总吨和国内沿海航行500 总吨及以上的船舶都需要安装AIS设备，并且较大的船舶中还需要安装电子海图显示和信息系统。由此可见，现阶段相关地区在应用虚拟航标时，已经基本构建了一个全面的虚拟航标体系平台，通过所有虚拟航标平台之间的有效结合，实现了以下目标：

（1）能够实现单位海域内的虚拟航标覆盖，确保区域内的所有船舶在运行过程中都可以接收到航行信号，自动识别航区内的各种危险物，如沉船、海上油气平台等。（2）记录目前各种航海信息，并为周船舶提供一个精准的定位点，方便船舶以此点为基准进行调整，保证航行安全。（3）依靠虚拟的AIS基站，获取周边地区的气候资料，并实时向周围船舶发送。（4）面对各种突发的航海安全事件，都可以通过基站快速定位，为制定救援计划提供指导。

2.2虚拟航标技术的未来发展趋势

在当前虚拟航标技术具有满意的应用价值，但是虽然虚拟航标在航海中的应用已经成为未来发展的主要趋势，但是在实践中还存在一定的问题，主要表现为：（1）目前受技术、资金等多方面因素影响，虚拟航标还无法满足所有船舶的使用要求，并且虚拟航标在不同显示终端上的显示效果还存在一定的问题，这会影响其应用效果。（2）目前虚拟航标在应用中还尚未制定相关管理规范，这是因为虚拟航标在实施阶段会涉及很多的部门，为了可以让该技术更好的发挥效果，就需要调节ITU、IALA等技术，并制定一个统一的管理制度。

所以针对这一问题，在未来工作中必须要重点开展以下工作：（1）进一步提高虚拟航标技术的应用效果，需要进一步提高AIS网络系统自身的可靠性，并且在应用过程中还要考虑到各种安全因素对虚拟航标技术的影响，执行详细的管理对策；同时在相关电子导航设备出错可能性以及其对干扰的敏感性；需要考虑AIS VDL容量大小 FATDMA设计的合理性。（2）应该满足未来日益增长的航行需求，可以对其发展发展方向做说明，并且通过制定一个统一的国际高标准，明确虚拟航标技术的相关规范，通过该规范给予虚拟航标技术指导，这也成为推动未来相关技术发展的关键。（3）从长远角度来看，AIS网络系统将全面建成，虚拟航标也将得到更好的推广及应用，从而为海上船舶提供安全、便捷、稳定的助航服务

3.结论

在当前海洋行业中，虚拟航标技术的出现推动了传统航海模式的变革，与传统技术相比，该技术的出现最大程度上满足了未来行业发展的需要，技术可行性。同时在未来发展中，随着AIS、ECDIS等技术的发展，虚拟航标技术将会得到进一步完善，最终提高了整个技术的应用效果。

参考文献：

[1]方英豪，刘世江.AIS虚拟航标的可行性[J].中国水运，2017，06： 42-45.

[2]国际航标协会（IALA）A-126建议案AIS在航标上的应用—附件航标自动识别系统[J].船用导航雷达，2018，04：133-135.

[3]周需要.基于AIS技术的航标应用研究[D].上海海事大学，2016.