船船、船岸间利用AIS进行信息交换的注意事项

陈玮

摘  要：船舶之间避免碰撞一直是航海安全的主题。随着船舶总量的增加及向着大型化和高速化方向发展，世界重要水道，尤其是港口及附近水域显得尤为拥挤，海上交通事故及险情频发，给航行安全和海洋环境造成了巨大的威胁。目前，船船间及船岸间的相互识别主要是船舶自动识别系统。笔者根据船舶引航实践，发现船舶自动识别系统存在一定的局限性，提出了利用船舶自动识别系统进行船舶识别及信息交换的注意事项和克服方法，以提高船舶航行的安全性。

关键词：船舶;识别;信息;通信;船舶自动识别系统;全球定位系统

0 引 言

为了加强和保障船舶的航行安全，船船间及船岸间的相互识别和信息交换一直备受重视。旗号通信、灯光信号通信、无线电报通信、无线电话通信、雷达识别及标绘和AIS等的产生，尽管通信在不断进步，因为都存在一定的局限性，事故仍然不能避免。本文通过介绍船船间及船岸间的通信演化过程，提出船船、船岸间利用船舶自动识别系统（AIS）进行信息交换的注意事项。

1 船船、船岸间的通信演化过程

1.1 旗号通信

船船、船岸之间使用旗号通信至今已至少有几百年的历史，根据可以查到的资料表明：1777年，英国的美洲舰队司令豪上将编印了一本信号旗手册，成为有记录第一位编写信号旗手册的人。1965年政府间海事协商组织（Intergovernmental Maritime Consultative Organization， IMCO），也就是现在国际海事组织（IMO）的前身，对国际信号旗通信规则进行了四次修订，最终成为目前我们仍在继续使用的国际信号旗规则。

1.2 灯光信号通信

受人眼能见视觉距离的限制，且当光线昏暗或信号旗在背景中不可辨时，信号旗的信息传递效果和准确性便大打折扣。由于信号旗通信有着较大的局限性，美国人摩尔斯（Samuel Morse）在总结前人艾尔菲德·维尔（Alfred Lewis Vail）灯光信号通信编码的基础上，加以完善，于1844年发明了也就是现在还在使用的摩尔斯电码（Morse Alphabet），进一步规范了灯光信号的通信。目前灯光通信还在较多场合使用，如航海人员使用白昼信号灯、激光手电筒等以此表明船舶动态和交换避让意图等。

1.3 无线电报通信

作为船岸之间的通信工具，19世纪30年代发明的电报解决了岸上与船舶间即时远距离通信的问题。电报信息通过专用设备，用编码代替文字和数字等，以电脉冲信号的方式发送出去，这些信号传到对方，接收机把电脉冲信号编码接收下来，再翻译成文字或字母、数字和标点符号等，从而完成了通信。但由于过程复杂，船船间为避免碰撞而进行实时交流比较困难，对船舶之间交换避让信息不实用。

1.4 无线电话通信

1875年，英国人亚历山大·贝尔（AlexanderGrahamBell）从电报机中应用了能够把电信号和机械运动互相转换的电磁铁中受到启发，发明了人类第一部有线电话。为了增强移动性和更高的可用性， 在第二次世界大战期间，无线电话便应运而生，并在战后进入商用，同时扩大到了航运业。按照国际海事通信的统一规定，海上船用甚高频（VHF）有统一的工作频率。根据SOLAS公约第Ⅳ章的规定，所有客船和300总吨及以上的货船，应配备一台VHF无线电话。随着VHF无线电话的降价，越来越多的船舶安装了它，甚至不少于一台。船舶安装VHF无线电话给航行安全带来了更多的方便，但当存在可能的语言障碍或通信繁忙、干扰等原因时，会造成通信不畅。也曾因语言交流上存在障碍，不能及时沟通或误解对方船舶的信息和操船意图，最终导致碰撞事故发生的案例[1]。

1.5 雷达

因海上的雾、霾、雪、雨或其他类似原因而使船舶的能见距离受到限制，又如在晚上，有些小船、浮冰或其他漂浮物等肉眼不能被发现，于是航海工程师们研究发明了用于探测前方冰山和周围船舶的雷达。20世纪60年代末到70年代初又出现了自动雷达标绘仪，进一步发挥了雷达在船舶避碰上的作用，成为驾引人员的眼睛，在辅助船舶航行，尤其是在低能见度或拥挤水域起到了积极的作用。但因雷达微波易受距离分辨率和方位分辨率的限制及天气、海浪等影响，故在狭窄水道或通航密集水域，包括目标船的快速改向等，都极易造成误跟踪和目标丢失;还有雷达回波从目标船的不同部位反射也会影响所得数据的精度。同时雷达数据处理系统对跟踪目标船的运动参数计算往往需要数分钟，不能获取目标船的即时速度、航向及艏向，也不能提供目标船的船名、长度、吃水、船舶类型和航行状态等信息，所以船船、船岸之间得到的信息不够完整。

2 船舶自动识别系统的产生及作用

为解决船船、船岸之间互相识别问题，需要研究和开发一种能够准确全面地进行信息交换的设备[2]。随着全球定位系统（Global Positioning System，GPS）的卫星信号覆盖全球，GPS全天候的定位精度满足要求，20世纪90年代初，欧美等发达国家致力于研究船船、船岸之间的信息交换成为可能。

2.1 船舶自动识别系统

在船舶的自动识别系统（AIS）研发过程中，较早的一种方法是基于VHF数字选择呼叫（Digital Selective Calling，DSC）技术开发而成的，称为自动应答系统，其基本方法是在VHF的70频道上以DSC方式自动发出询问信息，接收到询问信息的接收机（安装在船舶或岸台上的设备）根据询问方的要求，将本船的识别码、船名、船位、航向、航速、吃水等信息自动传给询问方，这样便实现了自动应答功能，完成了船舶的识别[3]。AIS作为通信导航系统，IMO海安会（Maritime Safety Committee，MSC）及其他的国际组织，对其标准进行了不断制定、完善和相应的补充，同时对AIS的研究也在不断地向前推进。为满足AIS传输信息更远距离的需求，国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）于1998年通过了AIS采用的两个VHF专用频道（CH87B 161.975MHz、CH88B 162.025MHz）的决定。IMO航行安全分委会（Safety of Navigation，NAV）于1997年第43次会议上，通过了《关于通用船载自动识别系统（AIS）性能标准的建议案》，确定了通用船载AIS作为未来全球海上实施的系统;1998年7月第44次会议上，建议2002年起300总吨及以上新建造船和客轮必须安装AIS;1999年11月第45次会议上，通过了AIS限时强制性安装决定。MSC于1998年5月第69次会议上，通过了关于《通用船载自动识别系统（AIS）性能标准》的建议案;2000年6月第73次会议上，通过了新修订的SOLAS公约第V章关于船舶强制安装AIS的决议及时间表。基于2001年9月11日經历的美国“9·11”恐怖袭击事件，在2002年12月召开的IMO SOLAS公约缔约国海上保安外交大会上，通过了SOLAS公约修正案，将MSC第73次会议通过的AIS安装时间表大幅度提前，即300总吨及以上的国际航线船舶的AIS实施配备时间从2008年提前至2004年12月31日之前。

2.2 AIS的作用

船舶海上信息交换的前提就是相互识别，AIS的出现解决了困扰航海人员至今的船舶相互识别问题。20世纪末之前，大多数船舶主要通过本船的船位、与他船的雷达方位和距离等，结合VHF无线电话联系，实现船与船之间的识别，在船舶密度不高的水域中，此法尚有效。但AIS则不然，可自动交换包括船名、呼号、MMSI、IMO编号、船长、船宽和船舶类型等静态信息;包括船位、航向、航速、艏向等动态信息;包括航行状态、吃水、危险货物种类、目的港、预计抵达时间、海员人数等相关航次信息;收发与航行安全有关的短电文，并且将这些信息直接显示在显示器上。这样一来，船、岸操作人员可非常方便地根据需要，准确无误地选择任何一艘目标船进行信息交换。近十年，AIS信号融入雷达系统及电子海图显示和信息系统（ECDIS），并且不断完善，已被广泛应用。总之，AIS的出现将使船舶识别和信息交换更加快捷、方便、准确，达到让船舶驾引人员、海事管理人员等方便获得对方船舶正确信息的目的。

3 利用AIS进行信息交换的局限性及注意事项

3.1 AIS与雷达系统在船舶识别中各有千秋。AIS只对安装了AIS，并且正常工作的船舶才是“可见的”，而雷达是根据物标的反射波确定其位置，故都是“可见的”;AIS跟踪的船舶数量多、限制少，而雷达跟踪的目标数量是有限制的;通过AIS获取的信息量大，通过雷达获取的信息量小;雷达的一些功能是AIS不具备的，如相对运动/真运动矢量线的运用、尾迹的运用等。因此，船舶安装了AIS，仍然不能取代雷达;在船舶识别中，不能一味依赖AIS，一定要与雷达、VHF无线电话等结合使用。

3.2 AIS的信息输入问题导致其广播的信息容易被误解读，以静态信息中的船名及航次信息输入尤甚。①由于不同文化的差异和语言障碍的原因，真实的船名和通过AIS读出的船名往往有区别。如汉字的发音有四声的区别，于是会出现拼音相同其实船名不同或同一船名会有不同的称呼;汉字中的部分拼音字母的读音和用英语发音习惯有很大的区别，如“女”“绿”和“西”字的汉语拼音NV、LV和XI很难被外国人正确读出。[4]外国船名亦然，如“E.R.SWEDEN”“HEUNG-A BANGKOK”轮等。②由于AIS设备中船名输入有字符限制，因为部分船名太长，导致真实的船名和通过AIS获取的船名可能不一致[5]。③船舶的航次信息仅仅反映本航次信息，如果没有及时更新包括吃水及目的港等航次信息，可能播发的是错误的航次信息等。

3.3 AIS与船舶其他设备连接问题所导致的艏向及航速等动态信息可能存在误差。①如果AIS中输入的船舶罗经航向有误差，那么AIS就播发有误差的艏向。②AIS有专门的接口连接传感器计程仪，计程仪有相对计程仪和绝对计程仪两种，提供的速度就有相对速度和绝对速度。即使使用绝对计程仪，仍然可能存在速度误差，最终导致AIS播发有误差的航速。所以对AIS的罗航向输入分配器要经常性检查，包括每一次船舶断电后;可以不连接计程仪。

3.4 因GPS原因，导致AIS播发的船位动态信息存在误差。①对于雷达及ECDIS设备中接入的船舶AIS信号所显示的船位，由于现用的GPS接收机坐标系是WGS-84（1984世界测地系统），和我国沿海部分海域使用的海图坐标系是北京坐标系BEJ-54不一致，如不加以修正，此差别会造成船位误差[6]。同时包括GPS卫星信号通过各系统传输到GPS接收机所产生的误差等。②GPS信号遭受不明干扰源的干扰，致使AIS播发的船位信号发生偏差和不稳定情况时有发生。如海湾战争时发生过。2019年3月13日前后几天，在上海港圆圆沙警戒区附近水域，因GPS信号的原因，导致GPS船位信号发生偏差和不稳定，船舶驾驶台内报警不停，雷达真运动显示时图像跳跃、尾迹不清晰等。ECDIS上本船船位不正确，还发生跳跃，如图1所示。附近船舶的AIS信号时隐时现，船位也不正确，没有办法完成船船之间的识别和信息交换，还造成了船舶碰撞事故的发生。

3.5 阅读AIS的短電文很少。主管部门和船舶的船长、驾驶员可以通过AIS发布航行警/通告、与航行安全有关的短电文，但是阅读AIS的短电文很少，仅有5%的驾驶员会关注AIS文本信息[7]。

4 灯光信号通信、无线电话通信、雷达和AIS的综合利用

鉴于AIS是依托GPS的全球同步授时和提供船位，因此船舶驾引人员、海事管理人员等不能只依据AIS播发的船位及艏向确定两船间是对遇、交叉或者追越局面，由此得到的DCPA和TCPA可能是不正确的，同理也不能用于船舶避碰，应该是灯光信号通信、无线电话通信、雷达和AIS的综合利用。当夜晚对遇大批量小型船舶时，使用白昼信号灯、激光手电筒等以此表明船舶动态和交换避让意图等仍然是比较可行的方法之一;通过AIS识别了对方船名后，用无线电话联系，有针对性且直截了当，是现阶段最可行的方法之一;用无线电话发布船舶动态信息，仍然是良好船艺的主要内容之一。如遇AIS信号发生偏差和不稳定等类似情况时，首先是减速航行;其次是加强视觉瞭望，并采用雷达首向上、相对运动显示模式，适当调小或关闭尾迹功能并;最后是采用视觉、灯光通信、VHF通信与雷达定位相结合，综合利用各方面设备，以确保船舶航行安全。

5 结束语

IMO在《船载自动识别系统（AIS）船上操作导则》第一部分宗旨中最显著的位置写道：值班驾驶员应时刻意识到，其他船舶尤其游艇、渔船和军舰，以及一些岸基台站，包括船舶交通服务中心，可能未配备AIS;值班驾驶员应时刻意识到，强制要求安装AIS设备的船舶中，在某些情况下，船长依据其专业判断可能会被关闭。所以驾引人员不能片面地依赖AIS，而要强调对AIS、VHF无线电话、灯光信号、雷达等设备的灵活和综合运用;既要发挥AIS设备应有的作用，又要在使用时做到相互取长补短，这样才能确保航行安全。

我国是港口大国，港口水域航路繁忙、通航环境复杂，使用AIS是必然的选择。如果仅仅是使用依托美国GPS的全球同步授时和提供船位，不能满足我国港航业快速发展的需要，建议主管部门尽快将我国的北斗导航系统引入AIS，使北斗导航系统实现突破与发展，为全球建立高效、便捷、绿色、优质的信息交换服务体系，更好地为国际航运、港口管理服务，体现中国人在这一领域应有的担当。

参考文献

[1] 张秋荣.论使用VHF不当造成碰撞的原因及对策[J].航海技术，1997（05）：19-21.

[2] 陈清，过静珺.AIS与VTS的完美结合[J].中国水运，2003（04）：33-34.

[3] 杨秉曦.船舶自动识别系统国际标准及其制定[J].交通标准化，2002（01）：42-44.

[4] 陆悦铭，梅英群，李义斌.AIS设备在安装、设置和使用上必须重视的问题[J].航海技术，2008（03）：11-14.

[5] 陆悦铭，程飞，季建明，周樾枫.AIS时代对船名的要求中国海事，2014（06）：77-78.

[6] 陆悦铭，翟久刚.船舶自动识别系统（AIS）的局限性和设计中的不足[J].中国航海学会2008年度学术交流会优秀论文集专刊.

[7] 陆锡雷，鲍君忠.船载AIS的助航作用及引发问题的思考[J].航海技术，2009（S1）：35-37.