AIS与现代导航技术的关系及其对未来导航的影响

李基才

厦门海隆对外劳务合作有限公司 福建 厦门 361021

引言

在社会生活不断发展进步的框架下，各个部门都实现了跨越式发展。对于航海部门来说，新技术的逐步应用在一定程度上有效加速了我国导航技术的进步。船舶自动识别系统，即AIS，是一种有效的主要应用于国际海事组织和国际协会导航标准等等国际组织实施，这就在一定程度上使得海上辅助导航新设备的功能特性和性能标准成为可能，提高了海运导航的安全性。这种保证程度能够使海员以更好地监测和控制船只的航行。人工智能是一种新型的船舶导航和通信设备，可以在船舶导航、船舶通信、海上通信等等方面发挥重要作用。在这方面，AIS应用正变得越来越普遍，同时也已逐渐成为一项用于航海不可或缺的技术。AIS与现代导航技术的关系及其对未来导航的影响非常重要。

1 AIS概述

AIS是相关船舶自动识别系统的简称。这一系统主要是由多个国家联合组成的国际组织联合开发的，同时在一定程度上有效界定了该系统的具体功能。这些组织主要包括国际海事组织和国际电工协会等等权威组织。开发该系统的主要目的是为了能够确保船只航行期间的交通安全，并确保对船只进行有效监视和控制[1]。AIS往往主要由四个部分组成：中央单元、全球定位系统模块、高频通信模块和船舶设备接口。CPU是基于控制整个系统的微处理器系统。GPS信号的主要作用是提供关于船只的准确信息。高频通信段的作用是通过海上高频通信通道进行数字AIS信息的相互交换；船舶的设备接口允许AIS连接不同接口的设备。SOTDMA技术也主要用于AIS，其应用在一定程度上使得不同船只之间的通信方面能够有效解决竞争问题，AIS可以合理地适应不同情况下的通信通道，从而进一步有效实现了信息传输时间的自由选择，避免由于信息的不对称性从而对船舶运行造成干扰和不良影响，减少相关人为干预，实现信息的自主交换，同时体现船舶之间的动态信息。AIS的主要功能是利用基于SOTDMA协议的VHF信息交换过程，进行固定海域船舶之间的相关信息自主交换、船舶与海岸之间的信息交换，从而进一步为相关船舶提供各种航行信息，进一步有效保证相关船舶的安全航行，保证相对应的航海安全性。

2 船舶碰撞原因分析

船舶避碰技术也是现代航海过程当中的重要技术之一。通过避碰技术可以有效在一定程度上帮助船舶避开相关危险路线，从而进一步有效确定未来水域的一个状态，提高相关船舶航行安全。分析船舶实际碰撞原因，探索相关船舶避碰技术的发展现状。不难看出，许多船只碰撞的原因都相对非常相似。大部分主要是因为船员的失误所造成的。船员的不当行为会造成相关船体碰撞，大部分是由于对对面水域和船只的海上航行观察不足所致。在某些情况下，海面情况相对复杂，船只通常采取相关雷达系统进行监控。但是，由于一些雷达系统相对比较陈旧，它们的作用距离和探测精度都比较低。因此对于相对更复杂的水下条件，它们也与雷达系统具有重要联系。在这种情况下，通常会使用水下探测雷达。然而，水下探测雷达相对使用费用更昂贵，并不是所有船只都可以使用。一些雷达由于判断错误，也可能会提供不准确或模糊的信息。这些信息被传递给船员，导致船员操作失误，船舶出现碰撞现象。

3 AIS与现代航海技术的关系

3.1 AIS和卫星定位技术

目前，民用卫星定位系统的相关误差幅度约为15km，要想进一步提高相关卫星定位精确程度，特别针对相关航海工作来说，一些处于我国沿海地区的国家需要在邻近沿海地区的海岸上建立相关DGPs导航站。同时，这些导航站必须以数据链的形式进一步向海上航行船只发送相关DGP纠错信号[2]。DGPs卫星浏览器连接相关信号，网络系统AIS中的DGPs误差主要通过相对应的正数据信息进行直接接收，这样就可以在一定程度上有效利用相关内容数据信息来校正船舶的卫星定位误差以及AIS可以同时实时传输的船舶位置信息，以使有关机构能够有效在一定程度上准确定位相关船舶位置。上述导航定位过程的主要原理是：DGPs向沿海导航站发射的GPS信号返回后，利用相对应接收到的信号可以对导航站相关设备进行精确定位。然后，对方的计算可以通过参考沿海导航站的实际地理位置，从而进一步相应地计算和比较与DGP位置相关的校正数据。通过修正数据的船只将通过在线自动识别系统接收这些数据。因此，根据相关收到的数据对卫星船的位置数据进行有效校正。修正后，船的位置精度可以达到5m。如果船是在港区或是窄流中进行航行，那么就可以进一步满足相关特定的航行要求。

3.2 AIS和GMDSS

GMDSS能够代表全球海上遇险和安全系统，这是一个相对巨大的海上通信系统。在AIS实时功能中，有与GMDSS系统相同的陆地频率通信系统基本功能，例如具有向能够实时访问相关系统的船舶发送海上安全信号的能力。通过进一步使用相关自动识别系统发送简短的浏览信息使得沟通顺畅，并避免出现与语音交流相关的语言或理解问题。AIS亦可协助GMDSS为海上遇险船只执行某些搜救任务[3]。通过对参与搜救行动的船舶和直升机使用通用的搜救方法。那么相对应的搜救任务将会在一定程度上发挥十分重要的作用。AIS可以在搜救队的电子地图上非常直观地显示配备AIS的遇难船只准确位置，从而可以在一定程度上进行持续监控。如果遇难船舶没有配备AIS，那么有关搜救人员必须配备一台具有电子海图的笔记本电脑和一台AIS应答器。在这种情况下，一旦搜救人员到达搜救现场，可以通过现有的已准备好AIS设备的船只用来为遇难船只安装模拟目标，并与周围的搜救船只保持一定的密切联系，从而使得遇险的船只可以很容易地得到帮助。

3.3 AIS和ARPA

对于ARPA来说，一般更难从破坏性信号中检测到相对应船只的存在或迫近，主要是因为该系统对地理条件和气候变化等等因素相对较为敏感。如果屏幕上出现虚假回波现象，观察者很难在一定程度上识别相关波形的准确性，从而导致存在不可预测的风险。如果相关物体对无线电波的反射能力相对很低，ARPA很容易存在忽略追踪情况。当船只在夜间或雾中进行航行时，这种情况会在一定程度上增加碰撞可能性。同时，ARPA对其他船舶的类型和规格没有足够的判断来保证相应测量的准确性。当AIS和ARPA一起进行使用时，ARPA中的许多缺陷将会在一定程度上得到有效纠正。首先，AIS自动补充了船只和港口之间的通信，使ARPA能够自动访问足够的交通信息[4]。此外，由于AIS具有很强的抗干扰能力，与ARPA的有效关联可以在一定程度上最大限度提高ARPA目标的判断能力，从而有效加强对相关目标的监控。当相关AIS以及ARPA一起进行运用时，相对应的远程和短程船只撞击相关风险线性将会降低，船只航行的安全性将会增加。同时它还在一定程度上防止ARPA现误跟踪、丢失目标等等情况。如果标准的目标船只发生了变化，AIS可以在3秒钟内做出相对应的反应并有效更新数据。分析和处理了显示在各自的信息分析和高级研究计划屏幕上的数据，以进一步有效过滤对船舶导航有用的信息，从而避免出现碰撞现象。

3.4 AIS、ARPA及ECDIS

当使用AIS和ARPA进行组合过程当中，还可以通过进一步添加一个电子海图系统，将其进一步称为ECDIS，海上导航系统主要就是由这三个要素组成，通过将各自的技术性能有效发挥出来，将会具有相对较大的应用价值[5]。一旦接口电路和网络进行有效连接后，ECDIS和ARPA系统的视频也会出现相关重叠现象。其具体表现一般来说有两个主要方面。一种是目标的叠加，即ARPA能提供的关于目标数据的信息，这主要是由目标数据所进一步决定的。通过将相关界面发送到ECDIS，从而有效降低相关自动避碰风险；另一种是完整的地图图像叠加，即使用相关导航线接口分别连接ECDIS和ARPA接口，从而进一步实现对相关船舶的定位和导航[6]。同时ECDIS还能够通过有效利用相关附加设备来获取船舶的速度以及方位等等，通过对相关速度以及方位信息进行相对应的滤波处理，从而在航海过程当中得出真实的信息，在监控过程当中ECDIS能够展现出真实度较高的信息，同时一旦出现异常，则会与相关计划航行路线进行比对，为了能够有效防止船舶出行偏离航向等等问题，需要在ECDIS当中设置报警装置，按照实际需求以及数据接收信号，使得ECDIS能够保持相对良好的运行状态。

4 影响分析

通过进一步对AIS与现代导航技术关系的分析表明，AIS技术能够进一步有效促进相关船只确定位、优化雷达信息和为船舶安全提供强有力的保护。对AIS优势进行分析表明，AIS可以对相关未来的导航技术产生深远影响[7]。未来，AIS应当尽可能与相关自动化技术相结合。AIS和自动化技术的结合使船舶自动化和控制逐渐成为可能，这就在一定程度上有效减少了相关人工操作的参与和目的。此外，未来的AIS技术应与AIS导航基站合作，扩大AIS网络的覆盖范围。AIS应在导航技术的未来应用中加强自动识别系统数据库的建立，以便该系统可用于所有海洋领域。记录及设计认可机构的实际状况，以期建立一个完整的认可数码地图。通过统一整合船舶驾驶区的礁石分布和导航信息，从而使得相关自动识别系统使用得到进一步改善。