AIS在当代航海技术中的应用

陆 超

（唐山港引航站，河北 唐山 063611）

0 引言

近年来，中国航海事业取得良好的发展，完善的监测系统保障了航海的稳定性。AIS在当今的航海技术中占据重要地位，作为船舶自动识别系统，比传统技术更有优势，可有效优化信息监测与交互。AIS技术的基本功能包括避免船舶碰撞、自动识别船舶航行信息、保障信息沟通、船舶航行的动态监督和管理等。应用VTS系统，可接收船舶航速、航向和位置等信息，用数字技术处理后输入信息处理，船舶信息的获取和应用精度也会相应提高。因此，需要综合准确地分析AIS应用的基本功能，促进航海技术的升级，提高航海的安全性和可靠性。

1 AIS概述

AIS被称为“船舶自动识别系统”。在技术应用过程中，主要依赖基站设备和船舶搭载设备协同运行，可以集成现代数字通信技术和网络技术，改善相关航海项目。在AIS技术应用过程中，数字化模块主要用于接收信息，射频模块控制信号收发器管控的状态，有效处理接收信息。虽然雷达在航行中起着非常重要的作用，但使用有一定局限性，无法准确识别对象信息，航行中船舶之间的信息交换非常有限。为了解决这个问题，需要应用无线通信技术来加强航行过程中船舶之间的通信。AIS系统可以在船舶之间或船舶与陆地之间进行通信和信息交换，有效识别船舶，自动接收、处理和发送数据。即使船舶离岸较远，为了避免航行中的安全问题，也可以将船舶的位置、速度、航向持续且自动地发送到其他船舶和港口，从中央基站接收航行信息。同时，AIS技术可以在使用中自动发送和接收信号并处理数据，以便船舶远离海岸时也能找到船舶信息，实现航速、航向和交通管理信息的实时通信。另外，航行过程中信息交换容易受到限制，船舶很难得到信息。在日益发达的导航环境中，相关专家发现使用VTS技术和雷达很难准确识别某些目标，而AIS能够快速地反馈信息，一般响应时间不超过3 s，可以避免雷达等现有技术的缺点，减少碰撞事故的发生，帮助船舶间有效的信息和数据沟通，提高船舶识别能力，弥补雷达观测的死角。AIS技术可以自动发送、接收和处理船舶运动数据，具有较强的抗外部干扰能力，使船舶之间的数据和信息获取不受速度、距离、环境、天气等因素的限制，监控对象不会消失，保证船舶航行安全。

2 AIS与现代航海技术的关系及相互作用

2.1 AIS与卫星定位技术

在现代船舶航海活动的发展中，卫星定位技术能够提供船舶航海活动的位置、速度、航向等可靠信息。卫星定位技术是AIS系统运行的基础，同时AIS系统也对导航技术产生了广泛的影响，促进了导航技术的升级，提高了导航工作的整体安全性。卫星定位技术是船舶航行不可替代的导航手段，能够全天候、连续、实时地提供船舶的位置、速度、航向、UTC等。从AIS系统的卫星定位技术或外部GPS可以实时获取船舶的动态信息，并指导船舶导航，还可以实时提供周围其他船舶的参数。此外，通过AIS系统和卫星定位技术系统的协同工作，可以准确掌握全船的实际动态，参照卫星定位技术的实际动态，积极利用各种尖端技术，指导船舶航行。另外，AIS系统与卫星定位技术系统相结合，使船舶导航位置、导航速度、导航路线及其他相关信息实时发送到控制室，控制室在船舶收集航海基本信息的过程中，可以及时发出预警，避免船舶在航行中遇到风暴、火山喷发、海啸等相关紧急情况。控制室可以获取信息并通知船舶，方便船舶及时调整航向和航速，使船舶安全有效地规避相关风险[1]。

2.2 AIS与ARPA技术组合应用

AIS与ARPA技术组合应用是获取船舶信息的手段，其应用效果显著。ARPA不会及时反映船舶的实际运行动态，也不会修正目标船舶的特定动态信息，导致跟踪错误，影响操作人员的决策。AIS可以准确独立地反映船舶之间交流的数字信息，信息内容非常丰富。为了在短时间内获取所有类型的信息，各种传感设备都可以连接到船舶上，可以获取更多目标船舶信息，包括卫星定位技术的实际位置、船宽、船长、转速、航向和其他方面。使用这些数据，了解并计算船舶的实际情况很方便。对于ARPA，受气象变化和地理条件的影响，无法从干扰的信息中识别和找到船舶，在显示画面中，会产生假的回波。如果观测者难以分辨波形的可靠性，则可能导致危险情况，如果目标反射电波的能力弱，则ARPA在此过程中可能存在缺少跟踪的问题。在夜间和多雾的天气航行时，容易发生船舶之间碰撞的可能，如果回波信号波动较大，稳定性不充分，则目标难以跟踪。另外，在实际检测中，ARPA有盲区，因此无法检测到盲区内的船舶，这时船舶有可能发生碰撞。AIS不仅可以提高目标物体的识别能力，还可以提高对目标物体的监测能力，有效弥补ARPA信号的不完整覆盖。ARPA和AIS技术的结合不仅可以降低航行中船舶的碰撞风险，还可以降低目标丢失和误跟踪的可能性。船舶航行中，目标船舶发生变化时，可以在短时间内应对，有效显示数据信息，避免风险。与单一技术应用相比，ARPA和AIS结合应用的技术在确定船舶会遇到情况、动态变化和规避风险时，将AIS提供的参数与目标参数进行比较，可以有效避免船舶碰撞。

3 AIS在当代航海技术中的应用

3.1 在港口船舶调度的应用

船舶在进出港的过程中，港口附近水域有很多船舶等待进出港口，因此港口的航行风险很高。如果不及时安排船舶调度，将严重影响港口的整体工作效率。船舶到达港口的时间、抛锚位置、停留在港口的时间等，都需要仔细的规划和部署。在发生意外情况时，相关人员应尽快解决问题，确保人员的安全。船舶进出港口过程中，若指挥员信息沟通时出现延误，就不能保障船舶正常进出港口，影响整个港口的工作进度和效果。因此，在港口船舶运输管理中，相关人员可以合理应用AIS系统进行辅助管理和控制。通过应用AIS系统，可以快速识别相关船舶信息，船舶可以遵照指令信号快速进出港口。在进出港过程中船舶发生事故，需要港口调度迅速根据船舶信息做出正确有效的指令，AIS系统可以将最新船舶信息上传到调度室，并根据进出港指令，确保船舶安全进出港口。AIS系统的应用，大大提升了港口管理的效率和安全性，增加了船舶的对接时间，大大缩短了船舶的停港时间。同时，港口船舶事故的发生率得到有效控制。AIS系统的合理开发，实现了港口信息化管理，提高了港口的整体工作效率[2]。

3.2 在船舶避碰控制系统中的应用

在一些重要海域，由于船舶数量较多，船舶没有航行顺序时，可能会造成混乱，影响船舶的航行时间和安全性。AIS系统可以动态跟踪船舶导航的路线和速度，避免船舶发生碰撞。在基地控制室的帮助下，可以有效地建立船舶避碰控制系统。建立船舶避碰控制系统的目的是确保船舶航行安全，有效避免航行中的碰撞事故。AIS技术的应用可以确保船舶航行的安全性，避免船舶航行中的障碍物。例如，在航道航行的过程中，AIS应答装置被配置在渔网上，通过相应的装置，船长或驾驶员可根据显示的信息避开渔网，为船舶的安全稳定航行提供重要的支持。在船舶航行过程中，应用AIS后收集附近船舶的相关信息，有效控制船舶碰撞概率，确保航行中船舶的安全性。在船舶的海洋救援工作中，也需要合理充分发挥AIS系统的优点。在AIS系统运行下，控制室可以准确定位礁石的地理位置，并与其他导航基站迅速取得联系。船舶触礁时，面临沉没的危险，要确保工作人员和货物的安全，必须在短时间内进行救援工作。AIS技术可提高船舶获取的数据信息质量，根据船舶碰撞礁石的事故地点，紧急派遣附近海域的船舶进行最及时、有效的救援，将损失降到最低，使船舶航行更加安全。

3.3 在水文气象信息系统中的应用

中国航海事业不断改善，需要加强船舶动态的实际监测。因船舶的动态信息是以消息的形式发送到监视中心，监视中心成为被动运行，所以很难保证信息的真实性。随着AIS在船舶上的广泛使用，AIS可以改善现有的信息渠道，由控制中心向船舶发送控制指示，共享和发布船舶航行信息。AIS可以与互联网相结合，为获取不同领域船舶信息提供了多种手段，实现船舶监控。从实际情况来看，水文气象信息对航行安全有重大影响，即气象水文对渠道运用开发影响较大。因此，为了确保航行的顺利，相关人员必须加强水文和天气的监测和预警，并了解温度、湿度和潮汐的变化。同时为了确保船舶航行的安全性，需要向船舶人员提供最新的气象信息，结合海洋气象预报信息，同时根据船舶航行位置的变化实时更新气象变化。

3.4 在船舶智能控制系统中的应用

船舶智能控制系统可以预先警告危险，使船舶更安全的航行，减少航行中的危险性。AIS在船舶智能控制系统中，可以进一步优化和完善船舶智能控制系统，为船舶提供安全信息，实现船舶智能控制，减少船舶碰撞。AIS可以确保航行安全，也可以为智能船舶系统的开发和利用作出贡献，更好地改善船舶在航海中的长期稳定航行。AIS技术通过改善船舶的通信水平，提前获取相关信息，采取有效的安全措施，为航海技术的发展奠定了基础[3]。雷达系统可以计算分析船舶航迹，AIS技术获得的信息为瞬时信息，这些信息的获取精度比较高。在这个过程中，雷达可以得到船舶行驶的动态信息，但是如果2艘船舶之间的距离比较近，在船舶交叉会遇时会有信号干扰。AIS技术的应用可以弥补雷达技术观测的盲区，因为雷达的盲区会严重影响船舶航行的安全性，所以AIS与雷达技术的结合可以为航行提供科学技术支持，有助于相关人员更准确地确定和了解各船舶的基本信息和航行方向。将AIS引入航海技术，不仅可以通过船舶航海获得准确的动态信息，还可以为船舶稳定航行提供全方位的动态数据，尽可能提高船舶航海信息的精度。另外，因通信技术的局限性，无法确定相关目标，或者通信存在问题，易出现潜在的安全隐患，导致船舶航海的安全性降低。为了更好地解决该问题，必须充分发挥AIS系统在船舶识别中的优势，促进航海技术的开发。船舶智能控制系统应用于航海中，大大提高了航行的可靠性。船舶遇到意外事故，必须利用智能控制系统与基地管制室联系，并按照基地管制室的指令，及时解决危险情况，确保船舶的整体安全性和稳定性。在AIS系统运行过程中，不同工作类型的船舶在航行中相遇时，可以通过智能控制系统有效地进行沟通，可以确定会遇船舶各自的航行路线和意图，不仅可节约工作人员之间的沟通时间，在保证船舶航海安全的同时，还可以提高船舶航海的智能化。因此，在未来的开发过程中，AIS技术需要朝着智能的方向发展，进一步确保船舶的航行安全性。

3.5 在船位报告中的应用

航海过程中，船舶需要与附近的船舶、港口保持联系，交换数据。航海中，如果船舶间的距离过大，就会有监测的死角。为了使船舶安全航行，必须建立完善的船舶数据传输系统。AIS技术在船位报告过程中起着非常重要的作用，可提高船舶报告的质量和水平。AIS将船舶实际情况无线传输到有线通信网络系统，并将综合信息发送到相应的信息报告站，更准确地预测和评估船舶实际情况。信息报告站的计算机系统根据船舶指定的周期，建立对应的数据库，同时根据用户需要对数据信息进行分析处理，实现船舶整体稳定运行。目前，AIS系统及相关服务功能，用于船舶间接收AIS数据信息，完成船舶位置的实时定位，以动态形式加强所有类型信息的查询管理和跟踪管理，更好地促进航海技术的发展[4]。

4 结语

将AIS有效、合理、科学地应用于现代航海技术中非常重要。AIS的应用，不仅可以有效提高船舶在航行中获取信息的能力，也可以有效确保航行中船舶的安全性。AIS的应用可以使船舶在航行中快速准确地获取信息，同时避免船舶碰撞事故的发生，进一步确保船舶航行安全。因此，需要对AIS进行科学分析和研究，积极创新，以确保将AIS技术成功应用于现代航海领域中，促进航海贸易的稳定发展。