文/ 天津海事局大連航標處 穆 琦

虛擬航標及其發(fā)展方向

文/ 天津海事局大連航標處 穆 琦

虛擬航標技術(shù)是一門廣泛應用于現(xiàn)代船舶助航服務的高新技術(shù)，它綜合運用了計算機技術(shù)、AIS技術(shù)、衛(wèi)星導航定位技術(shù)和電子海圖技術(shù)，具有設(shè)置速度快、成本低、不受環(huán)境影響等優(yōu)點。介紹虛擬航標的定義、分類，同時分析虛擬航標在應用過程中遇到的一些問題及其未來的發(fā)展方向。

虛擬航標；AIS；助航

航標是為幫助船舶安全、經(jīng)濟和便利航行而設(shè)置的視覺的、音響的和無線電的有信息服務作用的設(shè)施。航標系統(tǒng)是海上交通安全保障體系和助航體系中的重要組成部分。近年來，隨著AIS技術(shù)的發(fā)展和逐步完善，以AIS為基礎(chǔ)的虛擬航標技術(shù)得到了一定程度的應用。我國于2005年5月率先在遼寧海域使用了虛擬航標，名為“XIAN JIAO ISOLATED DANGER”，天津海事局大連航標處老鐵山、黃白嘴AIS基站每分鐘向用戶播發(fā)助航信息，并經(jīng)天津海事局監(jiān)控中心以及相關(guān)局VTS中心、船臺確認。自此，上海航標處、寧波航標處等相關(guān)單位陸續(xù)使用虛擬航標作為危險警示，為船舶的安全航行提供了有力的保障。

一、虛擬航標及其分類

虛擬航標是基于AIS技術(shù)而設(shè)立的，基于AIS的虛擬航標是指在航標上安裝AIS設(shè)備，其工作模式和商船上安裝的AIS類似，即采用了“點對點”的工作方式，如圖1所示。當行駛于AIS覆蓋區(qū)域的商船發(fā)出信號后，船舶依靠各自的系統(tǒng)將彼此的信息顯示在終端，以達到安全航行的目的。虛擬航標類似于行駛在大海上的商船，只是虛擬航標是設(shè)置在規(guī)定的位置，通過數(shù)據(jù)傳輸使船舶準確及時地獲取其周圍航標信息以達到助航作用，確保航行安全。虛擬航標是綜合運用了計算機技術(shù)、AIS技術(shù)、電子海圖技術(shù)和衛(wèi)星導航定位技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展而成的，通過基站、發(fā)射機等設(shè)備可以在電子海圖上清晰地顯示各類助航標志，它的應用推廣使航海人員改變了原來按照紙制海圖上的標示及目視觀察航標航行的狀況[1]。

基于AIS的虛擬航標通?？梢苑譃閮煞N：

1. 有實體的虛擬航標

航標本身真實存在，發(fā)射航標信息的AIS基站可以在航標附近也可以在遠離航標的地方。有實體的虛擬航標一般由處理器、GPS接收機和全球移動通信系統(tǒng)（GSM）組成。數(shù)據(jù)按照國際電信聯(lián)盟（ITU）規(guī)定的AIS航標數(shù)據(jù)格式進行變換，由AIS岸站或AIS航標站重播，就如同由航標上的AIS設(shè)備發(fā)射的信息一樣，該信息被船載AIS設(shè)備接收后將在電子海圖上顯示，即電子海圖上將顯示航行區(qū)域內(nèi)每個航標的實際位置和當前工作狀態(tài)信息[2]。

2. 無實體的虛擬航標

航標本身并不真實存在，航標信息通過岸基臺站或航標AIS站播發(fā)， AIS信息顯示屏上產(chǎn)生一個虛擬的物理上并不存在的航標。這種情況下，航標符號通過軟件的編輯可以出現(xiàn)在船舶顯示屏實際航標并不存在的位置。無實體的虛擬航標通常在緊急情況下或者特定區(qū)域使用，例如在沉船位置或者用虛擬航標臨時劃分通航航道等，這些對于保障航標安全都是非常有益的。

二、虛擬航標的優(yōu)點

（1）虛擬航標雖然不是實體航標，但和實體航標一樣有著良好的助航功能。

（2）虛擬航標的設(shè)置、更改和取消都可通過軟件實現(xiàn)，成本非常低。

（3）虛擬航標設(shè)置、更改和取消的速度非?？?，尤其是在突發(fā)事故需要快速設(shè)置航標的時候，這個優(yōu)點更加突出。例如當某海域發(fā)生海難沉船的時候，可以立即利用AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)置一座沉船航標，提醒過往船舶注意。

（4）虛擬航標的設(shè)置和更改不受天氣條件的限制。虛擬航標和實體的燈浮標設(shè)置完全不同，實體燈浮標需要有航標船進行拋標和撤出，在大風大浪等惡劣天氣情況下根本無法實現(xiàn)，而虛擬航標的設(shè)置和更改是通過AIS無線數(shù)字通信技術(shù)實現(xiàn)的，不受天氣條件的影響。與甚高頻（VHF）相比，虛擬航標具有點對點、排他性、抗干擾、信息量大和更新實時等特點，這些特點使虛擬航標的設(shè)置和更改更具有安全性和穩(wěn)定性[3]。

（5）虛擬航標不會出現(xiàn)標位漂移等問題，與實體航標相比有著更高的導航精確度。實體燈浮標由于受到天氣、船舶碰撞等因素影響，經(jīng)常會出現(xiàn)標位漂移等問題。虛擬航標通過軟件設(shè)置實現(xiàn)助航功能，可以有效保證標位的準確性，為過往的船舶提供更加精確的導航助航服務。

三、虛擬航標使用中遇到的問題

（1）虛擬航標要求AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有非常高的可靠性。AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性是受諸多因素影響的，如電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈路、設(shè)備質(zhì)量、強電磁干擾等，這些問題無疑降低了虛擬航標的可靠度，同時增加了運行成本。

（2）虛擬航標要求船舶必須裝有AIS設(shè)備以及電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS），否則不能正常顯示。虛擬航標的設(shè)置和更改是基于AIS技術(shù)的，顯示端則必須有ECDIS，這些都限制了虛擬航標的使用對象。

（3）使用虛擬航標缺乏相應的法律依據(jù)?，F(xiàn)在負責設(shè)置虛擬航標的主要是海事航標部門，且在設(shè)置的過程中缺少相應的法律法規(guī)支持，這必然對其可信度和可依賴度造成影響。

（4）虛擬航標的設(shè)置現(xiàn)在沒有統(tǒng)一的標準。這就導致航海者在經(jīng)過不同國家不同海域時需要注意不同的虛擬航標標示。從長遠的角度看，制作統(tǒng)一的標準更有利于保障航海安全。

（5）虛擬航標應該使用在哪沒有明確的定義?，F(xiàn)在的虛擬航標使用方式分為兩種：一種作為永久性的標志，例如在狹窄的水路沒有放置航標的傳統(tǒng)，此時就可以在海圖上標注或在電子海圖上顯示航標；另外一種是在非永久性的情況下使用，例如在緊急情況下標注沉船位置或避航區(qū)，或者在極點區(qū)域當浮冰影響船舶安全航行路線等時候使用。

（6）虛擬航標使用成功與否取決于航海者，而現(xiàn)在對航海者的培訓卻沒有正式開始，這需要海事部門在培訓、發(fā)證時對虛擬航標知識進行相應考察，確保航海者能夠正確解讀虛擬航標信息。

（7）現(xiàn)在我們已經(jīng)認識到了使用虛擬航標對沉船等危險區(qū)域進行快速標示所帶來的便利，但我們也必須清楚使用虛擬航標可能帶來的信息過載，所以在應用虛擬航標的同時絕對不能降低對物理航標的依賴，同時還要對ECDIS、海圖糾錯等其他安全信息的使用進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

四、虛擬航標的發(fā)展方向

隨著計算機技術(shù)、AIS信息技術(shù)、衛(wèi)星導航技術(shù)和電子海圖的逐漸發(fā)展和成熟，現(xiàn)有的航海概念和模式也將發(fā)生改變，原有的助航、導航設(shè)備將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，而新興的助航技術(shù)也將占據(jù)重要的位置。在這種背景下，虛擬航標未來的發(fā)展方向主要有：

（1）虛擬航標目前主要基于AIS技術(shù)，但其范圍卻限定在甚高頻（VHF）范圍之內(nèi)。未來虛擬航標的使用范圍將不僅僅局限于此。

（2）現(xiàn)在的虛擬航標是以AIS為基礎(chǔ)設(shè)置和使用的，未來虛擬航標可能以一套全新的系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采取標準的通信媒介、標準的數(shù)據(jù)格式、標準的顯示方式，而不僅僅局限于現(xiàn)有的航標標示。

（3）虛擬航標將與現(xiàn)有的航行警告系統(tǒng)更加緊密地聯(lián)系起來，同時將更大程度地為電子航海服務。

[1]黃艷玉,張杏谷,魏武財.虛擬航標及其應用[J].航海技術(shù),2009 (4):29-31.

[2]魏武財,張杏谷.基于AIS的虛擬航標信息系統(tǒng)[J].中國水運,2006 (11):126-127.

[3]方英豪,劉世江.AIS虛擬航標的可行性[J].中國水運,2007(6):46-47.