張力夫　徐增泉

船舶自動識別系統(tǒng)（Automatic identification system， AIS）技術(shù)是由軍艦、戰(zhàn)斗機使用的“敵我識別器”概念發(fā)展而成的。雖然，現(xiàn)在AIS技術(shù)主要應(yīng)用于商船保安和商業(yè)物流跟蹤領(lǐng)域，但是該技術(shù)最早應(yīng)用于商船的主要目的是為了提升船舶雷達避碰功能的作用。隨著科技的發(fā)展，AIS技術(shù)概念進一步延伸和拓展，成為數(shù)字航海的關(guān)鍵技術(shù)之一。

一、AIS技術(shù)的出現(xiàn)

（一）采用傳統(tǒng)雷達避碰的弊端

在AIS技術(shù)出現(xiàn)之前，辨識他船是否存在，以及判斷他船操船意圖往往只能依賴于雷達顯示屏上的一個物體光點或駕駛員的視覺。此刻，他船的船舶信息尤其是船名在雷達顯示屏上無法顯示。這種情況預(yù)示著當兩船處于相遇局面時，已有不安全隱患。在船舶海上碰撞事故中，有許多案例是因為船載雷達和甚高頻（VHF）設(shè)備不能及時解決船與船之間有效溝通，以及相互掌握對方船舶信息與操船意圖而引發(fā)的。最初研發(fā)AIS技術(shù)僅僅是為了解決船舶之間信息有效識別的問題，以及起到幫助岸基船舶交通服務(wù)（VTS）指揮員準確甄別船舶雷達目標的作用。

傳統(tǒng)雷達的弊端在2003年5月31日發(fā)生的“富山?！陛喤c“GDYNIA”輪船舶碰撞事故中暴露無遺。經(jīng)調(diào)查分析，若兩船保持既有航速，“GDYNIA”輪將從“富山?！陛喆纪ㄟ^。碰撞發(fā)生前，直行船“富山?！陛啿扇p速操作，意圖使“GDYNIA”輪從本船船艏通過，但“GDYNIA”輪雷達顯示屏沒有立即顯示“富山海”輪航速變化。此外，雷達自動標繪儀（ARPA）對兩船最近會遇距離（CPA）計算延時約1～2分鐘，作為讓路船的“GDYNIA”輪采取了試圖從“富山?！陛喆和ㄟ^的轉(zhuǎn)向操縱措施。誤判最終導(dǎo)致兩船發(fā)生嚴重的碰撞事故。

研究表明，由于船舶傳統(tǒng)雷達提供不充足、不完整或不明確的信息而發(fā)生的“雷達輔助碰撞”事故時有發(fā)生。

（二）AIS技術(shù)在船舶避碰方面的優(yōu)勢

船載AIS能夠識別目標船，對目標進行跟蹤，具有接近實時跟蹤、對地穩(wěn)定性、丟失目標可能性小等傳統(tǒng)雷達所不具備的優(yōu)點。當目標船的航向發(fā)生變化時，船載AIS動態(tài)圖標能立即給予指示，AIS將以2秒的間隔發(fā)送采集來自目標船羅經(jīng)的航向變化（最大誤差為2度）。駕駛員因此能借助AIS圖標判斷兩船是否存在碰撞危險。船載AIS同時可發(fā)送船舶的回轉(zhuǎn)速率和目標船的其他運動數(shù)據(jù)，能夠使船舶駕駛員和VTS操作員對目標的準確運動路徑提前30～90秒預(yù)測，幫助船舶盡快決定避讓行動。

實際上，船載AIS技術(shù)原理是通過VHF無線電頻率信道，連續(xù)對其信號涵蓋范圍內(nèi)接收目標發(fā)送船舶識別碼、船位、航速，以及手動錄入的原始數(shù)據(jù)（如船名、呼號、貨物類）等船舶數(shù)據(jù)信息的。這些數(shù)據(jù)實時采集自船舶的各種傳感器和計算單元，數(shù)據(jù)通過VHF頻率信道并傳送給他船。數(shù)據(jù)在短時間內(nèi)進行刷新，刷新后的新數(shù)據(jù)重新發(fā)送以替代舊數(shù)據(jù)。在他船上，這些數(shù)據(jù)被接收、破譯、轉(zhuǎn)換成值班駕駛員可以在海圖上觀察的船舶信息。他們可以通過船載AIS設(shè)備向這些船舶發(fā)送文本信息。

二、AIS技術(shù)發(fā)展歷程

（一）歷史沿革

20世紀90年代末期，國際海事組織（IMO）立足于倡導(dǎo)全面提升船舶的助航能力和海上搜尋救助系統(tǒng)能力建設(shè)的研發(fā)理念，船載AIS設(shè)備因此被確定為船舶要強制配備安裝的設(shè)備之一。

AIS技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了兩個重要階段：一是早期的以數(shù)字選擇呼叫（DSC）技術(shù)為基礎(chǔ)的DSC-AIS；二是現(xiàn)在廣泛使用的基于自組織時分多址技術(shù)（STDMA）技術(shù)的STDMA-AIS。因后者具有強大的自動操作能力，可用于船舶之間和船岸之間的信息交換。IMO基于“一個在將來不能滿足需要的國際標準將會成為技術(shù)發(fā)展障礙”原則，淘汰了DSC-AIS并確立了STDMA-AIS的主導(dǎo)地位。自1995年IMO航行安全委員會（NAV）第41次會議上瑞典和芬蘭聯(lián)合首次提出采用STDMA 技術(shù)的船舶4S（SHIP to SHIP、SHIP to SHORE）轉(zhuǎn)發(fā)器即船載AIS設(shè)備開始，至2001年國際電工委員會（IEC）通過船載AIS設(shè)備測試標準為止，采用STDMA技術(shù)的船載AIS設(shè)備僅用了6年時間就完成了國際標準化進程。

在1998年召開的IMO NAV第69次會議上采納了“基于自組織時分多址技術(shù)（STDMA）的通用船載自動識別系統(tǒng)（AIS）性能標準”，并在1999年的NAV會議上通過了強制安裝船載AIS的決議。 該決議要求所有國際航行的公約船舶必須在限定期限內(nèi)安裝具有自動發(fā)送本船信息給他船以及沿岸國船舶航行管理當局的符合標準要求的AIS設(shè)備，國際海上人命安全公約（SOLAS）2000修正案采納了該決議并寫入SOLAS第V章。

之后，船載AIS配套文件連續(xù)公布實施。2002年，IMO采納了船載AIS設(shè)備船上操作導(dǎo)則（A.917（22））；2003年，采納了船載AIS設(shè)備安裝指南（SN/CIRC.227）；2004年底，IMO公布了MSC.191（79）和MSC.192（79）兩個決議，規(guī)定2008年7月1日以后裝船的雷達應(yīng)能夠處理和顯示船舶AIS信息，這意味著船舶AIS信息將與雷達信號信息將有效結(jié)合，顯示在船舶新配備的雷達或電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）上。海上實踐表明，船載AIS設(shè)備的推廣與應(yīng)用極大地提高了駕駛員識別海上船舶目標的能力，促進了船舶海上航行安全，尤其是有效地解決了傳統(tǒng)雷達的存在的數(shù)據(jù)分析延遲、信號失真以及狹水道彎頭盲區(qū)等問題。

正值船載AIS設(shè)備強制配備要求納入SOLAS公約2000修正案與該修正案尚未正式生效之際，美國紐約發(fā)生了“9·11恐怖襲擊事件”。美國政府為了防止來自海上的潛在恐怖襲擊，向IMO提出了加速船載AIS裝船進程的提案，此提案隨即獲得通過。AIS研發(fā)方向由主要側(cè)重于發(fā)展海上助航和避碰功能卻因此被“截胡”，轉(zhuǎn)為主攻幫助政府監(jiān)管部門提升對全世界船隊實施全方位實時監(jiān)管能力，并以船舶監(jiān)控功能作為首要功能。為此，美國在其海岸及沿海NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）浮標上布置安裝了AIS信號傳輸基站，實現(xiàn)了對航行于美國沿海的船舶實時跟蹤與目標識別。雖然后來研發(fā)出的船舶遠程跟蹤與識別系統(tǒng)（LRIT）替代了船載AIS此時的角色，但在當時，船載AIS系統(tǒng)被廣泛認為足可以監(jiān)控商船船隊。

（二）船載AIS配備要求

SOLAS公約要求300總噸及以上的國際航行船舶、不從事國際航行的500總噸及以上的船舶，以及不論尺度大小的客船應(yīng)分階段配備安裝船載AIS設(shè)備。在2004年12月31日前，300總噸及以上的國際航行船舶已全部強制配備安裝船載AIS設(shè)備。

公約要求船載AIS設(shè)備通常情況下應(yīng)始終保持該設(shè)備運行狀態(tài)，除非在國際協(xié)議、規(guī)則或標準允許情況下，船舶出于保護航行信息的前提下可以關(guān)閉設(shè)備，這緣于船載AIS設(shè)備的設(shè)計初衷是為了使之成為保障船舶安全的工具之一。船載AIS可以與本船航行設(shè)備系統(tǒng)集成：為船載雷達系統(tǒng)中的目標船標注AIS“電子標簽”；為船載航行數(shù)據(jù)記錄儀（VDR）設(shè)備提供重要的數(shù)據(jù)來源，AIS數(shù)據(jù)信息可以實時與其他數(shù)據(jù)同步記錄在船載VDR中，為后期回放數(shù)據(jù)并做進一步分析研究打下基礎(chǔ)。

（三）船載AIS設(shè)備分類與功能

當前，供船舶使用的船載AIS設(shè)備主要分為 CLASS A 和 CLASS B兩種。CLASS A AIS滿足IMO關(guān)于AIS性能標準要求，適用于SOLAS公約 Chapter V/R.19 的船舶配備。CLASS B AIS主要為非商船和休閑娛樂船舶等非公約船舶所設(shè)計而使用。CLASS B AIS具有較低的使用功率和精簡過的功能，不能完全滿足IMO關(guān)于AIS性能標準的要求。CLASS B AIS不發(fā)送船舶航行動態(tài)、船舶轉(zhuǎn)向率、艏艉吃水等信息，但是必須具有能夠被公約船舶雷達進行目標信息識別或具有在雷達上顯示待識別的AIS目標的功能。

SOLAS公約要求船載AIS設(shè)備須具有如下功能：

（1）自動發(fā)送船舶信息：包括船舶識別號（MMSI）、船舶類型、船位（帶有精度指示）、航線、船速、航行狀態(tài)（參照COLREG制定）和其他安全相關(guān)數(shù)據(jù)信息。這些數(shù)據(jù)能自動發(fā)送給AIS基站、飛行器和其他船舶。

（2）自動接收已安裝船載AIS設(shè)備船舶的上述信息；監(jiān)控和查詢船舶軌跡；與AIS基站交換數(shù)據(jù)。

三、AIS技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的發(fā)展與困局

當AIS技術(shù)面世之后，一些國際組織和機構(gòu)在短時間內(nèi)迅速建立了通過會員訂閱或面向公眾免費服務(wù)的方式，提供船舶AIS信息調(diào)閱服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站。Lloyds Register-Fairplay和HITT Group 于2004年5月開通了第一個全球性船舶AIS信息提供網(wǎng)站AISLive.com。諸如此類的AIS專業(yè)網(wǎng)站以接近實時的方式讓公眾可以在網(wǎng)站上的地圖/海圖上查詢船舶AIS位置信息，并向會員客戶提供船舶詳細數(shù)據(jù)，包含船舶建造信息、船級信息、船公司信息等。鑒于在網(wǎng)上自由發(fā)布船舶AIS位置信息可能威脅船舶的安全航行，公布船舶詳細信息數(shù)據(jù)又可能觸及航運公司的商業(yè)機密，在船舶AIS數(shù)據(jù)可藉由互聯(lián)網(wǎng)公布之初，曾引起了航運界的廣泛關(guān)注與討論。

由于顧慮世界上一些區(qū)域的海盜活動非常猖獗，在2004年12月舉行的IMO 海上安全委員會（MSC）第79次會議上，BIMCO、ICS、INTERCARGO 和INTERTANKO 等國際組織聯(lián)名向MSC提交MSC 79/5/10文件。該文件詳細闡述了對于網(wǎng)上自由發(fā)布船舶AIS數(shù)據(jù)的強烈擔憂。這些組織擔心AIS數(shù)據(jù)能夠被海盜、武裝劫持者或者恐怖分子所利用，進而精確鎖定襲擊目標，威脅船舶、人員和貨物安全。由此，在MSC第79次會議上，與會成員國在船舶AIS數(shù)據(jù)庫信息安全利用方面達成共識，即：公眾通過互聯(lián)網(wǎng)渠道查詢船舶AIS數(shù)據(jù)行為應(yīng)以港口和船舶保安及保障船舶航行安全為前提，國際組織和各成員國基于提高船舶安全航行和維護保安態(tài)勢保留對互聯(lián)網(wǎng)上公布船舶AIS數(shù)據(jù)行為采取緊急措施的權(quán)力。海上安全委員會強烈建議IMO各成員國通過國內(nèi)立法對借助互聯(lián)網(wǎng)上船舶AIS數(shù)據(jù)攫取商業(yè)利益的行為實施限制和懲罰。

盡管IMO極力譴責不受監(jiān)管和控制的自由傳播船舶AIS數(shù)據(jù)的行為，但在全世界范圍內(nèi)提供船舶AIS數(shù)據(jù)和船舶信息服務(wù)的網(wǎng)站如雨后春筍般成立，這些網(wǎng)站可以向任何人提供便利，讓他們可以對那些正在運行AIS設(shè)備的船舶進行遠程監(jiān)控。此外，由于現(xiàn)今的AIS技術(shù)采用了STDMA通信制式的開放式系統(tǒng)，任何船舶均可以無限制選擇空閑信道發(fā)送信息，進而造成信道“擁堵”。開放式系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)安全方面存在極大的先天不足，網(wǎng)絡(luò)“黑客”可以入侵AIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，對系統(tǒng)惡意破壞從而使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)受到干擾和破壞。網(wǎng)路安全問題仍然是AIS技術(shù)在現(xiàn)在面臨的主要困局之一。

四、衛(wèi)星AIS技術(shù)的發(fā)展與困局

近年來，船舶AIS數(shù)據(jù)傳輸方式由于一些衛(wèi)星運營商開始提供AIS傳輸服務(wù)而發(fā)展迅速。早期AIS傳輸數(shù)據(jù)主要是通過港口和VTS建立的信號傳輸基站組成的網(wǎng)絡(luò)完成的，AIS數(shù)據(jù)傳輸距離受到當時硬件條件的制約，最大范圍僅為50海里。為了解決抵港船舶的數(shù)量日益增加而導(dǎo)致航運企業(yè)船舶周轉(zhuǎn)效率降低、經(jīng)營壓力持續(xù)增加的困局，衛(wèi)星運營商介入了AIS傳輸方式的研究，并研發(fā)出了通過衛(wèi)星傳輸AIS數(shù)據(jù)的衛(wèi)星AIS（S-AIS）。船舶“壓港”的狀況由于那些安裝了S-AIS設(shè)備的船舶享有實時監(jiān)控其他船舶的AIS航行軌跡狀況的商業(yè)服務(wù)而正在悄然改變。然而，S-AIS船舶信息服務(wù)也與常規(guī)船載AIS類似，可以不加甄別地為恐怖分子提供船舶信息。因此，包含一些政府機構(gòu)的組織倡導(dǎo)應(yīng)該把互聯(lián)網(wǎng)AIS數(shù)據(jù)組打造成國防、保安、海上搜尋救助和環(huán)境保護為首要功能的信息服務(wù)并且兼具商業(yè)服務(wù)功能，一些船東和貨主可以通過AIS網(wǎng)絡(luò)查詢船舶AIS信息作為其商業(yè)信息的來源渠道之一；船舶經(jīng)營人也可以為船舶代理提供過濾后的船位信息。

船舶經(jīng)營人對已經(jīng)通過互聯(lián)網(wǎng)AIS數(shù)據(jù)服務(wù)商訂購了船舶AIS數(shù)據(jù)信息的海運貨物托運人和收貨人掌握船舶信息的程度越來越難控制。托運人和收貨人并不關(guān)心如何持續(xù)監(jiān)控船舶的營運狀況，反而在引發(fā)貿(mào)易爭端之時，他們可能利用掌握的AIS數(shù)據(jù)作為當庭重要證據(jù)之一，這可能已經(jīng)觸犯了保護經(jīng)營人商業(yè)隱私的法律并被界定為商業(yè)間諜行為。

五、結(jié)束語

船舶AIS的發(fā)展與困局仍在不斷演化，有廣闊的前景也并存艱巨的挑戰(zhàn)。AIS技術(shù)具有巨大的應(yīng)用潛力，它能為航運實現(xiàn)從傳統(tǒng)的經(jīng)驗航海到信息航海的跨越，甚至躍升至數(shù)字航海提供支持和幫助。但至少從現(xiàn)階段所面臨的種種困局來看，仍然需要我們謹慎利用，智慧解決AIS技術(shù)實踐應(yīng)用過程中所面臨的各種問題。