陳瑋

摘 ?要：船舶之間避免碰撞一直是航海安全的主題。隨著船舶總量的增加及向著大型化和高速化方向發(fā)展，世界重要水道，尤其是港口及附近水域顯得尤為擁擠，海上交通事故及險情頻發(fā)，給航行安全和海洋環(huán)境造成了巨大的威脅。目前，船船間及船岸間的相互識別主要是船舶自動識別系統(tǒng)。筆者根據(jù)船舶引航實踐，發(fā)現(xiàn)船舶自動識別系統(tǒng)存在一定的局限性，提出了利用船舶自動識別系統(tǒng)進(jìn)行船舶識別及信息交換的注意事項和克服方法，以提高船舶航行的安全性。

關(guān)鍵詞：船舶;識別;信息;通信;船舶自動識別系統(tǒng);全球定位系統(tǒng)

0 引 言

為了加強(qiáng)和保障船舶的航行安全，船船間及船岸間的相互識別和信息交換一直備受重視。旗號通信、燈光信號通信、無線電報通信、無線電話通信、雷達(dá)識別及標(biāo)繪和AIS等的產(chǎn)生，盡管通信在不斷進(jìn)步，因為都存在一定的局限性，事故仍然不能避免。本文通過介紹船船間及船岸間的通信演化過程，提出船船、船岸間利用船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）進(jìn)行信息交換的注意事項。

1 船船、船岸間的通信演化過程

1.1 旗號通信

船船、船岸之間使用旗號通信至今已至少有幾百年的歷史，根據(jù)可以查到的資料表明：1777年，英國的美洲艦隊司令豪上將編印了一本信號旗手冊，成為有記錄第一位編寫信號旗手冊的人。1965年政府間海事協(xié)商組織（Intergovernmental Maritime Consultative Organization， IMCO），也就是現(xiàn)在國際海事組織（IMO）的前身，對國際信號旗通信規(guī)則進(jìn)行了四次修訂，最終成為目前我們?nèi)栽诶^續(xù)使用的國際信號旗規(guī)則。

1.2 燈光信號通信

受人眼能見視覺距離的限制，且當(dāng)光線昏暗或信號旗在背景中不可辨時，信號旗的信息傳遞效果和準(zhǔn)確性便大打折扣。由于信號旗通信有著較大的局限性，美國人摩爾斯（Samuel Morse）在總結(jié)前人艾爾菲德·維爾（Alfred Lewis Vail）燈光信號通信編碼的基礎(chǔ)上，加以完善，于1844年發(fā)明了也就是現(xiàn)在還在使用的摩爾斯電碼（Morse Alphabet），進(jìn)一步規(guī)范了燈光信號的通信。目前燈光通信還在較多場合使用，如航海人員使用白晝信號燈、激光手電筒等以此表明船舶動態(tài)和交換避讓意圖等。

1.3 無線電報通信

作為船岸之間的通信工具，19世紀(jì)30年代發(fā)明的電報解決了岸上與船舶間即時遠(yuǎn)距離通信的問題。電報信息通過專用設(shè)備，用編碼代替文字和數(shù)字等，以電脈沖信號的方式發(fā)送出去，這些信號傳到對方，接收機(jī)把電脈沖信號編碼接收下來，再翻譯成文字或字母、數(shù)字和標(biāo)點符號等，從而完成了通信。但由于過程復(fù)雜，船船間為避免碰撞而進(jìn)行實時交流比較困難，對船舶之間交換避讓信息不實用。

1.4 無線電話通信

1875年，英國人亞歷山大·貝爾（AlexanderGrahamBell）從電報機(jī)中應(yīng)用了能夠把電信號和機(jī)械運動互相轉(zhuǎn)換的電磁鐵中受到啟發(fā)，發(fā)明了人類第一部有線電話。為了增強(qiáng)移動性和更高的可用性， 在第二次世界大戰(zhàn)期間，無線電話便應(yīng)運而生，并在戰(zhàn)后進(jìn)入商用，同時擴(kuò)大到了航運業(yè)。按照國際海事通信的統(tǒng)一規(guī)定，海上船用甚高頻（VHF）有統(tǒng)一的工作頻率。根據(jù)SOLAS公約第Ⅳ章的規(guī)定，所有客船和300總噸及以上的貨船，應(yīng)配備一臺VHF無線電話。隨著VHF無線電話的降價，越來越多的船舶安裝了它，甚至不少于一臺。船舶安裝VHF無線電話給航行安全帶來了更多的方便，但當(dāng)存在可能的語言障礙或通信繁忙、干擾等原因時，會造成通信不暢。也曾因語言交流上存在障礙，不能及時溝通或誤解對方船舶的信息和操船意圖，最終導(dǎo)致碰撞事故發(fā)生的案例[1]。

1.5 雷達(dá)

因海上的霧、霾、雪、雨或其他類似原因而使船舶的能見距離受到限制，又如在晚上，有些小船、浮冰或其他漂浮物等肉眼不能被發(fā)現(xiàn)，于是航海工程師們研究發(fā)明了用于探測前方冰山和周圍船舶的雷達(dá)。20世紀(jì)60年代末到70年代初又出現(xiàn)了自動雷達(dá)標(biāo)繪儀，進(jìn)一步發(fā)揮了雷達(dá)在船舶避碰上的作用，成為駕引人員的眼睛，在輔助船舶航行，尤其是在低能見度或擁擠水域起到了積極的作用。但因雷達(dá)微波易受距離分辨率和方位分辨率的限制及天氣、海浪等影響，故在狹窄水道或通航密集水域，包括目標(biāo)船的快速改向等，都極易造成誤跟蹤和目標(biāo)丟失;還有雷達(dá)回波從目標(biāo)船的不同部位反射也會影響所得數(shù)據(jù)的精度。同時雷達(dá)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對跟蹤目標(biāo)船的運動參數(shù)計算往往需要數(shù)分鐘，不能獲取目標(biāo)船的即時速度、航向及艏向，也不能提供目標(biāo)船的船名、長度、吃水、船舶類型和航行狀態(tài)等信息，所以船船、船岸之間得到的信息不夠完整。

2 船舶自動識別系統(tǒng)的產(chǎn)生及作用

為解決船船、船岸之間互相識別問題，需要研究和開發(fā)一種能夠準(zhǔn)確全面地進(jìn)行信息交換的設(shè)備[2]。隨著全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）的衛(wèi)星信號覆蓋全球，GPS全天候的定位精度滿足要求，20世紀(jì)90年代初，歐美等發(fā)達(dá)國家致力于研究船船、船岸之間的信息交換成為可能。

2.1 船舶自動識別系統(tǒng)

在船舶的自動識別系統(tǒng)（AIS）研發(fā)過程中，較早的一種方法是基于VHF數(shù)字選擇呼叫（Digital Selective Calling，DSC）技術(shù)開發(fā)而成的，稱為自動應(yīng)答系統(tǒng)，其基本方法是在VHF的70頻道上以DSC方式自動發(fā)出詢問信息，接收到詢問信息的接收機(jī)（安裝在船舶或岸臺上的設(shè)備）根據(jù)詢問方的要求，將本船的識別碼、船名、船位、航向、航速、吃水等信息自動傳給詢問方，這樣便實現(xiàn)了自動應(yīng)答功能，完成了船舶的識別[3]。AIS作為通信導(dǎo)航系統(tǒng)，IMO海安會（Maritime Safety Committee，MSC）及其他的國際組織，對其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了不斷制定、完善和相應(yīng)的補(bǔ)充，同時對AIS的研究也在不斷地向前推進(jìn)。為滿足AIS傳輸信息更遠(yuǎn)距離的需求，國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）于1998年通過了AIS采用的兩個VHF專用頻道（CH87B 161.975MHz、CH88B 162.025MHz）的決定。IMO航行安全分委會（Safety of Navigation，NAV）于1997年第43次會議上，通過了《關(guān)于通用船載自動識別系統(tǒng)（AIS）性能標(biāo)準(zhǔn)的建議案》，確定了通用船載AIS作為未來全球海上實施的系統(tǒng);1998年7月第44次會議上，建議2002年起300總噸及以上新建造船和客輪必須安裝AIS;1999年11月第45次會議上，通過了AIS限時強(qiáng)制性安裝決定。MSC于1998年5月第69次會議上，通過了關(guān)于《通用船載自動識別系統(tǒng)（AIS）性能標(biāo)準(zhǔn)》的建議案;2000年6月第73次會議上，通過了新修訂的SOLAS公約第V章關(guān)于船舶強(qiáng)制安裝AIS的決議及時間表。基于2001年9月11日經(jīng)歷的美國“9·11”恐怖襲擊事件，在2002年12月召開的IMO SOLAS公約締約國海上保安外交大會上，通過了SOLAS公約修正案，將MSC第73次會議通過的AIS安裝時間表大幅度提前，即300總噸及以上的國際航線船舶的AIS實施配備時間從2008年提前至2004年12月31日之前。

2.2 AIS的作用

船舶海上信息交換的前提就是相互識別，AIS的出現(xiàn)解決了困擾航海人員至今的船舶相互識別問題。20世紀(jì)末之前，大多數(shù)船舶主要通過本船的船位、與他船的雷達(dá)方位和距離等，結(jié)合VHF無線電話聯(lián)系，實現(xiàn)船與船之間的識別，在船舶密度不高的水域中，此法尚有效。但AIS則不然，可自動交換包括船名、呼號、MMSI、IMO編號、船長、船寬和船舶類型等靜態(tài)信息;包括船位、航向、航速、艏向等動態(tài)信息;包括航行狀態(tài)、吃水、危險貨物種類、目的港、預(yù)計抵達(dá)時間、海員人數(shù)等相關(guān)航次信息;收發(fā)與航行安全有關(guān)的短電文，并且將這些信息直接顯示在顯示器上。這樣一來，船、岸操作人員可非常方便地根據(jù)需要，準(zhǔn)確無誤地選擇任何一艘目標(biāo)船進(jìn)行信息交換。近十年，AIS信號融入雷達(dá)系統(tǒng)及電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS），并且不斷完善，已被廣泛應(yīng)用?？傊?，AIS的出現(xiàn)將使船舶識別和信息交換更加快捷、方便、準(zhǔn)確，達(dá)到讓船舶駕引人員、海事管理人員等方便獲得對方船舶正確信息的目的。

3 利用AIS進(jìn)行信息交換的局限性及注意事項

3.1 AIS與雷達(dá)系統(tǒng)在船舶識別中各有千秋。AIS只對安裝了AIS，并且正常工作的船舶才是“可見的”，而雷達(dá)是根據(jù)物標(biāo)的反射波確定其位置，故都是“可見的”;AIS跟蹤的船舶數(shù)量多、限制少，而雷達(dá)跟蹤的目標(biāo)數(shù)量是有限制的;通過AIS獲取的信息量大，通過雷達(dá)獲取的信息量小;雷達(dá)的一些功能是AIS不具備的，如相對運動/真運動矢量線的運用、尾跡的運用等。因此，船舶安裝了AIS，仍然不能取代雷達(dá);在船舶識別中，不能一味依賴AIS，一定要與雷達(dá)、VHF無線電話等結(jié)合使用。

3.2 AIS的信息輸入問題導(dǎo)致其廣播的信息容易被誤解讀，以靜態(tài)信息中的船名及航次信息輸入尤甚。①由于不同文化的差異和語言障礙的原因，真實的船名和通過AIS讀出的船名往往有區(qū)別。如漢字的發(fā)音有四聲的區(qū)別，于是會出現(xiàn)拼音相同其實船名不同或同一船名會有不同的稱呼;漢字中的部分拼音字母的讀音和用英語發(fā)音習(xí)慣有很大的區(qū)別，如“女”“綠”和“西”字的漢語拼音NV、LV和XI很難被外國人正確讀出。[4]外國船名亦然，如“E.R.SWEDEN”“HEUNG-A BANGKOK”輪等。②由于AIS設(shè)備中船名輸入有字符限制，因為部分船名太長，導(dǎo)致真實的船名和通過AIS獲取的船名可能不一致[5]。③船舶的航次信息僅僅反映本航次信息，如果沒有及時更新包括吃水及目的港等航次信息，可能播發(fā)的是錯誤的航次信息等。

3.3 AIS與船舶其他設(shè)備連接問題所導(dǎo)致的艏向及航速等動態(tài)信息可能存在誤差。①如果AIS中輸入的船舶羅經(jīng)航向有誤差，那么AIS就播發(fā)有誤差的艏向。②AIS有專門的接口連接傳感器計程儀，計程儀有相對計程儀和絕對計程儀兩種，提供的速度就有相對速度和絕對速度。即使使用絕對計程儀，仍然可能存在速度誤差，最終導(dǎo)致AIS播發(fā)有誤差的航速。所以對AIS的羅航向輸入分配器要經(jīng)常性檢查，包括每一次船舶斷電后;可以不連接計程儀。

3.4 因GPS原因，導(dǎo)致AIS播發(fā)的船位動態(tài)信息存在誤差。①對于雷達(dá)及ECDIS設(shè)備中接入的船舶AIS信號所顯示的船位，由于現(xiàn)用的GPS接收機(jī)坐標(biāo)系是WGS-84（1984世界測地系統(tǒng)），和我國沿海部分海域使用的海圖坐標(biāo)系是北京坐標(biāo)系BEJ-54不一致，如不加以修正，此差別會造成船位誤差[6]。同時包括GPS衛(wèi)星信號通過各系統(tǒng)傳輸?shù)紾PS接收機(jī)所產(chǎn)生的誤差等。②GPS信號遭受不明干擾源的干擾，致使AIS播發(fā)的船位信號發(fā)生偏差和不穩(wěn)定情況時有發(fā)生。如海灣戰(zhàn)爭時發(fā)生過。2019年3月13日前后幾天，在上海港圓圓沙警戒區(qū)附近水域，因GPS信號的原因，導(dǎo)致GPS船位信號發(fā)生偏差和不穩(wěn)定，船舶駕駛臺內(nèi)報警不停，雷達(dá)真運動顯示時圖像跳躍、尾跡不清晰等。ECDIS上本船船位不正確，還發(fā)生跳躍，如圖1所示。附近船舶的AIS信號時隱時現(xiàn)，船位也不正確，沒有辦法完成船船之間的識別和信息交換，還造成了船舶碰撞事故的發(fā)生。

3.5 閱讀AIS的短電文很少。主管部門和船舶的船長、駕駛員可以通過AIS發(fā)布航行警/通告、與航行安全有關(guān)的短電文，但是閱讀AIS的短電文很少，僅有5%的駕駛員會關(guān)注AIS文本信息[7]。

4 燈光信號通信、無線電話通信、雷達(dá)和AIS的綜合利用

鑒于AIS是依托GPS的全球同步授時和提供船位，因此船舶駕引人員、海事管理人員等不能只依據(jù)AIS播發(fā)的船位及艏向確定兩船間是對遇、交叉或者追越局面，由此得到的DCPA和TCPA可能是不正確的，同理也不能用于船舶避碰，應(yīng)該是燈光信號通信、無線電話通信、雷達(dá)和AIS的綜合利用。當(dāng)夜晚對遇大批量小型船舶時，使用白晝信號燈、激光手電筒等以此表明船舶動態(tài)和交換避讓意圖等仍然是比較可行的方法之一;通過AIS識別了對方船名后，用無線電話聯(lián)系，有針對性且直截了當(dāng)，是現(xiàn)階段最可行的方法之一;用無線電話發(fā)布船舶動態(tài)信息，仍然是良好船藝的主要內(nèi)容之一。如遇AIS信號發(fā)生偏差和不穩(wěn)定等類似情況時，首先是減速航行;其次是加強(qiáng)視覺瞭望，并采用雷達(dá)首向上、相對運動顯示模式，適當(dāng)調(diào)小或關(guān)閉尾跡功能并;最后是采用視覺、燈光通信、VHF通信與雷達(dá)定位相結(jié)合，綜合利用各方面設(shè)備，以確保船舶航行安全。

5 結(jié)束語

IMO在《船載自動識別系統(tǒng)（AIS）船上操作導(dǎo)則》第一部分宗旨中最顯著的位置寫道：值班駕駛員應(yīng)時刻意識到，其他船舶尤其游艇、漁船和軍艦，以及一些岸基臺站，包括船舶交通服務(wù)中心，可能未配備AIS;值班駕駛員應(yīng)時刻意識到，強(qiáng)制要求安裝AIS設(shè)備的船舶中，在某些情況下，船長依據(jù)其專業(yè)判斷可能會被關(guān)閉。所以駕引人員不能片面地依賴AIS，而要強(qiáng)調(diào)對AIS、VHF無線電話、燈光信號、雷達(dá)等設(shè)備的靈活和綜合運用;既要發(fā)揮AIS設(shè)備應(yīng)有的作用，又要在使用時做到相互取長補(bǔ)短，這樣才能確保航行安全。

我國是港口大國，港口水域航路繁忙、通航環(huán)境復(fù)雜，使用AIS是必然的選擇。如果僅僅是使用依托美國GPS的全球同步授時和提供船位，不能滿足我國港航業(yè)快速發(fā)展的需要，建議主管部門盡快將我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)引入AIS，使北斗導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)突破與發(fā)展，為全球建立高效、便捷、綠色、優(yōu)質(zhì)的信息交換服務(wù)體系，更好地為國際航運、港口管理服務(wù)，體現(xiàn)中國人在這一領(lǐng)域應(yīng)有的擔(dān)當(dāng)。

參考文獻(xiàn)

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