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论船舶自动识别系统在航运管理的应用

1. 引言

1.1 论文概述

随着全球港口航运业的快速发展，船舶呈大型化、专业化、高速化和智能化的发展趋势。
提高船舶航行安全，将事故发生概率降至最低，以防止船舶对海洋造成污染，突破现有通信导航设备的局限性十分关键。
本论文以AIS为研究对象，分析了我国航运管理现状，阐述了时下AIS概况，包括：AIS研制起因与背景、AIS基本功能、AIS工作状况、AIS作用及应用方法。
论文就AIS在航运管理的实际应用进行分析，提出AIS航运管理应用优化策略，以期为海事管理提供一定的理论价值和借鉴意义。

1.2 关键词

船舶自动识别系统
AIS
航运管理

2. 航运管理现状

2.1 航运管理现状概述

当前，我国海事机关主要采用的是用海巡船进行巡查，而 GPS监测则是一种更先进的监测方式，用于监测灯塔的位置变化。
GPS定位系统也存在一些缺陷，如无法获取船舶的详细位置，无法对航标进行实时监测，无法监测航标的碰撞情况。
与 VIS相比， AIS具有造价低、网络建设简单等优点。

2.2 我国航运管理存在的缺陷

当前的海上安全监管仍有一定的缺陷，迫切需要对其进行研究和开发。
在海上交通事故的侦查过程中，最重要的一个步骤就是取证。
虽然 VTS的管理区域可以借助雷达进行相关取证，但其缺点在于难以有效地进行目标的辨识。
另外， VTS的装备大多采用国外引进，使得 VIS软件的编写变得更加复杂。

3. AIS概况

3.1 AIS研制起因与背景

利用岸基雷达对海上航行中的目标信息进行收集的一种方法叫做 VTS。
虽然 VTS、 ARPA等雷达在性能上有所改进，但在航海过程中，舰船间的信息交流仍然十分局限。
在 VTS作业区域，利用岸上雷达接收到的船只的回声（目标）可以在 VTS中心的屏幕上显示出来。
为了获取船只名称和在电子屏幕上进行定位， VHF通信经常使用。
在通航密集区域，作业量增加，作业中易发生误差，使 VTS的作用大大减弱，加之雷达的盲区，很可能导致目标遗失。

3.2 AIS基本功能

AIS是一种能够实现船舶之间、船岸之间的信息交流与船舶身份识别的系统。
它能自动发送、接收和处理有关船只的移动等资料。
当船只远离对方船只或岸边平台很遥远的时候，可以自动连续地将有关船只的位置、即时航行速度、航向等有关船只的实时位置、即时航行速度、航向等信息，以及接收来自 VTS交警部门的辅助服务，以确保船只的交通管理和服务的高效执行以及航行的安全。

3.3 AIS工作状况

AIS通过与 GPS （GPS）、罗径（Ride-Path）、电子海图、雷达等航海设备等通信设备的对接，实现对时间多路的自主控制。
利用 VHF 87和88频道，在船到船，船到船，船到船，船到岸之间，无相互影响的情况下，实现对岸上（船）信号的收发。

3.4 AIS作用及应用方法

AIS具有信息量大，抗气象干扰能力强，能够跨越障碍进行通信，并且能够对近处的物体进行显示。
它不仅提供了方位资料，而且还提供了船只的标志、速度、航向、首向、航向等资料，并具备跨越障碍物的功能，与雷达相配合，既能看到小岛，也能看到山脚下，也能看到河道后面的物体，没有任何死角，甚至连导航船的方位都能用来指示，这是雷达无法做到的。
通过 AIS系统的应用，提高了船舶之间的防撞能力，提高了 ARPA雷达，船舶交通管理系统 VTS，船舶报告等功能，将船舶的航向、航线、船名等可视化的资料全部呈现在电子海图上，改善了航海通讯的性能，为利用 AIS的船舶实现了与船舶的语言、文本通信的功能。

4. AIS在航运管理的实际应用

4.1 海上搜寻及救助

当船舶遇险时， AIS设备可以将遇险信息（如位置、船名、呼号、遇险类型等）发送给船舶。
在搜救过程中，海事救援协调中心可以对参与搜救的所有船舶进行追踪与导航，实现对搜救全过程的全程监控，从而有效利用现有资源，保证搜索范围覆盖整个搜救区域。
另外，由于 AIS系统的存在，船舶在受难点附近或参与搜救的船舶都可以对遇难船舶进行识别，这对于快速开展海上搜救工作是非常有利的。

4.2 自动避让

AIS还可以通过与邻近 AIS组成的网络，显示附近船舶的航行情况。
由于开放水域船舶数量较少， AIS以最近的船舶为研究对象，且具备显示主要数据的功能，因此，即使因避错而导致两船相撞，也可通过查询 AIS自动保存的对方船舶数据，迅速确定碰撞事实及损失情况等。

4.3 船舶定线通航

通过 AIS船舶流轨迹统计分析软件，将过往的航道数据归纳、统计和显示为所有的航道轨迹数据，通过这些数据可以看到过往的航道，也可以对现有的航道、锚地、海事监管功能区等进行检查，尤其是深海航道和灯塔的设置，满足船只的安全行驶需求。

5. AIS航运管理应用优化策略

5.1 船舶动态建模及控制

船舶动态建模与控制是实现船舶自主航行优化的重要环节。
优化控制算法及自适应控制策略可改善船舶航行性能与稳定性。

5.2 船舶碰撞回避

避碰是船舶自动导航中的另一项重要内容。
在航行过程中，船只可能会撞上其它船舶或障碍物。
采用先进的避碰算法及传感器技术，可使船舶能及时发现可能存在的碰撞危险，从而采取相应的规避措施。

5.3 船舶自主性与回避性

在现代航运活动中，船舶自主性与协同性作用日益突出。
自主性使得船舶能够独立完成某项任务，而协同性则使得船舶能够与其它船舶及岸基设施实现信息交流与共享。
利用无线通信、云计算、人工智能等先进技术，实现对船舶自主与协同的优化。

6. 结语

AIS自投入使用以来，以精确数字化的方式为航运服务，不仅为提高水上交通安全与效率，推动港口生产发展创造了有利条件，还能缩短管理人员通报时间，提高管理效率与质量，节约资金，极大地提升了我国沿海航海保障服务水平。
海事管理部门应该加强对 AIS应用的重视，充分发挥其潜在的应用功能，这对于提高海事行政执法、安全监管和事故分析能力、科学组织运输生产、提高工作效率都有很大的帮助。

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