內容提要：為保證船舶的安全營運，現(xiàn)代航海技術已經(jīng)得到廣泛應用并保持持續(xù)快速的發(fā)展，如雷達ARPA、AIS、ECDIS的綜合運用；基于高精度定位等各類傳感器技術的應用；基于網(wǎng)絡的本船內部及遠程實時或近于實時的監(jiān)控等等，對防范船舶碰撞、觸礁、觸淺等海事的發(fā)生發(fā)揮了重要作用。但現(xiàn)代航海技術均各有優(yōu)缺點，本文將對當前流行的幾種船舶避碰手段進行分析，旨在提出一些注意點，供參考。

關鍵詞：避碰 雷達 AIS&ECDIS 傳感器

1船舶碰撞危險判定的核心參數(shù)

經(jīng)典船舶碰撞危險判斷的依據(jù)是測算目標船的六大參數(shù)：TB真方位、D距離、DCPA最近會遇距離、TCPA到達最近會船點所需時間、TC目標真航向、TV目標真航速。對于船舶會遇危險的考慮優(yōu)先順序又從兩個層面入手：一是位置關系，一般采納先近后遠，先首后尾，先正橫前后正橫后，先右后左的順序，但這種原則并未考慮船舶之間的位置變化規(guī)律，只能是在最初發(fā)現(xiàn)來船，所有標繪活動尚未開始時的一種粗淺的信息處理的先后排序；二是從DCPA、TCPA入手，認為DCPA小于安全值為危險船，且越小越危險，結合TCPA來決定危險的緊迫程度，認為TCPA小于設置范圍則存在緊急碰撞危險，同時根據(jù)《國際海上避碰規(guī)則》要求，把會遇過程中的碰撞階段分為自由行動階段、碰撞危險階段、緊迫局面階段、緊迫危險階段。按會遇態(tài)勢劃分對不同區(qū)域的來船，本船又存在直航權利與讓路義務之分，并對不同會遇態(tài)勢下本船與來船的行動許可作了詳盡的規(guī)定，《規(guī)則》還在能見度不良時作了進一步陳述，此時船舶互有避讓義務①。

可見，DCPA、TCPA是海上避讓的決定碰撞危險度的核心參數(shù)，對于船舶避碰行為的取決，DCPA、TCPA是前提，以此評判是否避讓，避讓或虛擬避讓(試操船)的效果也通過它們來評價。

2雷達與AIS獲得DCPA與TCPA的過程分析

2．1雷達ARPA協(xié)助避碰求取DCPA與TCPA

雷達協(xié)助船舶避碰是船舶探測目標并加以分析與決策的重要手段，特別是在能見度不良的情況下，這種手段尤顯重要。雷達利用電磁波的反射特性測得目標相對我船的方位，即舷角，將我船的羅經(jīng)航向考慮進去即得到目標的真方位。在某一時刻測得目標的方位和距離即得到目標這一時刻的位置A，隨后進行目標的系統(tǒng)觀測，經(jīng)過△t時間后，用同樣方法得到目標的第二位置B。

目標船相對航速、航向的計算：由圖1可見，經(jīng)過A、B位置差解算，可以推算出目標船的相對航向jR，及相對航速VR。

當系統(tǒng)觀測目標到達B點時，我們根據(jù)VR，jR及B點的位置可求得目標的DCPA與TCPA。

DCPA=R2sin(jR-B2)

TCPA=R2cos(jR-B2)/VR

2．2 AIS協(xié)助避碰求取DCPA與TCPA

AIS協(xié)助船舶避碰，是船舶相互發(fā)送與接收船舶位置及運動參數(shù)信息并附加船舶的靜態(tài)信息，為船舶避讓決策提供重要參考，并同時對船舶進行識別以利于有效溝通。近年來，這一手段以其高效、直觀、良好的數(shù)據(jù)兼容性、易于疊加與共享。得到了全面的重視及廣泛的應用。

AIS設備利用甚高頻81、82頻段，采用SOTDMA自組織時分多址技術，在一定的電磁波覆蓋范圍內，一定的容量下，實現(xiàn)船舶間，或與岸基臺的有效的無擁塞通信，通信的內容包含目標的靜態(tài)信息：如船名、呼號、IMO編號、MMSI等；和目標船傳感器動態(tài)信息：如GPS(GNSS)船位信息、航向信息、航速信息等②。

在避碰決策計算中，首先要將我船與目標船的地理位置信息換算為相對我船的位置數(shù)據(jù)。設我船船位為(λ0，φ0)，目標船船位為(λt，φt)，則目標船與我船的位置差為(Dλ，Dφ)，其中：Dλ=λt-λ0 Dφ=φt-φ0(計算時北緯、東經(jīng)取正值，南緯、兩經(jīng)取負值)。

根據(jù)航海學，目標方位：，其中DMP為緯度漸長率差。因在避碰中，目標與我船位置較近，近似認為。

目標的距離：。

目標相對我船航向、航速計算：AIS船舶航向航速數(shù)據(jù)來源于羅經(jīng)、計程儀等傳感器。設我船航向、航速為(TC0，TV0)，目標船航向、航速為(TC1，TV1)，目標的相對航向jR，及相對航速VR可作如下求解，見圖2：

3運用雷達與AIS協(xié)助船舶避碰的比較

3.1漏警與虛警方面

雷達電磁波具有直線傳播的特性，因此雷達對目標的探測存在陰影區(qū)，另外受雷達天線高度與垂直波束寬度的限制，以及雷達發(fā)射脈沖寬度與收發(fā)開關恢復時間的限制，雷達觀測存在盲區(qū)。這樣近距離目標、遮擋物后的目標有可能探測不到，另外對于反射性能不好的目標在發(fā)現(xiàn)方面亦存在欠缺，ARPA對目標的跟蹤還存在目標丟失與誤跟蹤現(xiàn)象。

而AIS對所有安裝了AIS裝置的物體，在有效范圍內，探測能力大大增強。例如，從黃浦江駛出的船舶與從海入長江或由長江入海的船舶之間，往往由于岬角形成的陰影，雷達難以探測，而AIS可以有效探測，甚至從AIS靜態(tài)信息中可以知道目標船上下水意圖。但AIS也存在很大漏警問題，對未安裝AIS的目標船、地理目標(如浮筒等)都不能探測，應考慮補充手段。

3.2避碰數(shù)據(jù)的可靠性方面

雷達對船舶避碰的核心數(shù)據(jù)CPA、TCPA的計算是由目標前后相對我船的位置改變計算而得的，顯然誤差來源在雷達本身，本船與目標船的航向、航速數(shù)據(jù)的誤差都不致對其構成影響。

而AIS對目標的避碰核心數(shù)據(jù)的計算，是由我船、它船地理位置反推相對位置，再以此位置關系為基礎．依靠我船航向、航速及目標船航向、航速反算出來的。其中船舶定位傳感器、航速傳感器、航向傳感器的誤差均成為避碰核心數(shù)據(jù)的誤差來源。因此相比較后。雷達ARPA在避碰數(shù)據(jù)的可靠性方面明顯優(yōu)于AIS。當然，通過提高船位、航速、航向傳感器的可靠性與精確度，將使AIS給出的避碰數(shù)據(jù)更可信④。

3.3避碰數(shù)據(jù)給出的快速性方面

雷達對船舶避碰的核心數(shù)據(jù)CPA、TCPA的計算，必須有足夠的時間等待相對位置的改變，才能推算出后續(xù)的相對位置變化規(guī)律，當原有的相對位置變化規(guī)律被破壞后，又需要重新等待。一般，人工標繪得到目標的DCPA、TCPA需要6-12min，ARPA標繪也需要3min左右的延時，很顯然是不及時的。

而AIS從其計算機理可以看出，它可以實時給出該數(shù)據(jù)，這一點非?？少F，尤其在頻繁操縱的通航環(huán)境中，可以隨時知悉碰撞危險。

3．4協(xié)調與查核方面

由于AIS的首要功能是船舶識別。它在船舶溝通方面的優(yōu)勢表現(xiàn)非凡，這一點雷達ARPA是無法相比的。AIS還能提供更多的信息使雙方方便地了解對方的操縱意圖，使得避讓更為及時與協(xié)調；在避讓行動實施后，AIS以其計算的實時性，還能更快地提供避讓效果，很大程度減少了不協(xié)調避讓③。

4結束語

應用雷達和AIS協(xié)助避讓時，應清醒考慮到AIS與雷達ARPA提供避碰數(shù)據(jù)的特點?？衫美走_目標的位置來分析AIS目標位置的準確度，不致造成因GPS船位誤差引起AIS目標船相對我船的位置偏差；在我船與目標船穩(wěn)定航行時，可利用雷達ARPA給出的CPA、TCPA以及相對矢量來分析AIS給出的CPA、TCPA與相對矢量，如有誤差，應分析AIS產生誤差的原因，并清醒認識到此時不能依賴AIS；在經(jīng)核對AIS不存在這些誤差時。可充分利用AIS便于溝通與快速處理的優(yōu)勢。實現(xiàn)有效審核與協(xié)調避讓，同時在此基礎上，更應利用AIS與ECDIS良好兼容的特點，對照地理目標，實現(xiàn)避讓與導航的完美結合。

作者：馮愛國  來源：航海技術