內容提要：為保證船舶的安全營運，現代航海技術已經得到廣泛應用并保持持續快速的發展，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；基于網絡的本船內部及遠程實時或近于實時的監控等等，對防范船舶碰撞、觸礁、觸淺等海事的發生發揮了重要作用。但現代航海技術均各有優缺點，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

經典船舶碰撞危險判斷的依據是測算目標船的六大參數：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律，只能是在最初發現來船，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《國際海上避碰規則》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。按會遇態勢劃分對不同區域的來船，本船又存在直航權利與讓路義務之分，并對不同會遇態勢下本船與來船的行動許可作了詳盡的規定，《規則》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，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協助避碰求取DCPA與TCPA

雷達協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觀測，經過△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。

當系統觀測目標到達B點時，我們根據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協助避碰求取DCPA與TCPA

AIS協助船舶避碰，是船舶相互發送與接收船舶位置及運動參數信息并附加船舶的靜態信息，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、良好的數據兼容性、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信息：如船名、呼號、IMO編號、MMSI等；和目標船傳感器動態信息：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據。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、東經取正值，南緯、兩經取負值)。

根據航海學，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船舶航向航速數據來源于羅經、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，另外受雷達天線高度與垂直波束寬度的限制，以及雷達發射脈沖寬度與收發開關恢復時間的限制，雷達觀測存在盲區。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現方面亦存在欠缺，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避碰數據的可靠性方面

雷達對船舶避碰的核心數據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、航速數據的誤差都不致對其構成影響。

而AIS對目標的避碰核心數據的計算，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據的誤差來源。因此相比較后。雷達ARPA在避碰數據的可靠性方面明顯優于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給出的避碰數據更可信④。

3.3避碰數據給出的快速性方面

雷達對船舶避碰的核心數據CPA、TCPA的計算，必須有足夠的時間等待相對位置的改變，才能推算出后續的相對位置變化規律，當原有的相對位置變化規律被破壞后，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據，這一點非常可貴，尤其在頻繁操縱的通航環境中，可以隨時知悉碰撞危險。

3．4協調與查核方面

由于AIS的首要功能是船舶識別。它在船舶溝通方面的優勢表現非凡，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調避讓③。

4結束語

應用雷達和AIS協助避讓時，應清醒考慮到AIS與雷達ARPA提供避碰數據的特點。可利用雷達目標的位置來分析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勢。實現有效審核與協調避讓，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，實現避讓與導航的完美結合。

作者：馮愛國  來源：航海技術