浅析船用雷达和AIS的综合应用的优势与局限性

船用导航雷达和AIS综合应用的优势与局限性

摘要：船用导航雷达和船舶自动识别系统（AIS）是两部重要的助航仪器，本文分析了导航雷达和AIS在单独使用时各自的功能和特点，并指出二者在综合应用中所表现出的优势和局限性以及针对其局限性的注意事项。

关键词：导航雷达、AIS、综合应用

目前，全球经济趋于一体化，航运业迅猛发展，船舶数量急剧增加，于此同时海难、海损事故也随之增加，给广大海员的生命安全、国家财产和海洋环境造成严重威胁。为加强航行安全，保护海洋环境，船舶间、船岸间信息的充分、快速、准确交换就显得尤为重要和突出。

一、船用导航雷达的功能和特点

1.雷达在应用中的优势

伴随船舶数量的激增，船舶碰撞事故的事故率也居高不下，因此，如何实现船舶间的协调行动，避免船舶碰撞就显得异常重要。雷达作为船舶避碰的主要助航仪器，从出现至今一直发挥着重要的作用。雷达是自主式导航设备，可以扫描到海面上的具有一定大小的物标并将其回波显示在雷达显示器上，从而将海面上物表和本船的相对位置关系清晰显示，让操作者获得较为全面的交通形式图像。通过对物标船的标绘，可以判断物标船和本船是否存在碰撞危险，更可以求取避让措施，核实避让行动的效果。

传统的船舶避碰是用眼睛实际观察周围船舶的运动态势，进而凭借经验采取改向或变速措施来实现船舶间的安全避让。不难发现，传统的避让方法受受能见度的影响较大，比如海上大雾天气，航海员仅凭肉眼能观测到的距离大大减小，有时会减小到几十米，就不能实现安全航行的目标。而有了雷达就大不相同，雷达受能见度影响小，精度高（30米左右），决策时间短（通过雷达自动标绘仪—ARPA跟踪物标并求取避让措施仅需3-5分钟时间），雷达的探测距离可以达到10—20海里，驾驶员的工作负担大大减轻。

另一方面，当船舶发生碰撞事故时，在避让行动中得雷达观测信息可以作为海事调查的证据，给海事处理也带来了很大方便。

2.雷达在应用中的局限性

尽管雷达在应用中有上述的优势，但其局限性也不容忽视。在恶劣海况下，雷达容易受海浪干扰产生杂波；恶劣天气下会受雨雪干扰产生雨雪干扰杂波；相同频率的雷达在距离较近时也会产生同频雷达干扰杂波；雷达存在30—50米的固定盲区；受船上大桅等的影响会产生扇形阴影区；受复杂情况影响雷达会产生多次扫描假回波、二次扫描假回波、间接反射假回波以及旁瓣回波等假回波。上述所有的这些干扰杂波和假回波在实际使用时往往会让操作者难以分辨或影响观测，进而对航行安全产生错误的导向。

雷达在设计上存在固有的缺陷，雷达的方位分辨力弱，测方位精度差，一般方位误差在1°左右，且随量程变化而变化。依附于雷达的ARPA（雷达自动标绘仪）存在错误录取、漏录取、录取和显示容量限制、目标信息量少、目标丢失、目标交换、无法识别目标等固有缺陷，并且雷达对驾驶员操作维护能力要求较高，有效的雷达观测和雷达自动标绘需要维护良好的设备和精良的操作技术基础上。所有这些在一定程度上构成了雷达使用的局限性。

二、船用AIS在避碰中得优势与局限性

1.船用AIS的功能优势

自动识别系统（Automatic Identification System，AIS），是基于卫星定位的设备，精度稳定在5—30米。该系统无需人工维护和参与，能够自动发射和接收船舶识别和航行相关信息，通信可靠性高，不受气象海况影响，不会因杂波干扰而丢失小物标。信号覆盖范围可以扩大到河道和水流弯曲处以及障碍物之后等雷达无法探测到的区域，跟踪稳定性和可靠

性高。AIS不存在盲区，定位精度高于雷达，且不因目标距离和方位变化而变化。AIS设备不存在录取容量限制，不会发生目标交换现象。AIS作用距离一般在15-30海里以上，发现远距离物表能力强。AIS成为继雷达之后最重要的避碰助航系统。此外，AIS设备的图标还可以实现类似电子海图信息（ECDIS）的漫游和缩放显示，方便驾驶员对目标的观测和海域交通态势的了解。

2.船用AIS的局限性

尽管AIS有上述的诸多优点，但是系统在管理实施和技术上仍有内在局限性。一些岛屿的大的障碍仍然会使AIS形成信号盲区，在航行实践中也会产生目标丢失等现象。并且并非所有船舶都安装AIS设备，这就使得一些未安装AIS设备的小船无法被本船AIS探测到，对吃饭唱歌不必v

三、船用雷达和AIS综合应用的优势

目前，船上的助航设备种类已不少，而船舶碰撞事故仍时有发生。其原因，除人为因素外，一些客观因素包括设备不够完善，导致获取信息不全面、不及时，不能有效识别也是重要原因。比如船用导航雷达总是存在盲区，受海况和天气影响较大等。船载AIS能自动识别船舶，信息量大，大大提高船舶在复杂条件下安全航行的能力。将船用雷达和船载AIS综合使用，就会表现处二者巨大的优势，下面就二者综合使用的优势归纳如下：

1.用AIS协助雷达跟踪目标，可以扩展雷达远、近距离的探测范围，加强远、近水域、狭窄和拥挤水域的瞭望，增强雷达的可靠性和参考价值，提高雷达的性能和观测效率，加强雷达预报危险的功能，改善避碰效果，避免或减少海上紧迫局面和碰撞事故的发生，促进海上航行安全。

2.通过信息融合技术，将AIS跟踪的目标的信号显示在雷达显示器上，从而可以使ARPA 跟踪的目标的船名显示在雷达显示器上，让驾驶员可以非常直观的看到本船周围的船舶的名字，进而根据船名直接用VHF电话和来船进行语言交流，协调避让行动，保证航行安全。这样就省去了驾驶员根据雷达屏幕上物表回波的位置来确认来船的繁琐步骤，为驾驶员从容把握局势赢得了时间，减轻了驾驶员的工作负担。

3.在船舶交管系统（Vessel Traffic Service,VTS）中同时安装AIS和雷达设备，可以减轻交管人员的工作负担，让交管人员精确的锁定过往船舶，对综合协调船舶的行动奠定基础，使船舶在统一接收交通管制时就从容有序，实现安全避让。

4.在搜救行动中使用AIS有助于快速搜索海上遇险船舶，配合雷达和搜救雷达应答器的使用，可以快速、准确的锁定和接近遇险船舶，提高海上搜救的工作效率。

四、雷达和AIS综合使用的局限性及驾驶员在综合使用二者时的注意事项

导航雷达和AIS综合使用虽然表现处极大的优势，但是也并没有达到完美，所以航海员在实际应用中应注意一下几点：

1.雷达和AIS在恶劣气象条件下，其工作可靠性任然会受到一定程度的影响。

2.AIS系统仅对配备有AIS设备的船舶才“可见”，才能进行充分的信息交换，而对未安装AIS设备的船舶，特别是至少在近几年内还不会安装AIS设备的那些小型船舶和众多渔船就无能为力了。所以在实际航行中，任然不能过分依赖雷达和AIS，而要充分利用人眼睛的直观视觉信息，让肉眼、雷达和AIS实现有机的结合，保证航行安全。

3.航行中如果只是使用AIS而忽视导航雷达的作用，则有可能存在极大的危险。对于雷达，虽然有其不足之处，但是其长处和优势也是显而易见。特别是对于那些没有安装AIS 的小型船舶和渔船，也能够显示出其回波。所以AIS的实施并不意味着可以取代雷达。

4.在船舶密集区域，AIS图标信息可能使屏幕显示符号繁杂而影响正常的雷达观测。这就需要驾驶员暂时将AIS目标置于休眠状态或屏蔽AIS目标的显示，以获得最佳的雷达观测效果。