内容提要：为保证船舶的安全营运，现代航海技术已经得到广泛应用并保持持续快速的发展，如雷达ARPA、AIS、ECDIS的综合运用；基于高精度定位等各类传感器技术的应用；基于网络的本船内部及远程实时或近于实时的监控等等，对防范船舶碰撞、触礁、触浅等海事的发生发挥了重要作用。但现代航海技术均各有优缺点，本文将对当前流行的几种船舶避碰手段进行分析，旨在提出一些注意点，供参考。

关键词：避碰 雷达 AIS&ECDIS 传感器

1船舶碰撞危险判定的核心参数

经典船舶碰撞危险判断的依据是测算目标船的六大参数：TB真方位、D距离、DCPA最近会遇距离、TCPA到达最近会船点所需时间、TC目标真航向、TV目标真航速。对于船舶会遇危险的考虑优先顺序又从两个层面入手：一是位置关系，一般采纳先近后远，先首后尾，先正横前后正横后，先右后左的顺序，但这种原则并未考虑船舶之间的位置变化规律，只能是在最初发现来船，所有标绘活动尚未开始时的一种粗浅的信息处理的先后排序；二是从DCPA、TCPA入手，认为DCPA小于安全值为危险船，且越小越危险，结合TCPA来决定危险的紧迫程度，认为TCPA小于设置范围则存在紧急碰撞危险，同时根据《国际海上避碰规则》要求，把会遇过程中的碰撞阶段分为自由行动阶段、碰撞危险阶段、紧迫局面阶段、紧迫危险阶段。按会遇态势划分对不同区域的来船，本船又存在直航权利与让路义务之分，并对不同会遇态势下本船与来船的行动许可作了详尽的规定，《规则》还在能见度不良时作了进一步陈述，此时船舶互有避让义务①。

可见，DCPA、TCPA是海上避让的决定碰撞危险度的核心参数，对于船舶避碰行为的取决，DCPA、TCPA是前提，以此评判是否避让，避让或虚拟避让(试操船)的效果也通过它们来评价。

2雷达与AIS获得DCPA与TCPA的过程分析

2．1雷达ARPA协助避碰求取DCPA与TCPA

雷达协助船舶避碰是船舶探测目标并加以分析与决策的重要手段，特别是在能见度不良的情况下，这种手段尤显重要。雷达利用电磁波的反射特性测得目标相对我船的方位，即舷角，将我船的罗经航向考虑进去即得到目标的真方位。在某一时刻测得目标的方位和距离即得到目标这一时刻的位置A，随后进行目标的系统观测，经过△t时间后，用同样方法得到目标的第二位置B。

目标船相对航速、航向的计算：由图1可见，经过A、B位置差解算，可以推算出目标船的相对航向jR，及相对航速VR。

当系统观测目标到达B点时，我们根据VR，jR及B点的位置可求得目标的DCPA与TCPA。

DCPA=R2sin(jR-B2)

TCPA=R2cos(jR-B2)/VR

2．2 AIS协助避碰求取DCPA与TCPA

AIS协助船舶避碰，是船舶相互发送与接收船舶位置及运动参数信息并附加船舶的静态信息，为船舶避让决策提供重要参考，并同时对船舶进行识别以利于有效沟通。近年来，这一手段以其高效、直观、良好的数据兼容性、易于叠加与共享。得到了全面的重视及广泛的应用。

AIS设备利用甚高频81、82频段，采用SOTDMA自组织时分多址技术，在一定的电磁波覆盖范围内，一定的容量下，实现船舶间，或与岸基台的有效的无拥塞通信，通信的内容包含目标的静态信息：如船名、呼号、IMO编号、MMSI等；和目标船传感器动态信息：如GPS(GNSS)船位信息、航向信息、航速信息等②。

在避碰决策计算中，首先要将我船与目标船的地理位置信息换算为相对我船的位置数据。设我船船位为(λ0，φ0)，目标船船位为(λt，φt)，则目标船与我船的位置差为(Dλ，Dφ)，其中：Dλ=λt-λ0 Dφ=φt-φ0(计算时北纬、东经取正值，南纬、两经取负值)。

根据航海学，目标方位：，其中DMP为纬度渐长率差。因在避碰中，目标与我船位置较近，近似认为。

目标的距离：。

目标相对我船航向、航速计算：AIS船舶航向航速数据来源于罗经、计程仪等传感器。设我船航向、航速为(TC0，TV0)，目标船航向、航速为(TC1，TV1)，目标的相对航向jR，及相对航速VR可作如下求解，见图2：

3运用雷达与AIS协助船舶避碰的比较

3.1漏警与虚警方面

雷达电磁波具有直线传播的特性，因此雷达对目标的探测存在阴影区，另外受雷达天线高度与垂直波束宽度的限制，以及雷达发射脉冲宽度与收发开关恢复时间的限制，雷达观测存在盲区。这样近距离目标、遮挡物后的目标有可能探测不到，另外对于反射性能不好的目标在发现方面亦存在欠缺，ARPA对目标的跟踪还存在目标丢失与误跟踪现象。

而AIS对所有安装了AIS装置的物体，在有效范围内，探测能力大大增强。例如，从黄浦江驶出的船舶与从海入长江或由长江入海的船舶之间，往往由于岬角形成的阴影，雷达难以探测，而AIS可以有效探测，甚至从AIS静态信息中可以知道目标船上下水意图。但AIS也存在很大漏警问题，对未安装AIS的目标船、地理目标(如浮筒等)都不能探测，应考虑补充手段。

3.2避碰数据的可靠性方面

雷达对船舶避碰的核心数据CPA、TCPA的计算是由目标前后相对我船的位置改变计算而得的，显然误差来源在雷达本身，本船与目标船的航向、航速数据的误差都不致对其构成影响。

而AIS对目标的避碰核心数据的计算，是由我船、它船地理位置反推相对位置，再以此位置关系为基础．依靠我船航向、航速及目标船航向、航速反算出来的。其中船舶定位传感器、航速传感器、航向传感器的误差均成为避碰核心数据的误差来源。因此相比较后。雷达ARPA在避碰数据的可靠性方面明显优于AIS。当然，通过提高船位、航速、航向传感器的可靠性与精确度，将使AIS给出的避碰数据更可信④。

3.3避碰数据给出的快速性方面

雷达对船舶避碰的核心数据CPA、TCPA的计算，必须有足够的时间等待相对位置的改变，才能推算出后续的相对位置变化规律，当原有的相对位置变化规律被破坏后，又需要重新等待。一般，人工标绘得到目标的DCPA、TCPA需要6-12min，ARPA标绘也需要3min左右的延时，很显然是不及时的。

而AIS从其计算机理可以看出，它可以实时给出该数据，这一点非常可贵，尤其在频繁操纵的通航环境中，可以随时知悉碰撞危险。

3．4协调与查核方面

由于AIS的首要功能是船舶识别。它在船舶沟通方面的优势表现非凡，这一点雷达ARPA是无法相比的。AIS还能提供更多的信息使双方方便地了解对方的操纵意图，使得避让更为及时与协调；在避让行动实施后，AIS以其计算的实时性，还能更快地提供避让效果，很大程度减少了不协调避让③。

4结束语

应用雷达和AIS协助避让时，应清醒考虑到AIS与雷达ARPA提供避碰数据的特点。可利用雷达目标的位置来分析AIS目标位置的准确度，不致造成因GPS船位误差引起AIS目标船相对我船的位置偏差；在我船与目标船稳定航行时，可利用雷达ARPA给出的CPA、TCPA以及相对矢量来分析AIS给出的CPA、TCPA与相对矢量，如有误差，应分析AIS产生误差的原因，并清醒认识到此时不能依赖AIS；在经核对AIS不存在这些误差时。可充分利用AIS便于沟通与快速处理的优势。实现有效审核与协调避让，同时在此基础上，更应利用AIS与ECDIS良好兼容的特点，对照地理目标，实现避让与导航的完美结合。

作者：冯爱国  来源：航海技术