在雷达上使用AIS系统的实际考虑外文翻译资料

 2023-01-13 17:40:51

在雷达上使用AIS系统的实际考虑

介绍

本章将结合使用雷达和AIS系统的一些实际问题。但是，如果不参加有关的海事组织示范课程的正式培训，就无法适当了解它们在海上的使用情况。这些课程含有大量关于模拟器的实践训练。

虽然许多人认为AIS系统可以成为导航系统的一个有用的附加帮助，但驾驶台团队对AIS系统的引入最初反应不一。从最终用户的角度看，它很快就生效了，几乎不需要咨询，一般来说，几乎不需要培训。因此，当它投入使用时，人们对它的预期用途产生了一些怀疑和普遍的误解——它的迅速引入是出于安全考虑，而不是为了避免碰撞。随着使用人工智能的好处越来越明显，这种不良反应正在慢慢消失。而且，现在有更多的用户接受了正规培训。

在设计良好的安装上，AIS系统提供有用的附加信息或确认信息，可以强化避免碰撞决策。然而，重要的是要认识到，在撰写本书时生效的碰撞法规没有明确提及AIS，因此，在大多数情况下，AIS最好被认为是提供支持雷达数据的附加信息。COLREGs两条规则的摘录与AIS特别相关:

  1. 第5条规定，“在任何时候都应保持适当的瞭望以及在当时情况下采用适当的一切手段hellip;hellip;”。根据定义，“所有可用的手段现在都包括人工智能。
  2. 关于碰撞危险的第7(c)条规定“不应根据不足的资料，特别是不足的雷达资料作出假设”。独立的AIS数据必须被视为信息不足。

船舶上安装AIS系统可分为三种类型。只能在MKD上使用AIS数据;在EACIS或(未经批准的)电子海图系统(ECS)上提供的AIS系统;AIS系统的数据被完全整合到雷达显示屏上。正如前面所讨论的，最后一种方法将在未来变得普遍通用，但是在未来的一些年中，独立MKD将占据主导地位。

使用MKD

MKD最好安装在主雷达显示器附近，以便比较。尽管有SOLAS的要求，但许多系统的位置都很差，可能位于驾驶台的后面。在这样的位置使用MKD显然是困难的，或者最多是不方便的。增加了它被忽略的可能性，:它不会更新与当前航次相关的数据;不会检查传输错误;而且，它不会用于有助于接收AIS数据的情况，包括接收与安全和安全相关的信息。

当使用定位良好的独立MKD时，可以认为最有用的显示是船舶列表。先在范围内定位到自己的船舶。(可能是所有MKD提供这个选项但国际海事组织性能标准只需要一个显示,三船的细节可以显示在任何时候,没有指定的顺序呈现特定的目标的距离和方位的雷达, 在过去它是相对简单的确定正确的目标在并选择它的详细视图的AIS数据传输。

这在很多方面都是有用的，例如，更容易正确地辨别附近的其他船只，特别是与VTS或引航员确认了港口的交通之后在接近或离开一个港口时。此外，它还能更准确地识别出需要通过甚高频呼叫的船舶，包括旨在减少近距离情况下任何可能的混乱的呼叫。同样，更容易确定哪些船舶参与了有关其操纵意图的甚高频讨论。

AIS的设计可以减少VTS对大量VHF流量的需求，因为所需的船舶数据大部分被普通AIS传输数据覆盖，因此减轻了OOW的工作量。此外，由于AIS数据可以提供呼叫信号，船对船的VHF DSC可以用来减少无线电污染，但需要决定附近的其他船只是否可以受益于使用全船传输的交换信号。后者通常是同意操纵意图的情况。

MKDS可以用于帮助改进船舶冲突避免情况的评估，但始终需要非常谨慎。例如，从船只的AIS传输数据中知道船只的目的地，可以让OOW知道目标可能在何时何地改变航向。这可以作为一种有用的指导，但决不能依赖它。在MKD上，可能通过检查AIS目标是否在可疑的距离和方位，确认一艘被雷达短暂探测到的船只的存在，可能是在重杂波条件下。然而，附近没有AIS目标并不意味着没有真正的目标。

在海流随位置变化明显的地区，如某些河口，目标船和本船可能受到不同海流矢量的影响。在这种情况下，目标的真实轨迹，如在雷达上看到的，可能不能很好地指示船只的真实航向，即使雷达是在海上稳定的。当目视不到目标时，AIS航向数据会显示目标的真实航向，这有助于根据COLREGS规则5对情况进行全面评估。

通过将MKD设置为极坐标显示器(图形化地显示AIS目标的距离和方位)，它可以潜在地指示雷达未探测到的目标。但是，应该记住，MKD显示器通常不适用于此目的，尤其是因为它们的显示器很小，因此在正常情况下不推荐使用它们进行目标检测。事实上，国际海事组织(IMO)并不要求MKDs具有极性显示，因此这种显示模式可能没有在型号批准期间进行过独立测试。因此，极性显示设备可能设计不合适、不准确或不可靠。

如果使用MKD的极坐标显示，请确保理解并考虑到与雷达相比的显示差异。例如，MKD显示显示可能被限制为相对运动，朝北向上，目标向量可能表示真正的航向。这可能不反映雷达设置，在任何情况下，雷达矢量将代表航向而不是航向。与所有AIS数据一样，目标位置和标题可能不准确。

需要强调的是，MKD极显示器远远不是雷达的替代品。它可能会添加一些有限的信息，可能有助于一些防撞决策，当使用适当的视觉和雷达衍生的信息。为了避免碰撞，应该集中精力向舰桥窗户外看，并使用雷达显示器。

原则上，AIS安全和与安全相关的消息是MKD用户可用的好工具。它允许船只向“区域”内的一艘或所有船只发送有关作业安全和涉及保安或安全的紧急情况的文字信息。在实际操作中存在一些问题，在使用设备之前应该经常考虑这些问题。它与手机短信功能的相似性使得它很容易被滥用。尽管沿海当局采取了行动，但许多发送的信息是非法的，因为它们不安全或与安全有关。这将使发送方和消息接收方无法维护适当的收看，如果消息被认为是轻率的，则可能导致对发送方采取法律行动。由于MKDs的键盘有限，消息编译通常比较困难。这会分散注意力。

AIS安全和安全相关消息的缺点是，发送方无法知道消息是否已被读取或理解，因为可能没有人工发起的响应。任何自动生成的响应发送回船到船的消息的发送方，消息已收到并不表示它已被阅读或理解。

在电子海图上使用AIS数据

由于一些技术和立法方面的原因，许多ECDIS和未经批准的电子海图系统在大多数雷达上都有AIS设施。这些系统，以及作为AIS目标的大型图表参考显示，通常具有MKDs上没有的许多其他有用的特性。因此，在电子海图上使用AIS通常比使用独立的MKD要好得多。然而，在使用AIS设施时，尤其是在ECS上，应给予应有的注意，因为这些设施尚未经过独立验证是否正确运行。

一个设计良好的系统允许电子海图设备远程访问大多数AIS功能，尽管有些功能可能必须在MKD上执行。例如，可以输入航次相关数据，查看目标列表和详细的目标数据，AIS安全安全相关消息的编写和发送，接收消息的通知和查看，MKD错误消息的显示等。用户应熟悉电子海图上可用的AIS设施，并了解MKD上还需要进行哪些操作。理想情况下，电子海图应该包括一个完整的“qwerty”键盘，方便地输入航次相关数据和安全信息。

一些系统可以用船的名字标记AIS目标，这极大地帮助识别VTS可能提到的目标。通过游标选择，访问目标的完整AIS参数列表应该是简单的，例如，可以方便地访问目标的无线电呼号或目标端口。当不显示栅格图时，如弧，大多数电子海图设备都具有在各种表示模式下显示矢量图的功能，如平视、航向上升和北向上升。这使得雷达显示和海图很容易处于相同的模式，便于比较。这增加了一个勤奋的用户能够发现一个AIS目标没有被雷达探测到的机会。当在休闲船只和其他小型船只上使用AIS B级时，这将有助于发现它们，因为在某些情况下，它们可能在雷达上看不见。然而，必须记住的是，仍然会有小目标不携带AIS休闲和小型工作船，以及漂浮的碎片。勤奋的瞭望和雷达观测仍然至关重要。

被激活的目标将显示他们的航向矢量。在某些系统上，可能会显示其他计算出的矢量，例如，在地面上的航向或相对于自己的船的矢量。如果要与雷达进行比较，矢量表示最好是相同的。如果这是不可能的，那么必须正确理解由不同表示引起的向量的明显差异。

很可能，启用了ais的电子海图设备也将能够显示雷达跟踪(TT/ARPA)目标。这使得确定AIS系统和雷达目标是否可能是同一艘船变得特别容易。设备可能包括自动进行这种关联的设施(参见第3章关于目标关联的章节)。如果要在电子海图设备上显示AIS系统和雷达目标，重要的是在海上关键使用之前充分了解这样做的设施，特别是关于显示的目标矢量的意义。

还应记住，ECDIS和ECS的设计目的不是为了满足海事组织关于避碰援助的要求。这些只有在经过类型认证的雷达显示器上才能满足要求。雷达和舰桥窗户必须继续成为避免碰撞的主要工具。然而，在电子海图上显示AIS系统和雷达目标可以非常有助于增强态势感知，并且是帮助目标关联的有用工具。

一些在雷达和电子海图上同时启用AIS设施的船舶，其驾驶台操作指令要求AIS只显示在电子海图上。这可能是为了给船舶操作员和船长保证AIS数据不被用于避碰目的。不幸的是，这剥夺了人工智能在适当利用雷达和视觉信息来增强避碰决策时所能提供的许多优势，下一节将对此进行讨论。

在雷达上使用AIS数据

国际海事组织(IMO)要求2008年7月1日以后安装的所有雷达都必须具备规定的AIS设施，强调了AIS系统可以辅助雷达的信念，因此可以用于避碰决策。将雷达和AIS系统结合使用的优点在第三章目标评估一节中详细介绍。只有当AIS系统和雷达在雷达显示屏上显示时，这些优势才会得到充分的优化，因此在任何可能的情况下，都强烈建议使用AIS系统。在MKD和电子海图上使用AIS的所有优点均保留;在这样的设备上使用AIS的大多数缺点都被克服了，而且还产生了一些额外的优点。另一个重要的优点是，作为设备的正式类型批准的一部分，对AIS设施进行检查。

尽管有这些优点，但必须始终记住，一些关键目标可能无法在雷达或AIS系统上看到，例如，在重型雷达杂波中没有AIS的小型船只。

在雷达上显示AIS目标的一个重要优点是，它消除了在不同的显示器上使用不同的定位模式时可能产生的混淆。此外，AIS目标的航向和速度，如预测运动矢量所示，将适当考虑所选择的稳定模式，确保AIS和雷达衍生矢量始终具有可比性。

避碰基本上是建立在相对运动的基础上的。此外，在交叉情况下，关于待命船和让路船的定义需要了解另一船的相对航向。舰桥的雷达是一种相对运动传感器，尽管显示器和目标矢量经常被设置为其他参考系。例如，目标向量可以表示为真向量或相对向量、地面稳定向量或海稳定向量。

AIS系统是一种地面稳定设备，但雷达(和其他设备)可以处理AIS数据，使目标和目标矢量在任何运动、稳定或定向模式下都能正确显示。这意味着激活的AIS目标可以显示用户选择的时间间隔的速度向量，以及用户的航向方向向量。所有的参考系转换在很大程度上依赖于其他导航设备提供的数据的准确性，如陀螺罗盘和航速日志。在转换时总是会有错误，不管错误有多小。然而，通常情况下，这些转换执行得足够准确，除非存在错误。这些错误，特别是陀螺仪和GNSS错误，应该在常规导航过程的交叉检查过程中迅速显现出来。这包括在雷达上使用平行的指示线，采用目测方位和比较来自两种或两种以上仪器的独立航行数据，例如来自陀螺和磁罗盘的航向。一些综合导航系统也执行自动检查。这是一个很好的奖励，但是OOW仍然需要执行可信度检查，尤其是保持情景感知。

当在参考帧之间进行自动转换时，通常可以获得良好的精度，这意味着雷达不一定具有优势，因为它的原始数据是在一个相对运动框架中收集的。事实上，一旦确定某一特定目标的雷达与AIS数据之间存在良好的关联，通常情况下AIS数据会更加准确。这仅仅是因为它是基于GNSS定位的，在大多数情况下，GNSS定位比海洋雷达定位更精确。尤其当船舶和目标上的AIS系统都使用差分数据时，情况更是如此，这些差分数据可以提供5米或更高的定位精度。

进一步的问题是AIS位置是参考船上的一个特定点。相反地，雷达回波有一个不确定的中心，该中心根据船的类型和外形而变化。当目标改变航向时，雷达中心改变，降低了跟踪过程的精度。此外，对于被跟踪的雷达目标，跟踪过程需要时间来确定是否改变了航向——在这种情况下，IMO允许正常的雷达跟踪精度恢复三分钟。

然而，雷达有一个非常重要的优势，那就是它是由舰桥单独控制的，而且它的优势和劣势是众所周知的。AIS系统的准确性取决于其他船舶上的设备是否正常工作，是否安装正确。因此，AIS目标数据的准确性和有效性在作为目标关联过程的一部分进行评估之前不为接收船只所知。

虽然不应该发生这种情况，但安装或设置不好的AIS系统会使其传输到可能出错的位置，可能最多传输几根电缆。例如，如果AIS系统连接到一个过时的GPS接收器，就会出现问题。在WGS 84以外的基准上，如果位置被转移到AIS系统，这类接收器可能无法正确识别。这意味着AIS系统传输的数据可能存在相当大的误差，或者误差很小。此外，如果GNSS天线位置输入错误，可能会导致数十米甚至数百米的误差。

为了适应AIS系统传输航向的要求，许多船舶在陀螺仪和磁罗盘上安装了考虑不周详的数字转换器。这在一些系统上造成了严重的问题，因为可能会导致航向误差，最高可达180度。即使舰船修正了错误，错误也会再次出现。如果罗盘被关闭，一些系统就会失去正确的航向偏移，这就要求舰桥团队非常努力地记住，在重新打开罗盘时要正确地重置系统。

AIS系统的船舶数据应该定期检查，也许每天检查一次。每只手表应检查航行相关数据。安装在已知要在每个手表上检查的设备上。如下一节所述，海岸当局正在对AIS数据传输的不规范行为采取更严厉的措施。

也许将AIS系统置于雷达上的最大问题是确保显示器不会在视觉上产生混淆。应该小心地设置一个容易理解的图片。来自同一目标的AIS和雷达矢量重叠可能会造成巨大的混淆，因此应该利用关联设施。在很多情况下，显示所有的AIS目标，甚至是睡眠目标，都会导致不可接受的屏幕杂波水平，因此需要应用适当的AIS滤波。这意味着用户必须完全熟悉所使用的特定设备上提供的设施。

要实

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