船舶自动识别系统(AIS)、船载航行数据记录仪(VDR)、电子海图和信息系统

船舶自动识别系统(ais)、船载航行数据记录仪（VDR）、电

子海图和信息系统(ECDIS)

一、“海上数字交通”

自从1998年阿尔.戈尔“数字地球”概念的提出，一时间全球以“数字”为开头

后面跟随不同名词的概念层出不穷，如“数字中国”、“海上数字交通”等等。

“海上数字交通”一开始仅仅是一个概念，随着时间的推延，已有了具体内涵，

主要包含：电子海图（Electronic Chart Display and InFORMation System缩

写ECDIS）；船舶自动识别系统(Automatic Identification System缩写AIS) ；

船载航行数据记录仪（Voyage Data Recorder 缩写VDR）俗称船用黑匣子等。

在 “海上数字交通”时代，交通工具上需要了解可能到达地方的距离（电子海

图）；需要了解在海图上的位置（全球卫星定位系统等）；需要了解周边船舶的船

名航行状况等信息（船舶自动识别系统）；需要了解与他船的距离（雷达和船舶

自动识别系统）；还需要有自动导航、避碰系统；通信及信息交换系统等。

二、电子海图显示与信息系统

电子海图是现代航海的一项新技术，它在保障航行安全和提高航行工作效率方面

发挥着显著的作用。国际海事组织对ECDIS有专门的要求，与简单地用颜色显示

的纸海图相比，包括更多的使用简单、操作容易的地理和文字信息,是一种把需

要向航海人员显示和解释的各种各样信息融成一体的实时导航系统。ECDIS能自

动地实时计算本船与陆地、海图上的物标、目的地或潜在的危险物的相对位置，

可以说将航海安全技术提升到了一个全新的高度。ECDIS规定必须采用1995年

l1月23日国际海事组织( IMO)正式采纳并以 IMO817(19)议案公布的 ECDIS性

能标准。随着ECDIS性能标准的发展，国际航道测量组织( IHO)也完善了有关

ECDIS内容和显示的数字数据格式和规范，对航道测量数据IHO交换标准，更新

模式的性能标准等。

电子海图一般由所在国的主管机关负责或监督制定，这里主要涉及的是国家主权

和日常维护。电子海图主要技术指标要求要高于纸质海图许多，一般来讲，电子

海图需要达到：精度高于1米的全数字化的电子海图，无级缩放；包含全部航海

信息，如灯浮灯标等；包含全部的地理信息，如岸线码头等。

三、AIS的宗旨

AIS的正确使用有助于加强海上生命安全、提高航行的安全性和效率，以及对海

洋环境的保护。AIS的功能有：1、识别船只；2、协助追踪目标；3、简化信息

交流；4、提供其它辅助信息以避免碰撞发生。

AIS能加强了船舶间避免碰撞的措施，增强了ARPA雷达、船舶交通管理系统、

船舶报告的功能，在电子海图上显示所有船舶可视化的航向、航线、船名等信息，

改进了海事通信的功能，提供了一种与通过AIS识别的船舶进行语音和文本通信

的方法，增强了船舶的全局意识，使航海界进入了数字时代。

四、AIS需要解决的问题

高精度的定位手段及全球卫星定位系统（民用GPS）的定位已经可以保证优于10m

的精度（实测可达3m精度）；船舶全球的唯一编码 MMSI码； SOTDMA（自控时

分多址联接）技术是通过数据打包链接的技术。

AIS技术标准规定：每分钟划分为4500个时间段。每个时间段可发布一条不长

于256比特的信息，长于256比特的信息需增加时间段。每条船舶会通过询问（自

动）选择一个与他船不发生冲突的时间段和对应的时间段来发布本船的信息。报

告种类很多，主要有：船位报告、基地台报告、信道管理等十三种，报告的长度

比特数（两进制的数字）从168比特到1192比特不等。根据船舶航行状态不同，

每2秒-12秒船位报告一次，在统一的VHF的频道上，AIS范围内任何船舶都能

自行互不干扰地发送报告和接受全部船舶（岸站）的报告。

五、国际海事组织规定安装自动识别系统(AIS)的具体要求

国际海事组织(IMO)海上安全委员会第73届会议要求：所有300总吨及以上的国

际航行船舶，和500总吨及以上的非国际航行船舶，以及所有客船，最晚在2002

年7月1日至2007年7月1日间，应配备一台自动识别系统(AIS)；部分实施日

期之后两年内永久退役的船舶，主管机关可以免除对这些船舶的要求。

六、AIS的研讨会或研究、推广会

2000年6月到2002年上半间，北京、上海、广州、大连等地举办了多起AIS的

研讨会或研究、推广会。这种研讨会或研究、推广会一般由国际上的AIS生产厂

商和国内有关单位联合举办。笔者参加了部分这样的会议，演示AIS的有关功能

的方法有：

通过电话拨号上接入的方法，上芬兰、美国当地的AIS基站网，可观看当地港口

实时的AIS图像。观看了：航道图中显示多艘船舶的实时动态；船舶的实时航行

过程；船舶的实时靠码头过程；数艘船舶实时同时停靠在不同码头的场景等。航

道图的比例尺可根据需要而改变；可选择任意一艘船舶，该船的数据显示区域就

会立即显示该船的有关数据。

动用了两台AIS设备来模拟AIS船站，一台安置在会议场所，另一台安置在汽车

上模拟AIS“船站”，观看“船站”的移动，了解了AIS的功能，模拟AIS船站

的数据。

七、AIS、VDR、ECDIS的关系

船舶自动识别系统(AIS)、船载航行数据记录仪（VDR）、电子海图和信息系统

(ECDIS)是各自独立的系统，但又是紧密联系的。船舶自动识别系统、船载航行

数据记录仪获得的数据需要在电子海图和信息系统上显示；船舶自动识别系统和

船载航行数据记录仪能互相引证其数据的准确性，其标准需要一致，所以国际海

事组织把ECDIS、AIS、VDR放在一起研究、讨论和定标。AIS、VDR两者有着不

可替代的互补功能。AIS的船舶能实时获取周边安装使用AIS船舶的船名、呼号、

船长、货物种类等船舶静态数据，和航向、航速、位置、相对距离等船舶航行动

态数据；VDR能在事故后保存记录数据并恢复和再现这些数据，对事件的还原准

确程度和对事故原因分析提供原始数据的程度是传统的方法无法比拟的。

八、AIS与VTS、ARPA、船舶报告的主要技术数据比较：

VTS的岸基雷达 ARPA的船基雷达 船舶报告的报告 AIS

位置的最小单位 / / 为分，（≈1852米） 为1/10000分，（≈0.1852米）

显示精度/允许误差 ≈30米，与岸站至目标的距离有关 ≈30米，与船站至目标

的距离有关 允许误差2小时的航程 ≈3米，与定位手段有关

基站工作范围 岸基雷达5海里范围 船基雷达5海里范围 / 船、岸基雷达20

海里范围

主要技术研制（成熟）时间 30年前成熟至今有少量的变化 20年前成熟至今有

少量变化 40年前成熟至今无大的变化 8年前研制至今仍在完善中

备注 雷达波为直线传播 雷达波为直线传播 报告范围与通信手段有关 AIS波

(VHF)可非直线传播

九、AIS实施以后

AIS实施以后，船舶能及时了解周边船舶的船名和航行状况，这样有利于船舶的

避碰；有利于事故情况和调查；可提高交通管制的工作效率，有利于船舶减少事

故。岸上能通过网络等手段全球各地船舶的现状，能准确的预报船舶到码头的动

态时间，做到集装箱直接卸到客户派出的集装箱卡车上并直接开往目的地。仅此

一项，就可以节约大量的费用。能提高物流是现代科学的管理；

关于AIS的基站建设，无可非议地由国家主管机关负责建设，国家主管机关对

AIS数据有管理的职能，国际海事组织对AIS数据管理和使用有明确的规定。对

AIS数据管理中的日常工作，会委托一个商业机构来管理。船舶、货主、代理或

其他有关单位需要使用AIS数据，需要交纳相应的费用，使用权限、保密等也会

根据合理的规定，严格管理。

AIS数据是一项相当有潜力的事业，很多企业都看中了这一领域。谁会是AIS数

据的商业管理机构？争夺AIS数据商业管理机构的战斗很快会打响，会成为IT

企业强占的制高点。只有战略眼光，有充分准备，提前介入的IT企业才会获得

这一机会。机会总是为有准备的人们准备的。

十、我国AIS的现状

我国AIS基站的研制或生产的单位尚没有，引进建设和研究工作是2001年开始

启动的，在长江口做试验的方案已经完成，全国性的方案预计不久可以出来。我

国计划在2003年首先在上海港完成AIS基站建设工作。我国已有为数不多的数

家公司着手研制或引进AIS船站设备生产的工作，总体上说还是初步的。

考虑到AIS对航运及海事管理的影响和重要性，随着科研管理的成熟，我国应立

即抓紧时间，投入巨资对AIS研究，跟上国际AIS步伐。

十一、VDR的宗旨

VDR俗称船用黑匣子，是专门用于记录船舶航行数据的仪器，当船舶发生事故时，

该数据在分析事故时起到不可替代的重要作用。

十二、VDR的起步及有关研究

随着对船舶事故调查要求的不断提高，对事故的原始记录的要求也提高了，原先

仅凭当事人的回忆和事后一般文字性的记录是远远不够的。

早先的航行状态记录，主要是靠航海日志记录和车钟记录，随着科技的进步，增

加了船艏向记录仪，车钟记录仪，对VHF通话的录音等。在80年代有了车钟自

动记录仪的样机，90年代初出现了一批要求能记录包括视频信号、音频信号在

内的船舶数据记录的论文，这与国际海事组织同类决议要早多年。

十三、VDR的管理规定

根据国际海事组织A.861（20）号决议案的有关要求及我国船舶检验法规的有关

规定，结合我国水上安全形势及船舶实际状况，我国颁布了“船载航行数据记录

仪管理规定（试行）”，“船载航行数据记录仪（VDR）技术条件和检验程序”等。

并召开过多次船用黑匣子（VDR）实施研讨会。

国际海事组织第20次大会（1997年11月27日）通过了《船载航行数据记录仪

（VDR）性能标准》A.861（20）号决议。《船载航行数据记录仪（VDR）性能标准》

的附件《船载航行数据记录仪（VDR）性能标准建议案》是建议船用黑匣子的最

低标准，主要内容有：

船用黑匣子是一个完整的系统，包括数据处理、编码、数据接口、记录介质、电

源供应和专用备用电源（可充电式VDR辅助电池）和相关项目。

能记录日期、时间、船位、速度、船艏向、驾驶室声音、通信声音、雷达数据和

显示后的选择、测深仪、主报警、操舵命令和响应、轮机命令和响应、船体破口

状况、水密和防火门状况、横摇和船体应力、风速和风向等。

国际间航行的滚装船和客运船上安装VDR的最后期限为2002年7月至 2004年1

月。

十四、实船试验和跟踪核查黑匣子

受交通部海事局的委托，笔者代表交通部海事局于2000年5月2-6日对上海亚

通公司所属12279总吨的“崇明岛”号客滚船安装船用黑匣子VDR-1型一事进行

实船试验和跟踪核查。不久又在“天鹰”轮等数艘船舶上进行了相同或类似的实

船试验。

黑匣子的主机一般安置在驾驶室里，方方正正大约有半个１２英寸电视机大小，

记录介质中保存着有关数据。在一般情况下，可通过外部设备提取相关数据，供

分析事故使用；另外还有一个副机与主机相链，又称数据同步记录介质（复制件），

外型与卫星示位标大小相仿，外观为桔黄色，安装在上层甲板。当船舶发生重大

沉船事故而船员又没能带走黑匣子的数据时，副机会因浸水改变压力而自行弹离

船体，上浮到海面并便于被寻找。黑匣子是采用和飞机黑匣子类似的抗压力、抗

海水腐蚀、抗高温等特殊材料来确保有关数据能在恶劣环境下不会丢失。

十五、VDR的现状

国内已有数个生产厂商生产或研制船用黑匣子，有的能符合国际海事标准的，有

的仅符合我国国内标准的。

国际上已有很多船用黑匣子产品，产品符合船载航行数据记录仪标准符合 IMO

A.861 ( 20 ) 决议并且符合欧盟委员会船用黑匣子决议是产品宣传的基本条件，

全球有超过数百家服务网络支持；“为销往亚洲的市场而设计的黑匣子”等宣传

口号也经常出现。还有船用黑匣子能在一分钟时间内经卫星通讯把船用黑匣子

12小时的数据传到船舶公司，内容包含每 15 秒钟一幅的雷达数据和显示后的

选择、相关通讯和相关其他内容等。这种数据你能在自己的办公室再现（播放）。

能做到对一个完全的包含任何事件或全部的损失事故的调查，能显示完整的记录

和内部的参数的承诺。

我国在船用黑匣子的安装时间上，安装的船舶吨位上，安装的船舶类型上要严于

国际水平，在黑匣子的搜集数据上要低于国际水平。

十六、VDR发展方向

无论是飞机上的黑匣子还是船用黑匣子，其作用都是记录当时飞行/航行数据，

被记录的数据应有很好的再现飞行/航行状况的能力，随着通信技术的不断发展，

对于象飞机黑匣子或船用黑匣子记录容量的记录进行实时传输已不是问题，其传

输费用也能承受。

实时传输系统对船舶来说更为诱人。由于船舶对事件的处理时间要求比较宽裕，

控制中心通过实时传输系统能直接获取所有航行相关信息而不需要船上人员对

事件进一步描述。实时传输系统会正确地告诉控制中心方人员所需要的一切信

息，对船舶、设备所处的危险或异常时控制中心是一清二楚，控制中心就有充足

的时间组织专家对船舶或机械设备的维修等进行指导，对避碰方案提出具体方案