钱耀辉

（上海港引航站，上海 200082）

雷达主要是通过无线电的方法发现目标物体并测定物体的空间位置，也被称为无线电定位。因雷达自身的功能优势特点，因此应用范围较为广泛，常被人们应用于林业监管、海上引航等多个方面。而船用雷达就是专门用于船舶在海上航行的，随着我国科学技术的不断发展，船用雷达技术也在不断地发展，因此，本文的主要内容是分析船用雷达的相关内容，进而研究船用雷达在上海港引航中的运用途径。

1 船用雷达的相关概述

最初阶段的船舶若想在大海中找到正确方位，船长以及船舶中的船员将船用雷达作为海上引航的指路明灯，而船用雷达距今已有六十多年的发展历史，至今仍被使用在船舶之中，其最早被应用在船舶上是为了定位船舶在海上航行时的位置。但随着人们对船用雷达的逐步深入研究，船用雷达逐渐被用于助航，所谓的助航就是船舶海上航行的过程中，通过无线电探测航标以及其他助航标志进行海上引航。不仅如此，船用雷达还可以通过设立相应的警戒区、警戒线等方式帮助船舶在预定的海域内航行，进而减少船舶在海上航行过程中出现触礁、碰撞以及搁浅的现象，提升船舶在海上航行的安全性。其主要的是通过船用雷达的人工测绘功能实现的，借助于人工测绘功能可以确定船舶在预定的航线中行驶是否会与该物标发生碰撞的风险，进而依据避碰规则明确避让情况，为船舶驾驶员提供改变航线的参考依据，实现避碰规则。当船舶在海上行驶过程中遇到能见度较低、狭窄水道以及有其他船舶在的环境时，船长以及驾驶员可以有效利用航海雷达，充分找到正确航行位置，避免危险发生，以此有效发挥出航海雷达的实质性作用。随着科技的不断发展，海上航行的刚需技术也在逐渐突破，现阶段的GPS 技术（全球定位系统）以及ECS 技术（电子海图系统）都已十分成熟并成功运用在船舶中，随着上述两种技术的引用，导致船用雷达定位技术与船用雷达助航技术在船舶实际应用的相关技术中的逐渐被弱化，但为有效避免船舶行驶在高船舶密度区域时发生碰撞，进而强化了船用雷达防碰撞技术。但随着国家不断发展，经济贸易系统的不断完善，使港口水域上的船舶密度不断增高，来往船只数量也随之提升，而且为了更好地提升港口贸易质量与港口贸易效率，船舶类型也逐渐向着大型化、专业化以及高速化的方向发展。随着专业化与大型化船舶的船型成熟，便开始出现运输一些大型危险品与化工品的专业船只，例如巨型油轮、大型液化天然气运输船以及大型液化石油运输船等，随着此类船只的大量运用，导致海损事件的发生率也逐渐增多，给海洋的生态环境带来了一定程度的威胁。因此，为有效确保船舶在海上航行的安全性，人们对船用雷达的使用需求与要求越来越严格。与此同时，随着我国科学技术的不断完善，船用雷达的功能也越来越完善，如计算机自动标绘、AIS、ECS 等功能，都为相关工作人员提供了更为精确的海上态势画面，灵活应用于多船相遇、快速逼近以及机动频繁等场合中。不仅如此，在新型的船舶中已经可以通过LCD显示器进行物标回拨的显示，能够帮助工作人员清晰的区分船、岸等不同的物标，还可以将安装AIS 物标船以及AIS 虚拟航标显示出来。

2 船用雷达在上海港引航中物标船真矢量线的运用

在实际航海过程中，船长以及驾驶员可以通过查看物标船真矢量线的指示方向判断船只的实际运动航向，同时真矢量线的长短与船只实际运动速度成正比，所以，在实际航行中船长或驾驶员可以通过真矢量线的长短判断船只行驶速度。当船舶中船用雷达数据源于GPS系统，则可以将船艏线与真矢量线的夹角视为船舶所承受的风流夹角，风流夹角的主要的作用是提供船舶在海上航行是否会出现与他船碰撞或出现灯浮现象的可能性参考。同时，也可以通过运用ARPA 以及人工标绘对物标船进行捕捉，通过查看真矢量线的长短以及方向对物标船实际航行速度以及实际航行方向进行有效判断。

2.1 矢量线在实际航海中多船相遇时的应用

多船相遇是船舶在海上航行以及靠岸时经常会遇到的问题，当出现多船相遇的情况时，无法通过肉眼的观察去判断船舶之间是否存在碰撞的风险，所以依托于船用雷达的人工测绘或计算机自动测绘功能，可以快速判断出船舶之间是否会发生碰撞。其主要的判断方法是通过真矢量法与相对矢量法两种方法进行碰撞判断，其中真矢量法，缓慢将真矢量线的时间延长，观察其的端点是否会出现重合或无限靠近的现象，若存在此种现象则表示碰撞风险较大，那断丝按所在的位置就是可能出现碰撞的区域。如图1 多船相遇时真运动显示矢量图所示，其图中所展示的情况就很难对哪些船可能存在碰撞风险做出有效判断，目标Tl 表示右舷交叉相遇船，目标T2 表示左舷交叉相遇船，目标T3 表示左舷追越船。如图2 所示，可以通过使用基于时间轴延长真矢量线方式发现目标T1 与T2 均存在碰撞风险，而目标T3 却没有碰撞风险。不仅如此，还可以通过应用相对矢量法对碰撞风险进行判断，相对矢量法的具体应用方式是先将真矢量线显示转换为相对矢量显示模式，而后同样基于时间轴延长物标船的相对矢量线，此时可以发现延长后的相对矢量线是否与当前船或MIN CPA圆成相交状态，若出现相交情况则代表当前船存在碰撞风险。但该方式存在一定弊端，那边是无法有效对碰撞区域做出判断。如图3 多船相遇时雷达相对运动显示矢量图所示，可以有效发现当延长目标T1 的矢量线后，目标T1 存在与当前船只碰撞风险，基于延长矢量线方式，可以同样发现目标T2 虽经过当前船尾位置，但仍存在碰撞风险，而目标T3 则会从当前船左舷追越，不存在碰撞风险。

图1 多船相遇时真运动显示矢量图

图2 延长真运动矢量线显示图

图3 多船相遇时雷达相对运动显示矢量图

2.2 在赶超他船时真矢量线的运用

如图4、5 所示，其分别代表着小角度追越其他船时雷达真运动显示矢量图以及大角度追越其他船时真运动显示矢量图，当本船若想有效在上海港追越其他船只，则可以通过自动标绘技术或者是人工标绘技术计算两船之间的最短相遇时间(TCPA)，若两船航行方向相同，则表示在经过TCPA 计算所得结果的时间后两船追平，而后若两船实际行使速度不变，则过一时刻便会完成追越行为。若当两船航向不一致的时候，例如，发散行使或相交行使，则TCPA 只能说明最近会遇时所需的时间。但在实际开展追越行为时，不能单纯依靠TCPA 作为追越依据，因可能出现在TCPA 时间内两船行驶至禁止追越水域的现象，导致无法在有效时间内完成追越行为，很可能会产生较为严重的后果。所以在开展追越行为时，不仅需要将TCPA 作为其依据，同时也需要着重参考延长真矢量线方法，通过有效运用该方法可以准确计算出两船完成追越行为时所需具体时间以及具体海里，进而判断出两船完成追越行为前是否处于禁止追越海域，以此有效保证追越行为的可靠性与安全性。

图4 小角度追越他船时雷达真运动显示矢量图

图5 大角度追越他船时真运动显示矢量图

2.3 真矢量线在船只靠泊以及掉头时的具体应用

在实际航行中，船舶若想完成掉头行为以及靠泊行为时，多数情况下引航员会根据自身经验对船舶掉头时的运动轨迹与运动趋势进行判断、对船舶靠泊时的靠泊速度与靠泊角度进行判断等，但是当天气影响降低时，有可能会出现判断失误，所以真矢量线的运用可以进一步针对此种问题进行分析[3]。因船舶在实际的掉头过程中，船舶自身的旋回速度往往会低于船艏向的旋回速度，尤其是船舶处于较急潮流的水域中时，该现象会更加严重，很可能会造成船艏向已经旋回成功但船舶实际航向却不正确的现象，此时若不通过有效措施对船舶行使方向进行调整，则很可能会造成较为严重的后果。所以为有效解决上述现象，则可以通过科学利用船舶的真矢量线与船艏向之间的夹角显示船舶真实的运动轨迹与运动状态，以此为引航员提供真实可靠的船舶行驶状态，进而使引航员可以更为有效地控制船舶。在实际中的具体使用方式为延长真矢量线的时间并缩小量程，如1.5海里雷达量程用20milI 左右的真矢量线时间，较短的矢量线时间会造成船舶运动的细微变化不容易被发现[4]。

2.4 不同航速和参考物标相对速度的对比

如图6 捕捉固定目标预测风流压雷达真运动显示图所示，当船舶处于长江口深水航道牛皮礁水域时，可通过求得牛皮礁灯桩的速度来查表1 不同航速和参考物标相对速度对应的风流压角对照表所示，得到不同航速（V）和牛皮礁灯桩的速度（V），所对应的甩流压夹角（x）[5]。当航速较慢或航行在强风流水域时，该表在预配风流压夹角时有一定的参考意义。

表1 不同航速和参考物标相对速度对应的风流压角对照表

图6 捕捉固定目标预测风流压雷达真运动显示图

3 使用船用雷达的安全注意事项

当前船的GPS天线具体位置代表矢量线起始位置，所以，船只中的船用雷达显示的航行航向并非船身航行方向，而实际是CPS 天线处的运动方向。只有在船舶进行直线行驶时，整体船只的运动方向才是矢量线显示方向。当船只在进行转向与旋回行为时，船只除按某一固定线速行进外，不仅其自身船艏与船艉的速度不同，同时船只还会表现出绕转心自转现象。在船只的实际行驶阶段，若想在船用雷达中取得更好的效果，则可以将人工调节方式改变为自动调节方式，通过此方式可以更加出色地在量程不断变换的行驶航线中完成任务。

4 结束语

综上所述，随着时代的不断发展，船用雷达的功能也随之不断发展与优化。实际船用雷达的应用中，其功能具备多样化特点，每个功能都有其适用场景与一定程度的缺陷，引航员要根据实际环境与应用场景科学选择合适的显示模式和正确功能并对其运用，进而使其能够充分发挥其自身的功能。此外，为进一步推动船用雷达的发展，相关技术人才应加大对船用雷达的研究力度，借用先进的技术手段不断创新船用雷达的功能。