現(xiàn)代的世界經(jīng)濟(jì)在很大程度上依賴于貨物的運(yùn)輸。海洋運(yùn)輸航線上貨輪的密度一直在增加,而漁船、渡船、挖泥船等船舶又使航線上船只密度過大的問題更加嚴(yán)重。
這種情況是隨著海運(yùn)業(yè)的蓬勃發(fā)展所產(chǎn)生的,它的產(chǎn)生又導(dǎo)致了一系列問題,如航海人員生命安全所受到的威脅、貨物安全所受到的威脅和生態(tài)環(huán)境所受到的威脅等。因此,可靠的海運(yùn)控制和監(jiān)測(cè)就越來越重要,世界各國(guó)都在使用專業(yè)的無線電設(shè)備來進(jìn)行海運(yùn)船只的監(jiān)控,這些設(shè)備稱為VTS (Vessel Traffic Service,船舶交通服務(wù))系統(tǒng)。
當(dāng)某艘船只進(jìn)入一個(gè)貨運(yùn)交通區(qū),如港口,它要做的第一件事情就是通過 VHF 電臺(tái)向當(dāng)?shù)氐腣TS系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)。與此同時(shí),它本身也就被當(dāng)?shù)?VTS 站所配備的無線電定位系統(tǒng)確定出了具體位置。VHF定位系統(tǒng)不僅用來給這些剛剛進(jìn)入近海的船只定位,還可對(duì)它們進(jìn)行識(shí)別,以免發(fā)生誤會(huì),同時(shí)也方便給這些船只提供領(lǐng)航服務(wù)。據(jù)此,國(guó)際海事組織(IMO)在1985年A548.(14)決議中建議,VTS 站所配備的無線電定位系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)具備識(shí)別船只的技術(shù)條件。
保護(hù)本國(guó)的海洋交通、經(jīng)濟(jì)區(qū)域和保衛(wèi)本國(guó)的海疆是各國(guó)政府的職責(zé),有關(guān)的職責(zé)還包括保護(hù)本國(guó)的漁業(yè)區(qū)域不過度捕撈和保護(hù)本國(guó)的領(lǐng)海不被污染。要履行這些職責(zé),有關(guān)政府部門必須借助無線電技術(shù)。此外,海上經(jīng)常出現(xiàn)走私、海盜等違法犯罪行為,政府有關(guān)部門也必須使用無線電偵察手段收集證據(jù),以對(duì)犯罪行為采取制裁措施。目前國(guó)際上已有相關(guān)的產(chǎn)品,可以幫助政府的海洋管理部門快速、準(zhǔn)確地查找海上非法無線電信號(hào)的位置, 從而對(duì)罪犯的船只進(jìn)行定位(用經(jīng)緯度表示)。
雷達(dá)是用于監(jiān)視海洋船只的主要技術(shù)手段,因?yàn)樗軌蛱峁├走_(dá)系統(tǒng)所覆蓋的海域的全景情況。使用最先進(jìn)的VTS雷達(dá)設(shè)備,可以描繪出特定船只的航線,并可以提供船只的航行動(dòng)向等其它有用信息。利用先進(jìn)的雷達(dá)技術(shù)還可以用不同顏色標(biāo)示出大陸塊和其它的不屬于本國(guó)海洋管理部門管轄的區(qū)域(如公海和其它國(guó)家的海域),使VTS系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)領(lǐng)域之外信號(hào)不做出反應(yīng)。先進(jìn)的雷達(dá)還具有良好的抗干擾能力。
依靠雷達(dá)本身并不能識(shí)別它所發(fā)現(xiàn)的目標(biāo),識(shí)別船只要通過VHF電臺(tái)。但用這個(gè)方法得到信息較慢,而且也容易出錯(cuò)。使用VHF測(cè)向儀可立即得到船只所在的方位,并實(shí)時(shí)地添加到雷達(dá)屏幕上。這樣由某艘船反射的雷達(dá)回波就能夠被識(shí)別出來,該船只此后的一切動(dòng)向均可以通過手動(dòng)操作來監(jiān)視或由電腦自動(dòng)監(jiān)視。
AIS(Automatic Identification System,自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng))可以加強(qiáng)船只與VTS配合工作。自2002年以來,AIS正越來越多地被安裝到船只上面。這個(gè)系統(tǒng)會(huì)不停地自動(dòng)發(fā)送出船只的身份、位置等信息,發(fā)射間隔在2秒到3分鐘之間,具體間隔長(zhǎng)度視情況而定。當(dāng)被其它電臺(tái)詢問的時(shí)候,船長(zhǎng)也可手動(dòng)控制此系統(tǒng)發(fā)射。AIS系統(tǒng)船只的位置的信息是由船只的導(dǎo)航系統(tǒng)(如 GPS 系統(tǒng)或差動(dòng) GPS 系統(tǒng))自動(dòng)提供的。安裝有AIS系統(tǒng)的船只的行蹤能夠被自動(dòng)顯示到VTS所配備的雷達(dá)的顯示屏上,或者被自動(dòng)顯示到電子航海圖上。雷達(dá)可以觀察到所有的船只的動(dòng)靜,沒有安裝AIS的船只,則不能被顯示到VTS電子航海圖上。
歐洲的許多國(guó)家使用VTS系統(tǒng)已經(jīng)有近 20 年的時(shí)間,西班牙在上世紀(jì)90年代初就開始使用。其供貨商是德國(guó)PLATH公司,系統(tǒng)型號(hào)為ARCUS M,使用的海事 VHF 電臺(tái)的頻率在156 MHz~163.55 MHz之間。此外,該系統(tǒng)還配置了一個(gè)航空失事緊急頻率121.5 MHz。英國(guó)在上世紀(jì)90年代中期從PLATH公司購(gòu)買了20多個(gè)VTS站,安裝在其海岸線上。英國(guó)使用的系統(tǒng)的型號(hào)是AMPLUS 12。它與ARCUS的不同之處在于每一個(gè)站的天線供3臺(tái)并列的接收機(jī)使用(圖1是德國(guó)PLATH公司生產(chǎn)的用于VTS的測(cè)向接收機(jī))。AMPLUS 12的頻率范圍也與ARCUS M不同,配上相應(yīng)的天線,它可以用于20 MHz~500 MHz頻段。英國(guó)的AMPLUS 12實(shí)際使用的頻率范圍是108 MHz~410 MHz,這其中包含了國(guó)際海事移動(dòng)通信頻帶和國(guó)際空難救助頻率。

VTS 系統(tǒng)并不一定只有一個(gè)測(cè)向站,通常有好幾個(gè),它們的測(cè)向天線被分布在相隔頗遠(yuǎn)的海岸線上。這樣,它們就能通過聯(lián)網(wǎng)和光束交會(huì),確定出船只的精確位置。PLATH 公司使用Adcock測(cè)向天線,每副天線由一組4到8個(gè)圍成一圈的偶極子構(gòu)成,接收頻率為118 MHz~165 MHz(見圖2所示)。天線采用的是特殊的鋁合金或不銹鋼等耐腐蝕的特別材料,并結(jié)合使用高強(qiáng)度塑料。PLATH的天線還特別考慮到防雷擊的問題,因此天線內(nèi)全部由無源部件構(gòu)成,且使用了專門的濾波器來防止超高電壓。PLATH采用了3級(jí)防雷擊措施:第一級(jí)在天線電纜引進(jìn)房子內(nèi)時(shí),將電壓限制在300伏特;第二級(jí)在天線電纜引進(jìn)到機(jī)柜內(nèi)時(shí),將電壓限制在80伏特;第三級(jí)在接收信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)時(shí),電流只有5千安培。圖3為NORCONTROL公司為希臘AIGINA海島安裝的VTS天線塔。
為自身的安全起見,小的船只最好安裝有VHF的電臺(tái),光使用衛(wèi)星電話不夠可靠,難以取得迅速的幫助,因?yàn)樗麄儼l(fā)射的FSK信號(hào),海岸上的監(jiān)測(cè)站收不到,其他船只也收不到。但考慮到費(fèi)用問題,小船只可能不愿意安裝AIS系統(tǒng),因此,國(guó)際海事組織建議小船只上都配備VHF電臺(tái)。
值得一提的是,VTS系統(tǒng)不僅能搜索到船只的位置,甚至還可以搜索到參加救助的直升飛機(jī)的具體方位。
歐洲包括法國(guó)、荷蘭、俄羅斯等在內(nèi)的國(guó)家都安裝了VTS系統(tǒng),圖4是KONSBERG公司為挪威奧斯陸海峽安裝的VTS站的內(nèi)部情況。亞洲有不少國(guó)家也向 PLATH 公司購(gòu)買了VTS設(shè)備,如印度、朝鮮、沙特阿拉伯等。中國(guó)有不少海岸城市近年來也向德國(guó)PLATH公司購(gòu)買了VTS系統(tǒng)。這些城市包括:大連、天津、上海、青島、煙臺(tái)、湛江、瓊州(海峽)、佛山等。世界上正有越來越多的國(guó)家安裝VTS系統(tǒng)。
