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摘 要：ARPA作为导航雷达避碰的主要功能，在减少船舶碰撞中发挥了重要作用。由于ARPA工作原理和设备性能等方面的原因，ARPA的功能还存在一定的局限性，船舶驾驶员应了解ARPA的局限性，正确使用ARPA功能，才能保证船舶航行安全。
关键词：ARPA；局限性；对策
ARPA（automatic radar plotting aids）的中文含义为“自动雷达标绘仪”，是在普通雷达的基础上，根据人工标绘原理，增加计算机的输入、存储、计算、判断、输出、模拟、绘图、报警等功能发展而成的一种新型雷达。ARPA能够自动、连续提供必要的航行及避碰信息数据和对航行态势进行评估，驾驶员利用ARPA进行早期了望与判断，避免了盲目采取避让措施，大大减少船舶碰撞事故的发生。但由于ARPA的功能方面还存在局限性，完全的信任和依赖ARPA进行避碰操作，可能因为避碰信息的不可靠，判断失误而构成新的碰撞危险，进而引发碰撞事故。因此，有必要对ARPA的局限性进行细致的分析，并有针对性地采取一系列措施，消除和减少ARPA的局限性给船舶航行安全带来的不利影响。
1 ARPA的外围设备特性所导致的局限性
1.1传感器误差引起的ARPA的局限性
陀螺罗经、计程仪、GPS的误差直接影响ARPA的精度。罗经提供给的真北信号一般都有误差，如果在罗经保养方面有问题的话，还可能使陀螺罗经产生固定误差。计程仪受风流的影响是有误差的，引起ARPA显示的本船航速是不准确的，相应的经过计算处理得出的目标的参数也是不准确的。GPS提供的位置信息有误差，那么依据本船的位置变化推算出来的目标的位置数据也会有误差的。
1.2雷达本身的性能引起ARPA的局限性
1.2.1雷达波的水平波束宽度和脉冲重复周期的存在，决定了目标的方位测量精度和距离测量精度有限，进而影响到ARPA的跟踪精度。
1.2.2雷达的天线转速有限，使得对高速机动的目标和近距离方位变动大的目标的录取和跟踪受到局限，容易出现目标丢失、跟踪中断、漏警现象。
1.2.3雷达的探测能力受气象条件的影响，致使ARPA的功能受到局限。在风浪较大的海况下，波浪所造成的回波将会布满雷达屏幕，如果开大雷达的近程增益，近距离的弱小船舶回波将会被抑制掉，而远距离的强大波浪干扰会依然存在，这就会导致在录取和跟踪目标的时候，漏检、丢失、误跟踪的情况同时存在。
1.2.4雷达波的传播距离有限和盲区因素的影响，使得的录取、跟踪的最大最小距离受限。
1.2.5雷达反射回波不含有目标的属性信息，仅能反映回波的强弱，这一特点限制了ARPA对目标的识别能力。ARPA不能识别回波目标为船舶、岛屿、海浪等属性，以及由于海浪干扰及两目标靠近，处于同一跟踪窗内时，会发生目标调换现象，这都是经常造成误跟踪的原因。
2 计算机的性能引起ARPA的功能的局限性
计算机的内存容量和CPU芯片的处理速度有限，以此为基础进行运算的ARPA的功能不可避免的受到局限。在数据处理方面表现为“处理延时”较长。目标距离、方位数据在录取后即可显示，而目标的航向、航速、CPA、TCPA的显示均须经过一段延时。一旦发生目标船或本船改向、变速，则新数据同样需要经相应延时后才能产生和稳定。
3 ARPA本身原理导致的功能局限性
ARPA的目标自动检测门限处理（包括自适应门限处理和固定门限处理），主要用来抑制海浪、雨雪和机内噪声杂波，但实践中对强海浪干扰的抑制效果尚不够满意。在恶劣海况和不良天气下，小目标仍易被视为干扰信号而被清除，强干扰信号仍易被视为有用信号而被自动录取。
4 ARPA操作和使用上产生的局限性
4.1雷达的调谐、雨雪、波浪旋钮使用不当，给ARPA的功能带来局限性。
4.2 ARPA的显示模式选择不当带来的功能局限性。工作模式有不同的适用范围，如果选择不当， 也会对ARPA的功能造成影响。例如，当沿岸航行采用对水相对运动显示时，岛屿和礁石也会有运动参数显示，可能会被ARPA录取和跟踪，从而导致误跟踪和虚警。
4.3安全判据minCPA、minTCPA和预警圈设置不当给ARPA功能带来的局限性。
4.4狭水道的使用ARPA的局限性。ARPA的矢量计算、矢量稳定显示存在处理延时，使矢量转向总是迟于实际船首向。船舶在机动期间，ARPA提供的信息、数据是靠不住的。
4.5 ARPA试操船的局限性。试操船计算的前提是目标船保速保向，一旦目标机动则结论无效，试操船结果仅对已跟踪目标有效。
5 减少和消除ARPA局限性的方法和手段
5.1发展和使用新技术，大力提高设备的软硬件性能
随着计算机软硬件技术地快速发展，及时发展和使用新型雷达天线，在设备工作可靠性与稳定性上提高雷达的性能与数据处理效率。改进雷达的收发机硬件，提高雷达磁控管等核心部件的使用寿命，优化信号、图像处理功能。采用更符合广大驾驶人员操作习惯的先进合理的软件程序，将提高ARPA的工作效率。
5.2大力整合现有的新型航海仪器设备，完善ARPA的功能
将ECDIS、AIS等新型航海设备整合进ARPA系统之中，把电子海图叠加显示在的处理视频之上，将AIS整合进ARPA系统之中，以增加目标显示的直观性与准确性，便于驾驶人员比对分析ECDIS、AIS、ARPA等多种设备提供的导航避让信息，以快速得到目标船准确的运动信息。
5.3加强驾驶人员培训工作，提高船拍驾驶员素质
无论多么先进的航海设备，都是由人来操作和使用的，人的素质最终决定了设备效能的发挥程度，驾驶员的不当操作和使用，可以使ARPA的局限性成为航行安全的现实威胁。唯有加强船员的素质，才能使ARPA在正确的操作和使用下，克服局限性的影响，使船舶财产和海员的生命安全得到保障。
船舶驾驶员都要有足够的责任心和警惕性来保持正规的瞭望。再先进的ARPA设备都不如船舶驾驶员的肉眼目视瞭望来得及时和准确，航海人员切不可过分依赖和信任ARPA，切不可用警戒圈来代替正常的值守和瞭望。要加强瞭望一些未安装AIS的小型船舶和小渔船。同时，使用ARPA的驾驶员还必须具有一定的海上航行经验，熟练的操纵技能、正确运用避碰规则，才能确保船舶航行安全。
6 结束语
ARPA地使用虽然在一定程度上缓解了人工标绘的麻烦，给驾驶员进行避碰操作提供了便利，但是由于现有ARPA功能局限性的存在和使用中的一些局限性，还是给船舶的安全航行带来了隐患。只有提高雷达和ARPA系统的软硬件性能，整合现有的ARPA和ECDIS、AIS等新型航海仪器设备，加强驾驶员地培训，才能最终解决ARPA系统的局限性给船舶航行安全带来的潜在威胁。■
参考文献
[1]王世远主编.航海雷达与ARPA.大连海事大学出版社.1998年
[2]孙国元主编.自动雷达标绘仪（ARPA）.中华人民共和国港务监督局.1998年
关键词：ARPA；局限性；对策
ARPA（automatic radar plotting aids）的中文含义为“自动雷达标绘仪”，是在普通雷达的基础上，根据人工标绘原理，增加计算机的输入、存储、计算、判断、输出、模拟、绘图、报警等功能发展而成的一种新型雷达。ARPA能够自动、连续提供必要的航行及避碰信息数据和对航行态势进行评估，驾驶员利用ARPA进行早期了望与判断，避免了盲目采取避让措施，大大减少船舶碰撞事故的发生。但由于ARPA的功能方面还存在局限性，完全的信任和依赖ARPA进行避碰操作，可能因为避碰信息的不可靠，判断失误而构成新的碰撞危险，进而引发碰撞事故。因此，有必要对ARPA的局限性进行细致的分析，并有针对性地采取一系列措施，消除和减少ARPA的局限性给船舶航行安全带来的不利影响。
1 ARPA的外围设备特性所导致的局限性
1.1传感器误差引起的ARPA的局限性
陀螺罗经、计程仪、GPS的误差直接影响ARPA的精度。罗经提供给的真北信号一般都有误差，如果在罗经保养方面有问题的话，还可能使陀螺罗经产生固定误差。计程仪受风流的影响是有误差的，引起ARPA显示的本船航速是不准确的，相应的经过计算处理得出的目标的参数也是不准确的。GPS提供的位置信息有误差，那么依据本船的位置变化推算出来的目标的位置数据也会有误差的。
1.2雷达本身的性能引起ARPA的局限性
1.2.1雷达波的水平波束宽度和脉冲重复周期的存在，决定了目标的方位测量精度和距离测量精度有限，进而影响到ARPA的跟踪精度。
1.2.2雷达的天线转速有限，使得对高速机动的目标和近距离方位变动大的目标的录取和跟踪受到局限，容易出现目标丢失、跟踪中断、漏警现象。
1.2.3雷达的探测能力受气象条件的影响，致使ARPA的功能受到局限。在风浪较大的海况下，波浪所造成的回波将会布满雷达屏幕，如果开大雷达的近程增益，近距离的弱小船舶回波将会被抑制掉，而远距离的强大波浪干扰会依然存在，这就会导致在录取和跟踪目标的时候，漏检、丢失、误跟踪的情况同时存在。
1.2.4雷达波的传播距离有限和盲区因素的影响，使得的录取、跟踪的最大最小距离受限。
1.2.5雷达反射回波不含有目标的属性信息，仅能反映回波的强弱，这一特点限制了ARPA对目标的识别能力。ARPA不能识别回波目标为船舶、岛屿、海浪等属性，以及由于海浪干扰及两目标靠近，处于同一跟踪窗内时，会发生目标调换现象，这都是经常造成误跟踪的原因。
2 计算机的性能引起ARPA的功能的局限性
计算机的内存容量和CPU芯片的处理速度有限，以此为基础进行运算的ARPA的功能不可避免的受到局限。在数据处理方面表现为“处理延时”较长。目标距离、方位数据在录取后即可显示，而目标的航向、航速、CPA、TCPA的显示均须经过一段延时。一旦发生目标船或本船改向、变速，则新数据同样需要经相应延时后才能产生和稳定。
3 ARPA本身原理导致的功能局限性
ARPA的目标自动检测门限处理（包括自适应门限处理和固定门限处理），主要用来抑制海浪、雨雪和机内噪声杂波，但实践中对强海浪干扰的抑制效果尚不够满意。在恶劣海况和不良天气下，小目标仍易被视为干扰信号而被清除，强干扰信号仍易被视为有用信号而被自动录取。
4 ARPA操作和使用上产生的局限性
4.1雷达的调谐、雨雪、波浪旋钮使用不当，给ARPA的功能带来局限性。
4.2 ARPA的显示模式选择不当带来的功能局限性。工作模式有不同的适用范围，如果选择不当， 也会对ARPA的功能造成影响。例如，当沿岸航行采用对水相对运动显示时，岛屿和礁石也会有运动参数显示，可能会被ARPA录取和跟踪，从而导致误跟踪和虚警。
4.3安全判据minCPA、minTCPA和预警圈设置不当给ARPA功能带来的局限性。
4.4狭水道的使用ARPA的局限性。ARPA的矢量计算、矢量稳定显示存在处理延时，使矢量转向总是迟于实际船首向。船舶在机动期间，ARPA提供的信息、数据是靠不住的。
4.5 ARPA试操船的局限性。试操船计算的前提是目标船保速保向，一旦目标机动则结论无效，试操船结果仅对已跟踪目标有效。
5 减少和消除ARPA局限性的方法和手段
5.1发展和使用新技术，大力提高设备的软硬件性能
随着计算机软硬件技术地快速发展，及时发展和使用新型雷达天线，在设备工作可靠性与稳定性上提高雷达的性能与数据处理效率。改进雷达的收发机硬件，提高雷达磁控管等核心部件的使用寿命，优化信号、图像处理功能。采用更符合广大驾驶人员操作习惯的先进合理的软件程序，将提高ARPA的工作效率。
5.2大力整合现有的新型航海仪器设备，完善ARPA的功能
将ECDIS、AIS等新型航海设备整合进ARPA系统之中，把电子海图叠加显示在的处理视频之上，将AIS整合进ARPA系统之中，以增加目标显示的直观性与准确性，便于驾驶人员比对分析ECDIS、AIS、ARPA等多种设备提供的导航避让信息，以快速得到目标船准确的运动信息。
5.3加强驾驶人员培训工作，提高船拍驾驶员素质
无论多么先进的航海设备，都是由人来操作和使用的，人的素质最终决定了设备效能的发挥程度，驾驶员的不当操作和使用，可以使ARPA的局限性成为航行安全的现实威胁。唯有加强船员的素质，才能使ARPA在正确的操作和使用下，克服局限性的影响，使船舶财产和海员的生命安全得到保障。
船舶驾驶员都要有足够的责任心和警惕性来保持正规的瞭望。再先进的ARPA设备都不如船舶驾驶员的肉眼目视瞭望来得及时和准确，航海人员切不可过分依赖和信任ARPA，切不可用警戒圈来代替正常的值守和瞭望。要加强瞭望一些未安装AIS的小型船舶和小渔船。同时，使用ARPA的驾驶员还必须具有一定的海上航行经验，熟练的操纵技能、正确运用避碰规则，才能确保船舶航行安全。
6 结束语
ARPA地使用虽然在一定程度上缓解了人工标绘的麻烦，给驾驶员进行避碰操作提供了便利，但是由于现有ARPA功能局限性的存在和使用中的一些局限性，还是给船舶的安全航行带来了隐患。只有提高雷达和ARPA系统的软硬件性能，整合现有的ARPA和ECDIS、AIS等新型航海仪器设备，加强驾驶员地培训，才能最终解决ARPA系统的局限性给船舶航行安全带来的潜在威胁。■
参考文献
[1]王世远主编.航海雷达与ARPA.大连海事大学出版社.1998年
[2]孙国元主编.自动雷达标绘仪（ARPA）.中华人民共和国港务监督局.1998年