雷达了望 - 1   使用ARPA的工作量

“各船舶应利用各种可能适当方法,在当前环境与情况下, 研判是否有避碰危机存在”

各种可能适当方法包括：视觉、听觉，雷达与雷达自动测绘设备Automatic Radar Plotting Aid,ARPA。

国际海事组织（IMO）已制订出， SOLAS修订后的APRA标准。ARPAs的主要功能，可以归纳在国际海事组织的以下声明里......

“in order to improve the standard of collision avoidance at sea: Reduce the workload of observers by enabling them to automatically obtain information so that they can perform as well with multiple targets as they can by manually plotting a single target”

为了改进海上避碰的标准作业；减少观测者的工作量，确保他们能够自动得到，所需要的资讯，所以他们能够在多目标的情况下，执行他们的任务，就像他们能够手动测绘单一目标一样。

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所以我们可以从这一段声明中看出，自动测绘雷达最大目的，是在多目标的情况下，自动产生目标资料，以降低当值船副的工作量。说的好听，看看正确熟练的使用ARPA，需要多少训练，包括ＡＲＰＡ的装设规定，测绘、判读、距离圈的选择、资料的了解、晴天的练习、正确操作，平行游标线的运用，与电子海图资料系统的整合Electronic Chart Display and Information System(ECDIS)，与AIS(Automatic Identification System)整合，经常的操作性检查各项参数的设定，对地与对水速度的显示模式，船速的输入来源与可能的罗经误差、警告警报处理的注意事项等。

我们可以说，自动测绘雷达对单一目标，也许能提供足够的资讯，但是额外产生更多的注意事项，只要是仪表板上的任何按钮，都要确认，更别说一些天兵，把仪表板设成功能一，功能二，需要使用额外的工作记忆。对於老手来讲，我们宁愿使用蜡笔与投射板，平行游标线，想想以前渔船比现在还多呢。

读者可以自行参照相关书籍或在网路上查阅。

现在自动雷达避碰测绘系统ARPA，已经是SOLAS的强制规定，在ARPA上面，要得到碰撞的资料，是有，但必须知道正确操作的程序，否则它是零容忍，不管你是不是船长，也不管情况有多紧急，你需要的资料，刚刚好就不在显示幕上。ARPA比雷达比较好的地方，是因为具有运算，未知目标航行向量的能力，能够显示，每一个目标船的真航向与航速，但是这些自动避碰雷达的资料，只有在目标能正确的辨认，而且附近船只并不太多的时候，才会有用。因为来往船只众多的时候，目标的确认，就很容易混淆。如何将ARPA上的目标，与海上实际状况相连结，就需要相当的训练，同时任何雷达在探测上，所可能遭遇的限制，如雨雪杂斑或他船讯号干扰，在ARPA上，也没有办法避免。

自动测绘雷达探测的一些限制如下:

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1. 在远距离时，小目标无法产生回迹
2. 雷达天线时常装在不理想的位置
3. 目标数量时常超过ARPA能处理的最大接收量
4. 雷达解析度不足以区分大、小目标
5. 在近距离内，小目标会被海浪消除回迹盖掉。
6. 雷达常见的4种假回波等​ARPA并不能够提供，我们了望当值，所需要的每一件资料，而且还经常会失去目标的回迹，就像雷达一样。即使所有的目标都能被探测到，但是最具挑战性的部分，还是在如何能够正确的确认目标？大小船分不清，这种情形，最经常在夜间发生，见上图，当一条远洋船只(淡蓝色A船)在渔船群附近航行。而其中的一条渔船(淡蓝色B船)，可能提早脱队，并且与其他船只的航向不同。由於目标太多，渔船也没有标准的航行灯显示，当值船副无法在目视中确认，是哪一条渔船脱队？(船副不具备，目测B船距离的能力，也不具备目测B船方位的能力)在这种情况下，当值船副的处置，很可能就是放弃目视的观察，然后专心在ARPA显示幕上的操作，观测B船在ARPA上的动向。同样的情形，船副也可能无法分辨，A船航行灯与其他渔船的部位灯光，只好专心在ARPA的显示幕上。

碰撞危机的感觉协同

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使用ARPA的电子游标线，是否能够探测到一个比较可能，远离那些渔船可能碰撞区的方向? 也就是开到一个安全区域。安全区域在ARPA上是没有显示的，那是在目标船速度向量不能到达的地方(转向330对著C船开)，需要直觉上的了解，才能决定(如果你不知道为甚么？要走330度，那你就可以再想一想，9分钟后，这些船的位置在哪里?)。航行员之所以放弃目视这些目标，是因为他们没有时间，利用在ARPA上的电罗经的方位，去确认与比较这些目标的目视罗经方位或是相对方位，(嗯，B船在右舷30度，A船在右舷40度，站在ARPA这里，抬起头我是不是知道右舷30度与右舷40度，是在驾驶台的哪一个窗户位置呢？)，这些小动作，抬起头来确认一下目标方位，似乎是不经意，其实是有相当经验的累积。我们是否知道如何做目标方位距离的确认，关系到我们对探测碰撞危机的能力。

当值的年轻船副，如果会操作ARPA，那当然很好，但是另一件隐忧又出现了，这个优秀的年轻人，可能永远也学不会目测了望，如果没有另外的培训计画，这不是对管理阶层的劝告，这是新的时代，新的危机预案，换句话说，船公司的管理阶层要开始挫的等了，事实上，太过依赖ARPA已经发生过，目标进入盲区，以至於造成碰撞的案例。

原本是在雷达平面显示器的画面上，去做测绘与预测的工作，需要长期工作训练养成的习惯，或是直觉，去产生适当的处境想要。改成ㄧ连串设定的前置作业，与其后的数字显示，这里面就有一个绝大数人，都不知道的弊病，就是牵涉到人工作记忆的容量。早期的研究是说，工作记忆的容量是7±2的资讯，现在的研究更进一步的显示是，一般人只有处理5±2资讯的能力。改用ARPA之后，只要有一个目标取得资讯，就会用尽每个人工作记忆的容量，同时有两个目标有问题，就会让我们感到吃力，压力马上上身，重点是这种压力与我们的年资无关，不管你做了多少年，你也没有办法突破，工作记忆的容量限制。俗话说，人就是人，这时的解决方案，就是利用别人的帮忙，在驾驶台使用其他的人力资源，来协助解决使用ARPA的困难。

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其他的人力资源，需要适当的训练，永远不能相信他的训练证书，要自行训练考核。训练好了，也让我们无法脱身，去做目测了望，最终已经使我们失去处境想要的能力，完全依赖ARPA的操作，造成操作者的不当焦虑，因为要来回确认，各项参数的设定，是否与我们的预期一样。自从STCW强制规定，船上必须装设ARPA，所有船长船副都要有ARPA训练或是证书。碰撞事故的发生，并有很大的改善，然后说，原因是人为错误或是人为因素，要所有船长船副再受BRM的训练，接受一些似是而非的标签，模糊了事件的根本原因( 处境想要是其一，事实上大部分的人，都不知道处境想要是甚么?只是人云亦云吧了)，是ARPA的设计不当，违反了原来的目标，降低当值船副的工作量。现在的趋势，不是检讨改进，如何回到初衷，简化ARPA的设计，降低当值船副的工作量。而是赶快积非成是，创造新的规格，声言把所有航仪整合，再造一块大饼e-NAVIGATION，来维持这些航仪公司的发展。而且还有英美欧洲各国，在IMO的强势运作，利用STCW的法规，企图制定对自己有利的技术规格。看看上面的萤幕，是不是让人吐血? 还不如用眼睛望一望窗外，比较快。

新的航仪就有新的毛病，重点是新的毛病，就会有资源的排挤作用，本来可用长期工作训练养成的习惯，或是直觉，来培养产生适当的处境想要，变成另一个站在ARPA前面的机器人或应声虫，这个机器人不是别人，就是你。不管你做了多少年，使用ARPA就会限制，你养成良好目测的习惯，或是直觉反应的速度。当然时代不可能倒流，我们能做的是，维持目测的习惯与直觉反应，维持我们固有的能力。对新人来说，透过对本书的研讨，时间即久，就能有一些心得。

ARPA的相关规定与使用限制，可参见英国MCA Maritime and Coastguard Agency的MGN 379 (M+F)　Navigation: Use of Electronic Navigation Aids（网路上可查）

ARPA的可能误差源

下面节录一些注意事项，以说明ARPA的可能误差源，算是我们的处境想要：

• Serious errors in output data can arise if heading and/or speed inputs to the ARPA/ATA are incorrect.严重的计算资料误差，可能会因为船首向亦/或船速的输入不正确而引起。
• It is important to note that an inaccurate compass heading or speed input will reduce the accuracy of true vectors when using ARPA or ATA. 必须注意与知道，不正确的罗经船艏向或船速输入，会减低真航向航速向量计算的正确，是很重要的。
• This is particularly important with targets on near-reciprocal courses where a slight error in own-ship’s data may lead to a dangerous interpretation of the target vessel’s true track. 这一点非常重要，当目标与本船以相对航向接近时，本船自身输入的资料(指艏向与航速的输入)，即使误差值很小，也可能会导致，一个对目标真航迹误判的危险。
• The apparent precision of digital read-outs should be treated with caution. 数位化的资料显示(会造成非常精确的假象) ，所以应该要小心处理。
• Be aware of the possibility that small vessels, ice floes or other floating objects such as containers may not be detected. 注意小型船只，浮冰或者是其他的漂流物体，例如货柜，可能无法被雷达探测到。
• Echoes may be obscured by sea- or rain-clutter. 目标回迹，可能被海浪和雨雪杂斑所覆盖。
• The observer must be aware of the arcs of blind and shadow sectors on the display caused by masts and other on-board obstructions. 观测者必须注意盲区或遮蔽区域，因本船的桅杆或其他船上障碍物，在显示幕上面，会造成无法探测及回迹强度减弱的情形
• ARPA/ATA which requires adequate time to produce accurate information suitable for assessing CPA / TCPA and determining appropriate manoeuvres. ARPA需要有适当的时间测绘，才会取得正确的CPA与TCPA资料的计算，并且决定合适的避让操作。
• Estimation of the target’s true track is only valid up to the time of the last observation. 对目标航向航速的估计，都只有准确到，最后观测目标的时间。(所有目标未来的动向，都只是估计。)
• Electronic plotting will not detect any alteration of a target’s course or speed immediately and therefore should also be monitored constantly. 电子测绘装置，并无法探测任何目标航向航速的立即改变，所以我们对目标，需要持续不断的监测。
• The compass bearing, either visual or radar should be used to assess risk of collision. 罗经方位，不管是从目测或是雷达取得，都应该用来评估，碰撞危机的有无
• The relative bearing of a target should not be used when own ship’s course and/or speed alters, as risk of collision may still exist even where the relative bearing is changing. 目标的相对方位，当本船的航向航速改变时，不应该用来判断碰撞危机。因为碰撞危机可能仍然存在，即使相对方位正在改变。(这一点很重要，我们会在操船的艺术里讨论。)
• Mariners should also be aware that at close range, risk of collision may exist even with a changing compass bearing. 当值船副应该注意，在近距离时，碰撞危机很可能存在，即使罗经方位正在改变。
• Watch-keepers should be aware that not all vessels transmit AIS data. 自动识别系统（AIS, Automatic Identification System）SOLAS要求航行於国际水域，总吨位在300以上之船舶，以及所有不论吨位大小的客船，均应安装AIS。由AIS所发出的讯息包括独特的识别码、船名、位置、航向、船速，可以显示在AIS的萤幕或电子海图上。但是当值船副必须注意，并不是所有装置AIS的船只，都有发送资料。
• It is possible that not all the AIS data displayed will be accurate, particularly data which is inputted manually on the target vessel. 并不是所有AIS的资料显示，都是正确。尤其是有些船只，使用人工输入的资料(所以有可能，没有办法立刻更新，或输入错误的资料)。
• Radar should be used to complement visual observations in clear weather to assist assessment of whether risk of collision exists or is likely to develop. 当晴朗的天气时，雷达也应该用来补足视觉观测，可以帮忙评估，是否有碰撞危机存在？或是可能发生碰撞。(由此可见，雷达观测应该是补助目视能力，现在有了雷达观测，爱之适足以害之，目视了望的能力，已经失去了？)
• Radar provides accurate determination of range enabling appropriate action to be taken in sufficient time to avoid collision, taking into account the manoeuvring capabilities of own ship.雷达提供正确的距离判断，可以让当值船副决定，本船是否有足够的时间，采取合适的避让行动，并决定最适当的避让行动(错；见第三章回转半径的讨论，本船是否有足够的避让时间与他船距离无关，与本船的碰撞距离DTC有关)
• By keeping themselves familiar with the process of systematic radar observations, and comparing the relationship between radar and electronically plotted information and the actual situation, watchkeepers will be able to deal rapidly and competently with the problems which may confront them in restricted visibility. 应该让当值船副，熟练有系统的雷达或ARPA观测，并能比较雷达与实际海面上状况的相互关系。在能见度受限制的情况下，当值船副才能够迅速熟练的处理，他们可能遇到的问题。( 晴天打伞，下雨不愁。)
• Radar if fitted should be operating at all times.如果船上有装雷达，应该保持一直开启。(有了雷达，谁还肯去做目视了望？船长应该随时考核当值船副，是否有目视了望的能力)
• When weather conditions indicate that visibility may deteriorate, and at night when small craft or unlit obstructions such as ice are likely to be encountered, both radars if fitted should be operating, with one dedicated to anti-collision work. 当天气情况显示，可能能见度会变差，或是在晚间很可能会遭遇到，小型船只和黑暗的目标，例如浮冰，如果有装置两部雷达，两部都应该要保持操作，其中一部，应该专用於避免碰撞的工作。
• This is particularly important when there is a likelihood of occasional fog banks, so that vessels can be detected before entering the fog. 这一点非常重要，尤其是当可能遭遇到突发的雾区时，所以本船在进入雾区之前，就能够即时侦测到他船的目标。(对平流雾与海烟的发生，要有相当的预测能力)
• Radars are designed for continuous operation and frequently switching them on and off could damage components. 雷达的设计是提供连续性的操作，经常的开开关关，更容易造起其组件的故障。(那就永远不要关，除非在港，长期不用或工人抗议)

仅仅是在这边就有22个注意事项的通则，在配合各家厂商机型实际操作的注意事项，更是不知有多少注意事项。所以可以知道操作ARPA，需要非常熟练的知识与程序，才能培养出适当的工作习惯，无论习惯多好，工作量也没有减轻，这也是我们了望时，最大的工作负担。

平行指标线的操作

下面我们介绍一些技巧，可以熟练处境想要，首先是平行指标:

• Parallel Index techniques provide the means of continuously monitoring a vessel’s position in relation to a pre-determined passage plan, and would in some cases have helped to avoid groundings. 平行指标的技巧，在预定的航行计画里，可以提供连续监测船位的技术。在某些情况下，并且能够帮助船只避免搁浅。
• 平行指标线使用的方法是；先在海图上取出平行指标值，然后在ARPA或雷达上，设定平行指标线。

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1. 在海图上，取出本船航向，与岸上显著目标的正横距离，作为平行指标值Parallel Index。
2. 再转动雷达显示器上的电子方位线(EBL Electric Bearing Line)，保持与本船航向平行，如下图中粉红色的虚线，
3. 然后将此EBL改成移动模式，并移动此线与岸上的显著目标相切，这时平行指标线的设定，就已完成。
4. 然后观察雷达目标的回迹，是否在平行指标线上面的移动，以决定本船的船位，有没有保持在原来的航线上。
5. 若本船观测到的目标回迹，正切进平行指标线里面(回迹与平行指标线，交点越来越多)，本船与岸边的正横距离正在减少，表示本船正在接近岸边
6. 若是岸上的目标雷达回迹，正在离开平行指标线，表示本船正在远离岸边。(回迹与平行指标线无交点，间隙变大))

取出平行指标值，再去确认本船的船位

• 以前的雷达显示器上，有数条相互平行的线条，可以配合转动，以取得船位的确认，避免搁浅。平行指标线现已被ARPA上的电子游标线取代，故例图只有显示一条与岸边相切的粉红色虚线，代表平行指标线。如果在ECDIS上，或已经做过船位确认，本船现正在航线上航行，平行指标值的多少？并不重要。有了平行指标线，可以让我们对船位横移的趋势，本船是否正在远离或接近岸边，提供我们处境想要，如上述，
• 良好的航路规划，会将每段航线的平行指标值标示出来，现在纸海图行将消失，而且大部分商船，都做不到标出平行指标值，只有军舰上有可能。
• 也可以先取出平行指标值，再去确认本船的船位，以下是如何操作，

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1. 只要旋转电子游标线，保持与本船的航向度数相同，
2. 然后offset(设定离开本船的中心)到与任何最接近本船航线的目标相切，(右图: 岸上显著目标 )
3. 后续观测目标回迹，是否切进平行指标线里面，就知道船位的变化，是否有向岸边靠近的趋势，与靠近的比例是多少？(普通: 这是本船在避碰操作前的设定，以避免本船因为避碰而搁浅)
4. 此时 可以由固定距离圈，估计平行指标值PI是多少，见图中，
5. 由此估计得到的平行指标值PI，回到海图桌上，用分规两脚的跨度，在纬度线上，取出在ARPA上估计的平行指标值， 
6. 保持分规两脚的跨度，一角固定在回迹的最外缘，另一角画弧线，与航线相切，
7. 分规画的弧线，与航线相切线段越长，表示本船位越接近陆地
8. 分规画的弧线，与航线不相切，表示本船位远离陆地。

步骤4到​​​​​​​步骤8，是说时迟，那时快，是检查本船因为避让，向岸边接近了多少? 这在指海图卓上是常规，遇到ECDIS却少了一样东西，分规。 所以放把分规在ECDIS的桌边，就知道此人的功力是高段的，

• 在避让操作时，先设好平行指标线，然后进行避碰操作，(右图)
• 一边观测来船动态，一边利用本船平行指标线，观测岸上目标的接近趋势(比较固定距离圈与平行指标线的正横距离变化)，

1. 只要旋转电子游标线，保持与本船的航向度数相同，
2. 然后offset(设定离开本船的中心)到与任何最接近本船航线的目标相切，
3. 后续观测目标回迹，是否切进平行指标线里面，就知道船位的变化，是否有向岸边靠近的趋势，与靠近的比例是多少？(普通: 这是本船在避碰操作前的设定，以避免本船因为避碰而搁浅)

• 可以对避碰的情势，有一正确估计。

对平行指标线的操作，不了解的读者应该与船上的资深船副讨论请教，并学习使用正确的方法。

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平行指标线连续定位

• Care should be exercised when activating preset parallel index (PI) lines that the correct line(s) for the passage are being displayed. 使用预设的平行指标线时，应该要小心显示幕上的线条，是否就是本航次所预设的数值。
• On a relative motion compass-stabilised radar display, the echo of a fixed object will move across the display in a direction and at a speed which is the exact reciprocal of own ship’s ground track: parallel indexing uses this principle of relative motion. 在相对运动显示的雷达幕上，一个岸上目标的回迹，会沿著平行游标线后退，其方向与速度正是本船对地的航向航速的相反方向，平行游标线就是利用这种相对运动的原理。

Parallel indexing on a true motion display. Being drawn parallel to the planned charted track and offset at the required passing distance off the selected fixed mark, the echo of the mark will move along the index line as long as the ship remains on track. Any displacement of the fixed mark’s echo from the index line will indicate that the ship is off track, enabling corrective action to be taken.

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• 平行游标线，在真运动显示幕上，先保持与预定航向平行，并取出选定的固定目标，与需要航线的正横距离。
• 这时固定目标的回迹，会沿著平行游标线附近移动。
• 只要本船是保持在原来的航路上，岸上目标回迹，就会沿著平行游标线后退，不会离开。
• 如果岸上目标回迹离开平行游标线，就指示船只正离开原航线。

需要采取适当的行动，以回到原航线，这时当值船副，就能够立即决定，向甚么方向修正流水LEEWAY，不必再去定船位啦。

要评估碰撞危机，可以观测目标的相对运动尾迹

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• To assess risk of collision the relative motion of a target gives the clearest indication of CPA and may be monitored by observing either the direction of the target’s relative trail, or the CPA predicted by the relative vector. 要评估碰撞危机，目标的相对运动，可以由它的最接近点CPA清晰的显示，而且可以观测目标的相对运动尾迹，来加以监测相对运动，或者是利用它相对运动的向量线，来预测它的CPA。(电子方位线由中心出发，从本船指向目标来观测相对运动)
• In coastal, estuarial and river waters where a significant set and drift may be experienced, a sea stabilised display will produce significant target trails from all fixed (stationary) objects possibly producing an unacceptably high level of clutter and masking. 在近岸、海湾或者是河口位置，当潮流的流向流速非常大的时候，如果雷达使用对水的航向航速输入，则所有的固定目标，在雷达萤幕上的显示，都可能产生无法接受的杂班，或者是遮蔽。
• In such circumstances a ground stabilised display may reduce its effect and enable the observer to detect clearly the trails of moving targets, thus enhancing the observer’s situational awareness. 此时选用对地的航向航速输入，可以减少固定目标所产生的这些效应，并且使得观测者能够清晰的侦测到，移动目标的尾迹，进一步加强观测者的处境想要。
• A ground stabilised target plot may accurately calculate the ground track of the target, but its heading may be significantly different from its track when experiencing set, drift or leeway. 对地稳定目标的测绘可以准确地计算出目标的地面轨迹，但目标的船艏向经过风力水流等影响，可能与显示的航迹显著的不同。
• Similarly, a sea stabilised target plot may be inaccurate when own ship and the target, are experiencing different rates of set, drift or leeway. 一个对水稳定的目标测绘(使用对水的航向航速输入)，目标船如果受到与本船不同的潮流，流速或其他的风压影响等，显示的船艏向，很可能是不正确的。
• It should be noted that in determining a target’s aspect by radar; the calculation of its true track is dependent on the choice and accuracy of the own ship’s course and speed input. 在利用雷达来决定他船，与本船的接近角度或其视角时，应该要注意目标的真实航路计算，依本船对地与对水航向航速输入的不同或正确性，他船就会有不同的真航迹显示。
• In a seaway a transmitting magnetic compass may not produce a sufficiently steady heading resulting in unreliable vectors. 在航行中，磁罗经传送的方位，可能无法提供一足够稳定的船艏向，所以在ARPA的计算上，就可能产生不可靠的向量线。
• When the ARPA is in automatic acquisition mode, these Audible operational warnings and alarms should be used with caution, especially in the vicinity of small radar-inconspicuous targets. 当ARPA在自动攫取的模式中，所产生的操作音响警示与警报，当附近有小型雷达或不显著目标时，尤其应该要小心使用。(不能完全依赖警报器示警)

避碰规则第七条

(b)若装雷达并能作业时,应予适当使用,包括长距程扫描,亦能及早获得碰撞危机之警告,并用雷达测绘或类似之系统设备,观测已测出之目标。

(c)切勿依据不充分资料,尤其不充分之雷达资料,擅作假设。

避碰规则第七条(b)项的主要规定，假如装有ARPA且功能正常时，强制规定，应该使用ARPA的适当设定，取代当值船副的人工测绘工作量。避碰规则第七条(c)说明不可依赖不充分之雷达资料,擅作假设。藉由所有可行的方法来交叉验证，以决定碰撞危机的重要，可能的误差源，就是不充分的雷达资料。

如同上述ARPA的可能误差源，相信没有人，能够一看就会，这不是有预习，学习，复习就会，包括你用任何的学习理论去处理，这是困而知之，要不断的在尝试错误中，培养我们的直觉或惯性，才能在碰撞的强大压力下，也不会仓促行动。

3度大於20度(我们只要知道目标船速少於本船的三分之ㄧ)，可以用来做安全相对方位线，或安全目标方位线，由於帆船的相对方位大於此参考点，可以判断出此船无碰撞危机。读者看出，这其中的奥妙了吗？知道低速目标的安全方位是多少?  可以事先找出甲板的安全方位参考点。

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甲板参考点的方位是已知，如果我们知道帆船的船速是4节，加上我们的理性分析 (船速是本船三分之一的来船，如果他的相对方位大於20度，则无碰撞危机)，抬头看到帆船的相对方位在甲板参考点外面，就知道这条帆船没问题。一条帆船我们观测他的方位变化，避让可能没问题，如果有很多条不同型的帆船在比赛，如果我们望向海上，是不是能看出，那一个方向才是安全的，不依赖ARPA，而且有十足的把握？