航海技術(shù)世界溝運(yùn)數(shù)字導(dǎo)航技術(shù)文/大連海事大學(xué)航海學(xué)院東昉摘要:介紹船舶導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，提出數(shù)字船位及船舶數(shù)字定位技術(shù)的概念，根據(jù)電子海圖顯示與信息系統(tǒng)( ECDIS)的功能、局限及發(fā)展方向，提出ECDIS的智能化程度將決定數(shù)字導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展水平。關(guān)鍵詞:船舶導(dǎo)航;數(shù)宇船位; ECDIS; 智能化船舶導(dǎo)航技術(shù)的基礎(chǔ)是定位技術(shù)。船舶在一-望無(wú)置(φ,入,h),天線位置坐標(biāo)由定位天線與船舶重際的茫茫大海上:航行，船舶位置的確定始終是航海者心相對(duì)坐標(biāo)及與船體相對(duì)坐標(biāo)組成，船舶姿態(tài)數(shù)據(jù)由最為關(guān)注的關(guān)鍵性難題。幾千年來(lái),船舶導(dǎo)航技術(shù)的船首向數(shù)據(jù)及首向變化率、橫搖數(shù)據(jù)(最大橫搖角及發(fā)展歷史實(shí)質(zhì)上是船舶定位技術(shù)的發(fā)展歷史。航跡推橫搖周期)及縱搖數(shù)據(jù)(最大縱傾角及縱搖周期)組算、陸標(biāo)定位、天文定位、雷達(dá)定位、無(wú)線電測(cè)向定成。以上信息按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行通信傳輸。位、羅蘭C定位、臺(tái)卡定位、奧米加定位、NNSS定船體空間位置信息在船舶狹水道航行、錨泊、進(jìn)位，直至GPS定位，都是為了解決船舶定位這一-關(guān)鍵出港、靠離泊及在大風(fēng)浪中航行都是極其重要的信問(wèn)題。20世紀(jì)末是船舶導(dǎo)航技術(shù)迅速發(fā)展的重要時(shí)息，必將對(duì)航行安全及海事安全監(jiān)管提供極其重要的期，特別是高精度三維連續(xù)定位的GPS在航海上的成信息支持。從當(dāng)前定位技術(shù)及姿態(tài)測(cè)試技術(shù)來(lái)看，船功應(yīng)用，使船舶導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)人了一個(gè)嶄新的數(shù)字導(dǎo)航體空間位置的確定應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)，這將是數(shù)字船位的時(shí)代。-個(gè)重要發(fā)展方向。在使用GPS定位的同時(shí)，沿岸航行、狹水道航行-.船舶定位及進(jìn)出港航行時(shí)的陸標(biāo)定位、雷達(dá)定位方法必須常態(tài)1.數(shù)字船位化,駕駛員應(yīng)對(duì)陸標(biāo)定位船位、雷達(dá)定位船位與GPSGPS、CLONASS、GNSS以及組網(wǎng)的相應(yīng)的各種船位進(jìn)行比對(duì)，以確保船位的準(zhǔn)確性,避免因過(guò)分相差分系統(tǒng)，即將問(wèn)世的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、北斗衛(wèi)信GPS船位而產(chǎn)生航行危險(xiǎn)。星導(dǎo)航系統(tǒng)等等,使大洋航行100 m級(jí)的船位、沿岸2.天文定位的發(fā)展航行10 m級(jí)船位、狹水道航行1 m級(jí)船位這樣的數(shù)字天文定位是駕駛員在遠(yuǎn)洋航行中“計(jì)劃并引導(dǎo)航船位的實(shí)現(xiàn)已成為可能。何謂數(shù)字船位?嚴(yán)格地說(shuō)，行與定位” 這-能力所應(yīng)具備的自主的基礎(chǔ)能力,天數(shù)字船位應(yīng)是滿足實(shí)際需要的高精度船位，目前可以文定位在航海中必須保留。 但是,利用查紙質(zhì)航海天定義為，當(dāng)船位的精度達(dá)到海圖極限精度時(shí),從在海文歷、天體高度方位表等表冊(cè)進(jìn)行測(cè)天定位與羅經(jīng)差圖上確定的船位來(lái)說(shuō)，該船位就是數(shù)字船位。這是船測(cè)定的傳統(tǒng)天文定位方法由于比較繁瑣而在實(shí)際使用位信息的高精度形式，是航海技術(shù)向數(shù)字航海發(fā)展的中并不普遍。應(yīng)改革天文定位方法,采用電子航海天重要基礎(chǔ)。當(dāng)今船位的數(shù)字化技術(shù)為數(shù)字導(dǎo)航奠定了文歷和天文定位計(jì)算軟件，駕駛員可以方便地認(rèn)星。基礎(chǔ)。目前，DGPS的定位精度已達(dá)0.3 m,通過(guò)相位駕駛員用六分儀測(cè)出天體高度后，只要輸人測(cè)天時(shí)間測(cè)量,精度可提高到厘米級(jí),甚至更高。與所測(cè)天體高度,計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)給出天體定位的各以上所說(shuō)的船位是“點(diǎn)船位”，也就是GPS天線參數(shù)與天文船位。 同時(shí)，天文定位應(yīng)只要求測(cè)太陽(yáng)的的位置。當(dāng)船舶在狹水道航行、進(jìn)出港，尤其是大型移線定中國(guó)煤 化工文定位軟件，不船舶航行時(shí)，點(diǎn)船位顯然是不夠的，需要有更豐富的但可以可幫助駕駛員認(rèn)CNMH G船體位置的新概念船體空間位置。星及熟心人又是讓加識(shí)，與牧貝云樂(lè)于使用這-方船體空間位置應(yīng)由點(diǎn)船位、天線位置坐標(biāo)及船舶法，天文定位方法在實(shí)際中也將發(fā)揮作用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角姿態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)確定。點(diǎn)船位是GPS定位天線所確定的位度看，這對(duì)遠(yuǎn)洋航行的安全是十分有利的。第34號(hào)努數(shù)據(jù)1世界海運(yùn)航海技術(shù)二.智能化的ECDISECDIS信息，去輔助駕駛員正確導(dǎo)航，是ECDIS智能在傳統(tǒng)的紙質(zhì)海圖上進(jìn)行海圖作業(yè)是駕駛員的重化所必須解決的重要課題。要業(yè)務(wù)，航海離不開(kāi)海圖。當(dāng)今,船舶運(yùn)輸量逐年大三.紙質(zhì)海圖存在的必要性幅度增長(zhǎng)，航道擁擠程度不斷提高，船舶大型化以及SOLAS公約2009年修正案規(guī)定，從2012年起強(qiáng)制高速船的出現(xiàn)，使得紙質(zhì)海圖已經(jīng)不能適應(yīng)海運(yùn)事業(yè)要求船舶陸續(xù)裝備ECDIS。隨著ECDIS的不斷完善,發(fā)展的需要。主要表現(xiàn)在:靠傳統(tǒng)的人T在紙質(zhì)海圖數(shù)字航路信息系統(tǒng)的建立，紙質(zhì)海圖與航路資料的地上定位已經(jīng)不能適應(yīng)連續(xù)的高精度GPS船位，-些重位及繼續(xù)保留的重要性也必然要被關(guān)注。目前已有學(xué)要的船位航跡數(shù)據(jù)不能在紙質(zhì)海圖上標(biāo)注;同時(shí)，手者對(duì)此提出“無(wú)紙化海圖”為發(fā)展方向的設(shè)想。對(duì)工標(biāo)注船位效率低，不利于駕駛員把主要精力放在嘹此，不應(yīng)該用簡(jiǎn)單的替代的邏輯去看待。望、避讓及操船上;紙質(zhì)海圖表示的僅是與航海有關(guān)為了保證ECDIS、數(shù)字航路信息系統(tǒng)的正常使的靜止信息，并不能顯示周圍船舶的動(dòng)態(tài)信息，表示用，ECDIS與數(shù)字航路信息系統(tǒng)必須經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐的水深、水流并不是實(shí)時(shí)的水深、水流信息,這對(duì)航驗(yàn)證，對(duì)其功能與可靠保障作實(shí)際的評(píng)估與改進(jìn)。因行安全是不利的;紙質(zhì)海圖的改正是依據(jù)航海通告與此，在實(shí)際使用中應(yīng)該考慮采用雙套、備用系統(tǒng)的方航行警告進(jìn)行人工改正的，工作繁重且時(shí)效性差。式。只有實(shí)踐充分證明ECDIS與數(shù)字航路信息系統(tǒng)的電子海圖顯示與信息系統(tǒng)( Eletronic Chart Display功能與可靠性后，才能制定出相應(yīng)的規(guī)則以確保該系and Information System, ECDIS)就是在這樣的背景下統(tǒng)的實(shí)船使用。在實(shí)踐中若不能充分證明ECDIS與數(shù)產(chǎn)生的。早期應(yīng)用于航海的光柵海圖( Raster Chart字航路信息系統(tǒng)完全替代紙質(zhì)海圖與航路資料,紙質(zhì)Display System, RCDS)實(shí)際上是用光柵掃描的方法把海圖與航路資料還必須保留。紙質(zhì)海圖變成電子海圖，并沒(méi)有從根本上解決紙質(zhì)海從航行安全角度出發(fā)，單靠- -種系統(tǒng)的方法不如圖存在的不足。新-代的電子海圖采用數(shù)字矢量方法多種系統(tǒng)互相比對(duì)。紙質(zhì)海圖與航路資料在較長(zhǎng)的時(shí)生成點(diǎn)、線、面，并對(duì)海圖符號(hào)與縮寫建立數(shù)字標(biāo)期內(nèi)依然是必需的。目前，以紙質(zhì)海圖與航路資料為準(zhǔn)。這樣不但大大減小所需內(nèi)存,而且使像素有了物主、ECDIS與數(shù)字航路信息系統(tǒng)為輔的狀況估計(jì)將維理屬性，成為可供計(jì)算機(jī)分析處理的“真正信息”。持較長(zhǎng)的一-段時(shí)間。隨著ECDIS與數(shù)字航路信息系統(tǒng)在這樣的電子海圖上，計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)識(shí)別海圖信的不斷發(fā)展及實(shí)際使用中的不斷完善，兩者的主輔關(guān)息，智能地提醒駕駛?cè)藛T注意預(yù)計(jì)可能發(fā)生的海事,系發(fā)生變化將是未來(lái)的趨勢(shì)?？梢酝ㄟ^(guò)AIS系統(tǒng)顯示周圍船舶的動(dòng)態(tài)，可以通過(guò)PORTS系統(tǒng)顯示航行區(qū)域?qū)崟r(shí)的水深、水流，還可以四、導(dǎo)航技術(shù)數(shù)字化顯示航路信息、氣象信息、VTS及港口信息等等,這現(xiàn)在，作為船舶導(dǎo)航技術(shù)基礎(chǔ)的船舶定位和海圖就構(gòu)成了電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(ECDIS)。因都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。隨著區(qū)域性潮汐潮流及數(shù)字航海此，ECDIS不僅是紙質(zhì)海圖的等效物，而且是重要的圖書資料的逐步數(shù)字化，ECDIS的功能將不斷豐富與航海信息平臺(tái)，是數(shù)字導(dǎo)航的必要的組成部分。完善，ECDIS必將成為船舶導(dǎo)航的綜合信息平臺(tái)。今目前，ECDIS已成為綜合駕駛臺(tái)系統(tǒng)(IBS )的重后，數(shù)字導(dǎo)航技術(shù)的核心問(wèn)題是航海信息的集成共享要組成部分。在船舶航行安全專家知識(shí)庫(kù)、航海實(shí)務(wù)和智能控制。ECDIS對(duì)航海信息的集成與共享使航海的流程及船舶運(yùn)動(dòng)模型的在線識(shí)別等支持下，ECDIS人員可以便捷地從ECDIS獲取所需的信息。但ECDIS的智能軟件將通過(guò)人機(jī)對(duì)話、標(biāo)準(zhǔn)航海實(shí)務(wù)流程等方僅集成信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，其還應(yīng)根據(jù)船舶的運(yùn)動(dòng)模式來(lái)輔助駕駛員，這將極大地提高導(dǎo)航的科學(xué)性，使型及海況、風(fēng)、流、氣象及周圍船舶數(shù)據(jù),智能地設(shè)設(shè)計(jì)的航線更優(yōu)，航法更科學(xué)。ECDIS作 為最重要的計(jì)最佳航線與制定最佳航法。導(dǎo)航信息平臺(tái)，將是數(shù)字導(dǎo)航技術(shù)的核心，ECIDS的ECDIS的智能化程度將決定數(shù)字導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展發(fā)展水平在很大程度上將代表數(shù)字導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展水水平中國(guó)煤化工開(kāi)發(fā)研究將是十分平。ECDIS的發(fā)展將使傳統(tǒng)的導(dǎo)航技術(shù)發(fā)生質(zhì)的變有潛MHCNMH G革,真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字導(dǎo)航。Digital navigation technology如何正確地、有效地、智能化地利用如此豐富的DONG Fang2011年總第187期