電子航海技術及其應用

王勇

引言：近些年來，國際對海洋環(huán)境方面做出的保護也愈加嚴格，而電子技術、造船技術、信息技術與計算機技術水平的提升共同向我國電子航海技術水平的提升奠定了堅實的基礎。在經過了一段時間的發(fā)展之后，我國的電子航海技術實現(xiàn)了快速的進步，并獲得了廣泛的應用。對此，本文介紹了電子航海技術的概念，并從多個角度分析了其具體應用與未來發(fā)展趨勢。

前言

縱觀航海技術的發(fā)展我們可以發(fā)現(xiàn)，近些年來人們開始將更多的先進技術引入到航海領域。二十世紀是人們在電子學領域獲得長足發(fā)展的時代，同時在這一時代下，取得電子技術在航海中得到了大范圍的使用。然而因為一部分電子系統(tǒng)受到了其自身的功能束縛或缺乏穩(wěn)定性，航海人員的工作量沒有有效的降低。所以，不管是為了滿足現(xiàn)階段的發(fā)展需求，還是促進未來的航海技術發(fā)展，都向航海電子系統(tǒng)提出了綜合化與智能化的要求。

一、電子航海技術的概念

電子航海概念的首次提出應追溯到2006年，至今已經經過了幾年的發(fā)展歷史。但是從整體上看，電子航海這一概念仍然處于初步階段，而且人們并未對其下一個統(tǒng)一的定義。通俗來講，電子航海是指把多種先進技術，例如信息技術等引入到航海作業(yè)中，其最突出的特征就是信息化。電子航海戰(zhàn)略則是指多種信息的融合，例如船舶、航線以及氣象等，而站在船舶的角度上來講，則涉及到了綜合行駛臺系統(tǒng)、電子海圖顯示與信息系統(tǒng)、全球遇險與安全系統(tǒng)、機艙數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)、電子主機及船舶局域網(wǎng)等船用電子設備系統(tǒng)等[1]。將先進性的各種技術引入到航海技術中，原有的航海技術水平將會得到很大程度的提升，同時航海設備也將得到進一步的完善，進而促進航海事業(yè)的發(fā)展。

二、航海技術的自動化

航海自動化的內容通常會涉及到三個環(huán)節(jié)，即船舶駕駛自動化，交通管理系統(tǒng)以及海難救助系統(tǒng)。

2.1船舶駕駛自動化

現(xiàn)階段，船用衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導航、電子海圖以及避碰決策支持等環(huán)節(jié)已經實現(xiàn)了一定的智能化與機械自動化，然而這些環(huán)節(jié)依然是比較分散的，并沒有獲得統(tǒng)一。盡管其中碳鋼也產生了某個高水平的自動化駕駛臺，卻并沒有得到廣泛應用，導致這一問題出現(xiàn)的最主要因素就是該系統(tǒng)自身還無法實現(xiàn)以下功能：

（1）航行計劃可以進行自動編制。

（2）航線自動保持功能。

（3）船位自動推算與測定，檢測船位是否在設定的最佳航線上。

（4）可以自動避碰與自動。船舶駕駛自動化系統(tǒng)的組成如下圖1所示。

圖1 船舶駕駛自動化系統(tǒng)的組成框圖

在上圖1所示的多個系統(tǒng)中，自動避碰系統(tǒng)可以說是其中最容易受到環(huán)境影響的系統(tǒng)了。不僅如此，這一系統(tǒng)還是自動航行過程中的重要任務?，F(xiàn)階段，不論是船上雷達自動標會儀，還是正處在進一步研究階段段的避碰決策專家系統(tǒng)，均只能給出一些參考性的建議，和航行中的最終決策實現(xiàn)避碰功能之間尚存在不不小的距離。避碰的最大難點主要就是聲納無法達到自動避碰的需求[2]。

2.2交通管理系統(tǒng)

水上交通管理系統(tǒng)實際上就是船舶交管信息綜合處理系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)中，計算機是其中心部分，而該部分的重要功能就是處理由導航傳感器，包括雷達、陀螺羅經、計程儀等發(fā)出的數(shù)據(jù)。之后，再精準的表示出信息的最終處理結果，同時將這些結果進行存儲。系統(tǒng)就會按照已有的存儲記錄來深入分析船舶所處的交通狀態(tài)，之后再做出相應的交通指揮決策。這樣一來，當船舶航行在比較狹窄的航道線段時，就可以強迫其順利的通過[3]。除此之外，當全港船舶即將要面臨危險時，能夠事先發(fā)出警報，并在第一時間內給出相應的急救措施建議等。上述功能是無法借助傳統(tǒng)的交管設備實現(xiàn)的，所以，由此可見，水上交通管理系統(tǒng)可以說是新時期下水上交通管理工作最行之有效的途徑。

現(xiàn)階段，國內已在大部分的船舶密集江河、港口等水域成功構建了交管系統(tǒng)。在二十一世紀發(fā)展的新時期，水上交通管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢主要為覆蓋范圍進一步擴大。具體的主要是先借助互聯(lián)網(wǎng)技術覆蓋沿海海域，之后再和衛(wèi)星船位報告系統(tǒng)聯(lián)系起來，將覆蓋范圍擴大至整個大洋。

2.3海難救助系統(tǒng)

人們習慣將船舶通信和導航兩方面內容比作船長的眼睛與耳朵，同時它們還扮演著整個船舶的安全神經的重要角色。航行過程中產生的一系列安全信息將會借助導航發(fā)送到神經中樞，從而為船長提供決策依據(jù)，之后再將所制定的決策發(fā)送到岸上指揮所，為船舶提供第一時間的指導與援助。

近些年來，人們向和船舶安全之間有著直接聯(lián)系的通信導航設備提出了更高的需求。在這種背景下，一些船舶安裝了衛(wèi)星通信船舶終端站、ARPA雷達等設備，同時還專門安裝了數(shù)字選呼、雷達應答器等多項高科技設備[4]。除此之外，為了給船舶自身、廣大旅客以及船員的人身和財產安全，國際上已經專門建立了各高素質與高能力的營救隊伍，并配備了精良的救助設備。

在無線電通信設備逐漸健全的過程中，研究人員已有的海上通信系統(tǒng)不管是在遇險通信問題上，還是在一些常規(guī)的無線電通信問題上都存在十分明顯的不足之處。所以，常規(guī)的無線電通信系統(tǒng)早已無法滿足新時期下海上安全航行的發(fā)展需求了，對其進行進一步的完善勢在必行。目前國內已有衛(wèi)星緊急無線電示位標，它能夠有效的彌補無線電救助設備中存在的不足。這一設備的自身所具有的優(yōu)勢與功能都為海難救助提供了極大的便利。借助“巨星緊急無線電示位標”來搜救遇險船舶能夠在很大程度上提升搜救效率，同時還能夠不受天氣、海洋狀況以及事故嚴重性的多方面影響而正常工作。

三、總結

我們在肯定了電子航海技術所獲得的成就的同時，還必須要看到這一技術的進一步發(fā)展與應用所面臨的困境，例如，航行水域擁擠問題等。這些問題都是未來電子航海技術所必須要解決的，而我們相信，在各種科技水平日漸提升的未來時間里，電子航海技術必將能克服這些問題而獲得進一步的發(fā)展。

參考文獻

[1]劉建強.關注全球電子航海趨勢[J].中國遠洋航務.2012（03）：66-67.

[2]駱寧森.船舶AIS、VDR介紹[J].江蘇船舶.2002（02）：31-32.

[3]孔凡村.光纖陀螺羅經及其在航海上的應用[J].航海技術.2004（03）：49-51.

[4]吳建華，陶德馨.自動船舶識別系統(tǒng)的信息解碼技術研究[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版）.2007（04）：12.

（作者單位：南通航運職業(yè)技術學院）