船舶導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的研究

摘 要：作為船舶的主要載體平臺(tái)，船舶通信導(dǎo)航技術(shù)與船舶發(fā)展的匹配程度的高低將直接關(guān)系到船舶航行的安全性與穩(wěn)定性，另外船舶需要執(zhí)行的任務(wù)以及船舶本身航行對(duì)于精確度的要求均在不斷提高，在此背景下，為保證船舶能夠更好的滿足各種不同的水上航行環(huán)境，保證船舶能夠動(dòng)態(tài)靈活的執(zhí)行各類航行任務(wù)，就需要對(duì)船舶導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。鑒于此，文章對(duì)當(dāng)前我國(guó)的船舶導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)展開了研究，主要論述了船舶通信導(dǎo)航（外通）、火警內(nèi)通以及軍船的綜合導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航等相關(guān)內(nèi)容，以供參考。

關(guān)鍵詞：船舶；導(dǎo)航；網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；研究

近年來(lái)，伴隨著我國(guó)艦艇技術(shù)的不斷發(fā)展，各種艦船裝備正在進(jìn)行大規(guī)模的改進(jìn)和創(chuàng)新，在船舶相關(guān)系統(tǒng)中，導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備為船舶提供精確的位置信息以及能夠?qū)⑽淦餮b備和測(cè)量系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的功能，這是船舶航行和作戰(zhàn)的重要保障。因此，導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)部和之間的信息傳輸技術(shù)的改進(jìn)是整個(gè)系統(tǒng)升級(jí)的重要組成部分。本文針對(duì)傳播導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容展開了分析與闡述。

1 船舶導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)概述

1.1 船舶通信技術(shù)

與內(nèi)陸通信技術(shù)不同，以船舶為基本承載平臺(tái)的集采集、處理、傳輸、交換和再現(xiàn)功能為一體的船舶通信技術(shù)具有以下特點(diǎn)：第一，其外部通信技術(shù)可通過無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和短波通信以及無(wú)限距離的全球通信；第二，其通信頻段覆蓋范圍廣，涉及設(shè)備眾多，整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)容比較復(fù)雜，與此同時(shí)，由于安裝技術(shù)和使用環(huán)境的限制，其天線包括其他設(shè)備是高度集成化的。第三，該技術(shù)沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施依靠，它的內(nèi)部和外部通信和導(dǎo)航可以是自包含的。

從應(yīng)用領(lǐng)域的角度來(lái)看，船舶通信技術(shù)首先應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，但其業(yè)務(wù)承載能力稍有單一，通信資源管理和控制水平相對(duì)較低，但從總體上看，海軍利用船舶通信技術(shù)引領(lǐng)了世界通信領(lǐng)域的發(fā)展。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，這項(xiàng)技術(shù)逐漸滲透到民用船舶通信領(lǐng)域。雖然軍用和民用艦船通信系統(tǒng)在核心技術(shù)上基本相似，但它們的功能是完全不同的。它還使用寬帶基礎(chǔ)設(shè)施，但是它的終端是集成的、模塊化的、開放的和可組合的。

1.2 船舶導(dǎo)航技術(shù)

船舶導(dǎo)航技術(shù)主要負(fù)責(zé)為船舶航行提供精確的航位推算、慣性計(jì)算、地圖匹配以及衛(wèi)星定位和無(wú)線信號(hào)燈等多種信息，這有助于建立載體本身的動(dòng)態(tài)和位置參數(shù)。目前，船舶導(dǎo)航技術(shù)主要應(yīng)用于導(dǎo)航功能軟件，基本可實(shí)現(xiàn)航線監(jiān)控，避免船舶偏航或穿越非安全區(qū)等功能。與此同時(shí)，我國(guó)當(dāng)前的船舶導(dǎo)航技術(shù)也被用于航行記錄，通過記錄船舶航行的所有相關(guān)數(shù)據(jù)并自動(dòng)生成船員的航海日記的方式，可保證相關(guān)人員對(duì)以上信息進(jìn)行隨時(shí)提取和使用。此外，我國(guó)船舶導(dǎo)航技術(shù)的自動(dòng)防撞功能軟件和氣象信息處理軟件也較為發(fā)達(dá)，在其組合導(dǎo)航系統(tǒng)中，不僅能夠提供高精度的船舶定位、航向和速度數(shù)據(jù)測(cè)試等信息，同時(shí)還能夠自動(dòng)分析海洋氣象和水深數(shù)據(jù)，為船舶航行安全提供數(shù)據(jù)支持。

1.3 軍船綜合導(dǎo)航系統(tǒng)

整體來(lái)看，目前我國(guó)常見的軍船綜合導(dǎo)航系統(tǒng)的功能主要如下：第一，外部設(shè)備實(shí)時(shí)地接收航向、速度、水深、風(fēng)速、風(fēng)向等信息。第二，對(duì)行地理導(dǎo)航和天文定位計(jì)算等各種導(dǎo)航計(jì)算，得到最優(yōu)導(dǎo)航方案。第三，集中顯示、管理導(dǎo)航信息并對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行自動(dòng)打印、檢測(cè)、報(bào)警和故障定位。

在對(duì)軍船綜合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要包括以下方案：

第一，RS-422A組合導(dǎo)航系統(tǒng)串口通信特性通信網(wǎng)絡(luò)方案。該方案系統(tǒng)的串口通信、信息源傳感器與船舶綜合顯示控制臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交換是通過串口傳輸完成的，具有連接簡(jiǎn)單、通信距離長(zhǎng)、信息傳輸可靠等優(yōu)點(diǎn)；然而，由于串行通信逐位傳輸，傳輸速度較慢，同時(shí)由于點(diǎn)到點(diǎn)的連接方式，使得數(shù)據(jù)傳輸只能通過相應(yīng)的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，而導(dǎo)航系統(tǒng)中存在著大量的信息傳感器，連接太多必然將導(dǎo)致系統(tǒng)過于復(fù)雜，影響信息共享的安全性與穩(wěn)定性。目前，隨著船舶信息化水平的提高，各種設(shè)備和系統(tǒng)之間的信息通信越來(lái)越頻繁，信息量也越來(lái)越大，該種單串口通信的方式已不能滿足導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展要求。

第二，CAN通信。該系統(tǒng)有效克服RS422A串口傳輸?shù)娜秉c(diǎn)，提出了在導(dǎo)航系統(tǒng)中采用CAN總線技術(shù)取代傳統(tǒng)串行通信方式的全新通信技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)眾多，包括低成本、總線利用率高、數(shù)據(jù)傳輸距離長(zhǎng)等。與此同時(shí)，其能夠正確處理錯(cuò)誤和錯(cuò)誤檢測(cè)機(jī)制，當(dāng)消息被破壞時(shí)，該消息可以自動(dòng)重發(fā)；當(dāng)錯(cuò)誤嚴(yán)重時(shí)，該節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)退出總線，這對(duì)于信息傳送安全性和穩(wěn)定性的提升有重要意義。

2 船舶導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 導(dǎo)航系統(tǒng)微型化

整個(gè)船舶的通信導(dǎo)航系統(tǒng)向著小型化、高精度發(fā)展是未來(lái)船舶導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，整個(gè)產(chǎn)品除了滿足一般的功能要求以外，還應(yīng)當(dāng)在整體上滿足可靠易用、低功耗以及數(shù)字智能卓越性能。

2.2 通信與導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)一體化

未來(lái)，船舶通信導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)將趨于一體化、集成化和智能化，它將采用不同的手段和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在總體上實(shí)現(xiàn)基于電信網(wǎng)絡(luò)、廣播電視網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)“三網(wǎng)融合”的系統(tǒng)更新與優(yōu)化。與此同時(shí)，系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算等相關(guān)技術(shù)之間的結(jié)合，也將是其未來(lái)發(fā)展不可避免的重要趨勢(shì)，受此影響，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能和應(yīng)用范圍將隨之得到進(jìn)一步深化和擴(kuò)大。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前，船舶通信導(dǎo)航技術(shù)已滲透到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域之中，尤其是在軍事和民用領(lǐng)域中發(fā)揮著極其強(qiáng)大的作用，在未來(lái)，該技術(shù)系統(tǒng)將繼續(xù)優(yōu)化自身，以確保更多集成、智能和集成技術(shù)的有效實(shí)施和應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：王宇桐（1992-），男，本科雙學(xué)歷、雙學(xué)位，現(xiàn)任中船黃埔文沖船舶有限公司造船事業(yè)一部軍船部電裝作業(yè)區(qū)工藝技術(shù)，研究方向：艦船電氣制造工藝技術(shù)、船舶舾裝先行工藝技術(shù)。