新型航海技術(shù)對(duì)船舶避碰自動(dòng)化的影響研究

崔東楠

摘 要：在現(xiàn)今我國國際貿(mào)易交流愈發(fā)頻繁的情況下，為了實(shí)現(xiàn)海上貿(mào)易道路的保證，做好船舶避讓自動(dòng)化工作的研究十分重要。而在航海技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，也會(huì)使船舶避讓自動(dòng)化在發(fā)展中形成新的變化。在本文中，將就新型航海技術(shù)對(duì)船舶避碰自動(dòng)化的影響進(jìn)行一定的研究。

關(guān)鍵詞：新型航海技術(shù) 船舶避碰 自動(dòng)化 影響

1.引言

在船舶航行過程當(dāng)中，航行的便捷性以及安全性是非常重要的兩項(xiàng)內(nèi)容。如果在實(shí)際船舶航行當(dāng)中發(fā)生碰撞情況，則將導(dǎo)致嚴(yán)重后果的發(fā)生，造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失以及人員傷亡。通過新航海技術(shù)在船舶避碰自動(dòng)化當(dāng)中的應(yīng)用，則能夠在對(duì)事故發(fā)生概率進(jìn)行降低的基礎(chǔ)上對(duì)避碰自動(dòng)化水平進(jìn)行提升。對(duì)此，即需要能夠在工作中積極做好新技術(shù)的研究應(yīng)用，深入分析船舶航行當(dāng)中的相關(guān)因素，保障船舶的航行安全。

2.自動(dòng)化航海系統(tǒng)概述

對(duì)于該系統(tǒng)來說，在功能方面，包括有航向自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)避碰系統(tǒng)、航線編制系統(tǒng)、電子海圖綜合航行系統(tǒng)以及自動(dòng)定位系統(tǒng)。其中，航線編制系統(tǒng)的功能機(jī)能夠根據(jù)船舶情況、環(huán)境條件以及運(yùn)輸任務(wù)對(duì)經(jīng)濟(jì)、安全的經(jīng)濟(jì)航線進(jìn)行編制，包括有計(jì)劃航速與航向，以此作為船舶自動(dòng)操縱的參考輸入量。航向控制系統(tǒng)則能夠保證船舶能夠始終沿著預(yù)定航線航行。避碰系統(tǒng)能夠避免船舶在航行當(dāng)中出現(xiàn)擱淺情況或者相互間發(fā)生碰撞情況。定位系統(tǒng)則能夠?qū)Ω呔却恢眠M(jìn)行自動(dòng)、連續(xù)以及實(shí)時(shí)的獲取。在綜合航行管理系統(tǒng)中，則能夠在上述不同子系統(tǒng)輸入信息獲取的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行綜合的比較、分析、判斷以及試驗(yàn)，最終做出保證經(jīng)濟(jì)航行、船舶安全的最佳決策，及時(shí)向自動(dòng)駕駛執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸送，對(duì)中央處理系統(tǒng)決策進(jìn)行實(shí)時(shí)，通過顯示器顯示必要的航行信息，以此供操縱人員在工作中參考。

自動(dòng)化技術(shù)一直是航海過程當(dāng)中的重點(diǎn)方向，從航海技術(shù)單元自動(dòng)化開始。在上世紀(jì)60年代，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)駕駛臺(tái)，而在后續(xù)發(fā)展中，在智能化船舶不斷研究的過程中，已經(jīng)形成了集成駕駛臺(tái)的傳播。在新的駕駛臺(tái)中，則可以通過計(jì)劃和咨詢終端對(duì)設(shè)計(jì)航線以及航行計(jì)劃進(jìn)行輸入，根據(jù)計(jì)程儀、GPS以及羅經(jīng)等獲得航速、船位以及實(shí)際航向，以此根據(jù)既定的航向、航線、轉(zhuǎn)向點(diǎn)以及航速對(duì)船舶進(jìn)行自動(dòng)駕駛，使其能夠根據(jù)之前預(yù)定好的計(jì)劃航線航行。在航行過程當(dāng)中，當(dāng)遇到來船時(shí)，系統(tǒng)則能夠根據(jù)自動(dòng)雷達(dá)標(biāo)會(huì)儀功能對(duì)來船的運(yùn)動(dòng)要素進(jìn)行獲取，進(jìn)行危險(xiǎn)判斷與報(bào)警處理，幫助駕駛員在航行當(dāng)中對(duì)正確的避碰措施進(jìn)行采取與應(yīng)用。而當(dāng)船舶在運(yùn)行當(dāng)中接近障礙物或者偏離航線時(shí)，系統(tǒng)也將根據(jù)預(yù)設(shè)值對(duì)相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)發(fā)出，使駕駛員積極采取相應(yīng)措施。在航行過程中，對(duì)于必要的航行信息等，則可以直接在顯示器當(dāng)中顯示，或可以通過檢索查詢方式從數(shù)據(jù)庫中查詢獲得?？梢哉f，在自動(dòng)化功能背景下，船舶避碰系統(tǒng)的自動(dòng)化是未來的重要發(fā)展方向。

3.船舶避碰自動(dòng)化現(xiàn)狀與問題

對(duì)于船舶自動(dòng)避碰來說，其包括有水上、水下物標(biāo)信息源的采集處理，避碰信息處理，生成自動(dòng)決策信息以及自動(dòng)實(shí)施決策等。作為航海自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中的子系統(tǒng)，可以由操船系統(tǒng)完成自動(dòng)實(shí)時(shí)功能。在近年來研究當(dāng)中，主要的方向即是量化處理寬水域船舶避碰信息，以及自動(dòng)生成決策。在避碰信息量化方面，包括有船舶碰撞危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)、船安全判據(jù)以及運(yùn)動(dòng)要素量化等。避碰決策生成問題方面，則具有較多的方法，包括有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、專家智能技術(shù)法、模糊數(shù)學(xué)方法以及多種方式組合等。在該過程研究中，所獲得的結(jié)果，即是表明在船舶碰撞擱淺等事故當(dāng)中，人為因素是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要因素。從該方面角度考慮，如所有駕駛?cè)藛T都能夠在工作中對(duì)海上避碰規(guī)則進(jìn)行遵守，保證具有豐富的經(jīng)驗(yàn)、盡職盡責(zé)，即能夠?qū)崿F(xiàn)人為因素碰撞事故的完全避免。但在實(shí)際工作當(dāng)中，單單依靠人是無法對(duì)人為因素問題完全解決的，而通過專家智能技術(shù)的應(yīng)用，則能夠?qū)υ搯栴}進(jìn)行較好的處理。如在寬水域多中多船避碰決策中，不僅能夠?qū)＜业牧?xí)慣思維進(jìn)行模仿，且能夠做出更為科學(xué)的決策。目前，以專家系統(tǒng)為基礎(chǔ)的智能技術(shù)在避碰系統(tǒng)當(dāng)中已經(jīng)具有了較多的應(yīng)用，對(duì)于寬闊水域中船舶自動(dòng)避碰問題具有了較好的解決效果。

而在研究當(dāng)中獲得一定成果的同時(shí)，也需要了解到，雖然在寬水域方面的自動(dòng)避碰決策問題在通過研究獲得了較好的解決，但在性能方面還具有提升空間。受限屬于自動(dòng)避碰決策相關(guān)問題，在研究當(dāng)中還具有不夠深入與廣泛的特點(diǎn)。其原因，即是在水上、水下物標(biāo)信息源可靠性以及探測等問題方面還沒有得到有效的解決。在以往船舶運(yùn)行中，在獲取水上物標(biāo)信息源方面，更多的對(duì)船用導(dǎo)航雷達(dá)進(jìn)行以來與使用，而對(duì)于該方式來說，其自身局限性的存在，也使得水上物標(biāo)信息源在可靠性方面對(duì)自動(dòng)避碰技術(shù)的研究產(chǎn)生了一定的制約。

4.航海技術(shù)對(duì)船舶避碰自動(dòng)化影響

4.1海圖信息數(shù)字化應(yīng)用

在多年的研究當(dāng)中，寬水域船舶自動(dòng)避碰在決策研究方面獲得了成果，為避碰系統(tǒng)的研究打下了良好的基礎(chǔ)。在新的發(fā)展背景下，如何對(duì)受限水域自動(dòng)避碰問題進(jìn)行解決則成為了實(shí)際研究當(dāng)中的重點(diǎn)問題。具體來說，在對(duì)水域自動(dòng)避碰問題進(jìn)行解決的過程中，有兩項(xiàng)問題是關(guān)鍵性內(nèi)容，首先是獲取靜態(tài)信息，其次即是對(duì)靜態(tài)同動(dòng)態(tài)避碰信息間的有機(jī)融合進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。靜態(tài)信息獲取方面，在現(xiàn)今數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展、相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)不斷研究應(yīng)用的情況下，電子海圖信息系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)同聲納探測系統(tǒng)在發(fā)展中得到了結(jié)合，并成為了對(duì)避碰靜態(tài)信息源獲取的關(guān)鍵思路。在具體工作中，通過向ECDIS嵌入避碰決策模塊，則可以通過該技術(shù)對(duì)動(dòng)靜信息的交換、處理方式進(jìn)行應(yīng)用，以此對(duì)靜態(tài)、避碰信息融合問題的有效解決。而在此過程中，ECDIS所具有的作用，即是為自動(dòng)避碰系統(tǒng)運(yùn)行提供可靠且有效的靜態(tài)信息源，同時(shí)為靜態(tài)、動(dòng)態(tài)避碰信息間的融合做好媒介提供。

4.2AIS系統(tǒng)應(yīng)用

在船舶航行過程當(dāng)中，船岸間信息交換、船舶間信息交換以及船舶識(shí)別這幾項(xiàng)工作具有十分重要的意義，也使得相關(guān)通信導(dǎo)航在發(fā)展中具有較多的局限。在該背景下，AIS系統(tǒng)得到了研究與應(yīng)用。對(duì)于AIS來說，其具有饒?jiān)秸系K傳輸、抗天氣影響、信息量大以及近距離目標(biāo)顯示等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)其也具有較多額外信息的提供，并使得值班人員在工作中可能受到過多信息的影響。其中，目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)是最為關(guān)鍵的信息參數(shù)，是來源于雷達(dá)的參數(shù)。而對(duì)于AIS來說，其在實(shí)際工作中可能向外發(fā)出混亂或者錯(cuò)誤的信息，且這部分信息具有隨機(jī)的特點(diǎn)，無法以針對(duì)性、有效的方式進(jìn)行正確性檢驗(yàn)，而更多的需要駕駛員根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析與判斷。

而從AIS在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的特點(diǎn)可以了解到，其同雷達(dá)之間在優(yōu)勢方面存在互補(bǔ)的特點(diǎn)。技術(shù)缺點(diǎn)方面，即并非所有的漂浮物以及船舶等具有AIS的安裝，且AIS還不能夠?qū)走_(dá)進(jìn)行取代，僅僅能夠成為避碰系統(tǒng)動(dòng)態(tài)信息源當(dāng)中的一個(gè)傳感器，在其對(duì)豐富信息提供的情況下，則可以作為雷達(dá)信息輔助信息源應(yīng)用，使信息源在避碰信息的科學(xué)性以及可靠性方面具有更好的表現(xiàn)。同時(shí)，其也能夠向目標(biāo)發(fā)送本船的避讓意圖，在避碰系統(tǒng)對(duì)避讓決策提出之后，可以通過AIS將形成的避讓參數(shù)，包括有避讓幅度、避讓時(shí)機(jī)以及恢復(fù)時(shí)機(jī)等向外發(fā)送，使安裝有AIS的船舶能夠?qū)Υ牟俅鈭D形成及時(shí)了解，以此為基礎(chǔ)對(duì)協(xié)調(diào)配合行動(dòng)采取的基礎(chǔ)上對(duì)船舶的安全避讓進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。總體來說，在船舶自動(dòng)避碰系統(tǒng)當(dāng)中AIS技術(shù)的應(yīng)用，首先即是能夠?qū)Ρ芘鲂畔⒖茖W(xué)性以及信息源可靠性進(jìn)行提升，同時(shí)也能夠使系統(tǒng)能夠在運(yùn)行中更好的傳遞避碰意圖。

5.結(jié)束語

在上文中，我們對(duì)新型航海技術(shù)對(duì)船舶避碰自動(dòng)化的影響進(jìn)行了一定的研究。在未來研究當(dāng)中，即需要能夠進(jìn)一步做好新興航海技術(shù)的研究，在將其應(yīng)用到避碰自動(dòng)化系統(tǒng)中更好的發(fā)揮作用，在提升避碰自動(dòng)化水平的基礎(chǔ)上更好的滿足船舶航行需求。

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