數字導航技術(shù)

航海技術(shù)世界溝運數字導航技術(shù)文/大連海事大學(xué)航海學(xué)院東昉摘要:介紹船舶導航技術(shù)的發(fā)展，提出數字船位及船舶數字定位技術(shù)的概念，根據電子海圖顯示與信息系統( 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字導航技術(shù)的發(fā)展水平。關(guān)鍵詞:船舶導航;數宇船位; ECDIS; 智能化船舶導航技術(shù)的基礎是定位技術(shù)。船舶在一-望無(wú)置(φ,入,h),天線(xiàn)位置坐標由定位天線(xiàn)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坐標及與船體相對坐標組成，船舶姿態(tài)數據由最為關(guān)注的關(guān)鍵性難題。幾千年來(lái),船舶導航技術(shù)的船首向數據及首向變化率、橫搖數據(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)及縱搖數據(最大縱傾角及縱搖周期)組算、陸標定位、天文定位、雷達定位、無(wú)線(xiàn)電測向定成。以上信息按統一的標準格式進(jìn)行通信傳輸。位、羅蘭C定位、臺卡定位、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世紀末是船舶導航技術(shù)迅速發(fā)展的重要時(shí)息，必將對航行安全及海事安全監管提供極其重要的期，特別是高精度三維連續定位的GPS在航海上的成信息支持。從當前定位技術(shù)及姿態(tài)測試技術(shù)來(lái)看，船功應用，使船舶導航技術(shù)進(jìn)人了一個(gè)嶄新的數字導航體空間位置的確定應該可以實(shí)現，這將是數字船位的時(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)的陸標定位、雷達定位方法必須常態(tài)1.數字船位化,駕駛員應對陸標定位船位、雷達定位船位與GPSGPS、CLONASS、GNSS以及組網(wǎng)的相應的各種船位進(jìn)行比對，以確保船位的準確性,避免因過(guò)分相差分系統，即將問(wèn)世的伽利略衛星導航系統、北斗衛信GPS船位而產(chǎn)生航行危險。星導航系統等等,使大洋航行100 m級的船位、沿岸2.天文定位的發(fā)展航行10 m級船位、狹水道航行1 m級船位這樣的數字天文定位是駕駛員在遠洋航行中“計劃并引導航船位的實(shí)現已成為可能。何謂數字船位?嚴格地說(shuō)，行與定位” 這-能力所應具備的自主的基礎能力,天數字船位應是滿(mǎn)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，當船位的精度達到海圖極限精度時(shí),從在海文歷、天體高度方位表等表冊進(jìn)行測天定位與羅經(jīng)差圖上確定的船位來(lái)說(shuō)，該船位就是數字船位。這是船測定的傳統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)向數字航海發(fā)展的中并不普遍。應改革天文定位方法,采用電子航海天重要基礎。當今船位的數字化技術(shù)為數字導航奠定了文歷和天文定位計算軟件，駕駛員可以方便地認星?；A。目前，DGPS的定位精度已達0.3 m,通過(guò)相位駕駛員用六分儀測出天體高度后，只要輸人測天時(shí)間測量,精度可提高到厘米級,甚至更高。與所測天體高度,計算機就會(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(xiàn)參數與天文船位。 同時(shí)，天文定位應只要求測太陽(yáng)的的位置。當船舶在狹水道航行、進(jìn)出港，尤其是大型移線(xiàn)定中國煤 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，與牧貝云樂(lè )于使用這-方船體空間位置應由點(diǎn)船位、天線(xiàn)位置坐標及船舶法，天文定位方法在實(shí)際中也將發(fā)揮作用。從長(cháng)遠角姿態(tài)數據來(lái)確定。點(diǎn)船位是GPS定位天線(xiàn)所確定的位度看，這對遠洋航行的安全是十分有利的。第34號努數據1世界海運航海技術(shù)二.智能化的ECDISECDIS信息，去輔助駕駛員正確導航，是ECDIS智能在傳統的紙質(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。當今,船舶運輸量逐年大三.紙質(zhì)海圖存在的必要性幅度增長(cháng)，航道擁擠程度不斷提高，船舶大型化以及SOLAS公約2009年修正案規定，從2012年起強制高速船的出現，使得紙質(zhì)海圖已經(jīng)不能適應海運事業(yè)要求船舶陸續裝備ECDIS。隨著(zhù)ECDIS的不斷完善,發(fā)展的需要。主要表現在:靠傳統的人T在紙質(zhì)海圖數字航路信息系統的建立，紙質(zhì)海圖與航路資料的地上定位已經(jīng)不能適應連續的高精度GPS船位，-些重位及繼續保留的重要性也必然要被關(guān)注。目前已有學(xué)要的船位航跡數據不能在紙質(zhì)海圖上標注;同時(shí)，手者對此提出“無(wú)紙化海圖”為發(fā)展方向的設想。對工標注船位效率低，不利于駕駛員把主要精力放在嘹此，不應該用簡(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、數字航路信息系統的正常使的靜止信息，并不能顯示周?chē)暗膭?dòng)態(tài)信息，表示用，ECDIS與數字航路信息系統必須經(jīng)過(guò)長(cháng)期的實(shí)踐的水深、水流并不是實(shí)時(shí)的水深、水流信息,這對航驗證，對其功能與可靠保障作實(shí)際的評估與改進(jìn)。因行安全是不利的;紙質(zhì)海圖的改正是依據航海通告與此，在實(shí)際使用中應該考慮采用雙套、備用系統的方航行警告進(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與數字航路信息系統的電子海圖顯示與信息系統( Eletronic Chart Display功能與可靠性后，才能制定出相應的規則以確保該系and Information System, ECDIS)就是在這樣的背景下統的實(shí)船使用。在實(shí)踐中若不能充分證明ECDIS與數產(chǎn)生的。早期應用于航海的光柵海圖( Raster Chart字航路信息系統完全替代紙質(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- -種系統的方法不如圖存在的不足。新-代的電子海圖采用數字矢量方法多種系統互相比對。紙質(zhì)海圖與航路資料在較長(cháng)的時(shí)生成點(diǎn)、線(xiàn)、面，并對海圖符號與縮寫(xiě)建立數字標期內依然是必需的。目前，以紙質(zhì)海圖與航路資料為準。這樣不但大大減小所需內存,而且使像素有了物主、ECDIS與數字航路信息系統為輔的狀況估計將維理屬性，成為可供計算機分析處理的“真正信息”。持較長(cháng)的一-段時(shí)間。隨著(zhù)ECDIS與數字航路信息系統在這樣的電子海圖上，計算機可以自動(dòng)識別海圖信的不斷發(fā)展及實(shí)際使用中的不斷完善，兩者的主輔關(guān)息，智能地提醒駕駛人員注意預計可能發(fā)生的海事,系發(fā)生變化將是未來(lái)的趨勢?？梢酝ㄟ^(guò)AIS系統顯示周?chē)暗膭?dòng)態(tài)，可以通過(guò)PORTS系統顯示航行區域實(shí)時(shí)的水深、水流，還可以四、導航技術(shù)數字化顯示航路信息、氣象信息、VTS及港口信息等等,這現在，作為船舶導航技術(shù)基礎的船舶定位和海圖就構成了電子海圖顯示與信息系統(ECDIS)。因都已經(jīng)實(shí)現數字化。隨著(zhù)區域性潮汐潮流及數字航海此，ECDIS不僅是紙質(zhì)海圖的等效物，而且是重要的圖書(shū)資料的逐步數字化，ECDIS的功能將不斷豐富與航海信息平臺，是數字導航的必要的組成部分。完善，ECDIS必將成為船舶導航的綜合信息平臺。今目前，ECDIS已成為綜合駕駛臺系統(IBS )的重后，數字導航技術(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(zhuān)家知識庫、航海實(shí)務(wù)和智能控制。ECDIS對航海信息的集成與共享使航海的流程及船舶運動(dòng)模型的在線(xiàn)識別等支持下，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)人機對話(huà)、標準航海實(shí)務(wù)流程等方僅集成信息是遠遠不夠的，其還應根據船舶的運動(dòng)模式來(lái)輔助駕駛員，這將極大地提高導航的科學(xué)性，使型及海況、風(fēng)、流、氣象及周?chē)皵祿?智能地設設計的航線(xiàn)更優(yōu)，航法更科學(xué)。ECDIS作 為最重要的計最佳航線(xiàn)與制定最佳航法。導航信息平臺，將是數字導航技術(shù)的核心，ECIDS的ECDIS的智能化程度將決定數字導航技術(shù)的發(fā)展發(fā)展水平在很大程度上將代表數字導航技術(shù)的發(fā)展水水平中國煤化工開(kāi)發(fā)研究將是十分平。ECDIS的發(fā)展將使傳統的導航技術(shù)發(fā)生質(zhì)的變有潛MHCNMH G革,真正實(shí)現數字導航。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