華瑋

【摘 要】船舶通信導(dǎo)航技術(shù)主要以船舶作為載體平臺(tái)，以水上航行空間作為應(yīng)用環(huán)境，全程服務(wù)于船舶所有航行操作任務(wù)，為船舶達(dá)到目的地服務(wù)。船舶通信導(dǎo)航技術(shù)涉及各種通信導(dǎo)航手段，例如航位推算、無(wú)線電信號(hào)發(fā)送接收、地圖匹配、衛(wèi)星定位、慣性解算等等，也包括它們之間的技術(shù)組合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶動(dòng)態(tài)與位置的相關(guān)參數(shù)分析。本文分別探討了船舶通信與導(dǎo)航技術(shù)，并分析了它的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】船舶通信技術(shù)；導(dǎo)航系統(tǒng)；發(fā)展趨勢(shì)

船舶通信技術(shù)應(yīng)用是導(dǎo)航技術(shù)實(shí)施的先導(dǎo)，而導(dǎo)航技術(shù)則保證通信技術(shù)達(dá)到船舶航行各種要求，客觀講兩者技術(shù)是相輔相成，缺一不可的。應(yīng)該對(duì)兩種技術(shù)進(jìn)行一一分析，然后再思考它們的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[1]。

一、船舶通信技術(shù)

船舶通信技術(shù)運(yùn)用到了大量通信手段，主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息的有效采集、處理、傳輸、交換與重現(xiàn)，它以船舶作為基本承載平臺(tái)，相比于內(nèi)陸通信技術(shù)有很大區(qū)別，主要應(yīng)用于海洋船舶通信，它的具體技術(shù)特點(diǎn)包括以下以下3點(diǎn)。

第一，它的對(duì)外聯(lián)絡(luò)技術(shù)只通過(guò)無(wú)線通信進(jìn)行，可實(shí)現(xiàn)無(wú)限遠(yuǎn)距離全球通信，或通過(guò)衛(wèi)星與短波來(lái)實(shí)現(xiàn)通信。

第二，它的通信頻段覆蓋面積較廣，所涉及設(shè)備多且整體系統(tǒng)內(nèi)容相當(dāng)復(fù)雜，而且由于受限于安裝技術(shù)與使用環(huán)境，其天線包括其它設(shè)備全部通過(guò)高度集成形成。

第三，該技術(shù)并沒(méi)有固定的基礎(chǔ)設(shè)施依托，它的內(nèi)外部通信與導(dǎo)航都能夠自成一體。從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，船舶通信技術(shù)是最早被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的，從上世紀(jì)50年代開(kāi)始，該技術(shù)就被各個(gè)西方強(qiáng)國(guó)海軍引入到水面艦艇中，應(yīng)用于艦艇內(nèi)外部集成技術(shù)領(lǐng)域。到了90年代，綜合通信系統(tǒng)ICS出現(xiàn)，美國(guó)的“宙斯盾”驅(qū)逐艦就采用了這一通信技術(shù)系統(tǒng)。而在我國(guó)上世紀(jì)70年代，水面艦艇通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)則完全采用了“單機(jī)單控”模式，但它的業(yè)務(wù)承載能力略顯單一，且通信資源管控水平也相對(duì)偏低。但從整體來(lái)看，海軍采用船舶通信技術(shù)引領(lǐng)了世界通信領(lǐng)域的發(fā)展，進(jìn)入21世紀(jì)以后，該技術(shù)逐漸滲透到民用船舶通信領(lǐng)域，雖然軍用與民用船舶通信系統(tǒng)在核心技術(shù)上基本相仿，但它所表現(xiàn)出的職能則完全不同[2]。

二、船舶導(dǎo)航技術(shù)

船舶導(dǎo)航技術(shù)主要為海上船舶提供航位推算、慣性解算、地圖匹配、衛(wèi)星定位以及無(wú)線電信號(hào)燈多種技術(shù)組合應(yīng)用，幫助船舶本身確立載體動(dòng)態(tài)狀態(tài)與位置參數(shù)。

船舶導(dǎo)航技術(shù)主要應(yīng)用到了航海功能軟件，它可以進(jìn)行航路監(jiān)視，避免船舶偏航或穿越非安全區(qū)，如果一旦發(fā)生此類情況會(huì)對(duì)船舶發(fā)出警告指示，并附帶一些其它應(yīng)急措施。另外，就是航行記錄，它能夠全程記錄船舶航行的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成航海日記，供船員隨時(shí)需要隨時(shí)提取使用。

再者，它的自動(dòng)避碰功能軟件與氣象信息處理軟件也很發(fā)達(dá)。在它的綜合導(dǎo)航系統(tǒng)中，則主要提供高精度的船位、航向與航速數(shù)據(jù)測(cè)試，另外也對(duì)海洋氣象與水深進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，為船舶航行安全提供數(shù)據(jù)保障。另外它的雷達(dá)圖像與ARPA信息系統(tǒng)能夠與電子海圖重疊顯示，可以測(cè)量從目標(biāo)到本船的實(shí)際距離、方位，甚至包括對(duì)任意兩點(diǎn)方位與距離的測(cè)量。而導(dǎo)航系統(tǒng)還能對(duì)船舶貨物裝載與船體穩(wěn)定性、強(qiáng)度等等重要硬件參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和顯示。

三、船舶通信導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（一）導(dǎo)航系統(tǒng)將向微型化、高精度方向發(fā)展

依據(jù)產(chǎn)品的一般性要求，各種慣導(dǎo)都會(huì)在可靠性、易用性、小型化、輕型化、低功耗、智能化、數(shù)字化等各個(gè)方面精益求精，最快最穩(wěn)妥地將各基礎(chǔ)領(lǐng)域的研究成果應(yīng)用到慣導(dǎo)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中來(lái)。美軍芯片級(jí)原子鐘的體積將比傳統(tǒng)原子鐘縮小100倍，僅15cm3大小，功耗也將降低10倍，精度提高數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。微尺度速率積分陀螺將取代目前慣導(dǎo)裝置中的陀螺儀。導(dǎo)航級(jí)慣性微陀螺儀未來(lái)體積只有1cm3，功耗5mW，角隨機(jī)游走每小時(shí)0.001°，漂移率每小時(shí)0.001°。芯片級(jí)組合原子導(dǎo)航儀將提供高精度的運(yùn)動(dòng)探測(cè)能力和快速啟動(dòng)能力，尺寸不超過(guò)20cm3，功率不超過(guò)1W，其性能遠(yuǎn)高于現(xiàn)有設(shè)備，具備優(yōu)越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，啟動(dòng)時(shí)間大幅提高。

（二）通信網(wǎng)絡(luò)向?qū)拵Щ?、?shù)字化方向快速發(fā)展

一是無(wú)線通信向?qū)拵Щ?shù)字化快速發(fā)展。寬帶化、數(shù)字化一直是無(wú)線通信的發(fā)展重點(diǎn)。比如手機(jī)，從20世紀(jì)80年代的“大哥大”到現(xiàn)在的3G手機(jī)，體積越來(lái)越小，本事卻越來(lái)越大，從打電話發(fā)展到高速上網(wǎng)、視頻聊天，這正是寬帶化、數(shù)字化帶來(lái)的好處，下一代移動(dòng)通信的帶寬將更寬，業(yè)務(wù)將更豐富。二是光纖通信向高速率、遠(yuǎn)距離方向快速發(fā)展。重點(diǎn)是發(fā)展密集波分復(fù)用、光交換、新型光纖等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超高速率、超長(zhǎng)中繼距離通信。此外，未來(lái)隨著納米技術(shù)、高溫超導(dǎo)技術(shù)、光路集成技術(shù)的發(fā)展成熟，以及生物計(jì)算機(jī)、量子信息等前沿高新技術(shù)的突破和應(yīng)用，將可能引發(fā)現(xiàn)有通信技術(shù)格局的重大變革，通信發(fā)展也將產(chǎn)生質(zhì)的、斷代式的飛躍。

（三）船舶通信導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)向一體化、綜合化、智能化快速發(fā)展

一是推動(dòng)不同手段、不同網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通、融合集成，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能綜合化、智能化。例如電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的“三網(wǎng)融合”，用戶只需一條線路，就可以打電話、看電視和上網(wǎng)，還有，近年來(lái)新興的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、智慧地球等技術(shù)，促使網(wǎng)絡(luò)功能不斷拓展深化。為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，要重點(diǎn)發(fā)展寬帶網(wǎng)絡(luò)、高速數(shù)字接入網(wǎng)、自組織網(wǎng)、智能網(wǎng)和信息安全等技術(shù)。

二是將傳統(tǒng)的慣導(dǎo)、衛(wèi)導(dǎo)、天文、無(wú)線電、測(cè)深、測(cè)速、地理等信息單元的信息集合在一起，融合處理成高精度、高可靠、高適應(yīng)性的導(dǎo)航和控制信息，直接鏈接到艦船操控環(huán)節(jié)、船舶監(jiān)控網(wǎng)、作戰(zhàn)指揮網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信、導(dǎo)航、組合導(dǎo)航與數(shù)據(jù)船橋等一體化應(yīng)用，使得船舶的智能化、靈活性、經(jīng)濟(jì)性和生存能力得到根本性的改善。

四、結(jié)語(yǔ)

本文介紹了船舶通信技術(shù)的技術(shù)內(nèi)涵，并對(duì)軍用艦船通信系統(tǒng)、民用船舶通信系統(tǒng)、船舶導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了研究。最后，本文對(duì)船舶通信導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討，一體化、智能化的綜合通信導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)將成為船舶通信導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展方向。

【參考文獻(xiàn)】

[1]高志成，劉慶生.AIS設(shè)備在船舶避碰中的應(yīng)用[C]//

中國(guó)航海學(xué)會(huì)海洋船舶駕駛專業(yè)委員會(huì)2003海上航行安全專題研討會(huì)，2003：267-269.

[2]吳簡(jiǎn)彤，原金升，殷冬梅.GPS電子地圖導(dǎo)航系統(tǒng)研究[J].導(dǎo)航，2000（1）：7-12.