陸立勇 陳建衛(wèi)

摘 要：對于船舶導(dǎo)航來說，最關(guān)鍵、最重要的一個(gè)問題就是船舶航行安全，而今后船舶導(dǎo)航發(fā)展的方向和趨勢就是自動化導(dǎo)航。由于船舶自動化導(dǎo)航的快速發(fā)展，使得自動化導(dǎo)航的優(yōu)越性得以充分體現(xiàn)出來，為航行業(yè)的發(fā)展帶來積極作用。本文從船舶自動化導(dǎo)航的系統(tǒng)組成及自動化導(dǎo)航的方式入手，對船舶自動化導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題進(jìn)行分析，并從導(dǎo)航設(shè)備可靠性的提升、船舶駕駛?cè)藛T操作技能水平的提升以及完善導(dǎo)航設(shè)備的配備等方面，提出船舶導(dǎo)航自動化問題的解決對策，期望對船舶自動化導(dǎo)航精度的提升，以及自動化導(dǎo)航可靠性的提升起到一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：船舶；自動化導(dǎo)航；對策

中圖分類號：U675.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0293-02

最近幾年，由于全球經(jīng)濟(jì)一體化的深入發(fā)展，船舶貨運(yùn)量也在不斷的上漲，使得航運(yùn)業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期，使得航運(yùn)業(yè)的效益也得到了大幅度的提升，在這個(gè)過程中，對船舶航行安全的要求也越來越高。對于現(xiàn)代化船舶來說，想要使船舶的航行安全得到有效提升，就要將先進(jìn)行的自動化導(dǎo)航措施進(jìn)行應(yīng)用，使自動化導(dǎo)航精度得以提升，這樣才能使船舶航行安全得到保證。

1 船舶自動化導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)成和導(dǎo)航方式

1.1 船舶自動化導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)成

對于船舶自動化導(dǎo)航系統(tǒng)來說，其主要有九個(gè)部分組成：①航向信息傳感器；②船位信息傳感器；③航速信息傳感器；④目標(biāo)自動捕捉、跟蹤信息傳感器；⑤電子海圖信息傳感器；⑥自動操舵控制系統(tǒng)；⑦主機(jī)自動控制系統(tǒng)；⑧信息處理和控制系統(tǒng)；⑨信息顯示、打印以及記錄，具體見圖1。

現(xiàn)階段，對于船舶配置的向位信息傳感器來說，主要有三種：①數(shù)字磁羅經(jīng)；②陀螺羅經(jīng)；③光纖羅經(jīng)，在今后可能還會將衛(wèi)星導(dǎo)航羅經(jīng)進(jìn)行配置，例如GPS羅經(jīng)等等。

可以自動連接將與實(shí)時(shí)船位信息相類似進(jìn)行提供的傳感器，以衛(wèi)星導(dǎo)航儀為主，也就是GPS或DGPS，在這個(gè)過程中，還要結(jié)合航向、航速等信息來對船位進(jìn)行推算。在今后，任意一條船配置的船位信息傳感器，大多都要有超過2種的衛(wèi)星導(dǎo)航儀，這樣可以使船位信息的可靠性以及船位信息的精度得到有效的保證。

航速、航程信息傳感器，主要有兩個(gè)方面構(gòu)成：①多普計(jì)程儀，也就是我們所說的聲相關(guān)計(jì)程儀；②衛(wèi)星導(dǎo)航儀，它們能夠?qū)⒋皩Φ睾剿佟Φ睾匠?、對水航速以及對水航程等進(jìn)行提供。

現(xiàn)階段，自動了望捕捉、跟蹤目標(biāo)的信息傳感器有兩種：①雷達(dá)，也就是ARPA；②船載自動識別系統(tǒng)，就是AIS。在今后，船舶可以將近距離視頻自動了望捕捉、跟蹤目標(biāo)的傳感器進(jìn)行安裝，從而將船舶航行安全的目標(biāo)信息進(jìn)行有效獲取，此外，還能夠?qū)⒌蛙壍赖厍蛲叫l(wèi)星網(wǎng)進(jìn)行建立，使航區(qū)物標(biāo)信息向航行船舶進(jìn)行提供。

對于電子海圖來說，也就是ECDIS信息傳感器，其功能有五個(gè)方面：①海圖信息；②海圖數(shù)據(jù)庫；③自動更新；④信息迭加；⑤航線設(shè)計(jì)和航行，其與MO標(biāo)準(zhǔn)的海圖以及信息顯示系統(tǒng)是相符合的。

對于自動操舵信息和控制來說，主要是以數(shù)字化自動操舵系統(tǒng)為主。對于主機(jī)自動控制系統(tǒng)來說，其主要有兩個(gè)方面的內(nèi)容：①自動化機(jī)艙；②主機(jī)自動控制。對于信息處理和控制系統(tǒng)來說，其有兩部分組成：①智能軟件；②計(jì)算機(jī)，能夠計(jì)算船舶自動化導(dǎo)航的信息，判定態(tài)勢，對船舶的自動航行進(jìn)行自動處理和控制。

1.2 船舶自動化導(dǎo)航的方式

對于船舶自動化導(dǎo)航來說，其方式主要有四種：

（1）船舶航向的自動控制。對于船舶航向來說，其控制是以數(shù)字化自動操舵系統(tǒng)為主。對于自動操舵系統(tǒng)來說，其檢測、處理信息過程中，可以結(jié)合計(jì)劃航向、風(fēng)速以及航道的具體情況，對適宜的操舵進(jìn)行選擇，比如操舵靈敏度、舵角大小等等，使船舶航行的航向準(zhǔn)確性得以保證。現(xiàn)階段，現(xiàn)代化船舶在寬闊水域進(jìn)行航行的過程中，使得對船舶航向的自動化控制得以實(shí)現(xiàn)。

（2）船舶船位的自動控制。在船舶航行過程中，在計(jì)劃航線上自動控制船位，使船舶航行的安全性得到確?！，F(xiàn)階段，船舶航行時(shí)的船位數(shù)據(jù)大多是以GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀計(jì)算的船位為主，對船舶航行過程中的船位進(jìn)行控制時(shí)，是通過自動操舵系統(tǒng)的自動控制來完成的。在今后，可以對2套或3套衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行同時(shí)使用，例如GPS和GLONASS衛(wèi)星定位；還可以將GPS、GLONASS和北斗衛(wèi)星定位結(jié)合在一起，將船位數(shù)據(jù)進(jìn)行提供，對船舶航行過程中的船位進(jìn)行自動控制，使船舶航行過程中的自動控制船位的準(zhǔn)確性、有效性得到提升。此外，還可以通過陀螺羅經(jīng)航向和計(jì)程儀航速航跡對船位進(jìn)行估算，將其當(dāng)成是對船位進(jìn)行自動控制的依據(jù)。

（3）船舶轉(zhuǎn)向的自動控制。在船舶航行過程中，進(jìn)行轉(zhuǎn)向自動控制時(shí)，要與ECDIS的計(jì)劃航線的預(yù)設(shè)航路點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，還可以與GPS衛(wèi)星導(dǎo)航儀存儲的計(jì)劃航線的預(yù)設(shè)航路點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，將衛(wèi)星定位船位和計(jì)劃航線的預(yù)設(shè)航路點(diǎn)進(jìn)行對照，對自動轉(zhuǎn)向的時(shí)機(jī)進(jìn)行確定，對自動操舵系統(tǒng)控制船舶的自動轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制。

（4）船舶避讓的自動控制。對于船舶避讓來說，最主要的就是自動搜索、跟蹤船舶航行周圍的目標(biāo)，同時(shí)對目標(biāo)的動態(tài)進(jìn)行持續(xù)的判斷，影響船舶航行的安全性?，F(xiàn)階段，重點(diǎn)是結(jié)合雷達(dá)來自勸搜索、跟蹤本船周圍的目標(biāo)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，AIS可以對船舶周邊目標(biāo)傳輸?shù)哪繕?biāo)動態(tài)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，船舶自動導(dǎo)航的信息處理系統(tǒng)，會對想要避讓的目標(biāo)想要實(shí)施的措施進(jìn)行判斷，也可以通過主機(jī)自動控制系統(tǒng)來將變速措施進(jìn)行實(shí)施，從而使船舶的自動避讓得以實(shí)現(xiàn)。在今后，可以將近距離自動視頻了望儀等設(shè)備進(jìn)行增加，對船舶周圍的目標(biāo)進(jìn)行探索、跟蹤，將避讓數(shù)據(jù)進(jìn)行提供，使得船舶自動避讓得以實(shí)現(xiàn)。

2 船舶自動化導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題

2.1 導(dǎo)航儀器的可靠性問題

（1）導(dǎo)航儀器的可靠性這一問題是一個(gè)非常現(xiàn)實(shí)的，在船舶行駛時(shí)，不可靠的設(shè)備使得安全性受到很大的威脅。陀螺羅經(jīng)設(shè)備是自動化導(dǎo)航設(shè)備中的一種，這一設(shè)備的結(jié)構(gòu)不簡單，原理十分復(fù)雜，而且指向性不清晰。因?yàn)榇嬖谶@些不足之處，使得船舶想要以正確的、精準(zhǔn)的航線進(jìn)行航行是不可能的。在使用時(shí)，這一設(shè)備出現(xiàn)故障的概率也是非常大的，這樣會使船舶陀螺向位獲取的信息不正確，使自動導(dǎo)航受到影響。

（2）定位系統(tǒng)不精確，使得確認(rèn)船舶航行的航線時(shí)受到影響。船舶自動化導(dǎo)航可以將船位信息進(jìn)行獲取，它大多是由GPS衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)的，然而人為干預(yù)會影響GPS衛(wèi)星的信息，也可能會使機(jī)器出現(xiàn)故障，這樣會損害船舶導(dǎo)航儀器的穩(wěn)定性。倘若信號探測時(shí)使用雷達(dá)，就會影響到自身性能。

2.2 船舶駕駛?cè)藛T的操作、使用不正確問題

盡管船舶自動化導(dǎo)航是導(dǎo)航技術(shù)之一，然而這一技術(shù)和其它導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行比較，是完全不一樣的，它對員工的要求是非常高的，對技術(shù)人員的操作水平的要求也是非常高的。船舶自動化導(dǎo)航的要求高一些，是由于其自身的特點(diǎn)是數(shù)字化導(dǎo)航，操作設(shè)備多一些，原理結(jié)構(gòu)也要復(fù)雜一些，信息更加多樣。倘若技術(shù)人員的技術(shù)水平不足，進(jìn)行操作的過程中就會產(chǎn)生操作不正確的情況，使得設(shè)備的正常作用不用有效發(fā)揮，使得導(dǎo)航目的以及精準(zhǔn)性無法實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，駕駛?cè)藛T的操作出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，人對船舶航線的選擇產(chǎn)生影響，會對船舶的安全性產(chǎn)生影響，甚至?xí)故鹿食霈F(xiàn)。

2.3 自動化導(dǎo)航設(shè)備的更新、完善問題

對于船舶自動化導(dǎo)航系統(tǒng)來說，對于自動化導(dǎo)航設(shè)備的要求也越來越高。使得設(shè)備的可靠性會對船舶自動化導(dǎo)航的精確性產(chǎn)生影響，同時(shí)，設(shè)備的完善也會對其產(chǎn)生影響。對于系統(tǒng)來說，它實(shí)現(xiàn)并不是只有一個(gè)、兩個(gè)設(shè)備，因此，要使船舶自動化導(dǎo)航的精準(zhǔn)性得到保障，就要將相應(yīng)的導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行完善。此外，就是更新設(shè)備的問題，由于科技的不斷發(fā)展，設(shè)備的更新速度越來越快，使得一些設(shè)備在對船位信息進(jìn)行獲取時(shí)可能會有不準(zhǔn)確的問題，也可能會出現(xiàn)一些故障。

3 船舶自動化導(dǎo)航問題的解決對策

3.1 使導(dǎo)航設(shè)備的可靠性得到提升

要將相應(yīng)數(shù)量的陀螺羅經(jīng)的主羅經(jīng)進(jìn)行配備，也可以改造設(shè)備，能夠與新型數(shù)字磁羅經(jīng)在結(jié)合在一起進(jìn)行使用；對于數(shù)字磁羅經(jīng)來說，其特點(diǎn)就是具有準(zhǔn)確的指向，從而可以使陀螺羅經(jīng)的不足之處進(jìn)行彌補(bǔ)，使設(shè)備的可靠性得到提升。對于GPS定位系統(tǒng)來說，對于問題和雷達(dá)定位問題來說，能夠同時(shí)完善2個(gè)或2個(gè)以上的設(shè)備，對外界條件的影響進(jìn)行避免，使設(shè)備的可靠性得到提升。

3.2 使船舶駕駛?cè)藛T的技術(shù)水平得到提升

對于船舶駕駛?cè)藛T技術(shù)水平問題來說，最有效的辦法就是對駕駛?cè)藛T進(jìn)行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。對于船舶駕駛?cè)藛T的能力來說，是非常不便于把控的，他們能力的不足，可以利用強(qiáng)制的辦法來進(jìn)行訓(xùn)練，將相應(yīng)的機(jī)制進(jìn)行建立，通過制度來對員工的技術(shù)水平提升進(jìn)行激勵(lì)，使駕駛?cè)藛T的操作水平提升。

3.3 完善導(dǎo)航設(shè)備，更新設(shè)備

想要使設(shè)備得以完善，對2臺或2臺以上的設(shè)備進(jìn)行同時(shí)使用，對導(dǎo)航設(shè)備的可靠性進(jìn)行提升，通常來說，還要將近距離了望傳感器進(jìn)行配備，從而可以對ARPA、AIS的缺陷進(jìn)行有效的彌補(bǔ)。在對設(shè)備進(jìn)行完善時(shí)，要結(jié)合具體的情況，結(jié)合具體問題將設(shè)備進(jìn)行配置，使效果達(dá)到最佳。設(shè)備完備后，要定期檢測設(shè)備，有效更新設(shè)備，從而使設(shè)備的功能得以完善，從而可以使船舶自動導(dǎo)航的精準(zhǔn)性得到有效提升，使安全性得到保障。

4 結(jié) 語

對于船舶自動化導(dǎo)航來說，已經(jīng)是未來船舶行業(yè)發(fā)展的主要方向。在科技發(fā)展的過程中，船舶自動化導(dǎo)航技術(shù)的推廣越來越深入，同時(shí)要完善、改進(jìn)這些技術(shù)，將技術(shù)中存在的問題進(jìn)行解決，使船舶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展得以推進(jìn)，明確今后發(fā)展趨勢。在船舶行業(yè)發(fā)展過程中，要依托于船舶航線的安全性，一定要提升自動化導(dǎo)航的可靠性，這樣可以促進(jìn)船舶行業(yè)的深入發(fā)展，使得社會經(jīng)濟(jì)效益得到有效提升。

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收稿日期：2018-9-10

作者簡介：陸立勇（1982-），男，助理工程師，本科，主要從事船舶電氣設(shè)備調(diào)試工作。

陳建衛(wèi)（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事船舶電氣設(shè)備調(diào)試工作。