王進

摘 要：航標(biāo)是船舶安全航行的重要助航標(biāo)志，是保證海上運輸通道暢通的重要手段，是航行安全保障體系的重要組成部分。航標(biāo)系統(tǒng)的正常運行和船舶在航行中對航標(biāo)信息的正確及時掌握，關(guān)系到海上主要人命和國家財產(chǎn)安全。針對導(dǎo)航信息管理和導(dǎo)航信息服務(wù)的需求，研究了基于電子海圖和導(dǎo)航遙測的導(dǎo)航信息管理和導(dǎo)航信息服務(wù)的技術(shù)實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：航標(biāo) 空間信息 助航系統(tǒng)

1.引言

海上航標(biāo)是助航設(shè)備之一，而助航系統(tǒng)為航行船舶安全提供助航服務(wù)的各種設(shè)施的總稱。日本稱之為“航路標(biāo)識”，歐洲和美國稱之為“AIDS TO NAVIGATION”。它是影響海上船舶航行安全的主要因素。其中的一個因素，也是水上運輸?shù)闹匾O(shè)施。良好的通航標(biāo)準(zhǔn)體系是保障我國改革開放和海上運輸暢通的重要手段。

1.1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

我國目前使用的導(dǎo)航燈、控制裝置和柴油發(fā)電系統(tǒng)大多是國產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)水平低，機械傳動和分立元件多，故障率高，可靠性差，只能通過增加故障補償設(shè)備備用的方式，才能確保正常工作。隨著技術(shù)的發(fā)展，發(fā)達國家的導(dǎo)航設(shè)備得到了迅速的更新。燈已發(fā)展成為高效率、智能化的燈，柴油機已被選用為長期運行、無故障、自動切換的機型?？刂撇糠忠舶l(fā)展成為一個高可靠性，無人遙測遙控系統(tǒng)。發(fā)達國家?guī)啄昵耙呀?jīng)建立了人工智能基站系統(tǒng)。直到2006年初，中國才基本建成。然而，由于人工智能系統(tǒng)的所有權(quán)和技術(shù)問題，人工智能基站系統(tǒng)尚未發(fā)揮其主要的導(dǎo)航信息服務(wù)功能。

1.2本文研究內(nèi)容

本文分析了國際標(biāo)準(zhǔn)IHO S57電子海圖數(shù)據(jù)、遙測導(dǎo)航系統(tǒng)、電子海圖數(shù)據(jù)三維航道，AIS數(shù)據(jù)集成，基于WEB-ECDIS的導(dǎo)航信息發(fā)布等方面服務(wù)的技術(shù)實現(xiàn)進行了研究。在提取電子海圖符號位數(shù)據(jù)、疊置AIS數(shù)據(jù)、三維監(jiān)測、可視化性能評價的基礎(chǔ)上提出了對航標(biāo)遙測遙控系統(tǒng)的修改建議。隨著國際導(dǎo)航援助的最新發(fā)展，以及廣泛使用的綜合和聯(lián)合導(dǎo)航手段的需要提出了一種基于AIS和WEB-ECDIS的新型輔助導(dǎo)航方法的信息服務(wù)模式。

2.海上航標(biāo)空間信息管理及關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1電子海圖技術(shù)

目前，可作為我國電子海圖產(chǎn)品開發(fā)基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)有：海圖規(guī)范、中文海圖規(guī)范、編碼規(guī)則數(shù)字元件的特點，數(shù)字圖形數(shù)據(jù)的采集和處理規(guī)則。其中，現(xiàn)階段標(biāo)準(zhǔn)基本上是紙質(zhì)的，但也可以在電子海圖產(chǎn)品的生產(chǎn)實施，在1995年，已開發(fā)的數(shù)字圖形顯示設(shè)備隨著電子海圖技術(shù)的飛速發(fā)展，我國尚未形成完整的電子海圖標(biāo)準(zhǔn)體系，特別是在我國海洋出版社根據(jù)我國數(shù)字海圖的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，新矢量數(shù)字海圖的格式不同，以前的數(shù)字海圖是舊照片。新的格式已被使用，但沒有正式升級到標(biāo)準(zhǔn)；矢量數(shù)字格式的數(shù)據(jù)格式，標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字格式，標(biāo)準(zhǔn)的版本發(fā)布數(shù)字移動通知、標(biāo)準(zhǔn)電子海圖產(chǎn)品、應(yīng)用程序。必須制定或修訂功能、性能和相應(yīng)的硬件和軟件環(huán)境等標(biāo)準(zhǔn)。建立和完善我國電子海圖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，是21世紀(jì)以來我國電子海圖應(yīng)用發(fā)展亟待解決的重大問題。

2.2基于遙測和 AIS 的航標(biāo) RPMS

考慮到運動的標(biāo)志本身是在一個橢圓形的形狀與潮流的變化，大多數(shù)情況下運動的距離和運動的速度是不均勻的，如果運動的標(biāo)志是由開放的一段時間內(nèi)由RTU發(fā)送的GPS數(shù)據(jù)點的軌跡。對水下流動或沉積的影響，以及對導(dǎo)航標(biāo)志的管理，直接導(dǎo)致了對導(dǎo)航服務(wù)造成重大損害，及時發(fā)現(xiàn)導(dǎo)航標(biāo)志是非常重要的。全球定位系統(tǒng)（GPS）的特點是靜止基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，考慮水的流動或海底松散或者航行標(biāo)志被外力拖拽或碰撞，因此軌跡點不在航行標(biāo)志的位置；所以與GPS數(shù)據(jù)有一個很大的差距。

在電子海圖上，基于RPMS和AIS船載數(shù)據(jù)的疊加分析，建立了一個有效的識別船舶撞擊導(dǎo)航標(biāo)志的方法，同時也發(fā)現(xiàn)了船舶碰撞的危險性。船舶與航標(biāo)的碰撞，提醒船舶注意航行和避免碰撞。通過以上分析，可以得到以下動態(tài)數(shù)據(jù)：通過AIS實時獲取的AIS數(shù)據(jù)包括對于船舶的特點，在電子海圖上，通過遠程控制系統(tǒng)獲得實時的GPS導(dǎo)航標(biāo)志，并在電子海圖上顯示在一個圓的形式，三個橢圓可以比較飛行位置的RPMS創(chuàng)建的電子圖。為了準(zhǔn)確地得到航標(biāo)的近似運動范圍，利用該方法對船舶碰撞事故的發(fā)生可能進行警示，以保證航標(biāo)以及導(dǎo)航信息服務(wù)及時對船舶提供了快速的技術(shù)支持。

2.3航標(biāo)監(jiān)管信息通信標(biāo)準(zhǔn)

鑒于必須控制距離的航標(biāo)，無論是在遙遠的海岸附近，還是在遠洋，如果采用VHF通信方式，如果實現(xiàn)了短期負荷數(shù)據(jù)的遙測功能，電源供應(yīng)器就成了一個大問題。由于采用VHF，必須建立一個VHF接收設(shè)備，甚至基本的VHF接收站，目前在一個更高的價格。因此，充分利用公共網(wǎng)絡(luò)資源，特別是GPRS和GSM的連接，在當(dāng)前和未來的幾年是一個更現(xiàn)實和經(jīng)濟的方法。本文認(rèn)為，盡管RTU終端收集了更多的信息，但監(jiān)控管理器的工作更方便，但RTU是一個相對復(fù)雜的儀器；考慮到不同的導(dǎo)航標(biāo)志，國內(nèi)外沒有綜合的、通用的終端設(shè)備，RTU的集成是必要的。第二，從大量實際經(jīng)驗的角度，減少了RTU的功能。必須避免遠程控制RTU端口運行的數(shù)據(jù)量。RTU終端應(yīng)考慮到外部封裝的耐久性，說明了國內(nèi)多年來建立RTU系統(tǒng)的主要原因是RTU終端在外部封裝不能抵抗環(huán)境不利海況長期以來的襲擾。

3.海上航標(biāo)新助航信息服務(wù)及關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1基于E-ANIS助航信息服務(wù)機制的助航系統(tǒng)

Working Group on an Aid to Navigation Information Service根據(jù)導(dǎo)航標(biāo)志的遙測系統(tǒng)，在適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對相關(guān)的信息進行了廣播。本地通信系統(tǒng)。在實施AIS的地區(qū)，AIS也將廣播E-ANIS信息。為了了解業(yè)務(wù)狀況和便于維護，許多國家的導(dǎo)航局目前正在使用遠程測量系統(tǒng)收集有關(guān)導(dǎo)航標(biāo)志性能狀況的信息。E-ANIS將從遙測系統(tǒng)中檢索所有遙測信號的狀態(tài)信息，并將其與一類故障表中的故障進行比較，如果有在表中列出的缺陷，將被發(fā)送到當(dāng)?shù)氐闹较到y(tǒng)中。

E-ANIS信息將直接發(fā)送到船上的顯示器通過IEC 1162標(biāo)準(zhǔn)的接口，如數(shù)字接口，導(dǎo)航和無線電通信設(shè)備。顯示裝置是一個電子海圖和信息顯示系統(tǒng)。然而，隨著船舶圖形顯示技術(shù)的發(fā)展，船舶的三維顯示成為可能，船舶的虛擬現(xiàn)實顯示是一個可視化的海洋場景。在好天氣條件下，在一個閃光的勘探標(biāo)志或類似的符號表示的變化?？碧綐?biāo)志如果一個新的船舶殘骸或危險的物體沒有被標(biāo)記在圖表上，它將被標(biāo)記在相應(yīng)的水域以類似的方式改變勘探標(biāo)志的情況。助航信息中一級和三級的信息是連續(xù)的，每一個時間間隔的兩分鐘和三分鐘之間的距離，直到一個危險的物體被清除，糾正或校正或標(biāo)記的運動。四級信息可以通過相應(yīng)的一或三級信息無效。二和三級信息是連續(xù)傳輸?shù)臅r間間隔從2-3分鐘直到危險物質(zhì)被清除。四級信息可以通過相應(yīng)的二級信息無效。

3.2基于AIS助航信息服務(wù)機制的助航系統(tǒng)

在22-AIS消息的信息類型中，AIS 21信息是應(yīng)用AIS傳輸標(biāo)記的最重要的消息。除了AIS 14的特殊信息傳輸安全信息和AIS 8的特殊信息傳輸氣象信息和海洋氣象數(shù)據(jù)，包括21所有信息航空公司。信息21是一個特殊的信息導(dǎo)航。在消息21中，啟動間隔設(shè)置為三分鐘。它也可以增加或減少，但必須考慮到VDL能力和燈塔設(shè)備的能耗。AIS可以通過AIS本身的導(dǎo)航助手創(chuàng)建導(dǎo)航信息，或者通過AIS本身直接廣播，或者可以收集導(dǎo)航數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)搅硪粋€站點，然后可以廣播AIS信息。集中的，集中的AIS信息是建立在航空，沒有實際的燈塔在顯示位置。燈塔AIS是安裝在燈塔上的AIS設(shè)備。相當(dāng)于移動終端，它要求與AIS系統(tǒng)要求一致?？紤]到大多數(shù)浮式助航器和一些固定式助航器由于電源結(jié)構(gòu)的限制而受到嚴(yán)格的限制，如果使用AIS船舶直接作為輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的一個組成部分，可能超出原設(shè)計的能源需求，必須考慮到高質(zhì)量的AIS設(shè)備本身。成本。鑒于AIS的實際應(yīng)用和經(jīng)濟性，在每個信標(biāo)上安裝AIS是不合適的，因此建立了AIS半自動信標(biāo)的方法。AIS信標(biāo)不是一個完整的AIS設(shè)備，不能直接發(fā)送信標(biāo)信息，如移動終端，其中包含AIS信息通過鏈路B發(fā)送除AIS以外的數(shù)據(jù)，然后由靠近基站或其他AIS信標(biāo)組件接收。

4.總結(jié)

本論文通過跟蹤和研究當(dāng)前國內(nèi)外海上航標(biāo)助航信息服務(wù)的最新發(fā)展動態(tài)，深入研究了航標(biāo)空間信息管理和助航信息服務(wù)的需求和實現(xiàn)技術(shù)，提出了航標(biāo)空間信息管理的新思路、新方法和新技術(shù)，通過進一步研究 E-ANIS 助航信息標(biāo)準(zhǔn)，提出了建立基于 AIS 的新助航信息服務(wù)模式。

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