尹鵬鵬

（交通運(yùn)輸部煙臺打撈局，山東 煙臺 264012）

0 引言

現(xiàn)代信息技術(shù)運(yùn)行過程中，利用微電子學(xué)來對計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)進(jìn)行結(jié)合與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)對不同類型信號的收集、處理和傳輸應(yīng)用。相比其他信息手段，現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用效果更為優(yōu)異，能夠?qū)Σ煌愋偷男盘栠M(jìn)行準(zhǔn)確識別和傳輸，降低信號丟失或誤差等情況的發(fā)生概率，充分保障信號的準(zhǔn)確性。在船舶航行的過程中，通過利用現(xiàn)代信息技術(shù)對通訊導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行合理優(yōu)化，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的實(shí)際使用效果，以及航行的安全性。

1 船舶通信系統(tǒng)概述

船舶通信導(dǎo)航系統(tǒng)是由船舶通信系統(tǒng)與導(dǎo)航系統(tǒng)組合而成，通過組合系統(tǒng)滿足船舶不同方面的需求。在運(yùn)行過程中對船舶上的相關(guān)信息進(jìn)行收集并處理，得到船舶的相關(guān)信息，并上傳完成相應(yīng)的航行任務(wù)。以往的船舶通信導(dǎo)航系統(tǒng)在組合過程中，需要搭載不同的信息傳輸設(shè)備，系統(tǒng)的整體性不強(qiáng)，導(dǎo)致實(shí)際的應(yīng)用效果不理想，無法發(fā)揮出組合系統(tǒng)的實(shí)際功能效果。因此，應(yīng)通過系統(tǒng)升級來提高實(shí)際的駕駛效果，降低碰撞故障等發(fā)生的概率，并提高導(dǎo)航的精準(zhǔn)度，保證通訊系統(tǒng)正常運(yùn)行。新時(shí)代發(fā)展下，為提高船舶導(dǎo)航信息系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)對傳統(tǒng)的導(dǎo)航機(jī)器技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確保其符合現(xiàn)代化使用要求，降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，提高工程建設(shè)質(zhì)量，從而為船舶航行保駕護(hù)航。

2 船舶通信導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

導(dǎo)航與通信系統(tǒng)對于船舶的運(yùn)輸形式具有重要的意義，為提高實(shí)際的導(dǎo)航和通信效果，需要通過結(jié)合不同通訊方式來獲取相應(yīng)的導(dǎo)航信息，從而有效地判斷真實(shí)的地理位置和導(dǎo)航結(jié)果，確保船舶的正常運(yùn)行。目前船舶通信與導(dǎo)航系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容包括：

1）GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該技術(shù)通過利用高軌衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)定位和信息的傳輸，通過發(fā)射信號，對目標(biāo)的距離變化情況以及與目標(biāo)區(qū)域的位置距離變化進(jìn)行計(jì)算，得到準(zhǔn)確的定位信息，便于導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行判斷。

2）GIS地理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，主要通過構(gòu)建空間信息系統(tǒng)的方式，對地球表面的空間地理信息進(jìn)行收集和處理，形成較為穩(wěn)定的程序結(jié)構(gòu)[1]。船舶在進(jìn)行導(dǎo)航和信息傳輸?shù)倪^程中，與地理信息系統(tǒng)進(jìn)行交互從而得到具體的地理位置信息，以便系統(tǒng)給予正確的導(dǎo)航指引。

3）雷達(dá)系統(tǒng)，通過雷達(dá)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，能夠有效提高信息傳遞的穩(wěn)定性。同時(shí)在航行的過程中，可以利用雷達(dá)來對周圍環(huán)境進(jìn)行檢測，準(zhǔn)確識別周圍的障礙物，對航行進(jìn)行調(diào)整。

4）AIS船載自動識別系統(tǒng)，該技術(shù)為新型船舶助航技術(shù)，在使用過程中能夠與其他船舶進(jìn)行信息交互，同時(shí)與岸上基地之間實(shí)現(xiàn)有效的信息傳輸，進(jìn)一步保障數(shù)據(jù)的傳輸效率，提高導(dǎo)航的精準(zhǔn)性，同時(shí)該技術(shù)具有自動識別效果，整體智能化水平較高，因此在操控的過程中較為便捷。

3 通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中常見技術(shù)

3.1 通信網(wǎng)絡(luò)信息去噪技術(shù)

在船舶運(yùn)行過程中，為提高通信真實(shí)性和有效性，應(yīng)對信息進(jìn)行合理的處理，通過降噪的方式減少其他因素對信息造成的干擾情況，從而有效提高信息的準(zhǔn)確性，優(yōu)化信息采集效果[2]。在船舶通信導(dǎo)航過程中，利用傳感器收集信息，受到環(huán)境中噪聲等因素的影響，對傳感器產(chǎn)生較強(qiáng)的干擾，導(dǎo)致收集的信息質(zhì)量相對較低，難以滿足實(shí)際需求。因此，通過現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)信息去噪的方法，不斷加強(qiáng)噪聲處理效果，從而提高數(shù)據(jù)獲取質(zhì)量，優(yōu)化通信效果，保障船舶通訊與導(dǎo)航能力。

3.2 信息傳輸管理技術(shù)

船舶通信導(dǎo)航系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)代化通信技術(shù)，其最明顯的優(yōu)勢是能夠有效提高信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和真實(shí)性。在信息傳遞的過程中，通過信息域編碼以及最大信息似然值解碼等方式對信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，避免信息出現(xiàn)丟失和傳輸錯誤等情況。以最大信息似然值解碼為例進(jìn)行分析。該技術(shù)在信息預(yù)編碼的基礎(chǔ)上對純屬信息進(jìn)行再次加工處理，確保信息具有較為良好的導(dǎo)航能力，同時(shí)能夠有效提高船舶中不同設(shè)備之間的連接效果，從而提高信息傳輸?shù)恼鎸?shí)性和有效性，提高不同系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果。在技術(shù)實(shí)施過程中，設(shè)置解碼條件，并對其他環(huán)境因素進(jìn)行控制，提高該系數(shù)的實(shí)值水平，發(fā)現(xiàn)其中的信息似然值解碼的數(shù)值增大。在此基礎(chǔ)上，得到船舶通信過程中最大信息似然值解碼條件公式：

式中：I為非應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)下的解碼條件；△E為在單位時(shí)間內(nèi)信息似然值變化量；p1和pn分別為第1個(gè)和第n個(gè)信息似然值解碼過程中的匹配參量；R為既定的解碼系數(shù)。

4 現(xiàn)代信息技術(shù)在船舶通信導(dǎo)航中的實(shí)際應(yīng)用

4.1 VAST衛(wèi)星通信技術(shù)

現(xiàn)代信息技術(shù)主要通過利用衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)信息的傳輸與發(fā)送，在船舶通信與導(dǎo)航過程中，利用VAST衛(wèi)星通信技術(shù)能夠有效提高船舶信息發(fā)送與接收效果，同時(shí)極大地控制信息傳輸過程中的成本消耗。VAST衛(wèi)星通信技術(shù)能夠傳輸不同類型的信息，如文字、影像或音頻等，由于其天線口徑相對較小，使得其在進(jìn)行信息傳輸?shù)倪^程中，可靠性更高，成本更低，整體更為便捷。由于VAST衛(wèi)星通信技術(shù)在使用時(shí)，不受地形和距離等因素的影響，因此可將其應(yīng)用在船舶與船舶之間以及船舶與海岸之間的通信中。VAST衛(wèi)星通信信息發(fā)送過程中主要利用路由器和衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)信號傳輸，能夠避免占線和延遲等故障，提高信息傳遞的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。VAST通信系統(tǒng)的接口小，支持多分支和大量信息的傳輸，直接在船舶中安裝路由器，與相鄰衛(wèi)星之間進(jìn)行連接，鞏固有效VAST互聯(lián)網(wǎng)，提高整體的信息傳輸效率。

此外，利用VAST衛(wèi)星通信技術(shù)，能夠提高船舶對氣象情況的了解，更準(zhǔn)確的構(gòu)建海圖，幫助船舶加強(qiáng)對海域情況的觀察與了解，并根據(jù)實(shí)際的氣象情況對航行方向以及路線進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，保障船舶航行的安全性。在以往船舶航行過程中，獲取和接收最新氣象圖時(shí)，容易受到傳輸距離以及太陽黑子等不同因素的影響，極易造成信號的丟失情況，導(dǎo)致行駛的船舶無法實(shí)時(shí)接收最新氣象圖，管理人員無法根據(jù)實(shí)際情況來對航行線路等進(jìn)行決策，影響行駛安全性。在VAST衛(wèi)星通信技術(shù)的幫助下，通過利用VAST網(wǎng)絡(luò)的方式實(shí)現(xiàn)信息的快速傳播，提高氣象信息獲取的穩(wěn)定性，從而便于船舶結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行航行線路的調(diào)整與優(yōu)化，保障船舶行駛的安全性[3]。

在構(gòu)建VAST衛(wèi)星通信系統(tǒng)的過程中，應(yīng)明確其主要的構(gòu)成部分。VAST衛(wèi)星通信系統(tǒng)主要分為：1）空間部分，主要構(gòu)件為衛(wèi)星，負(fù)責(zé)支持VAST通信的衛(wèi)星一般為靜止衛(wèi)星。2）地面通信設(shè)備、主站以及用戶，利用信號傳輸能夠構(gòu)建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)對VAST通信的控制，便于結(jié)合船舶航行情況進(jìn)行合理設(shè)置，提高整體網(wǎng)絡(luò)連接效果，加強(qiáng)信息傳輸質(zhì)量。

4.2 VAST網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，通過構(gòu)建VAST網(wǎng)絡(luò)，能夠在船舶航行過程中提供網(wǎng)頁瀏覽以及視頻會議等功能，滿足駕駛?cè)藛T和乘客的實(shí)際需求[4]。為使通信和導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)行需求得到滿足，應(yīng)充分利用VAST衛(wèi)星通信技術(shù)構(gòu)建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。在搭建的過程中應(yīng)按照VAST網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的劃分，按照標(biāo)準(zhǔn)方式安裝主站以及用戶路由器等設(shè)備。由于船舶航行距離相對較遠(yuǎn)，且移動速度相對較快，針對該情況可以利用VAST衛(wèi)星小數(shù)據(jù)站與船舶直接進(jìn)行連接，不借助地面的線路，不受地形和地面通信條件的制約，且及時(shí)獲取船舶相關(guān)信息，提高信號傳輸?shù)膶?shí)際效果，降低電磁等環(huán)境因素的影響，保障船舶上用戶對網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。同時(shí)為了提高局域網(wǎng)的實(shí)際作用效果，應(yīng)提高構(gòu)建密度，每隔一定距離設(shè)置相應(yīng)的用戶路由器連接點(diǎn)，確保船舶內(nèi)部的VAST網(wǎng)絡(luò)搭建更加穩(wěn)定，從而為信息的傳輸以及船舶導(dǎo)航等功能提供良好的保障效果。一般情況下，船舶在VAST網(wǎng)絡(luò)搭建過程中不需要使用連接設(shè)備，直接借助衛(wèi)星信號傳輸即可完成信號的傳遞。

在江汽渡船運(yùn)行過程中，為保障通信安全，利用VAST網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對船只進(jìn)行監(jiān)控和管理。在監(jiān)管過程中，每條船上搭載12～20路攝像頭視頻，并與航線兩岸距離在8 km以上，為使監(jiān)控視頻能夠順利的傳輸，避免環(huán)境因素的影響，需要構(gòu)建VAST網(wǎng)絡(luò)，有效避免電磁影響，同時(shí)提高對環(huán)境影響因素的防護(hù)效果，保證船舶的視頻傳輸質(zhì)量，如圖1所示。

圖1 江汽渡船網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備

4.3 信息導(dǎo)航數(shù)據(jù)管理技術(shù)

船舶航行過程中，由專門的設(shè)備對航行過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和儲存，在船舶運(yùn)行過程中，對其動態(tài)和靜態(tài)的核心數(shù)據(jù)進(jìn)行全面收集，以便進(jìn)行分析和應(yīng)用。如在船舶遇到危險(xiǎn)情況時(shí)，可以通過對航行數(shù)據(jù)的分析，了解實(shí)際情況，進(jìn)行救援管理，船舶航行數(shù)據(jù)的重要性不言而喻。在以往的數(shù)據(jù)管理過程中，受到技術(shù)水平制約，可能存在數(shù)據(jù)丟失泄露或惡意篡改等現(xiàn)象，影響實(shí)際的數(shù)據(jù)管理質(zhì)量。在現(xiàn)代信息技術(shù)中，通過構(gòu)建專業(yè)的信息管理體系，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行收集整理和應(yīng)用，進(jìn)一步為船舶航行提供真實(shí)數(shù)據(jù)，提高船舶航行的安全性。

由于船舶航行數(shù)據(jù)的管理規(guī)則較多，并且內(nèi)容較為復(fù)雜，整體管理難度較大。因此在進(jìn)行管理的過程中應(yīng)基于GPS系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，創(chuàng)建健全的數(shù)據(jù)管理體系。以美國GPS系統(tǒng)為例， 1964年投入使用，利用衛(wèi)星定位船舶的具體位置，對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和儲存。系統(tǒng)應(yīng)用過程中，利用信息技術(shù)對航海數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析，結(jié)合數(shù)據(jù)支持船舶導(dǎo)航和救援等工作，從而保障船舶航行的安全，如圖2所示。

圖2 船舶GPS數(shù)據(jù)管理體系

船舶中數(shù)據(jù)管理主要對3方面數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、處理和儲存。1）靜態(tài)數(shù)據(jù)，主要指不隨船只運(yùn)行而發(fā)生變化的數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)管理體系對船舶靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的過程中，主要對其航行過程中可控的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理；2）動態(tài)數(shù)據(jù)，主要指船舶行駛過程中發(fā)生變化的數(shù)據(jù)，對該類型數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的過程中，需要利用數(shù)據(jù)管理體系對航行過程數(shù)據(jù)進(jìn)行主動的收集和儲存，通過對動態(tài)數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析能夠指導(dǎo)船舶安全運(yùn)行；3）作業(yè)及功能數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的主要內(nèi)容為船舶運(yùn)行過程中，各組成部分的運(yùn)行狀況即運(yùn)維管理相關(guān)數(shù)據(jù)，通過對該類型的管理，能夠了解船舶的實(shí)際情況。在實(shí)際的管理過程中利用現(xiàn)代信息技術(shù)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和識別，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)并進(jìn)行明確標(biāo)記，以便管理人員進(jìn)行分析和處理從而保證船舶的正常運(yùn)行。

4.4 船舶一體化通信導(dǎo)航管理技術(shù)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，船舶通信導(dǎo)航技術(shù)也在不斷提升，通過將通信導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)與智能化管理技術(shù)和數(shù)字寬帶網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建船舶一體化通信導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，有利于提高船舶通信技術(shù)水平，保障導(dǎo)航的安全性。一方面利用光纖通信技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建先進(jìn)的寬帶網(wǎng)絡(luò)，使船舶局域網(wǎng)質(zhì)量得到提升，同時(shí)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，進(jìn)一步加強(qiáng)船舶之間以及船舶與岸邊基地之間的信息交互，提高船舶導(dǎo)航的真實(shí)性。另一方面，通過一體化設(shè)計(jì)，提高網(wǎng)絡(luò)智能控制水平。在運(yùn)行過程中，選擇更加優(yōu)質(zhì)清晰的網(wǎng)絡(luò)路徑進(jìn)行連接，為使用者提供更加良好的服務(wù)，有效保障信息通信效果。

5 結(jié)語

現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，將其應(yīng)用到船舶通信導(dǎo)航領(lǐng)域中能夠有效提高通信導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果，在信息技術(shù)的幫助下，構(gòu)建局域網(wǎng)和信息管理體系，滿足船舶在通信和導(dǎo)航等方面的實(shí)際需求，進(jìn)一步優(yōu)化船舶航行過程中的安全性。