船舶自動化導航存在的問題與對策

陸立勇 陳建衛

摘 要：對于船舶導航來說，最關鍵、最重要的一個問題就是船舶航行安全，而今后船舶導航發展的方向和趨勢就是自動化導航。由于船舶自動化導航的快速發展，使得自動化導航的優越性得以充分體現出來，為航行業的發展帶來積極作用。本文從船舶自動化導航的系統組成及自動化導航的方式入手，對船舶自動化導航技術應用過程中存在的問題進行分析，并從導航設備可靠性的提升、船舶駕駛人員操作技能水平的提升以及完善導航設備的配備等方面，提出船舶導航自動化問題的解決對策，期望對船舶自動化導航精度的提升，以及自動化導航可靠性的提升起到一定的參考和借鑒。

關鍵詞：船舶；自動化導航；對策

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

最近幾年，由于全球經濟一體化的深入發展，船舶貨運量也在不斷的上漲，使得航運業進入高速發展時期，使得航運業的效益也得到了大幅度的提升，在這個過程中，對船舶航行安全的要求也越來越高。對于現代化船舶來說，想要使船舶的航行安全得到有效提升，就要將先進行的自動化導航措施進行應用，使自動化導航精度得以提升，這樣才能使船舶航行安全得到保證。

1 船舶自動化導航系統的構成和導航方式

1.1 船舶自動化導航系統的構成

對于船舶自動化導航系統來說，其主要有九個部分組成：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；⑦主機自動控制系統；⑧信息處理和控制系統；⑨信息顯示、打印以及記錄，具體見圖1。

現階段，對于船舶配置的向位信息傳感器來說，主要有三種：①數字磁羅經；②陀螺羅經；③光纖羅經，在今后可能還會將衛星導航羅經進行配置，例如GPS羅經等等。

可以自動連接將與實時船位信息相類似進行提供的傳感器，以衛星導航儀為主，也就是GPS或DGPS，在這個過程中，還要結合航向、航速等信息來對船位進行推算。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種的衛星導航儀，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，主要有兩個方面構成：①多普計程儀，也就是我們所說的聲相關計程儀；②衛星導航儀，它們能夠將船舶對地航速、對地航程、對水航速以及對水航程等進行提供。

現階段，自動了望捕捉、跟蹤目標的信息傳感器有兩種：①雷達，也就是ARPA；②船載自動識別系統，就是AIS。在今后，船舶可以將近距離視頻自動了望捕捉、跟蹤目標的傳感器進行安裝，從而將船舶航行安全的目標信息進行有效獲取，此外，還能夠將低軌道地球同步衛星網進行建立，使航區物標信息向航行船舶進行提供。

對于電子海圖來說，也就是ECDIS信息傳感器，其功能有五個方面：①海圖信息；②海圖數據庫；③自動更新；④信息迭加；⑤航線設計和航行，其與MO標準的海圖以及信息顯示系統是相符合的。

對于自動操舵信息和控制來說，主要是以數字化自動操舵系統為主。對于主機自動控制系統來說，其主要有兩個方面的內容：①自動化機艙；②主機自動控制。對于信息處理和控制系統來說，其有兩部分組成：①智能軟件；②計算機，能夠計算船舶自動化導航的信息，判定態勢，對船舶的自動航行進行自動處理和控制。

1.2 船舶自動化導航的方式

對于船舶自動化導航來說，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，其控制是以數字化自動操舵系統為主。對于自動操舵系統來說，其檢測、處理信息過程中，可以結合計劃航向、風速以及航道的具體情況，對適宜的操舵進行選擇，比如操舵靈敏度、舵角大小等等，使船舶航行的航向準確性得以保證。現階段，現代化船舶在寬闊水域進行航行的過程中，使得對船舶航向的自動化控制得以實現。

（2）船舶船位的自動控制。在船舶航行過程中，在計劃航線上自動控制船位，使船舶航行的安全性得到確保。現階段，船舶航行時的船位數據大多是以GPS衛星導航儀計算的船位為主，對船舶航行過程中的船位進行控制時，是通過自動操舵系統的自動控制來完成的。在今后，可以對2套或3套衛星定位系統進行同時使用，例如GPS和GLONASS衛星定位；還可以將GPS、GLONASS和北斗衛星定位結合在一起，將船位數據進行提供，對船舶航行過程中的船位進行自動控制，使船舶航行過程中的自動控制船位的準確性、有效性得到提升。此外，還可以通過陀螺羅經航向和計程儀航速航跡對船位進行估算，將其當成是對船位進行自動控制的依據。

（3）船舶轉向的自動控制。在船舶航行過程中，進行轉向自動控制時，要與ECDIS的計劃航線的預設航路點進行結合，還可以與GPS衛星導航儀存儲的計劃航線的預設航路點進行結合，將衛星定位船位和計劃航線的預設航路點進行對照，對自動轉向的時機進行確定，對自動操舵系統控制船舶的自動轉向進行控制。

（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，同時對目標的動態進行持續的判斷，影響船舶航行的安全性。現階段，重點是結合雷達來自勸搜索、跟蹤本船周圍的目標，對數據進行判斷，AIS可以對船舶周邊目標傳輸的目標動態信息數據進行接收，船舶自動導航的信息處理系統，會對想要避讓的目標想要實施的措施進行判斷，也可以通過主機自動控制系統來將變速措施進行實施，從而使船舶的自動避讓得以實現。在今后，可以將近距離自動視頻了望儀等設備進行增加，對船舶周圍的目標進行探索、跟蹤，將避讓數據進行提供，使得船舶自動避讓得以實現。

2 船舶自動化導航技術應用過程中存在的問題

2.1 導航儀器的可靠性問題

（1）導航儀器的可靠性這一問題是一個非常現實的，在船舶行駛時，不可靠的設備使得安全性受到很大的威脅。陀螺羅經設備是自動化導航設備中的一種，這一設備的結構不簡單，原理十分復雜，而且指向性不清晰。因為存在這些不足之處，使得船舶想要以正確的、精準的航線進行航行是不可能的。在使用時，這一設備出現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，使自動導航受到影響。

（2）定位系統不精確，使得確認船舶航行的航線時受到影響。船舶自動化導航可以將船位信息進行獲取，它大多是由GPS衛星來實現的，然而人為干預會影響GPS衛星的信息，也可能會使機器出現故障，這樣會損害船舶導航儀器的穩定性。倘若信號探測時使用雷達，就會影響到自身性能。

2.2 船舶駕駛人員的操作、使用不正確問題

盡管船舶自動化導航是導航技術之一，然而這一技術和其它導航技術進行比較，是完全不一樣的，它對員工的要求是非常高的，對技術人員的操作水平的要求也是非常高的。船舶自動化導航的要求高一些，是由于其自身的特點是數字化導航，操作設備多一些，原理結構也要復雜一些，信息更加多樣。倘若技術人員的技術水平不足，進行操作的過程中就會產生操作不正確的情況，使得設備的正常作用不用有效發揮，使得導航目的以及精準性無法實現。同時，駕駛人員的操作出現錯誤時，人對船舶航線的選擇產生影響，會對船舶的安全性產生影響，甚至會使事故出現。

2.3 自動化導航設備的更新、完善問題

對于船舶自動化導航系統來說，對于自動化導航設備的要求也越來越高。使得設備的可靠性會對船舶自動化導航的精確性產生影響，同時，設備的完善也會對其產生影響。對于系統來說，它實現并不是只有一個、兩個設備，因此，要使船舶自動化導航的精準性得到保障，就要將相應的導航設備進行完善。此外，就是更新設備的問題，由于科技的不斷發展，設備的更新速度越來越快，使得一些設備在對船位信息進行獲取時可能會有不準確的問題，也可能會出現一些故障。

3 船舶自動化導航問題的解決對策

3.1 使導航設備的可靠性得到提升

要將相應數量的陀螺羅經的主羅經進行配備，也可以改造設備，能夠與新型數字磁羅經在結合在一起進行使用；對于數字磁羅經來說，其特點就是具有準確的指向，從而可以使陀螺羅經的不足之處進行彌補，使設備的可靠性得到提升。對于GPS定位系統來說，對于問題和雷達定位問題來說，能夠同時完善2個或2個以上的設備，對外界條件的影響進行避免，使設備的可靠性得到提升。

3.2 使船舶駕駛人員的技術水平得到提升

對于船舶駕駛人員技術水平問題來說，最有效的辦法就是對駕駛人員進行專業技術培訓。對于船舶駕駛人員的能力來說，是非常不便于把控的，他們能力的不足，可以利用強制的辦法來進行訓練，將相應的機制進行建立，通過制度來對員工的技術水平提升進行激勵，使駕駛人員的操作水平提升。

3.3 完善導航設備，更新設備

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

4 結 語

對于船舶自動化導航來說，已經是未來船舶行業發展的主要方向。在科技發展的過程中，船舶自動化導航技術的推廣越來越深入，同時要完善、改進這些技術，將技術中存在的問題進行解決，使船舶產業的發展得以推進，明確今后發展趨勢。在船舶行業發展過程中，要依托于船舶航線的安全性，一定要提升自動化導航的可靠性，這樣可以促進船舶行業的深入發展，使得社會經濟效益得到有效提升。

參考文獻

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[3]張振運.船舶自動化導航存在的問題與對策[J].中國水運，2015（9）.

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備調試工作。

陳建衛（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事船舶電氣設備調試工作。