新型航海技術對船舶避碰自動化的影響研究

崔東楠

摘 要：在現今我國國際貿易交流愈發頻繁的情況下，為了實現海上貿易道路的保證，做好船舶避讓自動化工作的研究十分重要。而在航海技術不斷發展的情況下，也會使船舶避讓自動化在發展中形成新的變化。在本文中，將就新型航海技術對船舶避碰自動化的影響進行一定的研究。

關鍵詞：新型航海技術 船舶避碰 自動化 影響

1.引言

在船舶航行過程當中，航行的便捷性以及安全性是非常重要的兩項內容。如果在實際船舶航行當中發生碰撞情況，則將導致嚴重后果的發生，造成嚴重的財產損失以及人員傷亡。通過新航海技術在船舶避碰自動化當中的應用，則能夠在對事故發生概率進行降低的基礎上對避碰自動化水平進行提升。對此，即需要能夠在工作中積極做好新技術的研究應用，深入分析船舶航行當中的相關因素，保障船舶的航行安全。

2.自動化航海系統概述

對于該系統來說，在功能方面，包括有航向自動控制系統、自動避碰系統、航線編制系統、電子海圖綜合航行系統以及自動定位系統。其中，航線編制系統的功能機能夠根據船舶情況、環境條件以及運輸任務對經濟、安全的經濟航線進行編制，包括有計劃航速與航向，以此作為船舶自動操縱的參考輸入量。航向控制系統則能夠保證船舶能夠始終沿著預定航線航行。避碰系統能夠避免船舶在航行當中出現擱淺情況或者相互間發生碰撞情況。定位系統則能夠對高精度船位置進行自動、連續以及實時的獲取。在綜合航行管理系統中，則能夠在上述不同子系統輸入信息獲取的基礎上，對其進行綜合的比較、分析、判斷以及試驗，最終做出保證經濟航行、船舶安全的最佳決策，及時向自動駕駛執行機構輸送，對中央處理系統決策進行實時，通過顯示器顯示必要的航行信息，以此供操縱人員在工作中參考。

自動化技術一直是航海過程當中的重點方向，從航海技術單元自動化開始。在上世紀60年代，出現了數據駕駛臺，而在后續發展中，在智能化船舶不斷研究的過程中，已經形成了集成駕駛臺的傳播。在新的駕駛臺中，則可以通過計劃和咨詢終端對設計航線以及航行計劃進行輸入，根據計程儀、GPS以及羅經等獲得航速、船位以及實際航向，以此根據既定的航向、航線、轉向點以及航速對船舶進行自動駕駛，使其能夠根據之前預定好的計劃航線航行。在航行過程當中，當遇到來船時，系統則能夠根據自動雷達標會儀功能對來船的運動要素進行獲取，進行危險判斷與報警處理，幫助駕駛員在航行當中對正確的避碰措施進行采取與應用。而當船舶在運行當中接近障礙物或者偏離航線時，系統也將根據預設值對相應的報警信號發出，使駕駛員積極采取相應措施。在航行過程中，對于必要的航行信息等，則可以直接在顯示器當中顯示，或可以通過檢索查詢方式從數據庫中查詢獲得。可以說，在自動化功能背景下，船舶避碰系統的自動化是未來的重要發展方向。

3.船舶避碰自動化現狀與問題

對于船舶自動避碰來說，其包括有水上、水下物標信息源的采集處理，避碰信息處理，生成自動決策信息以及自動實施決策等。作為航海自動化系統當中的子系統，可以由操船系統完成自動實時功能。在近年來研究當中，主要的方向即是量化處理寬水域船舶避碰信息，以及自動生成決策。在避碰信息量化方面，包括有船舶碰撞危險度評價、船安全判據以及運動要素量化等。避碰決策生成問題方面，則具有較多的方法，包括有神經網絡法、專家智能技術法、模糊數學方法以及多種方式組合等。在該過程研究中，所獲得的結果，即是表明在船舶碰撞擱淺等事故當中，人為因素是導致事故發生的主要因素。從該方面角度考慮，如所有駕駛人員都能夠在工作中對海上避碰規則進行遵守，保證具有豐富的經驗、盡職盡責，即能夠實現人為因素碰撞事故的完全避免。但在實際工作當中，單單依靠人是無法對人為因素問題完全解決的，而通過專家智能技術的應用，則能夠對該問題進行較好的處理。如在寬水域多中多船避碰決策中，不僅能夠對專家的習慣思維進行模仿，且能夠做出更為科學的決策。目前，以專家系統為基礎的智能技術在避碰系統當中已經具有了較多的應用，對于寬闊水域中船舶自動避碰問題具有了較好的解決效果。

而在研究當中獲得一定成果的同時，也需要了解到，雖然在寬水域方面的自動避碰決策問題在通過研究獲得了較好的解決，但在性能方面還具有提升空間。受限屬于自動避碰決策相關問題，在研究當中還具有不夠深入與廣泛的特點。其原因，即是在水上、水下物標信息源可靠性以及探測等問題方面還沒有得到有效的解決。在以往船舶運行中，在獲取水上物標信息源方面，更多的對船用導航雷達進行以來與使用，而對于該方式來說，其自身局限性的存在，也使得水上物標信息源在可靠性方面對自動避碰技術的研究產生了一定的制約。

4.航海技術對船舶避碰自動化影響

4.1海圖信息數字化應用

在多年的研究當中，寬水域船舶自動避碰在決策研究方面獲得了成果，為避碰系統的研究打下了良好的基礎。在新的發展背景下，如何對受限水域自動避碰問題進行解決則成為了實際研究當中的重點問題。具體來說，在對水域自動避碰問題進行解決的過程中，有兩項問題是關鍵性內容，首先是獲取靜態信息，其次即是對靜態同動態避碰信息間的有機融合進行實現。靜態信息獲取方面，在現今數字化技術不斷發展、相關應用系統不斷研究應用的情況下，電子海圖信息系統、顯示系統同聲納探測系統在發展中得到了結合，并成為了對避碰靜態信息源獲取的關鍵思路。在具體工作中，通過向ECDIS嵌入避碰決策模塊，則可以通過該技術對動靜信息的交換、處理方式進行應用，以此對靜態、避碰信息融合問題的有效解決。而在此過程中，ECDIS所具有的作用，即是為自動避碰系統運行提供可靠且有效的靜態信息源，同時為靜態、動態避碰信息間的融合做好媒介提供。

4.2AIS系統應用

在船舶航行過程當中，船岸間信息交換、船舶間信息交換以及船舶識別這幾項工作具有十分重要的意義，也使得相關通信導航在發展中具有較多的局限。在該背景下，AIS系統得到了研究與應用。對于AIS來說，其具有饒越障礙傳輸、抗天氣影響、信息量大以及近距離目標顯示等優點，同時其也具有較多額外信息的提供，并使得值班人員在工作中可能受到過多信息的影響。其中，目標相對運動是最為關鍵的信息參數，是來源于雷達的參數。而對于AIS來說，其在實際工作中可能向外發出混亂或者錯誤的信息，且這部分信息具有隨機的特點，無法以針對性、有效的方式進行正確性檢驗，而更多的需要駕駛員根據工作經驗進行分析與判斷。

而從AIS在實際應用當中的特點可以了解到，其同雷達之間在優勢方面存在互補的特點。技術缺點方面，即并非所有的漂浮物以及船舶等具有AIS的安裝，且AIS還不能夠對雷達進行取代，僅僅能夠成為避碰系統動態信息源當中的一個傳感器，在其對豐富信息提供的情況下，則可以作為雷達信息輔助信息源應用，使信息源在避碰信息的科學性以及可靠性方面具有更好的表現。同時，其也能夠向目標發送本船的避讓意圖，在避碰系統對避讓決策提出之后，可以通過AIS將形成的避讓參數，包括有避讓幅度、避讓時機以及恢復時機等向外發送，使安裝有AIS的船舶能夠對船的操船意圖形成及時了解，以此為基礎對協調配合行動采取的基礎上對船舶的安全避讓進行實現。總體來說，在船舶自動避碰系統當中AIS技術的應用，首先即是能夠對避碰信息科學性以及信息源可靠性進行提升，同時也能夠使系統能夠在運行中更好的傳遞避碰意圖。

5.結束語

在上文中，我們對新型航海技術對船舶避碰自動化的影響進行了一定的研究。在未來研究當中，即需要能夠進一步做好新興航海技術的研究，在將其應用到避碰自動化系統中更好的發揮作用，在提升避碰自動化水平的基礎上更好的滿足船舶航行需求。

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