新航海技術下的船舶避碰自動化探討

李志特 吳飛 武漢交通職業學院

自從大航海時代開辟以來，航海技術就成為各個國家重點發展的內容。我國擁有幾千公里的海岸線，大力發展現代化的航海技術，不僅能夠促進我國的國際貿易交流，同時對于國防安全和領海主權的保障也提供有效的支持。盡管目前航海技術和國際海洋規則已經十分完善，但是仍然會發生船舶碰撞事故。尤其是遠洋航行的大型船只，在發生船舶碰撞事故后，則會對船員構成生命的威脅。同時，遠洋航行發生事故，也難以采取及時的救援。如果船舶運輸著化學或石油物品，則會對海洋造成污染。通過對目前船舶碰撞事故的調查情況可以看出，船員不遵守《國際海上碰壁規則》是造成人為事故的主要原因。為了盡可能的減人為因素對船舶碰撞事故的因素影響，船舶避碰自動化技術就顯得十分重要。在科學技術不斷發展的今天，新航海技術下的避碰自動化技術的研究成為重要的內容。

1.新海航技術的發展現狀

1.1 船舶避碰自動化研究情況

科學技術的應用和發展，對于航海技術產生了很大的影響。進入新世紀以來，眾多的科技成果應用到航海技術中。目前比較先進的計算機網絡技術、大數據云計算技術等，這些先進的科學技術實現了船舶航行中信息化、智能化的展現。這些先進的科學技術，推動了整個航海技術的革命性轉變，實現了船舶航行自動化及避碰技術領域的突破。目前，對于船舶避碰自動化技術的研究，主要是采集和分析水下、水上物目標信息來源為基礎，圍繞信息進行處理并且做出決策，然而由傳感技術來自動控制船舶的操作系統，做出避讓等提示或者措施，來實現自動化避碰效果的。目前來說，寬水域船舶航行中的技術難點是信息的量化處理及自動化生成，同時也是目前航海避碰技術的主要研究內容。所謂的信息良好處理，就是在船舶航行中，能夠判斷與目標船舶或者障礙物的安全距離及航行情況，采取量化處理，從而實現安全距離以內的應變操作，避免產生碰撞。

1.2 避碰自動化與人為因素控制

人為因素是船舶碰撞的重要原因，如果考慮到人為因素，就需要對船員進行精細化的管理，對船員的駕駛技術和應變能力進行強化。隨著船舶自動化技術的不斷加強，對船員的要求也越來越高。當下的船員不僅要具備傳統船舶航行中的基本能力，同時也能夠熟悉和操控信息技術下的船舶操作技術。在新航海技術的發展下，依然要始終認識到人的因素的重要性。未來的船舶自動化技術的發展和應用原則，不應該是將人為控制所淘汰，而是要以科技技術來彌補人為操作的不足，最大程度的降低人為操作的失誤，實現人與智能技術的有效結合。

1.3 船舶避碰與船舶觸礁問題

船舶的碰撞與船舶的觸礁是兩種常見的事故，這兩種事故造成的原因很大的區別，但是對于事故預防的技術，有著很大的共同之處。在大部分情況下，船舶的避碰系統和船舶的避礁是分開來實現的，在船舶航行過程中，需要同時解決這兩個問題?，F階段，在船舶避碰的決策問題已經基本上解決，需要關心的問題則是在性能上的優化。海上航行的情況復雜，各個海域的情況也不同，目前來說，有的海域的自動避碰技術仍然存在滯后的現象。水域下的礁石等問題也十分復雜，近海與遠海有著明顯的區別。水下探礁的技術于水上障礙物船只的探測，都需要保證其可靠性和即時性。在傳統的海洋航行中，需要通過傳統導航雷達來實現對這些信息的獲取，但是獲取的信息不夠準確，這些信息有時會使船員產生一定的誤判。在20世紀80年代以后，一些船舶就實現了海上暗礁聲納探測系統，能夠精準的進行障礙物于船舶距離進行探測，可以準確的計算出障礙物的距離，并且能夠評估安全水深，一旦存在隱患，就可以實現預警。

2.新航海技術在船舶避碰中的應用

2.1 船舶避碰自動化對AIS的運用

AIS（船舶自動識別系統）的出現，對于船舶航行有著十分重要的意義。在AIS的幫助下，船舶避碰自動化系統發揮了越來越重要的作用。通過使用AIS技術，可以增強船舶避碰措施，增強ARPA雷達、船舶交通管理系統和船舶報告功能，在電子海圖上顯示所有船舶的可視化航向、航線、名稱等信息，提高海上通信功能，為船舶提供一種語音和文本通信的方法，使船舶成為一個系統化的整體。AIS使用MMSI碼，這是世界上唯一的編碼系統。每艘船從建造開始到使用結束都有一個全局MMSI碼。同時，AIS對信息的傳遞可以不受惡劣天氣和海況的影響?？傊?，AIS技術對航海的避碰自動化有著十分突出的優勢，對于雷達測試系統的不足有很大的輔助作用，另外，AIS可以結合到搜集和探測的各類信息，快速的向對面船舶發出信號，提醒對面船舶進行及時的避讓，從而避免產生碰撞。

2.2 海圖信息數字化應用

經過學者長時間的研究和實踐，船舶在寬水域的避碰研究取得了一定的成果，為船舶的避碰自動化技術提供了良好的技術基礎。目前來看，解決航海中的避碰技術主要存在兩個問題，一是要獲取船舶航行中的靜態信息，二是要實現靜態信息和航海自動避碰的動態信息相結合。在獲取航海中的靜態信息中，就要使用電子海圖系統。隨著信息技術和成像技術的逐漸成熟，電子海圖技術的功能性也逐漸完善。電子海圖信息系統和顯示系統在發展中已經與聲納檢測系統結合起來，成為用于避碰的靜態信息。在具體工作中，通過將避碰決策模塊嵌入到ECDIS中，該技術可以用于動態和靜態信息的交換和處理，從而有效地解決了靜態與避免碰撞信息融合的問題。在此過程中，ECDIS的作用是為自動避碰系統的操作提供可靠且有效的靜態信息源，并為融合靜態和動態避碰信息提供媒介。

2.3 船舶自動化航行系統

船舶自動導航系統由導航定位系統、導航方案的制定與實施、自動操舵、主機控制、水上避碰、水下防礁、氣象信息接收等組成。它是由電子計算機、顯示器和控制系統有機地結合在一起。一方面，它根據所需的航行計劃隨時測量船舶的位置并給出航跡。如果船偏離軌道，它會給出正確的航線。另一方面，船舶自動導航系統可以存儲航線，自動制定導航計劃，并根據獲取的氣象信息修改導航計劃；此外，還可以在電子海圖的背景下顯示船舶的計劃航線和實際航線，并顯示圖像。將圖像引入到ARPA雷達自動繪圖儀跟蹤的防撞裝置屏幕或目標指向導航顯示屏幕中。另外，船舶自動化航行系統與避撞系統與防礁系統相結合，實現集中自動化的航行效果。

3.結語

對于海洋航行來說，船舶航行的安全是十分重要的。在和平時期，航海船舶受到外部打擊的情況較少，船舶的航行安全與自身的航行技術有很大的關系。在經濟全球化發展的今天，航海技術中應用于船舶避碰等安全保障的內容更為突出，受到各國政府和相關企業的重視。就目前來看，船舶航行中的避碰自動化技術還有很大的提升空間，相關專業人員應該在信息化技術環境下，不斷提高自身的技術水平，進一步完善船舶避碰自動化技術和應用，為船舶航行提供更加有效的保障。