基于安卓系統的移動導航在引航中的應用

郭樹林 張德文

摘 要：隨著電子IT技術的發展和互聯網應用的普及，專業的導航軟件在電腦中的應用日趨成熟和完善，各大引航機構紛紛購買和使用這些電子導航設備及軟件，而安卓系統的智能手機或平板上的應用還在起步階段，但相對于電腦和其配套的軟件，安卓系統在便攜和啟動方便性等方面存在很大的優勢。本文主要闡述電子海圖系統及其導航軟件，配合內置或外置藍牙GPS、AIS，在安卓系統的手機或平板上實現免費無流量的較高精度、偏航監測及智能語音報警等功能，應用在引航的航道航行，靠離泊參考，也可以應用于船舶的沿海航行上，使安卓智能手機或平板上的移動導航軟件成為引航作業中必要和應急的一套獨立的移動導航系統。

關鍵詞：安卓系統;移動導航;引航

中圖分類號：U675? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）06-0126-03

1 安卓系統下的移動導航應用APP軟件

1.1 移動導航應用APP軟件現狀

蘋果IOS系統下的移動導航軟件，因為在其開發使用都是付費的，因而開發得相對完善和穩定。而安卓系統作為源碼開放性的免費軟件，其開發自然缺乏動力，但目前已存在的安卓APP軟件中仍有不少，比如NAVIONIC、LOTUS、ORUXMAPS、OPENCPN等等。各軟件仍舊不斷推出新的版本以更新漏洞或者增添新功能。就其與外部數據交換、海圖支持格式、操作方便性能以及是否記錄航跡等方面看，ORUXMAPS（以下簡稱OR）是比較適合安卓端的APP軟件，本文以此為例進行說明。

1.2 OR的特點

（1）擁有眾多使用者（包括戶外運動愛好者），地圖和海圖圖元文件豐富且方便下載，界面完全漢化，界面面板反應快捷。

（2）藍牙GPS、藍牙AIS和手機內置GPS數據交換設置簡單并易操作。

（3）配置文件存儲后能備份，可以實現安裝后一鍵調用，免去各種參數設置。

（4）具有轉向點導航即航線導航模式。偏離航線距離XTE可隨時監測，保證船舶行駛在航線上（如圖1）。

（5）支持的電子海圖格式較多，并能由很多第三方軟件直接轉化而成，也可以在線下載。支持安卓系統最通用的SQBTILES格式海圖。

（6）航跡記錄功能支持并可導出備查。

（7）支持磁羅經航向顯示，可從感應器中得到數據，不過受船體磁場影響，該數值常常誤差較大。

（8）支持語音報警功能，信號監測、航線導航模式等均可實現語音報警。

（9）支持多圖層疊加顯示，可以把泊位信息等其他必要內容做成圖層，隨時調用顯示。

2 電子海圖的準備

2.1下載電子海圖

下載得到的安卓軟件支持的電子海圖與電腦端的標準電子海圖格式不同，但可利用轉換軟件將標準電子海圖等轉化成OR支持的格式。目前，有些官網提供的電子海圖可免費下載作為底圖，其海圖基本已更新至最新，與英版的標準海圖數據相差無幾，因為引航區域相對比較固定，只需將所作業港口和周邊海域即可。若使用OR的自帶在線下載的海圖，其后期修正稍有難度，故建議使用第三方軟件下載并合成轉換。可對本海區電子海圖做具體修改，推薦使用MOAC軟件。當然也支持S57、CM93等標準海圖。只是這些標準海圖需要付費獲得。利用軟件合成自制的較高精度的免費電子海圖自然是首選。

2.2 利用軟件制作合成電子海圖

2.2.1 電子海圖底圖獲得

使用MAOC軟件（全稱Mobile Atlas Creator，簡稱MOAC）圖源文件選擇NAVI海圖，然后對選中所選海圖區域，層數16級（目前中國沿海海圖都能提供下載，而且都是最近更新版本）。層數越大，海圖體積越高（手機用文件體積最好不要超過100M，否則調用時反應遲鈍），一般16級精度已經夠用。輸出格式為OR支持的SQBTILES格式。軟件就會自動下載各個地圖塊拼接后輸出光柵海圖。該下載海圖為基圖即為底圖，該圖包含了手機所用電子海圖的必要數據，且是專業海圖繪制網站提供，很好地保證了電子海圖的精度。

2.2.2 根據引航站掌握的最新港口水文資料對海圖進行修正

使用谷歌地球軟件新建KMZ格式的地標信息文件，對浮標、航道邊線中心線、淺點、泊位參考線、泊位數據等依次標繪好。因為直接具有經緯度，可準確確定好位置。同時可參考港圖和衛星圖疊加一致程度，準確標繪各個必要點，統一修正后將需要顯示的內容存儲成為KMZ格式文件。將KMZ文件利用軟件轉換成為MBT格式文件，該MBT文件作為本地圖源文件備用。后期的海圖修正也是用本方法快捷地得到小圖層，然后用下面的合成海圖方法最終免費成圖。這樣就為海圖的修正很好地提供了路徑，不像很多付費海圖修正那樣，需要反映給軟件維護團隊來更新，處理常常很不及時。

2.2.3 本地海圖合成

利用下載的電子海圖，和上面做好的本地已修正的小體積海圖圖層，在MOAC中合成，兩圖層整合疊加后輸出為作業港口附近的電子海圖。若有新的修正可再次修改或重做KMZ文件，然后重新疊加合成和輸出通用的SQBTILES格式標準電子海圖供OR調用。該過程可用來對電子海圖修正和更新，確保使用的電子海圖更新到最新。

2.3 其他生成電子海圖的方法

在MOAC中可下載指定區域電子海圖，輸出帶經緯度的JPG格式圖片，該電子海圖有兩部分文件組成：一個是JPG圖片格式文件，一個是經緯度定義文件。可利用圖片修改軟件如PhotoShop，對該圖片文件進行修改和改正后再存儲就可以了。需要注意的是，篇幅尺寸不能修改，否則經緯度發生錯誤。還可以輸出其他格式的海圖，然后用相應軟件再次轉換直至滿足手機上導航軟件所需要的那種電子海圖格式。這樣，做一份電子海圖往往可以轉換后給不同的手機導航軟件使用。

3 GPS船位獲得

3.1 使用內置Gps

智能安卓手機或平板自帶內置GPS功能，OR可以調用內置GPS來導航，搜星時要處于寬廣區域，搜尋衛星時間1分鐘左右。手機內置GPS缺點是手機耗電并且船速在低速時一般三節以下，OR更新不明顯，速度顯示接近于零從而失去意義，在3節以上時會相對穩定。

3.2 使用外置Gps

智能安卓手機利用藍牙連接外置藍牙GPS模塊定位藍牙GPS和智能手機藍牙配對后，即可在OR中啟動外置藍牙來導航，外置藍牙GPS定位快精度高，靈敏度高漂移小，同時手機更省電。GPS模塊置于船中線的駕駛臺窗上，手機任意移動至雷達和駕駛臺兩翼，船位不受影響。缺點是民用GPS模塊在速度上，會有0.4節左右的漂移，使用時多加留意。

3.3使用外置藍牙AIS

藍牙AIS數據使用4.0版以上的智能安卓手機或平板都能同時連接兩臺以上的藍牙設備，若手頭上配備了藍牙AIS，當連接大船后OR軟件里可以調用AIS數據到電子海圖中，如圖2。不過該軟件顯示的AIS船舶的圖標有不夠專業，并且不能直接顯示船名而是MMSI的ID號，有待后續改進。

4 引航中具體使用技巧

（1）在電腦中規劃好計劃航線導出GPX格式，然后在OR中調取該航線開始路點導航。這樣偏行距就會顯示出來，讓你準確地監測偏航情況。

（2）利用泊位輔助線做參考。掉頭時候，注意船首船尾標識距碼頭距離，準確安全實現掉頭，也可以作為拋錨靠泊時拋錨時機監控，到達拋錨參考線時下錨，即可控制錨鏈節數。

（3）導航圖中，在百分之百顯示模式下，本船微距與其他參考目標的距離判斷，有100米、200米、300米和40米距標圈，但該距標圈必須在指定模式下為實際顯示距離。不能隨時或任意變換比例，因為比例變化后，標示距離已被相應縮放后的距離。

（4）靠離泊作業時本船位置的船型符號的使用，根據符號顯示運動方向來確定船舶的趨勢及時進退車。特別是在旋轉過程中，來判斷船舶運動狀態，用眼觀察相對困難，此時根據所示圖形趨勢可有效判斷船舶是在前進中還是在后退中。另外距標圈和航道邊線是否相切，也可以判斷船位是否行駛在航道中線上。這一點和雷達的固定距標圈有些類似，可作為實時監測船位是否在航道中線的一種有效手段。

（5）引航過程中，航道以及泊位的信息可以轉向點方式存儲，可隨時調用查看。

5 引航應用中的注意事項

（1）充分注意到GPS模塊的精度，理論上是兩米但不可避免仍有速度上的漂移，大約正負0.4節左右。因為時間有時需要較長，若駕駛臺封閉較好，需要將外置GPS模塊置于開暢處更方便其搜索衛星。必要時移到駕駛臺外的兩翼上。

（2）各種參考線僅作參考，尚不能精確到兩米以內，但滿足日常引航系泊作業的常規需求。

（3）藍牙傳輸有一定延遲性，盡管很短，但也應適當注意。

（4）安卓系統中大多軟件尚不能直接從藍牙AIS數據中解析出本船船位、速度和航向信息等，故所顯示的速度航向，都是通過GPS計算所得。有必要充分了解其對引航作業影響。

6 結語

最新版的Opencpn知名軟件已經能夠順暢解析AIS數據，并且AIS物標和電腦上顯示一樣。可見，安卓系統移動導航系統發展越來越完善，在便捷性和操作性上有很大優勢，作為一種有效的移動導航手段是對傳統引航作業強而有力的補充，也是未來發展趨勢之一。隨著APP軟件的不斷開發和完善，會使其在引領船舶、漁船作業、船舶航行等方面得到更廣泛的應用。