基于AIS与ECDIS融合的现代船舶避碰系统.pdf
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1、2 0 2 3年8期2 1 9 2 0 2 3年第4 5卷第8期基于A I S与E C D I S融合的现代船舶避碰系统瞿小宇收稿时间:2 0 2 3-0 6-1 0作者简介:瞿小宇(1 9 8 0-),本科,工程师,研究方向为船舶网络安全、G P S、基于A I S的避碰系统、雷达A R P A数据。(中海电信有限公司 上海2 0 0 0 9 0)摘 要 海上航行船舶是一个复杂的系统,其系统组成包括人、船、环境等三大要素,该系统的独特之处在于具有不确定性,因为它在应用过程中涉及的因素繁多且复杂,同时这些因素充满了变化。在驾驶员航行值班期间,主要是凭借丰富的海上经验来作出判断,从而展开避碰决策
2、,但航海经验大多无法以传统数学方法给予表示,不能建立明确的模型,因此不能对海上航行避碰问题提供准确且有效的指导。近年来,各国均对船舶智能避碰决策系统领域展开了研究,通过现代化船舶避碰系统的应用,来控制人为失误等因素所致的海上交通事故。如今,现代科技在我国航运业中的应用更加成熟,电子海图技术及船舶自动识别系统的融合应用,大大提升了船舶航行系统的性能,为船舶的安全航行提供了有力保障。关键词:A I S;E C D I S;现代船舶避碰系统;融合应用中图法分类号 U 6 7 5M o d e r nS h i pC o l l i s i o nA v o i d a n c eS y s t e
3、mB a s e do nt h eF u s i o no fA I Sa n dE C D I SQUX i a o y u(C h i n aS h i p p i n gT e l e c o mm u n i c a t i o nC o.,L t d.,S h a n g h a i 2 0 0 0 9 0,C h i n a)A b s t r a c t As h i p s a i l i n g a t s e a i s a c o m p l e x s y s t e m,a n d i t s s y s t e mc o m p o s i t i o n i n
4、 c l u d e s t h r e e e l e m e n t s:p e o p l e,s h i p s,a n d t h ee n v i r o n m e n t.T h eu n i q u e f e a t u r eo f t h i s s y s t e mi s t h a t i t h a su n c e r t a i n t y,b e c a u s e t h e f a c t o r s i n v o l v e d i n i t s a p p l i c a t i o na r eq u i t en u m e r o u s
5、 a n dc o m p l e x.A t t h e s a m e t i m e,t h e s e f a c t o r s a r e f u l l o f c h a n g e s.D u r i n g t h e p i l o ts s a i l i n gd u t y,i t i sm a i n l yb a s e do nr i c hm a r i t i m ee x p e r i e n c e t om a k e j u d g m e n t s,i no r d e r t om a k e c o l l i s i o n a v o
6、 i d a n c e d e c i s i o n s,b u tm o s t o f t h e n a v i g a t i o n e x p e r i e n c ec a n n o tb ee x p r e s s e db y t r a d i t i o n a lm a t h e m a t i c a lm e t h o d s,a n dac l e a rm o d e l c a n n o tb ee s t a b l i s h e d.T h e r e f o r e,i t c a n n o tp r o v i d ea c c u
7、 r a t ea n de f f e c t i v eg u i d a n c eo nc o l l i s i o na v o i d a n c ep r o b l e m s a t s e a.I nr e c e n t y e a r s,a l l c o u n t r i e sh a v ec a r r i e do u t r e s e a r c ho nt h e f i e l do f s h i p i n t e l l i g e n t c o l l i s i o na v o i d a n c e d e c i s i o n-
8、m a k i n g s y s t e m,a n d t h r o u g h t h e a p p l i c a t i o no fm o d e r n s h i p c o l l i s i o na v o i d-a n c es y s t e m,t o c o n t r o lm a r i n e t r a f f i c a c c i d e n t s c a u s e db yh u m a ne r r o r a n do t h e r f a c t o r s.T o d a y,t h e a p p l i c a t i o n
9、o fm o d e r n t e c h-n o l o g y i nC h i n as s h i p p i n g i n d u s t r y i sm o r em a t u r e.T h e i n t e g r a t i o na n da p p l i c a t i o no f e l e c t r o n i c c h a r t t e c h n o l o g ya n ds h i pa u t o-m a t i c i d e n t i f i c a t i o ns y s t e mh a sg r e a t l y i m
10、p r o v e d t h ep e r f o r m a n c eo f s h i pn a v i g a t i o ns y s t e m sa n dp r o v i d e das t r o n gg u a r a n t e e f o rt h e s a f en a v i g a t i o no f s h i p s.K e y w o r d s A I S,E C D I S,M o d e r ns h i pc o l l i s i o na v o i d a n c es y s t e m,I n t e g r a t e da p
11、 p l i c a t i o n0 引言自2 0世纪中叶以来,海上运输业快速发展,船舶航行密度日渐增加,提高了海上船舶碰撞事故的发生率,造成了人们的财产与生命损失,并引发了严重的海洋环境污染现象,船舶间的碰撞危险成了各国航海领域关注且需要解决的问题1。要控制船舶碰撞率,使船舶间的航行安全性更有保障,可采取的方法有两种。(1)在船舶避碰规则条件下实施船舶分道同航制。(2)在各类新型航海设备及系统的帮助下,得到本船和其他船舶的准确航海数据,使信息沟通更加顺畅、有效,并及时做出避碰决策。而研究者更趋向于通过各类船舶避碰数据处理系统及先进的航海仪器,来及时处理船舶避碰数据,实现对船舶避碰事故发生率
12、的控制2。同时,我国在船舶避碰系统方面的研究已取得了一定的成果,继A R P A在船舶安装领域的应用后,船舶自动识别系统(A I S)与电子海图(E C D I S)也相继出现,两者的联合应用,可进一步提高船舶运行的智能化水平,保障船舶的航行安全。1 船舶自动识别系统(A I S)概述与组成A I S是一种集现代通信网络、计算机等于一体的现代化船舶避碰系统,该系统能在船舶相互间、船岸相互间的识别与自动应答中发挥重要作用。A I S能将动静态信息(动态:船舶速度、位置、航迹向、船首向等;静态:船舶呼号、名称、类型、船长等)、航程数据(目的地、状态、E T A等)依靠高频频道传播给附近海域的船舶及
13、岸台广播,让周围船舶及岸台全方位获取附近海域的船舶动向,实现船舶间、船岸间的信息传输与交换。船载A I S设备组成结构如图1所示。船舶航行期间,瞭望是保障航行安全的可行方法,尤其2 2 0 2 0 2 3年8期是航行于能见度不佳的水域,这需要利用可用的手段进行瞭望,以便尽快发现来船3。在使用A I S系统时,可实现瞭望功能,即便来船处于较远的水域,也能自动识别来船信息,使驾驶员能准确分析来船动态,明确其是否会对本船造成紧迫局面或是否会产生碰撞危险。若船舶相互间存在碰撞危险,则可以在A I S自动识别仪里调出来船资料,在A I S系统短信息功能的作用下,将两船相互避让行动以短信息编写的形式发送给
14、来船,实现在危险状况下的紧急直接沟通,对船舶相互间的避让行动展开协调,实现安全避让。图1 A I S构成图2 电子海图(E C D I S)概述与组成E C D I S的概念相对模糊。基于理论层面分析,通常将各类数字化海图与其应用系统并称为电子海图应用系统。该系统能持续提供船位和航海相关的各类信息,在各类海上险情防控中具有积极意义4。E C D I S主要以电子海图数据为信息基础,因此被称为电子海图。E C D I S系统的基本硬件框架如图2所示。图2 电子海图系统基本硬件框架图3 A I S与E C D I S的融合在现代船舶避碰系统中的具体应用3.1 控制显示器数量,减轻航海人员的负担在集
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