船舶自动化导航存在的问题与对策

陆立勇 陈建卫

摘 要：对于船舶导航来说，最关键、最重要的一个问题就是船舶航行安全，而今后船舶导航发展的方向和趋势就是自动化导航。由于船舶自动化导航的快速发展，使得自动化导航的优越性得以充分体现出来，为航行业的发展带来积极作用。本文从船舶自动化导航的系统组成及自动化导航的方式入手，对船舶自动化导航技术应用过程中存在的问题进行分析，并从导航设备可靠性的提升、船舶驾驶人员操作技能水平的提升以及完善导航设备的配备等方面，提出船舶导航自动化问题的解决对策，期望对船舶自动化导航精度的提升，以及自动化导航可靠性的提升起到一定的参考和借鉴。

关键词：船舶；自动化导航；对策

中图分类号：U675.7 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0293-02

最近几年，由于全球經济一体化的深入发展，船舶货运量也在不断的上涨，使得航运业进入高速发展时期，使得航运业的效益也得到了大幅度的提升，在这个过程中，对船舶航行安全的要求也越来越高。对于现代化船舶来说，想要使船舶的航行安全得到有效提升，就要将先进行的自动化导航措施进行应用，使自动化导航精度得以提升，这样才能使船舶航行安全得到保证。

1 船舶自动化导航系统的构成和导航方式

1.1 船舶自动化导航系统的构成

对于船舶自动化导航系统来说，其主要有九个部分组成：①航向信息传感器；②船位信息传感器；③航速信息传感器；④目标自动捕捉、跟踪信息传感器；⑤电子海图信息传感器；⑥自动操舵控制系统；⑦主机自动控制系统；⑧信息处理和控制系统；⑨信息显示、打印以及记录，具体见图1。

现阶段，对于船舶配置的向位信息传感器来说，主要有三种：①数字磁罗经；②陀螺罗经；③光纤罗经，在今后可能还会将卫星导航罗经进行配置，例如GPS罗经等等。

可以自动连接将与实时船位信息相类似进行提供的传感器，以卫星导航仪为主，也就是GPS或DGPS，在这个过程中，还要结合航向、航速等信息来对船位进行推算。在今后，任意一条船配置的船位信息传感器，大多都要有超过2种的卫星导航仪，这样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证。

航速、航程信息传感器，主要有两个方面构成：①多普计程仪，也就是我们所说的声相关计程仪；②卫星导航仪，它们能够将船舶对地航速、对地航程、对水航速以及对水航程等进行提供。

现阶段，自动了望捕捉、跟踪目标的信息传感器有两种：①雷达，也就是ARPA；②船载自动识别系统，就是AIS。在今后，船舶可以将近距离视频自动了望捕捉、跟踪目标的传感器进行安装，从而将船舶航行安全的目标信息进行有效获取，此外，还能够将低轨道地球同步卫星网进行建立，使航区物标信息向航行船舶进行提供。

对于电子海图来说，也就是ECDIS信息传感器，其功能有五个方面：①海图信息；②海图数据库；③自动更新；④信息迭加；⑤航线设计和航行，其与MO标准的海图以及信息显示系统是相符合的。

对于自动操舵信息和控制来说，主要是以数字化自动操舵系统为主。对于主机自动控制系统来说，其主要有两个方面的内容：①自动化机舱；②主机自动控制。对于信息处理和控制系统来说，其有两部分组成：①智能软件；②计算机，能够计算船舶自动化导航的信息，判定态势，对船舶的自动航行进行自动处理和控制。

1.2 船舶自动化导航的方式

对于船舶自动化导航来说，其方式主要有四种：

（1）船舶航向的自动控制。对于船舶航向来说，其控制是以数字化自动操舵系统为主。对于自动操舵系统来说，其检测、处理信息过程中，可以结合计划航向、风速以及航道的具体情况，对适宜的操舵进行选择，比如操舵灵敏度、舵角大小等等，使船舶航行的航向准确性得以保证。现阶段，现代化船舶在宽阔水域进行航行的过程中，使得对船舶航向的自动化控制得以实现。

（2）船舶船位的自动控制。在船舶航行过程中，在计划航线上自动控制船位，使船舶航行的安全性得到确保。现阶段，船舶航行时的船位数据大多是以GPS卫星导航仪计算的船位为主，对船舶航行过程中的船位进行控制时，是通过自动操舵系统的自动控制来完成的。在今后，可以对2套或3套卫星定位系统进行同时使用，例如GPS和GLONASS卫星定位；还可以将GPS、GLONASS和北斗卫星定位结合在一起，将船位数据进行提供，对船舶航行过程中的船位进行自动控制，使船舶航行过程中的自动控制船位的准确性、有效性得到提升。此外，还可以通过陀螺罗经航向和计程仪航速航迹对船位进行估算，将其当成是对船位进行自动控制的依据。

（3）船舶转向的自动控制。在船舶航行过程中，进行转向自动控制时，要与ECDIS的计划航线的预设航路点进行结合，还可以与GPS卫星导航仪存储的计划航线的预设航路点进行结合，将卫星定位船位和计划航线的预设航路点进行对照，对自动转向的时机进行确定，对自动操舵系统控制船舶的自动转向进行控制。

（4）船舶避让的自动控制。对于船舶避让来说，最主要的就是自动搜索、跟踪船舶航行周围的目标，同时对目标的动态进行持续的判断，影响船舶航行的安全性。现阶段，重点是结合雷达来自劝搜索、跟踪本船周围的目标，对数据进行判断，AIS可以对船舶周边目标传输的目标动态信息数据进行接收，船舶自动导航的信息处理系统，会对想要避让的目标想要实施的措施进行判断，也可以通过主机自动控制系统来将变速措施进行实施，从而使船舶的自动避让得以实现。在今后，可以将近距离自动视频了望仪等设备进行增加，对船舶周围的目标进行探索、跟踪，将避让数据进行提供，使得船舶自动避让得以实现。

2 船舶自动化导航技术应用过程中存在的问题

2.1 导航仪器的可靠性问题

（1）导航仪器的可靠性这一问题是一个非常现实的，在船舶行驶时，不可靠的设备使得安全性受到很大的威胁。陀螺罗经设备是自动化导航设备中的一种，这一设备的结构不简单，原理十分复杂，而且指向性不清晰。因为存在这些不足之处，使得船舶想要以正确的、精准的航线进行航行是不可能的。在使用时，这一设备出现故障的概率也是非常大的，这样会使船舶陀螺向位获取的信息不正确，使自动导航受到影响。

（2）定位系统不精确，使得确认船舶航行的航线时受到影响。船舶自动化导航可以将船位信息进行获取，它大多是由GPS卫星来实现的，然而人为干预会影响GPS卫星的信息，也可能会使机器出现故障，这样会损害船舶导航仪器的稳定性。倘若信号探测时使用雷达，就会影响到自身性能。

2.2 船舶驾驶人员的操作、使用不正确问题

尽管船舶自动化导航是导航技术之一，然而这一技术和其它导航技术进行比较，是完全不一样的，它对员工的要求是非常高的，对技术人员的操作水平的要求也是非常高的。船舶自動化导航的要求高一些，是由于其自身的特点是数字化导航，操作设备多一些，原理结构也要复杂一些，信息更加多样。倘若技术人员的技术水平不足，进行操作的过程中就会产生操作不正确的情况，使得设备的正常作用不用有效发挥，使得导航目的以及精准性无法实现。同时，驾驶人员的操作出现错误时，人对船舶航线的选择产生影响，会对船舶的安全性产生影响，甚至会使事故出现。

2.3 自动化导航设备的更新、完善问题

对于船舶自动化导航系统来说，对于自动化导航设备的要求也越来越高。使得设备的可靠性会对船舶自动化导航的精确性产生影响，同时，设备的完善也会对其产生影响。对于系统来说，它实现并不是只有一个、两个设备，因此，要使船舶自动化导航的精准性得到保障，就要将相应的导航设备进行完善。此外，就是更新设备的问题，由于科技的不断发展，设备的更新速度越来越快，使得一些设备在对船位信息进行获取时可能会有不准确的问题，也可能会出现一些故障。

3 船舶自动化导航问题的解决对策

3.1 使导航设备的可靠性得到提升

要将相应数量的陀螺罗经的主罗经进行配备，也可以改造设备，能够与新型数字磁罗经在结合在一起进行使用；对于数字磁罗经来说，其特点就是具有准确的指向，从而可以使陀螺罗经的不足之处进行弥补，使设备的可靠性得到提升。对于GPS定位系统来说，对于问题和雷达定位问题来说，能够同时完善2个或2个以上的设备，对外界条件的影响进行避免，使设备的可靠性得到提升。

3.2 使船舶驾驶人员的技术水平得到提升

对于船舶驾驶人员技术水平问题来说，最有效的办法就是对驾驶人员进行专业技术培训。对于船舶驾驶人员的能力来说，是非常不便于把控的，他们能力的不足，可以利用强制的办法来进行训练，将相应的机制进行建立，通过制度来对员工的技术水平提升进行激励，使驾驶人员的操作水平提升。

3.3 完善导航设备，更新设备

想要使设备得以完善，对2台或2台以上的设备进行同时使用，对导航设备的可靠性进行提升，通常来说，还要将近距离了望传感器进行配备，从而可以对ARPA、AIS的缺陷进行有效的弥补。在对设备进行完善时，要结合具体的情况，结合具体问题将设备进行配置，使效果达到最佳。设备完备后，要定期检测设备，有效更新设备，从而使设备的功能得以完善，从而可以使船舶自动导航的精准性得到有效提升，使安全性得到保障。

4 结 语

对于船舶自动化导航来说，已经是未来船舶行业发展的主要方向。在科技发展的过程中，船舶自动化导航技术的推广越来越深入，同时要完善、改进这些技术，将技术中存在的问题进行解决，使船舶产业的发展得以推进，明确今后发展趋势。在船舶行业发展过程中，要依托于船舶航线的安全性，一定要提升自动化导航的可靠性，这样可以促进船舶行业的深入发展，使得社会经济效益得到有效提升。

参考文献

[1]徐绍衡.21世纪船舶自动化技术的最新发展[J].江苏科技大学学报，2014（6）.

[2]李 健.驾驶台资源管理与船舶的航行安全[J].中国航海，2016（11）.

[3]张振运.船舶自动化导航存在的问题与对策[J].中国水运，2015（9）.

收稿日期：2018-9-10

作者简介：陆立勇（1982-），男，助理工程师，本科，主要从事船舶电气设备调试工作。

陈建卫（1984-），男，助理工程师，本科，主要从事船舶电气设备调试工作。