海上航标系统空间信息与助航系统研究

王进

摘 要：航标是船舶安全航行的重要助航标志，是保证海上运输通道畅通的重要手段，是航行安全保障体系的重要组成部分。航标系统的正常运行和船舶在航行中对航标信息的正确及时掌握，关系到海上主要人命和国家财产安全。针对导航信息管理和导航信息服务的需求，研究了基于电子海图和导航遥测的导航信息管理和导航信息服务的技术实现。

关键词：航标 空间信息 助航系统

1.引言

海上航標是助航设备之一，而助航系统为航行船舶安全提供助航服务的各种设施的总称。日本称之为“航路标识”，欧洲和美国称之为“AIDS TO NAVIGATION”。它是影响海上船舶航行安全的主要因素。其中的一个因素，也是水上运输的重要设施。良好的通航标准体系是保障我国改革开放和海上运输畅通的重要手段。

1.1国内外研究现状

我国目前使用的导航灯、控制装置和柴油发电系统大多是国产设备，技术水平低，机械传动和分立元件多，故障率高，可靠性差，只能通过增加故障补偿设备备用的方式，才能确保正常工作。随着技术的发展，发达国家的导航设备得到了迅速的更新。灯已发展成为高效率、智能化的灯，柴油机已被选用为长期运行、无故障、自动切换的机型。控制部分也发展成为一个高可靠性，无人遥测遥控系统。发达国家几年前已经建立了人工智能基站系统。直到2006年初，中国才基本建成。然而，由于人工智能系统的所有权和技术问题，人工智能基站系统尚未发挥其主要的导航信息服务功能。

1.2本文研究内容

本文分析了国际标准IHO S57电子海图数据、遥测导航系统、电子海图数据三维航道，AIS数据集成，基于WEB-ECDIS的导航信息发布等方面服务的技术实现进行了研究。在提取电子海图符号位数据、叠置AIS数据、三维监测、可视化性能评价的基础上提出了对航标遥测遥控系统的修改建议。随着国际导航援助的最新发展，以及广泛使用的综合和联合导航手段的需要提出了一种基于AIS和WEB-ECDIS的新型辅助导航方法的信息服务模式。

2.海上航标空间信息管理及关键技术研究

2.1电子海图技术

目前，可作为我国电子海图产品开发基础的标准有：海图规范、中文海图规范、编码规则数字元件的特点，数字图形数据的采集和处理规则。其中，现阶段标准基本上是纸质的，但也可以在电子海图产品的生产实施，在1995年，已开发的数字图形显示设备随着电子海图技术的飞速发展，我国尚未形成完整的电子海图标准体系，特别是在我国海洋出版社根据我国数字海图的坐标转换，新矢量数字海图的格式不同，以前的数字海图是旧照片。新的格式已被使用，但没有正式升级到标准；矢量数字格式的数据格式，标准的数字格式，标准的版本发布数字移动通知、标准电子海图产品、应用程序。必须制定或修订功能、性能和相应的硬件和软件环境等标准。建立和完善我国电子海图技术标准体系，是21世纪以来我国电子海图应用发展亟待解决的重大问题。

2.2基于遥测和 AIS 的航标 RPMS

考虑到运动的标志本身是在一个椭圆形的形状与潮流的变化，大多数情况下运动的距离和运动的速度是不均匀的，如果运动的标志是由开放的一段时间内由RTU发送的GPS数据点的轨迹。对水下流动或沉积的影响，以及对导航标志的管理，直接导致了对导航服务造成重大损害，及时发现导航标志是非常重要的。全球定位系统（GPS）的特点是静止基准的基础上，考虑水的流动或海底松散或者航行标志被外力拖拽或碰撞，因此轨迹点不在航行标志的位置；所以与GPS数据有一个很大的差距。

在电子海图上，基于RPMS和AIS船载数据的叠加分析，建立了一个有效的识别船舶撞击导航标志的方法，同时也发现了船舶碰撞的危险性。船舶与航标的碰撞，提醒船舶注意航行和避免碰撞。通过以上分析，可以得到以下动态数据：通过AIS实时获取的AIS数据包括对于船舶的特点，在电子海图上，通过远程控制系统获得实时的GPS导航标志，并在电子海图上显示在一个圆的形式，三个椭圆可以比较飞行位置的RPMS创建的电子图。为了准确地得到航标的近似运动范围，利用该方法对船舶碰撞事故的发生可能进行警示，以保证航标以及导航信息服务及时对船舶提供了快速的技术支持。

2.3航标监管信息通信标准

鉴于必须控制距离的航标，无论是在遥远的海岸附近，还是在远洋，如果采用VHF通信方式，如果实现了短期负荷数据的遥测功能，电源供应器就成了一个大问题。由于采用VHF，必须建立一个VHF接收设备，甚至基本的VHF接收站，目前在一个更高的价格。因此，充分利用公共网络资源，特别是GPRS和GSM的连接，在当前和未来的几年是一个更现实和经济的方法。本文认为，尽管RTU终端收集了更多的信息，但监控管理器的工作更方便，但RTU是一个相对复杂的仪器；考虑到不同的导航标志，国内外没有综合的、通用的终端设备，RTU的集成是必要的。第二，从大量实际经验的角度，减少了RTU的功能。必须避免远程控制RTU端口运行的数据量。RTU终端应考虑到外部封装的耐久性，说明了国内多年来建立RTU系统的主要原因是RTU终端在外部封装不能抵抗环境不利海况长期以来的袭扰。

3.海上航标新助航信息服务及关键技术研究

3.1基于E-ANIS助航信息服务机制的助航系统

Working Group on an Aid to Navigation Information Service根据导航标志的遥测系统，在适当的坐标数据基础上，对相关的信息进行了广播。本地通信系统。在实施AIS的地区，AIS也将广播E-ANIS信息。为了了解业务状况和便于维护，许多国家的导航局目前正在使用远程测量系统收集有关导航标志性能状况的信息。E-ANIS将从遥测系统中检索所有遥测信号的状态信息，并将其与一类故障表中的故障进行比较，如果有在表中列出的缺陷，将被发送到当地的助航系统中。

E-ANIS信息将直接发送到船上的显示器通过IEC 1162标准的接口，如数字接口，导航和无线电通信设备。显示装置是一个电子海图和信息显示系统。然而，随着船舶图形显示技术的发展，船舶的三维显示成為可能，船舶的虚拟现实显示是一个可视化的海洋场景。在好天气条件下，在一个闪光的勘探标志或类似的符号表示的变化。勘探标志如果一个新的船舶残骸或危险的物体没有被标记在图表上，它将被标记在相应的水域以类似的方式改变勘探标志的情况。助航信息中一级和三级的信息是连续的，每一个时间间隔的两分钟和三分钟之间的距离，直到一个危险的物体被清除，纠正或校正或标记的运动。四级信息可以通过相应的一或三级信息无效。二和三级信息是连续传输的时间间隔从2-3分钟直到危险物质被清除。四级信息可以通过相应的二级信息无效。

3.2基于AIS助航信息服务机制的助航系统

在22-AIS消息的信息类型中，AIS 21信息是应用AIS传输标记的最重要的消息。除了AIS 14的特殊信息传输安全信息和AIS 8的特殊信息传输气象信息和海洋气象数据，包括21所有信息航空公司。信息21是一个特殊的信息导航。在消息21中，启动间隔设置为三分钟。它也可以增加或减少，但必须考虑到VDL能力和灯塔设备的能耗。AIS可以通过AIS本身的导航助手创建导航信息，或者通过AIS本身直接广播，或者可以收集导航数据并将其传输到另一个站点，然后可以广播AIS信息。集中的，集中的AIS信息是建立在航空，没有实际的灯塔在显示位置。灯塔AIS是安装在灯塔上的AIS设备。相当于移动终端，它要求与AIS系统要求一致。考虑到大多数浮式助航器和一些固定式助航器由于电源结构的限制而受到严格的限制，如果使用AIS船舶直接作为辅助导航系统的一个组成部分，可能超出原设计的能源需求，必须考虑到高质量的AIS设备本身。成本。鉴于AIS的实际应用和经济性，在每个信标上安装AIS是不合适的，因此建立了AIS半自动信标的方法。AIS信标不是一个完整的AIS设备，不能直接发送信标信息，如移动终端，其中包含AIS信息通过链路B发送除AIS以外的数据，然后由靠近基站或其他AIS信标组件接收。

4.总结

本论文通过跟踪和研究当前国内外海上航标助航信息服务的最新发展动态，深入研究了航标空间信息管理和助航信息服务的需求和实现技术，提出了航标空间信息管理的新思路、新方法和新技术，通过进一步研究 E-ANIS 助航信息标准，提出了建立基于 AIS 的新助航信息服务模式。

参考文献：

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