新航海技术下的船舶避碰自动化探讨

李志特 吴飞 武汉交通职业学院

自从大航海时代开辟以来，航海技术就成为各个国家重点发展的内容。我国拥有几千公里的海岸线，大力发展现代化的航海技术，不仅能够促进我国的国际贸易交流，同时对于国防安全和领海主权的保障也提供有效的支持。尽管目前航海技术和国际海洋规则已经十分完善，但是仍然会发生船舶碰撞事故。尤其是远洋航行的大型船只，在发生船舶碰撞事故后，则会对船员构成生命的威胁。同时，远洋航行发生事故，也难以采取及时的救援。如果船舶运输着化学或石油物品，则会对海洋造成污染。通过对目前船舶碰撞事故的调查情况可以看出，船员不遵守《国际海上碰壁规则》是造成人为事故的主要原因。为了尽可能的减人为因素对船舶碰撞事故的因素影响，船舶避碰自动化技术就显得十分重要。在科学技术不断发展的今天，新航海技术下的避碰自动化技术的研究成为重要的内容。

1.新海航技术的发展现状

1.1 船舶避碰自动化研究情况

科学技术的应用和发展，对于航海技术产生了很大的影响。进入新世纪以来，众多的科技成果应用到航海技术中。目前比较先进的计算机网络技术、大数据云计算技术等，这些先进的科学技术实现了船舶航行中信息化、智能化的展现。这些先进的科学技术，推动了整个航海技术的革命性转变，实现了船舶航行自动化及避碰技术领域的突破。目前，对于船舶避碰自动化技术的研究，主要是采集和分析水下、水上物目标信息来源为基础，围绕信息进行处理并且做出决策，然而由传感技术来自动控制船舶的操作系统，做出避让等提示或者措施，来实现自动化避碰效果的。目前来说，宽水域船舶航行中的技术难点是信息的量化处理及自动化生成，同时也是目前航海避碰技术的主要研究内容。所谓的信息良好处理，就是在船舶航行中，能够判断与目标船舶或者障碍物的安全距离及航行情况，采取量化处理，从而实现安全距离以内的应变操作，避免产生碰撞。

1.2 避碰自动化与人为因素控制

人为因素是船舶碰撞的重要原因，如果考虑到人为因素，就需要对船员进行精细化的管理，对船员的驾驶技术和应变能力进行强化。随着船舶自动化技术的不断加强，对船员的要求也越来越高。当下的船员不仅要具备传统船舶航行中的基本能力，同时也能够熟悉和操控信息技术下的船舶操作技术。在新航海技术的发展下，依然要始终认识到人的因素的重要性。未来的船舶自动化技术的发展和应用原则，不应该是将人为控制所淘汰，而是要以科技技术来弥补人为操作的不足，最大程度的降低人为操作的失误，实现人与智能技术的有效结合。

1.3 船舶避碰与船舶触礁问题

船舶的碰撞与船舶的触礁是两种常见的事故，这两种事故造成的原因很大的区别，但是对于事故预防的技术，有着很大的共同之处。在大部分情况下，船舶的避碰系统和船舶的避礁是分开来实现的，在船舶航行过程中，需要同时解决这两个问题。现阶段，在船舶避碰的决策问题已经基本上解决，需要关心的问题则是在性能上的优化。海上航行的情况复杂，各个海域的情况也不同，目前来说，有的海域的自动避碰技术仍然存在滞后的现象。水域下的礁石等问题也十分复杂，近海与远海有着明显的区别。水下探礁的技术于水上障碍物船只的探测，都需要保证其可靠性和即时性。在传统的海洋航行中，需要通过传统导航雷达来实现对这些信息的获取，但是获取的信息不够准确，这些信息有时会使船员产生一定的误判。在20世纪80年代以后，一些船舶就实现了海上暗礁声纳探测系统，能够精准的进行障碍物于船舶距离进行探测，可以准确的计算出障碍物的距离，并且能够评估安全水深，一旦存在隐患，就可以实现预警。

2.新航海技术在船舶避碰中的应用

2.1 船舶避碰自动化对AIS的运用

AIS（船舶自动识别系统）的出现，对于船舶航行有着十分重要的意义。在AIS的帮助下，船舶避碰自动化系统发挥了越来越重要的作用。通过使用AIS技术，可以增强船舶避碰措施，增强ARPA雷达、船舶交通管理系统和船舶报告功能，在电子海图上显示所有船舶的可视化航向、航线、名称等信息，提高海上通信功能，为船舶提供一种语音和文本通信的方法，使船舶成为一个系统化的整体。AIS使用MMSI码，这是世界上唯一的编码系统。每艘船从建造开始到使用结束都有一个全局MMSI码。同时，AIS对信息的传递可以不受恶劣天气和海况的影响。总之，AIS技术对航海的避碰自动化有着十分突出的优势，对于雷达测试系统的不足有很大的辅助作用，另外，AIS可以结合到搜集和探测的各类信息，快速的向对面船舶发出信号，提醒对面船舶进行及时的避让，从而避免产生碰撞。

2.2 海图信息数字化应用

经过学者长时间的研究和实践，船舶在宽水域的避碰研究取得了一定的成果，为船舶的避碰自动化技术提供了良好的技术基础。目前来看，解决航海中的避碰技术主要存在两个问题，一是要获取船舶航行中的静态信息，二是要实现静态信息和航海自动避碰的动态信息相结合。在获取航海中的静态信息中，就要使用电子海图系统。随着信息技术和成像技术的逐渐成熟，电子海图技术的功能性也逐渐完善。电子海图信息系统和显示系统在发展中已经与声纳检测系统结合起来，成为用于避碰的静态信息。在具体工作中，通过将避碰决策模块嵌入到ECDIS中，该技术可以用于动态和静态信息的交换和处理，从而有效地解决了静态与避免碰撞信息融合的问题。在此过程中，ECDIS的作用是为自动避碰系统的操作提供可靠且有效的静态信息源，并为融合静态和动态避碰信息提供媒介。

2.3 船舶自动化航行系统

船舶自动导航系统由导航定位系统、导航方案的制定与实施、自动操舵、主机控制、水上避碰、水下防礁、气象信息接收等组成。它是由电子计算机、显示器和控制系统有机地结合在一起。一方面，它根据所需的航行计划随时测量船舶的位置并给出航迹。如果船偏离轨道，它会给出正确的航线。另一方面，船舶自动导航系统可以存储航线，自动制定导航计划，并根据获取的气象信息修改导航计划；此外，还可以在电子海图的背景下显示船舶的计划航线和实际航线，并显示图像。将图像引入到ARPA雷达自动绘图仪跟踪的防撞装置屏幕或目标指向导航显示屏幕中。另外，船舶自动化航行系统与避撞系统与防礁系统相结合，实现集中自动化的航行效果。

3.结语

对于海洋航行来说，船舶航行的安全是十分重要的。在和平时期，航海船舶受到外部打击的情况较少，船舶的航行安全与自身的航行技术有很大的关系。在经济全球化发展的今天，航海技术中应用于船舶避碰等安全保障的内容更为突出，受到各国政府和相关企业的重视。就目前来看，船舶航行中的避碰自动化技术还有很大的提升空间，相关专业人员应该在信息化技术环境下，不断提高自身的技术水平，进一步完善船舶避碰自动化技术和应用，为船舶航行提供更加有效的保障。