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新型航海技术对船舶避碰自动化的影响研究

作者:未知

  摘 要:在现今我国国际贸易交流愈发频繁的情况下,为了实现海上贸易道路的保证,做好船舶避让自动化工作的研究十分重要。而在航海技术不断发展的情况下,也会使船舶避让自动化在发展中形成新的变化。在本文中,将就新型航海技术对船舶避碰自动化的影响进行一定的研究。
  关键词:新型航海技术 船舶避碰 自动化 影响
  1.引言
  在船舶航行过程当中,航行的便捷性以及安全性是非常重要的两项内容。如果在实际船舶航行当中发生碰撞情况,则将导致严重后果的发生,造成严重的财产损失以及人员伤亡。通过新航海技术在船舶避碰自动化当中的应用,则能够在对事故发生概率进行降低的基础上对避碰自动化水平进行提升。对此,即需要能够在工作中积极做好新技术的研究应用,深入分析船舶航行当中的相关因素,保障船舶的航行安全。
  2.自动化航海系统概述
  对于该系统来说,在功能方面,包括有航向自动控制系统、自动避碰系统、航线编制系统、电子海图综合航行系统以及自动定位系统。其中,航线编制系统的功能机能够根据船舶情况、环境条件以及运输任务对经济、安全的经济航线进行编制,包括有计划航速与航向,以此作为船舶自动操纵的参考输入量。航向控制系统则能够保证船舶能够始终沿着预定航线航行。避碰系统能够避免船舶在航行当中出现搁浅情况或者相互间发生碰撞情况。定位系统则能够对高精度船位置进行自动、连续以及实时的获取。在综合航行管理系统中,则能够在上述不同子系统输入信息获取的基础上,对其进行综合的比较、分析、判断以及试验,最终做出保证经济航行、船舶安全的最佳决策,及时向自动驾驶执行机构输送,对中央处理系统决策进行实时,通过显示器显示必要的航行信息,以此供操纵人员在工作中参考。
  自动化技术一直是航海过程当中的重点方向,从航海技术单元自动化开始。在上世纪60年代,出现了数据驾驶台,而在后续发展中,在智能化船舶不断研究的过程中,已经形成了集成驾驶台的传播。在新的驾驶台中,则可以通过计划和咨询终端对设计航线以及航行计划进行输入,根据计程仪、GPS以及罗经等获得航速、船位以及实际航向,以此根据既定的航向、航线、转向点以及航速对船舶进行自动驾驶,使其能够根据之前预定好的计划航线航行。在航行过程当中,当遇到来船时,系统则能够根据自动雷达标会仪功能对来船的运动要素进行获取,进行危险判断与报警处理,帮助驾驶员在航行当中对正确的避碰措施进行采取与应用。而当船舶在运行当中接近障碍物或者偏离航线时,系统也将根据预设值对相应的报警信号发出,使驾驶员积极采取相应措施。在航行过程中,对于必要的航行信息等,则可以直接在显示器当中显示,或可以通过检索查询方式从数据库中查询获得。可以说,在自动化功能背景下,船舶避碰系统的自动化是未来的重要发展方向。
  3.船舶避碰自动化现状与问题
  对于船舶自动避碰来说,其包括有水上、水下物标信息源的采集处理,避碰信息处理,生成自动决策信息以及自动实施决策等。作为航海自动化系统当中的子系统,可以由操船系统完成自动实时功能。在近年来研究当中,主要的方向即是量化处理宽水域船舶避碰信息,以及自动生成决策。在避碰信息量化方面,包括有船舶碰撞危险度评价、船安全判据以及运动要素量化等。避碰决策生成问题方面,则具有较多的方法,包括有神经网络法、专家智能技术法、模糊数学方法以及多种方式组合等。在该过程研究中,所获得的结果,即是表明在船舶碰撞搁浅等事故当中,人为因素是导致事故发生的主要因素。从该方面角度考虑,如所有驾驶人员都能够在工作中对海上避碰规则进行遵守,保证具有丰富的经验、尽职尽责,即能够实现人为因素碰撞事故的完全避免。但在实际工作当中,单单依靠人是无法对人为因素问题完全解决的,而通过专家智能技术的应用,则能够对该问题进行较好的处理。如在宽水域多中多船避碰决策中,不仅能够对专家的习惯思维进行模仿,且能够做出更为科学的决策。目前,以专家系统为基础的智能技术在避碰系统当中已经具有了较多的应用,对于宽阔水域中船舶自动避碰问题具有了较好的解决效果。
  而在研究当中获得一定成果的同时,也需要了解到,虽然在宽水域方面的自动避碰决策问题在通过研究获得了较好的解决,但在性能方面还具有提升空间。受限属于自动避碰决策相关问题,在研究当中还具有不够深入与广泛的特点。其原因,即是在水上、水下物标信息源可靠性以及探测等问题方面还没有得到有效的解决。在以往船舶运行中,在获取水上物标信息源方面,更多的对船用导航雷达进行以来与使用,而对于该方式来说,其自身局限性的存在,也使得水上物标信息源在可靠性方面对自动避碰技术的研究产生了一定的制约。
  4.航海技术对船舶避碰自动化影响
  4.1海图信息数字化应用
  在多年的研究当中,宽水域船舶自动避碰在决策研究方面获得了成果,为避碰系统的研究打下了良好的基础。在新的发展背景下,如何对受限水域自动避碰问题进行解决则成为了实际研究当中的重点问题。具体来说,在对水域自动避碰问题进行解决的过程中,有两项问题是关键性内容,首先是获取静态信息,其次即是对静态同动态避碰信息间的有机融合进行实现。静态信息获取方面,在现今数字化技术不断发展、相关应用系统不断研究应用的情况下,电子海图信息系统、显示系统同声纳探测系统在发展中得到了结合,并成为了对避碰静态信息源获取的关键思路。在具体工作中,通过向ECDIS嵌入避碰决策模块,则可以通过该技术对动静信息的交换、处理方式进行应用,以此对静态、避碰信息融合问题的有效解决。而在此过程中,ECDIS所具有的作用,即是为自动避碰系统运行提供可靠且有效的静态信息源,同时为静态、动态避碰信息间的融合做好媒介提供。
  4.2AIS系统应用
  在船舶航行过程当中,船岸间信息交换、船舶间信息交换以及船舶识别这几项工作具有十分重要的意义,也使得相关通信导航在发展中具有较多的局限。在该背景下,AIS系统得到了研究与应用。对于AIS来说,其具有饶越障碍传输、抗天气影响、信息量大以及近距离目标显示等优点,同时其也具有较多额外信息的提供,并使得值班人员在工作中可能受到过多信息的影响。其中,目标相对运动是最为关键的信息参数,是来源于雷达的参数。而对于AIS来说,其在实际工作中可能向外发出混乱或者错误的信息,且这部分信息具有随机的特点,无法以针对性、有效的方式进行正确性检验,而更多的需要驾驶员根据工作经验进行分析与判断。
  而从AIS在实际应用当中的特点可以了解到,其同雷达之间在优势方面存在互补的特点。技术缺点方面,即并非所有的漂浮物以及船舶等具有AIS的安装,且AIS还不能够对雷达进行取代,仅仅能够成为避碰系统动态信息源当中的一个传感器,在其对丰富信息提供的情况下,则可以作为雷达信息辅助信息源应用,使信息源在避碰信息的科学性以及可靠性方面具有更好的表现。同时,其也能够向目标发送本船的避让意图,在避碰系统对避让决策提出之后,可以通过AIS将形成的避让参数,包括有避让幅度、避让时机以及恢复时机等向外发送,使安装有AIS的船舶能够对船的操船意图形成及时了解,以此为基础对协调配合行动采取的基础上对船舶的安全避让进行实现。总体来说,在船舶自动避碰系统当中AIS技术的应用,首先即是能够对避碰信息科学性以及信息源可靠性进行提升,同时也能够使系统能够在运行中更好的传递避碰意图。
  5.结束语
  在上文中,我们对新型航海技术对船舶避碰自动化的影响进行了一定的研究。在未来研究当中,即需要能够进一步做好新兴航海技术的研究,在将其应用到避碰自动化系统中更好的发挥作用,在提升避碰自动化水平的基础上更好的满足船舶航行需求。
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