船舶通信导航设备的综合配套设计关键点研究.pdf

年 月计 算 机 应 用 文 摘第 卷 第 期船舶通信导航设备的综合配套设计关键点研究王彦仕（中海电信有限公司，上海）摘 要 船舶通信导航是一个融合古代与现代特征的研究领域 从指南针到莫尔斯电报再到如今的综合导航系统 经历了漫长的历史变革与技术更新 近年来 船舶通信导航系统在现代化领域取得了显著进展 涉及电子海图 雷达导航等领域 使陆海一体化成为现实 此外 电视电话 船舶卫星电视等通信技术的突破 也为相关研究提供了新的可能 这将推动我国船舶通信走向更加先进 现代和智能化的方向 文章旨在探讨传统通信导航设备的综合配套设计关键要素 关键词 船舶 通信导航设备 综合配套设计中图法分类号 文献标识码 引言在我国，船舶导航通信设备在民用行业的应用历史并不长。多年前，我国主要使用了日韩、欧美等国家生产的设备。由于我国对国家安全更加关注，船舶导航通信领域的关键技术研究得到了增强，已初步研发出一系列综合船舶系统集成设计技术。经过几十年的发展，我国在船舶通信导航领域所使用的高端设备，如计程仪、罗经、风速风向仪、测深仪等，已与日韩、欧美等差距进一步缩小；电子海图显示、雷达等设备的研究水平也得到了显著提升。气象传真机、船舶自动识别系统（）、卫星通信系统、航警接收机、甚高频无线电话等设备的技术研究也取得了成果，我国已初步掌握了部分产品的核心技术。尽管我国船舶导航通信系统技术水平不断提升，但地面通信系统宽带偏低的难题仍未得到真正解决，这导致各类服务需求无法得到充分满足。要实现卫星通信，仍需获得（移动卫星通信系统）的支持，但这将显著增加成本费用，推广使用面临一定难度。同时，部分通信导航设备的可用性受到性能或元器件等因素的影响而降低。在全球范围内，各国都高度关注航海技术的发展，导致船载通信导航设备的种类和数量不断增加。然而，在使用这些设备时必须考虑“兼容性问题”，若设备和系统不兼容，可能会导致信息共享受阻，增加船舶人员的操作负担，并引发海上事故。因此，进一步深入了解船舶通信导航设备的综合配套设计显得尤为必要。桥楼航行值班报警系统规范以及配套设计 桥楼航行值班报警系统（）监测桥楼活动，旨在防控海上事故的发生。该系统的主要目的是对值班驾驶员（）的警觉性进行监督。任何原因导致 未能履行职责，该系统都会向船长或后备驾驶员发送警报。根据船舶航运标准规范，自 年 月 日起，任何总吨超过 的货船都应配备桥楼航行值班报警系统。尽管在此规范强制执行之前，这类设备已经开始应用，但规范强制执行后，设备性能和要求都得到了显著改进。然而，需要注意的是，系统与航行设备报警系统之间存在差异。航行设备报警系统主要监督船员值班情况，如果在规定时间内船员未执行按钮复位操作，系统将发出报警信号，以防止值班船员出现疲劳驾驶等情况。如果值班人员仍未及时响应，系统将向船长或其他授权人员发送警报信号。相比之下，系统则是一种综合性的导航设备故障报警系统。一旦设备出现故障，系统会将报警信号输出到综合报警系统，从而使船员根据设备报警情况做出统一处理。这两种系统可以进行组合应用，为船舶航行提供双重保障。此外，一人桥楼的集成船舶系统（）的系统布置和驾驶室设备指导原则于 年发布。在操作设备的过程中，需要确保值班人员坚守岗位，若出现值班报警，还应根据实际情况进行险情处理，以达到防控事故的效果。为船舶设计提供了基准，对设备配置数量、性能、驾驶室布置位置以及实施等提出了更高的要求。同时，还对各类船级、型号、类别、吨位的船舶进行了统一规范，从而使船舶通信设备的规范化和系统化设计得到更为有力的保证，极大地提升了船舶设计的整体效率。在使用一人桥楼技术装备时，综合报警系统一旦接收到输出的报警信号，将精确显示故障的类型、位置以及可采取的应对措施。此外，该系统还能够接收复杂的数字报警信号，从而提高通信速率，增强反应的灵敏性。尽管目前在全球范围内尚未制定统一的国际版一人桥楼技术装备标准，随着研究的不断深入，这方面的研究将逐渐成熟，势必会出台全球统一的一人桥楼指导规则。雷达、导航显示规范以及配套设计雷达和导航规范在 年发布并开始执行，这些新规范的实施提升了雷达性能、保养维护以及 接口性能等方面的要求。雷达在船舶中扮演着“灵魂与眼睛”的角色，（国际海事组织）也要求不断优化雷达性能，以确保船舶安全航行。作为雷达的关键辅助导航设备，能够精准提供其他船舶的位置和相关信息，从而避免碰撞事故的发生。然而，在雷达的配备和设计中，除了需要考虑原有的、罗经、接口、测深仪、计程仪等，还必须兼顾电子海图接口问题，因为电子海图的配备也是至关重要的。此外，当前主流厂家纷纷推出 （海图雷达），实现了海图与雷达的一体化。因此，在系统设计时，有必要综合分析雷达和海图的兼容性，以确保海图雷达和雷达（叠加）功能均正常。在配备设备时，最好选择同一品牌的产品型号。远程识别目标系统（）规范以及配套设计 根据船舶航运标准规范，年 月 日后制造的船舶应配备远程识别目标系统（）功能证书。具体要求包括：提供 信息，发送发射数据，以及每 小时完成一次船舶位置传输。许多通信导航设备制造商在设备升级后普遍增加了远程识别目标系统，以确保实现每隔 小时传输位置更新目标。即使在陆地上，也能随时监测船舶的航行情况或位置，从而实现高效的船舶管理，保障航行安全。电子海图系统规范以及配套设计根据船舶航运标准规范，以下三种情况的船舶应按规定配置电子海图：（）自 年 月 日起制造的客船总吨超过 吨，以及油轮总吨超过 吨；（）年 月 日后制造的货轮总吨超过 吨；（）年 月 日后制造的货轮总吨超过 吨。该规范对电子海图提出了更高的性能和证书要求，设计过程中应特别关注船舶制造时间。电子海图显示系统在航行信息系统中同样具有重要的地位，现在已经能够直接替代传统纸质海图。它能够显示罗经、雷达、全球定位系统（）、自动识别系统（）以及测深仪等一系列定位信息，而且在紧急事故发生后还能发出报警信号。从数量的角度来看，电子海图系统的配置并没有强制要求配备双套系统。根据船舶航运标准规范的要求，单套电子海图系统也是符合规范的。如果要求备份系统，可以将纸质海图视为电子海图的备份。为了满足无纸化要求，建议配置两套可独立运行的电子海图系统，但这两套系统的分显示器不应作为备份。对于一人桥楼的船舶，还需要根据“规范”的指引配备相应的备份系统。例如，按照（挪威船级社）的规定，一人桥楼需要配置两套独立的电子海图系统，以满足备份的要求。而按照（美国船级社）的要求，一人桥楼则不需要配备两套电子海图系统，而是可以将带有操纵键盘的分显示器用作电子海图的备份（同时将纸质海图作为参考）。电子海图的典型特征是接口复杂且数量众多。通常情况下，电子海图几乎可以与任何导航设备进行连接，包括计程仪、测深仪、风速风向仪、自计 算 机 应 用 文 摘 年第 期动舵、电子罗经、雷达等。如果电子海图配备了综合显示仪，还需要输入大量机舱模拟信号。由于输入要求的差异，需要配置多种类别和数量的接口装置。此外，电子海图与雷达接口需要特别关注雷达图像叠加功能。这意味着可以在电子海图上叠加显示雷达图像，能够使海员通过海图来分析雷达图像，更清晰地了解其他障碍物或船舶的具体情况。要确保这一功能的实现，前提是保证海图图像软件与雷达之间能够充分兼容，系统设计时应尽可能保持品牌的统一性。同时，电子海图与自动舵的接口同样非常特殊，尤其是在要求综合桥楼的船舶中。电子海图与自动舵软件能够充分兼容，具备（航迹控制系统）证书成为探究 系统设计和优化改进的关键点之一。导航系统 导航系统涵盖海事环境保护、船舶安全等一系列内容。作为一项新生产物，导航系统在岸基和导航协调中的应用得到了广泛认可。随着卫星通信技术持续发展，导航系统的作用将更加突出。同时，越来越多的专家将关注点放在船舶集成导航系统的研发上。因此，在使用 导航系统时，应充分考虑其软件兼容性和船舶局域网等问题。系统功能接口测试船舶通信导航系统可以将大量仪器和设备进行集成与统一处理。从设备操作的视角来看，在设计阶段应首先对设备进行严格测试，初始化仪器设备，进行数据的发送与接收，以及设备的关闭等操作。在测试特殊仪器设备的过程中，应优先扩展和定义用户接口，因为这些接口能够独立完成测试，并对其功能进行统一定义。不同设备在系统中的测试流程可能存在一定的差异，因此在测试操作过程中，根据不同设备和仪器，应分别进行独立的 文件封装，以确保测试系统调用规范得到统一定义。船舶通信导航系统功能接口测试流程如图 所示。设备接口功能组件的构成包括三个要点：链路层、接口层、功能映射层。其中，链路层的主要作用是通过接口层实现不同类型接口和仪器的互相交换，从而实现仪器类型、接口类型、程控语言、操作系统等功能。接口层根据设备功能来确保接口软件调用功能正常。功能映射层的主要任务是确保链路层和接口层之间的数据转化、传输能够顺利实现。常用的物理接口包括，和。这些接口标准和规范与测量仪器的互换性、易用性等特点相契合。图 船舶通信导航系统功能接口测试以 标准测试接口为例，涉及的通用函数接口可以被定义为：（）；初始化，（）；打开，（）；关闭，（）；测量结果读取，；控制仪器指令下发。船舶通信导航系统的功能测试结果呈现出多样性特点，根据不同类型的船舶用户需求进行个性化定制。测试结果可以通过多种方式进行记录，包括数据库、文档、电子图表、表格、记录仪、网页、打印机等。在测试过程中，还需要对中间结果进行记录、存储和监控，以确保数据备份完整性，并及时准确地了解故障情况，以便采取有效的处理措施。结束语我国是一个航运大国，同时是一个船舶建造大国。然而，我国在船舶导航通信设备配套技术研究方面仍存在不足。在航运事业持续发展的背景下，进行船舶通信导航设备的综合配套设计技术研究显得尤为重要，在考虑设备性能和要求的基础上，注重解决技术和设备的适应性以及兼容性问题。参考文献：尹鹏鹏现代信息技术在船舶通信导航系统中的运用船舶物资与市场，（）：李永攀，蒋轩，郑刚我国渔业船舶甚高频通信设备使用现状与管理对策世界海运，（）：李冰蟾，毛波基于 的船舶通信导航设备实训系统设计与实现实验技术与管理，（）：张进利基于 的船舶通信信号设备故障检测系统开发舰船科学技术，（）：作者简介：王彦仕（），本科，工程师，研究方向：船舶驾驶台通信导航设备应用和研发。年第 期 计 算 机 应 用 文 摘