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[摘 要]船舶导航信号管理系统对于船舶的正常运行有着极为重要的作用，因此，采用合理的方案进行导航管理的优化是必要的。本文通过对船舶导航系统的发展分析，对船舶导航系统中的信号管理模式进行了探究，为其发展指明了方向。
[关键词]船舶导航；信号管理；信息系统
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0146-01
1 船舶导航系统的发展
船舶导航监控的一体化应用意味着不仅需要为船舶用户提供全方位的导航服务，而且必须将船舶与船公司、港口、VTS等监管部门紧密联结为一体，保证其间便捷畅通的业务交流通道，同时为监管部门提供船舶的动态监控和管理服务，一方面保障船舶的航行安全，提高运输和物流效率；另一方面促进航运服务的监管能力.在船舶导航监控一体化应用系统中，导航终端必须包含以下几个主要功能：（1）电子航道图显示、控制和查询：自动选择图幅、任意漫游和缩放、分层显示、背景控制、物标信息查询等.（2）本船定位和动态标绘：实时GPS定位并动态标绘本船的位置及运动矢量，记录本船航迹.（3）多功能报警预警：根据本船和环境状态自动进行偏航报警、撞桥报警、碰标报警、警戒区报警、方位报警、距离报警等.（4）航行管理：航线设计、航行日志管理、航程统计、预抵时间计算等.（5）综合导航服务信息查询，包括气象、潮汐、水位、航道和港口信息等.（6）航道图实时更新：实时自动下载最新的电子航道图.船舶导航模拟器不仅广泛应用于教育培训，而且在工程设计或论证中也起到了重要作用。使用虚拟现实技术创建模拟环境，环境包括风和波浪等，并以电子海图的形式，以计算机模拟船舶航行的水域。使用虚拟现实技术使之非常清晰和生动，船舶通过指定的海域的过程，在船舶导航模拟器中进行模拟和重播。模拟试验的目的是评估船舶航行在港口附近的海域、泊位或离岸舱时的航行安全，或者目的是测试码头吞吐量。可以记录许多数据，并且在水平面上的电子图表上绘制轨道。通过分析和评估记录数据，可以得到结果会议与实际的工程和设计需求，模拟测试的结果可以在理论上提供工程决策证据。
2 船舶信号管理系统分析
船舶应用终端只需要准备一台可以连接互联网的电脑，一个无线上网设备（CDMAGPRS3G）以及一个GPS或AIS设备（可通过串口或USB接口连接到电脑）即可通过无线通信网络访问航运公共综合服务门户网站，实时、方便、快捷地获取全方位的导航服务，并与相应的其他监控终端平台连为一体.监控应用终端同样只需一台可上网的电脑，即可通过Internet访问航运公共信息综合服务门户网站，随时随地、方便地实现对船舶的监控和管理。目前数字信号处理和嵌入式技术的发展，为雷达技术的发展带来了新的机遇。相对于雷达的仿真，数字雷达具有良好的性能、特点、易操作性等优点。基于嵌入式处理器和数字信号处理器（DSP）双处理器船载导航雷达系统的设计，着重于数字船载导航雷达系统架构，数字信号处理模块的硬件设计和软件算法，为DSP系统提供了整体方案。同时采用消除船舶航向控制中的噪声干扰和信号延迟问题的差分方法。首先，渐近观察者设计没有船舶运动动态参数。然后，证明观察者稳定，给出收敛条件。 最后，模拟结果表明，设计的观测者可以抑制船舶信号噪声，提高差分延迟。
3 船舶的信号导航问题探究
许多海上事故可能归因于人为错误，如粗心大意和决策错误，因此迫切需要海洋导航的信號支持工具。许多研究人员介绍了这些工具的技术，但他们几乎不考虑环境因素如水深、水道宽度、渔场等因素。在以前的研究中，需要使用模糊的船舶航行环境风险评估的概念模型。船上信号导航支持系统的开发，可以支持船舶运营，特别是关于船舶运行处理的决定，这将有助于船舶安全。系统监控几个运动相关参数，并且通过处理这些数据，向船长提供关于不同船舶处理决定的后果的信息。需要开发用于执行这些计算的软件，并在用户界面中显示对主机的建议，以及已组织用于船上运行和应变结构监控的数据采集和处理硬件。对于安全导航，风和海浪的高分辨率信息非常重要。特别是沿海地区，根据地理和水深的影响，天气和海洋情况在时间和地点发生巨大变化。通过使用SWAN作为数字波模型生成高分辨率波数据。为了估计波浪，风的数据是必要的。通过使用WRF-ARW的中尺度气象模型，生成详细的风数据。使用模拟风和波浪数据模拟船舶机动，对于船舶操纵模型，使用MMG（数学建模组）。结合高分辨率风波数据与数值导航模型，研究风浪对船舶操纵的影响。将船舶的模拟线条与航位推算轨迹进行比较，发现到风浪对移动船舶的影响是显著的。
集中在综合船舶信号系统中的碰撞检测方法（即碰撞风险评估），可以满足复杂船舶操纵中的船舶状态不确定性。采用综合船舶信号系统（IBS）中现代技术解决方案，以提高船舶密集碰撞下的导航安全性，并采用了提前检测潜在碰撞情况的船舶导航工具。在碰撞或接近碰撞的情况下，在两艘船遇到的情况下，模拟和评估了建议的基于距离的碰撞风险检测和量化方法。此外，通过扩展卡尔曼滤波器估计一个船舶相对于另一艘船的相对导航轨迹，相对航向速度矢量和相对承载矢量。然后，使用各自的速度和相对承载向量来检测和量化船舶之间的碰撞风险。因此，提出的碰撞风险检测和量化方法可以在现代综合船舶信号系统（IBS）中实现，其中可以检测到碰撞前的船舶之间的潜在风险，也是电子导航的重要组成部分。
4 总结与展望
船舶导航信息管理系统应用系统能够将航运中的船舶与船公司、港口、V T S 中心等监管部门紧密联结为一体， 保证其间便捷畅通的业务交流通道， 对保障船舶航行安全， 提高运输和物流效率， 促进航运服务的监管能力具有重大的现实意义。
参考文献
[1] 彭国均，虞金仁，黄金焰.中国海监船舶导航与监控系统的研究[J].海洋开发与管理.2006（04）.
[2] 胡力，陈耀武，汪乐宇.基于GPS和电子海图的嵌入式船舶导航系统设计[J].电子技术应用.2005（06）.
[3] 徐友方.国外船舶导航技术新进展[J].船舶工业技术经济信息.2004（07）.
[关键词]船舶导航；信号管理；信息系统
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0146-01
1 船舶导航系统的发展
船舶导航监控的一体化应用意味着不仅需要为船舶用户提供全方位的导航服务，而且必须将船舶与船公司、港口、VTS等监管部门紧密联结为一体，保证其间便捷畅通的业务交流通道，同时为监管部门提供船舶的动态监控和管理服务，一方面保障船舶的航行安全，提高运输和物流效率；另一方面促进航运服务的监管能力.在船舶导航监控一体化应用系统中，导航终端必须包含以下几个主要功能：（1）电子航道图显示、控制和查询：自动选择图幅、任意漫游和缩放、分层显示、背景控制、物标信息查询等.（2）本船定位和动态标绘：实时GPS定位并动态标绘本船的位置及运动矢量，记录本船航迹.（3）多功能报警预警：根据本船和环境状态自动进行偏航报警、撞桥报警、碰标报警、警戒区报警、方位报警、距离报警等.（4）航行管理：航线设计、航行日志管理、航程统计、预抵时间计算等.（5）综合导航服务信息查询，包括气象、潮汐、水位、航道和港口信息等.（6）航道图实时更新：实时自动下载最新的电子航道图.船舶导航模拟器不仅广泛应用于教育培训，而且在工程设计或论证中也起到了重要作用。使用虚拟现实技术创建模拟环境，环境包括风和波浪等，并以电子海图的形式，以计算机模拟船舶航行的水域。使用虚拟现实技术使之非常清晰和生动，船舶通过指定的海域的过程，在船舶导航模拟器中进行模拟和重播。模拟试验的目的是评估船舶航行在港口附近的海域、泊位或离岸舱时的航行安全，或者目的是测试码头吞吐量。可以记录许多数据，并且在水平面上的电子图表上绘制轨道。通过分析和评估记录数据，可以得到结果会议与实际的工程和设计需求，模拟测试的结果可以在理论上提供工程决策证据。
2 船舶信号管理系统分析
船舶应用终端只需要准备一台可以连接互联网的电脑，一个无线上网设备（CDMAGPRS3G）以及一个GPS或AIS设备（可通过串口或USB接口连接到电脑）即可通过无线通信网络访问航运公共综合服务门户网站，实时、方便、快捷地获取全方位的导航服务，并与相应的其他监控终端平台连为一体.监控应用终端同样只需一台可上网的电脑，即可通过Internet访问航运公共信息综合服务门户网站，随时随地、方便地实现对船舶的监控和管理。目前数字信号处理和嵌入式技术的发展，为雷达技术的发展带来了新的机遇。相对于雷达的仿真，数字雷达具有良好的性能、特点、易操作性等优点。基于嵌入式处理器和数字信号处理器（DSP）双处理器船载导航雷达系统的设计，着重于数字船载导航雷达系统架构，数字信号处理模块的硬件设计和软件算法，为DSP系统提供了整体方案。同时采用消除船舶航向控制中的噪声干扰和信号延迟问题的差分方法。首先，渐近观察者设计没有船舶运动动态参数。然后，证明观察者稳定，给出收敛条件。 最后，模拟结果表明，设计的观测者可以抑制船舶信号噪声，提高差分延迟。
3 船舶的信号导航问题探究
许多海上事故可能归因于人为错误，如粗心大意和决策错误，因此迫切需要海洋导航的信號支持工具。许多研究人员介绍了这些工具的技术，但他们几乎不考虑环境因素如水深、水道宽度、渔场等因素。在以前的研究中，需要使用模糊的船舶航行环境风险评估的概念模型。船上信号导航支持系统的开发，可以支持船舶运营，特别是关于船舶运行处理的决定，这将有助于船舶安全。系统监控几个运动相关参数，并且通过处理这些数据，向船长提供关于不同船舶处理决定的后果的信息。需要开发用于执行这些计算的软件，并在用户界面中显示对主机的建议，以及已组织用于船上运行和应变结构监控的数据采集和处理硬件。对于安全导航，风和海浪的高分辨率信息非常重要。特别是沿海地区，根据地理和水深的影响，天气和海洋情况在时间和地点发生巨大变化。通过使用SWAN作为数字波模型生成高分辨率波数据。为了估计波浪，风的数据是必要的。通过使用WRF-ARW的中尺度气象模型，生成详细的风数据。使用模拟风和波浪数据模拟船舶机动，对于船舶操纵模型，使用MMG（数学建模组）。结合高分辨率风波数据与数值导航模型，研究风浪对船舶操纵的影响。将船舶的模拟线条与航位推算轨迹进行比较，发现到风浪对移动船舶的影响是显著的。
集中在综合船舶信号系统中的碰撞检测方法（即碰撞风险评估），可以满足复杂船舶操纵中的船舶状态不确定性。采用综合船舶信号系统（IBS）中现代技术解决方案，以提高船舶密集碰撞下的导航安全性，并采用了提前检测潜在碰撞情况的船舶导航工具。在碰撞或接近碰撞的情况下，在两艘船遇到的情况下，模拟和评估了建议的基于距离的碰撞风险检测和量化方法。此外，通过扩展卡尔曼滤波器估计一个船舶相对于另一艘船的相对导航轨迹，相对航向速度矢量和相对承载矢量。然后，使用各自的速度和相对承载向量来检测和量化船舶之间的碰撞风险。因此，提出的碰撞风险检测和量化方法可以在现代综合船舶信号系统（IBS）中实现，其中可以检测到碰撞前的船舶之间的潜在风险，也是电子导航的重要组成部分。
4 总结与展望
船舶导航信息管理系统应用系统能够将航运中的船舶与船公司、港口、V T S 中心等监管部门紧密联结为一体， 保证其间便捷畅通的业务交流通道， 对保障船舶航行安全， 提高运输和物流效率， 促进航运服务的监管能力具有重大的现实意义。
参考文献
[1] 彭国均，虞金仁，黄金焰.中国海监船舶导航与监控系统的研究[J].海洋开发与管理.2006（04）.
[2] 胡力，陈耀武，汪乐宇.基于GPS和电子海图的嵌入式船舶导航系统设计[J].电子技术应用.2005（06）.
[3] 徐友方.国外船舶导航技术新进展[J].船舶工业技术经济信息.2004（07）.