船舶导航应用.ppt

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1、21世纪船舶集成导航系统二、船舶导航发展存在的问题一、船舶导航发展历史及现状三、船舶集成导航系统四、总结与展望一、船舶导航发展历史及现状导航的概念源于航海事业古人常用天文导航、地磁导航指引船舶的行驶100多年前出现机械式船舶计程仪，至后来陆续出现陀螺罗经、船载雷达等等。船舶导航已经走过了约一个世纪的漫长道路船舶导航发展历史一、船舶导航发展历史及现状机械式计程仪司南六分仪多普勒计程仪AIS一体机激光陀螺仪船载GPS终端21世纪，各种船舶导航系统有的已经或者将要被淘汰（LORAN-A、OMEGA）；有的被保留,不断改进、发展（陀螺罗经、计程仪、雷达

2、等）。新出现并蓬勃发展的导航技术：船载GPS、电子海图显示与信息系统ECDIS、船载自动识别系统AIS、船载航行数据记录仪VDR等。船载雷达天线一、船舶导航发展历史及现状现状二、船舶导航发展存在的问题1）传统各种单项导航技术的优劣势各种单一导航系统发展已趋于成熟稳定；各自优缺点也已明显地表现出来：优势劣势惯性导航自主式导航系统，不受外界干扰，相对精度比较高，有非常好的短期精度和稳定性，且隐蔽性好误差随时间而积累，加温时间和初始对准时间也较长，且成本昂贵GPS全球卫星导航定位精度高，全球、全天候，能连续定位需要复杂定位设备，非自主式，受制于人，当

3、前我们只能接收民用的C/A码，战时很难保证能正常使用无线电导航定位误差不随时间积累但易受外界干扰、易被发现，需导航台站天文导航用于船舶易受气象、云层、昼夜影响二、船舶导航发展存在的问题INS（IntegratedNavigationSystem）：20世纪60年代出现，是指“一种借助于电子计算机数据处理技术，将船舶上不同特点的各种单个导航设备(系统)有机的结合在一起，通过对各导航信息进行综合处理（常用Kalman滤波）,以达到提高系统定位精度、可靠性、灵活性、自动化程度的目的,并可进行各种航海功能计算的导航系统”2）组合导航INS/IBS及其局

4、限性由于单一导航系统各具优劣势，组合导航已成为当今舰船最基本、最重要的导航设备之一。二、船舶导航发展存在的问题功能：系统经过标准口输出最佳的船位经纬度、航向、航速等数据给其他导航系统；可以减轻值班驾驶员的辛苦。局限：由于船舶间未提供数据自动传输的通信系统，其优化的数据不能用于避免船舶间避碰。IBS（IntegratedBridgeSystem）：综合船桥系统，20世纪70年代出现，是指“一种利用电子计算机，用系统设计方法，将各种定位仪、雷达、ARPA（自动雷达标绘仪）、GPS/DGPS、ECDIS显示的电子海图及数字自动舵连接起来,组成船舶自动

5、航行系统。IBS系统集导航、控制、显示、监视、通信、管理等诸多功能于一体，实现航行自动化，提高航行安全性、经济性与有效性。二、船舶导航发展存在的问题功能：可以设计最佳航线，并且根据经优化处理的船位信息不断检测风、流、浪等随机干扰的影响，调整修改操船措施,以保证船舶航行在安全、经济的航线上。局限：最佳航线的设计，中长期天气、海况预报准确性的问题尚待进一步开发和解决。导航专家系统二、船舶导航发展存在的问题功能：包括船位信息采集和处理；建立知识库；编制避让方案；船舶间通信等部分；使系统在掌握足够信息的前提下，及时正确判断会遇态势，进行碰危评估，运用建

6、立的知识库，确定最佳避让措施。局限：雷达、ARPA信息及功能的缺陷：采集的雷达目标信息有限,并且容易受气象、海况地形的影响，尤其在恶劣气象海况下的信息检测可靠性下降，导致ARPA跟踪目标丢失率高；通信障碍问题：船舶间通信由于频道拥挤、人工操作通信方式以及有时还存在语言障碍等原因，实际上难以在避让前达成碰撞协议,往往因延误宝贵时间或不明对方操船意图而采用不相协调的避让机动，进而酿成碰撞。避碰专家系统二、船舶导航发展存在的问题3）设备集成导航的特点及其局限性设备多、投入大、分散配置，驾驶台拥挤相同的传感器输入接口要求，提供相同的传感信息，如:船位经

7、纬度、航向、航速、水深、风速、风向、流向、流速等相同的综合信息优化处理相同的终端显示内容，包括电子海图显示、导航定位、雷达图象与子海图叠加显示等类同的报警及打印记录在设备集成的各种系统中，子系统重复配置各种设备界面分散，操纵使用繁杂用于集成的设备本身局限性，影响集成系统的性能二、船舶导航发展存在的问题需要新型船舶集成导航系统三、船舶集成导航系统传统导航系统的局限性21世纪的船舶朝着大型化、高速化方向发展，需要安全性高、精准可靠的船舶导航自动化系统三、船舶集成导航系统1）构造新型集成导航系统的必要性2）“技术集成”构造新型集成导航系统的可能性导航

8、设备的发展趋势：已经出现了系统综合应用趋势，包括移动通信、导航、组合导航与数据船桥等一体化应用组合导航系统INS、IBS的发展特点和趋势：已经都在融入