航海技术对船舶避碰自动化的影响

航海技术对船舶避碰自动化的影响

黄华

大连测控技术研究所，辽宁 大连 116000

摘要：近年来，随着航海技术的不断发展和进步，船舶避碰自动化在确保海上交通安全方面发挥着越来越重要的作用。传统的航行方式主要依靠人工观察和判断，但这种方式容易受到人为因素的影响，导致避碰决策的延迟或错误。而船舶避碰自动化技术的应用，则能有效地消除或减少这些人为因素对航行安全的影响。本文主要探讨了航海技术对船舶避碰自动化的影响，并提出了利用航海技术提升船舶避碰自动化的对策。

关键词：船舶避碰；自动化；安全导航；事故风险；运行效率

引言：

航海技术的快速发展为船舶运营带来了许多新的挑战和机遇。船舶避碰自动化是航海技术发展的重要方向之一，在保障船舶安全运行和提高运输效率方面具有巨大的潜力。本文旨在探讨航海技术对船舶避碰自动化的影响，并提出相应的对策，以提高海上交通的安全性和效率。

1 航海技术对船舶避碰自动化的影响

1.1 航位推算系统的应用

航位推算系统是一种利用航海仪器和现代导航技术进行船舶位置推算的系统，通过收集和分析船舶位置、航速、航向等相关数据，结合卫星导航系统、雷达和电子地图等技术，能够精确计算出船舶的实时位置信息，提供给船长和船舶自动导航系统使用。航位推算系统可以实时获得船舶的位置信息，从而为船长和船舶自动导航系统提供准确的数据支持。在遇到其他船只或障碍物时，船舶可以利用这些准确的位置信息进行决策，采取正确的避碰措施，避免碰撞事故的发生。由于航位推算系统可以实时更新船舶的位置信息，船长和船舶自动导航系统可以及时掌握船舶的运行状态，随时做出调整和改变航向的决策[1]。船舶可以更灵活地避开潜在的障碍物或其他船只，保证航行的安全和顺利进行。航位推算系统的应用还可以提高船舶的自动化程度，通过将航位推算系统与自动导航系统、自动舵系统等相关设备进行集成，船舶可以实现更加智能化的避碰操作。航位推算系统不仅能够提供准确的位置信息，还可以与其他设备进行数据交互和协同控制，使船舶的避碰操作更加精确和高效。

1.2 船舶自动驾驶系统的推广

随着航海技术的不断进步，船舶避碰自动化得到了极大的推动和发展。船舶自动驾驶系统的推广也成为了现代航海领域的重要议题。传统的船舶避碰是依靠船员经验和视觉判断进行的，容易受到人为因素的影响，存在较大的主观性和风险。而自动化系统通过使用先进的雷达、传感器和计算机技术，能够实时监测周围水域的船只和障碍物，进行全方位、高精度的避碰计算和决策。船舶的碰撞风险大幅降低，航行安全性得到了大幅度的提升。传统航行方式需要依赖船员的驾驶技巧和人工操作，存在着疲劳驾驶、操作不准确等问题。而自动驾驶系统能够自动执行航向、航速的调整和操作，从而减轻了船员的工作负担，提高了工作效率。船舶可以根据预设的航行计划和目的地，自动寻找合适的航线，进行精准的航行控制[2]。不仅提高了航行的精确性和准确性，也减少了人为误操作带来的风险和安全隐患。船舶的自动化系统可以根据实时的天气、海况和航行参数进行智能调整，选择最优的航行方式和速度，从而降低船舶能耗和燃油消耗。这不仅为航运企业节约了成本，也减少了对环境的污染。船舶自动驾驶系统的逐步推广可以说是符合当前低碳环保的趋势，并且有助于推动船舶行业的可持续发展。

1.3 遥感技术在船舶避碰中的应用

遥感技术是指通过遥感器获取地面、海洋等物体的信息，并对其进行分析和解释的技术。在船舶避碰中，遥感技术可通过卫星、雷达等设备监测海上的船只、浮标、礁石等物体的位置、速度、航向以及避碰规则等信息，为船舶的避碰决策提供准确可靠的数据。卫星图像可以提供广阔的视野，能够覆盖大范围的海域，通过分析图像中的船只位置、航向以及速度信息，可帮助船舶判断是否存在碰撞风险，并采取相应的避碰措施。雷达是船舶避碰中常用的技术之一，而遥感技术可以辅助雷达提供更全面的数据。通过使用卫星遥感技术，可以对雷达监测范围之外的海域进行扫描，提供雷达无法覆盖的区域的船舶信息。这对于识别远离船舶的海洋障碍物以及监测其他散布在海域中的船只有着重要的作用，有效地提高了船舶避碰的准确性和安全性[3]。遥感技术还可以提供海洋气象条件的数据，这对船舶的避碰决策也具有重要意义。通过遥感技术获取海洋中的风力、海浪、潮汐等信息，可以帮助船舶预测未来的海况，从而避免进入恶劣的天气条件下航行，减少避碰风险。

2. 利用航海技术提升船舶避碰自动化的对策

2.1 引入人工智能技术

为了提升船舶避碰自动化的能力，引入人工智能技术可以通过利用先进的感知技术，实现船舶避碰系统的智能化。借助于计算机视觉和雷达等技术，船舶可以准确地感知到周围环境中的其他船只、障碍物和海洋状态。利用机器学习算法，船舶可以自动学习和识别各种可能的避碰情况，并做出相应的反应。人工智能技术可以帮助船舶系统更加准确地判断避碰的紧急程度和最佳行动方案，从而确保船舶的安全。人工智能技术还可以应用于船舶的路径规划和决策系统中，通过分析历史航行数据、海洋环境数据和船舶动力学模型，人工智能系统可以预测未来的船舶行为和可能的危险情况。基于这些预测结果，船舶可以做出最佳的路径规划和航行决策，避免与其他船只发生碰撞或陷入危险区域。人工智能技术的引入可以大大提高船舶避碰系统的预警能力和响应速度。人工智能技术还可以应用于船舶通信系统中，提升船舶间的信息传递和合作能力。通过利用自然语言处理和机器翻译等技术，船舶可以实现多语言间的实时通信，消除语言障碍。同时，人工智能系统还可以帮助船舶进行信息交流和共享，从而提高船舶间的合作效率，避免信息不对称导致的可能冲突。

2.2 完善船舶碰撞预警系统

为了提升船舶碰撞预警系统的完善程度，应加强对船舶碰撞预警系统的研发和技术创新。通过引入先进的雷达、声纳和卫星导航技术，提高系统的感知与监测能力，确保能够准确、及时地发现与跟踪其他船舶的动态信息。同时，结合人工智能和大数据技术，对海上交通数据进行分析和挖掘，建立船舶碰撞预警的模型和算法，实现对潜在危险的预测与预警。完善系统的信息交互与通信功能，船舶碰撞预警系统需要具备与其他船舶、岸上监控中心和海上交通管制机构进行实时通信的能力，以便及时共享航行意图、位置信息和遇险情况等关键信息。这样可以实现智能协同与合作，提高系统的整体效能和响应速度。改进系统的人机交互界面与显示方式，船舶碰撞预警系统必须提供直观、清晰的信息展示与操作界面，使船员能够直观地了解系统提供的预警信息和建议，迅速做出正确的决策。同时，可以采用智能语音交互技术，辅助船员与系统进行实时的语音对话，提升系统的易用性和人机交互效果。加强对系统性能和稳定性的监控与管理，船舶碰撞预警系统是船舶避碰自动化的核心技术，因此必须保证系统的高可靠性和稳定性。通过建立有效的监测与维护机制，定期对系统的硬件设备、软件程序和数据通信进行全面检查和更新，及时修复漏洞和故障，确保系统在海上航行中的稳定运行。

2.3 发展智能导航系统

智能导航系统是一种结合了人工智能、机器学习、传感器技术等多种技术的航海导航系统。可以通过实时收集和分析海洋环境数据、船舶动态数据以及其他相关信息，实现船舶避碰决策的自动化。智能导航系统可以利用人工智能和机器学习技术对大量的历史数据进行分析和建模，从而预测船舶避碰的风险。通过分析不同海域、不同时间段的历史数据，系统可以学习和识别出各种不同的避碰模式，并给出相应的避碰建议。这样，船舶在遭遇紧急情况时可以快速做出正确的反应，提高避碰的准确性和安全性。智能导航系统可以通过传感器技术实时感知并监测船舶的运动状态和周围环境。传感器可以收集船舶的位置、速度、航向等动态信息，并通过数据传输和处理，快速分析出船舶与其他船只或障碍物之间的相对位置和距离。当检测到潜在的碰撞风险时，系统可以及时发出警报，并提供相应的避碰措施。智能导航系统还可以与其他船舶避碰系统进行信息共享和协同控制。通过与其他船舶的通信，系统可以实现船舶之间的协同工作，在避碰过程中相互配合，避免碰撞事故的发生。同时，系统也可以与岸基监控中心进行数据交互和远程监控，从而提供更全面和准确的船舶避碰决策支持。

3 结束语

航海技术在船舶避碰自动化方面的应用已经取得了显著的进展，但仍存在一些挑战和问题。通过引入人工智能技术、完善碰撞预警系统和发展智能导航系统等对策，可以进一步提升船舶避碰自动化水平，提高海上交通的安全性和效率。

参考文献

[1]张睿.航海技术对船舶避碰自动化的影响[J].船舶物资与市场,2023,31(06):17-19.

[2]陈栢照.基于新航海技术的船舶避碰自动化功能与应用探析[J].珠江水运,2023,(11):3-5.

[3]钮晓浩.新航海技术对船舶避碰自动化的影响[J].中国航务周刊,2023,(21):52-54.