基于ECDIS和AIS的船舶避碰輔助決策系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著國際貿(mào)易的發(fā)展，世界海運量迅速擴大，人們?yōu)榱颂岣叽斑\輸?shù)陌踩院徒?jīng)濟(jì)性進(jìn)行了船舶自動化方面的各種研究，其中通信導(dǎo)航系統(tǒng)作為船舶的一個重要組成部分在保障航海安全性方面起著極其重要的作用，各種通信導(dǎo)航設(shè)備也是不斷地被研制出來并應(yīng)用于船舶上。電子海圖顯示及信息系統(tǒng)（Electronic Chart Display andInformation System，簡稱ECDIS），是現(xiàn)代航海的一項新技術(shù),它通過導(dǎo)航接口連接各種航海儀器，并對各

2、航行的實時信息進(jìn)行處理、綜合顯示，因此它在保障航行安全和提高航行工作效率等方面發(fā)揮著顯著的作用。船載自動識別系統(tǒng)（ShipborneAutomatic Identification System，簡稱AIS）是一種可以傳輸大信息量、跨越障礙、抗天氣影響、具有船岸、船船間信息聯(lián)網(wǎng)的能力和近距離目標(biāo)顯示的海上通信系統(tǒng)。AIS系統(tǒng)不僅增強了船舶在海上航行中的相互識別能力，而且為海上交通安全的信息化管理提供了重要保障。而船舶避碰系統(tǒng)也是現(xiàn)代航海

3、技術(shù)中重要的研究課題，它對于預(yù)防船舶間碰撞事故的發(fā)生，保證船舶安全航行發(fā)揮著十分重要的作用。開發(fā)一個有效的避碰輔助決策系統(tǒng)有助于減少或避免人為決策失誤造成的航行事故。因此，本研究以電子海圖顯示與信息系統(tǒng)和船載自動識別系統(tǒng)作為船舶避碰決策系統(tǒng)的主要信息來源，結(jié)合船舶避碰原理，建立了一個船舶避碰輔助決策系統(tǒng)，以期為海上安全航行提供有力的保障。 本文的主要工作如下：首先，本文介紹了電子海圖的數(shù)據(jù)組織形式及顯示特征，電子海圖的特點及應(yīng)用

4、趨勢，電子海圖顯示與信息系統(tǒng)及國際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，即S-57(數(shù)字海道測量數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn))和S-52(海圖內(nèi)容與顯示規(guī)范)。并借鑒一些國內(nèi)外對電子海圖顯示與信息系統(tǒng)的研究成果，概括出電子海圖顯示與信息的軟硬件基本框架以及軟硬件的選擇。依據(jù)這個基本框架，在Visual C++6.0的軟件環(huán)境下開發(fā)了電子海圖顯示與信息系統(tǒng)，并重點介紹了電子海圖顯示與信息系統(tǒng)各個功能模塊的作用以及實現(xiàn)過程。其次，本文分析了船載自動識別系統(tǒng)的原理及其結(jié)構(gòu)，給出結(jié)構(gòu)框

5、圖。并對船載自動識別系統(tǒng)的各關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了歸納整理，尤其對AIS信息進(jìn)行了深入的研究。利用各相關(guān)的國際技術(shù)規(guī)范，建構(gòu)了一個AIS報文解碼流程，對AIS報文進(jìn)行了解碼，并在Visual C++6.0的開發(fā)環(huán)境下建立一個AIS信息數(shù)據(jù)處理模塊，最后實現(xiàn)了在所開發(fā)的電子海圖系統(tǒng)上疊加顯示了AIS信息。同時對各種AIS信息的設(shè)置進(jìn)行處理，以方便用戶。最后，本文將ECDIS和AIS提供的數(shù)據(jù)作為船舶避碰決策系統(tǒng)的可靠的動靜態(tài)信息來源，同時依據(jù)《國

6、際海上避碰規(guī)則》深入分析了船舶避碰原理，建立了船舶避碰輔助決策系統(tǒng)的推理機制。并建立了可行的安全會遇距離數(shù)學(xué)模型，同時利用Windows的API函數(shù)建立了矩形搜索區(qū)域進(jìn)行海圖數(shù)據(jù)庫的搜索。依據(jù)設(shè)計理念，利用計算機技術(shù)開發(fā)了基于ECDIS系統(tǒng)和AIS系統(tǒng)的船舶避碰輔助決策系統(tǒng)。此船舶避碰輔助決策系統(tǒng)針對海上航行時各種典型的會遇局面進(jìn)行了仿真。仿真表明該系統(tǒng)較可行。 本文的研究僅針對廣闊海域的船舶避碰決策。隨著ECDIS技術(shù)、AIS