???智能船舶發(fā)展趨勢(shì)分析
—以海海事巡邏艇為例
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摘要 3
摘要
船舶作為海上重要交通工具陡鹃，其智能化成為世界各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)。本文概括了智能船舶的特點(diǎn)，總結(jié)已有成就并指出問(wèn)題和和可能的改進(jìn)措施和思路轩触。就我國(guó)廣闊的海域和現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)，探索海事巡邏艇在通訊與識(shí)別家夺、安全與自動(dòng)航行和動(dòng)力方面可能解決的措施和方法脱柱。
關(guān)鍵詞：智能船舶海事巡邏艇船舶智能化e航海
一．智能船舶概況
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1.發(fā)展智能船舶的原因
近年來(lái)由于智能船舶概念的興起以及智能船舶技術(shù)的日益發(fā)展，船舶智能化已經(jīng)成為全球航運(yùn)的大勢(shì)所趨拉馋。出于通過(guò)船舶智能化降低船舶控制和管理難度榨为，減少人為誤操作，提高設(shè)備及船舶營(yíng)運(yùn)的安全煌茴，優(yōu)化船舶航行随闺，控制燃油消耗、降低成本蔓腐，提高收益等目的矩乐，目前智能船舶的研究已在全球范圍內(nèi)開(kāi)展。[]
2.智能船舶是什么
2015年12月1日合住，由中國(guó)船級(jí)社（CCS）編制的《智能船舶規(guī)范》正式對(duì)外發(fā)布绰精，其中定義：“智能船舶指利用傳感器、通信透葛、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段笨使，自動(dòng)感知信息和數(shù)據(jù)，并通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理分析技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)行僚害×蛞”智能船舶以“大數(shù)據(jù)”為基礎(chǔ)，運(yùn)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和匯集萨蚕、大容量計(jì)算靶草、數(shù)字建模、遠(yuǎn)程控制等先進(jìn)的信息化技術(shù)岳遥，實(shí)現(xiàn)船舶智能化的感知奕翔、判斷分析以及決策和控制，從而更好地保證船舶的航行安全及運(yùn)營(yíng)效率智能船舶也是《中國(guó)制造2025》中明確重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域浩蓉，代表了船舶未來(lái)的發(fā)展方向派继，關(guān)乎航運(yùn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)宾袜。[]
3.智能船舶功能模塊
中國(guó)船級(jí)社發(fā)布的《智能船舶規(guī)范》將智能船舶分為六大功能模塊：智能航行、智能船體驾窟、智能機(jī)艙庆猫、智能能效管理、智能貨物管理和智能集成平臺(tái)绅络。
4.智能船舶中的關(guān)鍵技術(shù)?
（1）信息感知技術(shù)
船舶信息感知是指船舶能夠基于各種傳感設(shè)備月培、傳感網(wǎng)絡(luò)和信息處理設(shè)備，獲取船舶自身和周?chē)h(huán)境的各種信息恩急，使船舶能夠更安全杉畜、可靠航行的一種技術(shù)手段。
（2）通信導(dǎo)航技術(shù)
通信技術(shù)是用于實(shí)現(xiàn)船舶上各系統(tǒng)和設(shè)備之間假栓，以及船舶與岸站寻行、船舶與航標(biāo)之間的信息交互。常用的通信方式主要包括：VHF（甚高頻）匾荆、海事專網(wǎng)拌蜘、海事衛(wèi)星、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（手機(jī)網(wǎng)絡(luò)）等牙丽。導(dǎo)航技術(shù)是用于指導(dǎo)船舶從指定航線的一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)简卧，通常包括定位、目的地選擇烤芦、路徑計(jì)算和路徑指導(dǎo)等過(guò)程举娩。船舶常用的導(dǎo)航技術(shù)包括早期的無(wú)線電導(dǎo)航和現(xiàn)在廣泛使用的衛(wèi)星導(dǎo)航。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為我國(guó)船舶導(dǎo)航領(lǐng)域提供了新的發(fā)展契機(jī)构罗。
（3）能效控制技術(shù)
2007年铜涉，世界海運(yùn)船舶排放CO2達(dá)10.4億噸，其中國(guó)際海運(yùn)排放CO2約8.7億噸遂唧，分別占當(dāng)年全球CO2排放總量的3.3%和2.7%芙代。為提高船舶能效、減少船舶溫室氣體排放（節(jié)能減排）盖彭，國(guó)際海事組織（IMO）提出EEDI（新造船設(shè)計(jì)能效指數(shù)）纹烹、EEOI（船舶營(yíng)運(yùn)能效指數(shù)）等評(píng)價(jià)標(biāo)。智能船舶的發(fā)展應(yīng)順應(yīng)“綠色船舶”的發(fā)展潮流召边，分析通航環(huán)境铺呵、裝載量、吃水隧熙、主機(jī)功率（轉(zhuǎn)速）等因素與船舶營(yíng)運(yùn)能效指數(shù)EEOI之間的內(nèi)在關(guān)系片挂，在保證船舶安全和營(yíng)運(yùn)效率的前提下，通過(guò)優(yōu)化控制船舶航速贞盯、裝載量宴卖、吃水滋将、航線等，以最大限度降低EEOI指數(shù)症昏。
（4）航線規(guī)劃技術(shù)
航線規(guī)劃是指船舶根據(jù)航行水域交通流控制信息、前方航道船舶密度情況父丰、公司船期信息肝谭、航道水流分布信息、航道航行難易信息蛾扇，智能實(shí)時(shí)選擇船舶在航道內(nèi)的位置和航道攘烛，以優(yōu)化航線，達(dá)到安全高效镀首、綠色環(huán)保的目的坟漱。目前常用的航線規(guī)劃方法包括：線性規(guī)劃方法、混合整數(shù)規(guī)劃模型更哄、遺傳算法芋齿、模擬退火、粒子群優(yōu)化算法等智能算法
（5）狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)
狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是以監(jiān)測(cè)設(shè)備振動(dòng)發(fā)展趨勢(shì)為手段的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)預(yù)報(bào)技術(shù)成翩，通過(guò)了解設(shè)備的健康狀況觅捆，判斷設(shè)備是處于穩(wěn)定狀態(tài)或正在惡化。未來(lái)船舶故障診斷可考慮以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)麻敌，運(yùn)用多尺度分析方法來(lái)構(gòu)建設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)栅炒。故障診斷技術(shù)就是在船舶機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆卸設(shè)備的情況下，掌握設(shè)備的運(yùn)行狀況术羔，根據(jù)對(duì)被診斷對(duì)象測(cè)試所取得的有用信息進(jìn)行分析處理赢赊，判斷被診斷對(duì)象的狀態(tài)是否處于異常狀態(tài)或故障狀態(tài)，判斷劣化狀態(tài)發(fā)生的部位或零部件级历，并判定產(chǎn)生故障的原因释移，以及預(yù)測(cè)狀態(tài)劣化的發(fā)展趨勢(shì)等。
（6）遇險(xiǎn)預(yù)警救助技術(shù)
水上交通事故時(shí)有發(fā)生鱼喉，尤其是碰撞和擱淺事故秀鞭，往往造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。無(wú)論是在海上還是內(nèi)河水域扛禽，船舶碰撞是最為常見(jiàn)的水上交通事故類型锋边，在所有的水上交通事故中占很大的比例。船舶遇險(xiǎn)預(yù)警與搜救技術(shù)能夠有效的降低事故的發(fā)生率以及降低事故的損失编曼。
（7）自主航行技術(shù)
《智能船舶規(guī)范》中定義豆巨，智能航行系指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等對(duì)感知和獲得的信息進(jìn)行分析和處理掐场，對(duì)船舶航路和航速進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化往扔；可行時(shí)贩猎，借助岸基支持中心，船舶能在開(kāi)闊水域萍膛、狹窄水道吭服、復(fù)雜環(huán)境條件下自動(dòng)避碰，實(shí)現(xiàn)自主航行蝗罗。[]
5.目前技術(shù)發(fā)展的成果和難點(diǎn)
雖然GPS艇棕、AIS、電子海圖串塑、VHF 等無(wú)線電設(shè)備和導(dǎo)航設(shè)備等都廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代船舶上沼琉，同時(shí)，基于各種自動(dòng)化設(shè)備的綜合橋樓系統(tǒng)桩匪、集成控制系統(tǒng)和機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)等自動(dòng)化系統(tǒng)都已普遍應(yīng)用打瘪，且技術(shù)成熟，但是傻昙，距離上述智能船舶對(duì)智能化的要求還有不少差距闺骚。無(wú)論是尚有技術(shù)難度的船-岸大容量通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)屋匕、智能決策技術(shù)葛碧，還是現(xiàn)有數(shù)據(jù)的融合及轉(zhuǎn)化，還是為了長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮必須規(guī)劃和整理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)过吻，都是擺在造船人面前的艱巨任務(wù)进泼。
建議結(jié)合E-航海、E-內(nèi)河的規(guī)劃纤虽，基于已有的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施乳绕，加快關(guān)鍵技術(shù)的研究，擴(kuò)展現(xiàn)有設(shè)備的智能化功能逼纸。
6.當(dāng)前國(guó)際上取得的先進(jìn)成果
2012 年洋措，由德國(guó) Fraunhofer CML、挪威 MARINTEK杰刽、瑞典查爾姆斯理工大學(xué)等 8 家研究機(jī)構(gòu)共同合作的“MUNIN” 項(xiàng)目（基于智能化網(wǎng)絡(luò)的海洋無(wú)人航行）[28]菠发，首次以無(wú)人散貨輪為對(duì)象開(kāi)展大型無(wú)人船的研究。
挪威船級(jí)社（DNV）在船體結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)贺嫂，艦船性能管理滓鸠、船體集成管理等方面都持續(xù)進(jìn)行研究，建立數(shù)字化船體模型第喳，開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的工具糜俗，可為世界各國(guó)航運(yùn)公司提供系統(tǒng)監(jiān)控及報(bào)告、高質(zhì)量和綜合性的視覺(jué)信息、全生命周期信息悠抹、通過(guò)3D 結(jié)構(gòu)模型實(shí)現(xiàn)清晰通信等技術(shù)服務(wù)珠月。
作為全球最大的船舶設(shè)備供應(yīng)商之一，英國(guó)的羅爾斯·羅伊斯公司最近幾年提出了自動(dòng)船舶（Autonomous Ship）楔敌，機(jī)器人船舶（Robotic Ship）啤挎，無(wú)人船舶（Unmanned Ship）蹲堂，船舶智能化（ShipIntelligence）等概念歇拆。2013 年，羅爾斯·羅伊斯公司開(kāi)展無(wú)人駕駛貨船（ robotic cargo ship）項(xiàng)目的研究础嫡，這種無(wú)人駕駛貨船可以從全息控制室實(shí)現(xiàn)全部操作氛谜，并可以航行到世界各地。羅羅公司認(rèn)為区端，智能船舶的下一步發(fā)展應(yīng)該著眼于遠(yuǎn)程遙控和無(wú)人駕駛值漫。該公司在2014年就開(kāi)始開(kāi)發(fā)名為“未來(lái)操作體驗(yàn)概念”(Future Operator Experience Concept)的岸基遙控系統(tǒng)。2016年3月织盼，該公司又與芬蘭國(guó)家技術(shù)研究中心(VTT)杨何、阿爾托大學(xué)和坦佩雷大學(xué)人機(jī)互動(dòng)研究中心結(jié)成合作伙伴，擬于2020年前推出成型產(chǎn)品沥邻。通過(guò)與VTT進(jìn)行技術(shù)合作危虱，羅羅公司夠有效評(píng)估遠(yuǎn)程遙控自動(dòng)化船舶的設(shè)計(jì)方案。[]
7.總論
總體來(lái)說(shuō)唐全，部分智能船舶相關(guān)技術(shù)理論較為成熟（環(huán)境感知技術(shù)埃跷、通信導(dǎo)航技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)等）邮利，已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)用弥雹，但有些技術(shù)理論缺少在真實(shí)環(huán)境下的驗(yàn)證（能效控制技術(shù)、航線規(guī)劃技術(shù)延届、安全預(yù)警技術(shù)剪勿、自主航行技術(shù)等），因此方庭，智能船舶總體仍處于快速發(fā)展階段厕吉，還未完全成熟。隨著船舶技術(shù)械念、信息技術(shù)的發(fā)展头朱，以及“大數(shù)據(jù)”的智能應(yīng)用，正推動(dòng)著智能船舶的加速出現(xiàn)订讼。船舶智能化的發(fā)展將是決定未來(lái)船舶行業(yè)發(fā)展方向的重要因素髓窜；除了信息感知、通信導(dǎo)航、能效管理等關(guān)鍵技術(shù)寄纵，自動(dòng)停泊鳖敷、離岸，自動(dòng)維修程拭，自動(dòng)清洗定踱，自動(dòng)更換設(shè)備部件，自我防護(hù)等同樣將會(huì)趨于智能化發(fā)展恃鞋；隨著船舶智能化相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展崖媚，最終可實(shí)現(xiàn)由智能系統(tǒng)設(shè)備逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闀?huì)思考的智能船舶，促進(jìn)船舶安全恤浪、高效航行畅哑。并為我國(guó)航運(yùn)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。
二水由、海事巡邏船的介紹
我國(guó)是海洋和航運(yùn)大國(guó)荠呐，是國(guó)際海事組織A類理事國(guó)，在和平開(kāi)發(fā)和利用海洋資源砂客、履行國(guó)際公約中發(fā)揮著重要作用泥张。但是由于歷史原因，鞠值，我國(guó)水上交通安全監(jiān)督管理能力還不適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要媚创，與我國(guó)海洋大國(guó)和航運(yùn)大國(guó)的地位極不相符。20001年彤恶，《中國(guó)海事發(fā)展綱要》提出钞钙，到2005年，中國(guó)海事將要把1000海里內(nèi)的國(guó)際航線和海上設(shè)施等納入監(jiān)管范圍粤剧，50海里內(nèi)重要干線航道和重要港口附近的應(yīng)急到達(dá)時(shí)間不大于3小時(shí)歇竟。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的要求存在于多方面，其中一個(gè)重要原因即為具有遠(yuǎn)航能力的現(xiàn)代化的海事巡邏船抵恋。
海事巡邏船在海事巡航執(zhí)法等諸多方面中發(fā)揮著關(guān)鍵作用焕议，其任務(wù)主要包括：1、執(zhí)行海上巡邏弧关、監(jiān)管盅安、警戒、護(hù)航世囊、交通疏導(dǎo)2别瞭、執(zhí)法取證：處理和調(diào)查一切海上事故的必須交通工具，維護(hù)水上秩序 3株憾、應(yīng)急搜救：承擔(dān)水上搜尋救助組織和海上應(yīng)急值班工作蝙寨，協(xié)調(diào)和指導(dǎo)的有關(guān)工作晒衩。
海事巡邏船上應(yīng)配備的光電跟蹤取證系統(tǒng)能夠良好實(shí)現(xiàn)海上取證，有效地進(jìn)行海上內(nèi)交通事故調(diào)查和處理墙歪、搜尋和水域污染檢測(cè)等活動(dòng)听系。海上取證不似陸地證據(jù)那般固化，會(huì)隨時(shí)間和海流虹菲、風(fēng)向的變化而變化甚至消滅靠胜。及時(shí)準(zhǔn)確的海上取證極為重要。因此毕源，該系統(tǒng)在海事巡邏船得以應(yīng)用浪漠。
海事巡邏船還有一個(gè)特殊艙室——多功能廳。此廳類似于會(huì)議室霎褐，不同的是該亭內(nèi)具備巨屏顯示器以及安裝電腦和各種電子設(shè)備的操作臺(tái)址愿。此廳不僅用于召集緊急會(huì)議，更可以通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)冻璃，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)指揮部用特殊頻點(diǎn)甚至高頻無(wú)線通話與漁政必盖、海關(guān)船舶通信聯(lián)絡(luò)；也可以通過(guò)船上海事衛(wèi)星系統(tǒng)接入全國(guó)海事網(wǎng)俱饿，甚至接入國(guó)際海事組織。
海事巡邏船能保證我國(guó)領(lǐng)海的安全塌忽，幫助我國(guó)實(shí)現(xiàn)海上透明化的宏偉目標(biāo)拍埠。而其更智能化是海事巡邏船的發(fā)展趨勢(shì)，也是我們應(yīng)努力的方向土居。
三枣购、海事巡邏船的智能化
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基于海事巡邏船的特點(diǎn)及現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)有限度的海事巡邏船的的智能化是必要且可行的擦耀。海事巡邏船的任務(wù)及功能有其特殊性棉圈，不同于其他船種。其主要任務(wù)類型包括巡邏護(hù)航眷蜓、監(jiān)管執(zhí)法分瘾、搜救指揮、污染防治業(yè)務(wù)和維護(hù)國(guó)家安全和利益吁系。[5]根據(jù)《國(guó)家水上交通安全和救助系統(tǒng)布局規(guī)》制定的監(jiān)管目標(biāo)德召，巡邏船要能在１２ｈ之內(nèi)到達(dá)離岸２００ ｎ ｍｉｌｅ內(nèi)的任何水域，在９０ｍｉｎ之內(nèi)到達(dá)離岸５０ｎｍｉｌｅ內(nèi)的重點(diǎn)水域汽纤。該任務(wù)需求對(duì)船舶航速提出明顯需求上岗，但考慮到節(jié)省燃油，船舶日常巡航是低速航行的蕴坪，僅在需要時(shí)才迅速提高航速肴掷，因而要求船舶在中低速和高速的狀態(tài)下都能有較低的耗油率敬锐。同時(shí)，考慮到重大海難大多發(fā)生在惡劣海況下呆瞻，要求船舶有優(yōu)良的操縱性和適航性台夺、較大的續(xù)航力和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及先進(jìn)的通信指揮和救援設(shè)備。表一歸納了海事履職的主要任務(wù)與船舶主要性能的相關(guān)性其中船舶生存能力主要指船舶穩(wěn)性和抗沉性[6]栋烤。
針對(duì)以上對(duì)海事巡邏船的規(guī)范和要求谒养，本文將討論海事巡邏船在解決通訊與識(shí)別、安全和自動(dòng)航行及動(dòng)力方面可能的措施及思路明郭。
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1.通訊與識(shí)別
??船舶間通訊主要通過(guò)衛(wèi)星通訊和地面通信买窟，關(guān)于海事巡邏船隊(duì)間的通信，可以考慮移動(dòng)自組網(wǎng)技術(shù)薯定。自組網(wǎng)是指一組帶有無(wú)線接收裝置的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成的一個(gè)多跳臨時(shí)性的自治系統(tǒng)始绍。主要應(yīng)用在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支持的環(huán)境中或現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)不能滿足移動(dòng)性機(jī)動(dòng)性等要求的情況下。自組網(wǎng)一般采用按需路由策略话侄，按需路由認(rèn)為在動(dòng)態(tài)變化的自組網(wǎng)環(huán)境中亏推，沒(méi)有必要維護(hù)去往其他節(jié)點(diǎn)的路由，僅在沒(méi)有去往的節(jié)點(diǎn)陸游的時(shí)候才“按需”進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)年堆，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由表內(nèi)容是按需建立吞杭。通過(guò)上述部署可以實(shí)現(xiàn)編隊(duì)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交流。
關(guān)于船舶的識(shí)別变丧，上世紀(jì)年代后期芽狗，美國(guó)、日本及西歐國(guó)家開(kāi)發(fā)了基智能交通系統(tǒng)（ITS）現(xiàn)在己經(jīng)趨于成熟痒蓬，為該領(lǐng)域的發(fā)展指明了方向童擎。船舶交通服務(wù)系統(tǒng)(VTS）最早在歐洲建立，起初應(yīng)用于內(nèi)陸水域攻晒，目前已經(jīng)被沿海各國(guó)普遍應(yīng)用顾复。
對(duì)于海事巡邏船來(lái)說(shuō)，它的主要執(zhí)法對(duì)象既包括強(qiáng)制安裝AIS系統(tǒng)的大型船舶鲁捏，也包括相關(guān)水域的小型船只芯砸。基于相關(guān)情況碴萧，本文主要提出基于VTS+AIS模式（船舶交通管理系統(tǒng)船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)）和基于GPS+GIS+GPRS/CDMA系統(tǒng)的兩種識(shí)別方式乙嘀。
VTS是通過(guò)前端的雷達(dá)和后端的綜合信息處理系統(tǒng)，將船舶的位置破喻、速度虎谢、方向等信息顯示在顯示器上，并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)交通流的組織曹质、助航等服務(wù)的電子系統(tǒng)婴噩。這對(duì)組合的優(yōu)勢(shì)
在于擎场，能夠最大程度地發(fā)揮雷達(dá)和的互補(bǔ)作用，對(duì)于大型（等強(qiáng)制要求安裝終端設(shè)備的船舶而言几莽，基本上能夠?qū)崿F(xiàn)全覆蓋迅办。但船載設(shè)備設(shè)備的費(fèi)用相對(duì)來(lái)說(shuō)較高，因此安裝的成本太大章蚣，而砂石運(yùn)輸船等小型船舶又屬于非船舶站欺，沒(méi)有強(qiáng)制安裝終端的要求，因此纤垂，這套方案對(duì)于小型船舶而言矾策，不易于推廣實(shí)施。
GPS+GIS+GPRS/CDMA系統(tǒng)定位精度比較高峭沦，分辨率可以達(dá)到15米贾虽，速度測(cè)量精度可以達(dá)到0.1米秒；能夠更準(zhǔn)確地把握周邊信息吼鱼，通過(guò)地圖將船位置信息標(biāo)注到海圖上蓬豁，實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶的監(jiān)控和管理，對(duì)沿海菇肃、內(nèi)河這些移動(dòng)地粪、聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)覆蓋率高的區(qū)域，更有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶安全航行提供助航服務(wù)琐谤；更有利于實(shí)時(shí)通信驶忌，在移動(dòng)、聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)笑跛，網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣容^快，傳輸?shù)臏?zhǔn)確率較高聊品，也實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化通信的目標(biāo)飞蹂；經(jīng)濟(jì)實(shí)用，性價(jià)比高翻屈，這也是與其他種船舶監(jiān)控方式相比的最大優(yōu)勢(shì)陈哑。一些小型施工船，強(qiáng)制其安裝價(jià)格昂貴的設(shè)備伸眶，將會(huì)給這些船舶帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)壓力惊窖。而基于的方案能夠充分利用公共通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)通信費(fèi)用較低厘贼，船載終端的成本更加低廉界酒，不會(huì)像設(shè)備那樣增加船方更多的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，比較有利于推廣嘴秸。
由于可以通過(guò)技術(shù)的手段來(lái)轉(zhuǎn)換GPS信息與AIS信息的數(shù)據(jù)格式毁欣，因此庇谆，小船的數(shù)據(jù)信息在系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)集成顯示。
2.安全和自動(dòng)航行
智能船舶的航行對(duì)通訊的安全性和設(shè)備的可靠性提出了很高的要求凭疮。對(duì)于通訊饭耳，一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)完整的安全模型應(yīng)由以下五部分組成：安全管理执解、入侵檢測(cè)寞肖、安全保護(hù)、安全恢復(fù)衰腌、安全響應(yīng)新蟆。評(píng)價(jià)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全的程度應(yīng)當(dāng)遵循“木桶原則”，即以最低網(wǎng)絡(luò)安全程度作為判斷的依據(jù)桶唐。因此栅葡，一個(gè)安全無(wú)漏洞的系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)從各個(gè)方面來(lái)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全尤泽，應(yīng)當(dāng)構(gòu)建一個(gè)多層的安全保護(hù)網(wǎng)欣簇。在實(shí)現(xiàn)定位功能和數(shù)據(jù)傳輸方面，選取了信號(hào)穩(wěn)定坯约、成本較低的GPS定位系統(tǒng)熊咽，以及GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，突出了節(jié)約經(jīng)費(fèi)的思路闹丐；在小船監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于管理方面横殴，通過(guò)對(duì)新系統(tǒng)的研究，找到了將小船AIS目標(biāo)融合到目標(biāo)中的途徑卿拴，迎合了系統(tǒng)集成化的趨勢(shì)衫仑；在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，對(duì)VTS安全網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了較為認(rèn)真的分析研究堕花，提出了一個(gè)四層安全架
構(gòu)文狱，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)安全的理念。
??智能船舶的自動(dòng)航行需要一系列軟硬件支持缘挽，現(xiàn)有的一人橋樓和無(wú)人機(jī)艙的技術(shù)并不穩(wěn)定瞄崇，通常在實(shí)踐過(guò)程中并不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。智能船舶在算法設(shè)計(jì)上系統(tǒng)應(yīng)采用變論域模糊控制通過(guò)實(shí)時(shí)控制舵角輸出實(shí)現(xiàn)船舶航向的精確控制壕曼。目前以專家系統(tǒng)苏研、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制算法為核心的第四代自動(dòng)舵系統(tǒng)腮郊。目前比較常見(jiàn)的船舶航向控制系統(tǒng)主要由上位機(jī)摹蘑、航向控制器、舵伺服系統(tǒng)等部分組成其中上位機(jī)作為數(shù)據(jù)參數(shù)的發(fā)送端,主要實(shí)現(xiàn)航向控制值的設(shè)定及當(dāng)前船舶所受擾動(dòng)量的輸入;航向控制器則在結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)智能算法運(yùn)算實(shí)現(xiàn)控制舵角值的輸出;最后由舵伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)舵機(jī)控制及當(dāng)前舵角反饋,以此實(shí)現(xiàn)船舶航向智能控制轧飞。
智能船舶的避碰功能也是船舶航行過(guò)程中需要考慮的重要問(wèn)題纹蝴。不同船型有不同的回轉(zhuǎn)半徑庄萎，不同速度下有不同的轉(zhuǎn)彎角速度。要想真正實(shí)現(xiàn)船舶避碰ARPA功能塘安，每種船型的數(shù)學(xué)模型是不一樣的糠涛。如果是運(yùn)輸船舶，不同（裝載量）兼犯，其特性也不一樣的忍捡。換言之，船舶避碰 ARPA 軟件還要具有“不斷學(xué)習(xí)”的能力切黔，以適應(yīng)海事巡邏船巡邏執(zhí)法的需要砸脊。與傳統(tǒng)的“ARPA 功能”相比，新型導(dǎo)航雷達(dá)要與“船舶能效管理系統(tǒng)”有接口關(guān)系纬霞，實(shí)現(xiàn)自身船型特性數(shù)據(jù)的輸入和實(shí)時(shí)修正凌埂。
與傳統(tǒng)的“觀察”相比，新型導(dǎo)航雷達(dá)要與“船舶氣象儀”及其他氣象設(shè)備有接口關(guān)系诗芜，獲得實(shí)現(xiàn)天氣瞳抓、海浪等氣象特性數(shù)據(jù)的自動(dòng)輸入和實(shí)時(shí)修正。根據(jù)目標(biāo)的大小需要變換量程伏恐，或者需要調(diào)節(jié)增益孩哑，新型導(dǎo)航雷達(dá)本身能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。另外翠桦，借助岸基支持中心横蜒，也能遙控實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。
現(xiàn)代導(dǎo)航雷達(dá)顯示器能夠與“電子海圖顯示與信息系統(tǒng)（ECDIS）”和 “船舶自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）進(jìn)行融合销凑。這樣的雷達(dá)畫(huà)面丛晌，就是智能船舶的實(shí)時(shí)場(chǎng)景。與傳統(tǒng)的“融合觀察”相比斗幼，新型導(dǎo)航雷達(dá)能夠與對(duì)外通信系統(tǒng)或情報(bào)系統(tǒng)有接口關(guān)系茵乱，能夠?qū)ⅰ皩?shí)時(shí)場(chǎng)景”傳輸?shù)桨痘С种行模员銓?shí)現(xiàn)岸基互動(dòng)孟岛，更好的維護(hù)我國(guó)利益，實(shí)現(xiàn)海事巡邏船的預(yù)定功能督勺。
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[if !supportLists]3.?[endif]船舶動(dòng)力
海事巡邏艇對(duì)速度有著明確的要求渠羞，要求其在指定時(shí)間內(nèi)到達(dá)出事海域，同時(shí)要求起能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間巡航智哀。這就對(duì)海事巡邏艇的動(dòng)力裝置的性能次询，尤其是速度和可靠性提出了要求。當(dāng)前船舶動(dòng)力系統(tǒng)種類可分為：柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)和燃?xì)廨唲?dòng)力系統(tǒng)瓷叫，前者優(yōu)點(diǎn)是：安全可靠屯吊，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠啟動(dòng)迅速功率范圍大部分負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)性能好效率可觀技術(shù)比較成熟送巡，而目前市場(chǎng)上半數(shù)以上船舶使用的就是這一系統(tǒng)；而后者具有質(zhì)量輕功率大盒卸、尺寸小骗爆、環(huán)保等優(yōu)良特性，但同時(shí)也有油耗高蔽介、對(duì)燃料要求高的缺點(diǎn)摘投。目前國(guó)內(nèi)船舶動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：雙燃料單缸輸出功率大的常規(guī)智能型柴油機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)、電力動(dòng)力系統(tǒng)（采用交流變頻技術(shù)虹蓄，易于布置犀呼，節(jié)能，噪聲小薇组，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制）外臂、和混合動(dòng)力系統(tǒng)（可靠性高，常用于軍船和大型遠(yuǎn)洋商船）律胀。
在船舶汽輪機(jī)調(diào)速過(guò)程中經(jīng)常采用PID控制器宋光，這主要是由于PID算法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)累铅，利于實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的智能控制跃须。但在常規(guī)PID算法需要人工試湊，不利于實(shí)現(xiàn)船舶的智能化娃兽。要對(duì)其進(jìn)行智能化改造菇民，采用基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊型PID控制器。
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