关于船舶通信导航技术分析及发展趋势探讨

[摘 要]本文分析了船舶通信的特点和船舶通信导航技术的发展现状，并对船舶通信导航技术未来的发展趋势进行了探讨。

[关键词]船舶通信；船舶导航；发展趋势

中图分类号：U675.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0324-01

通信技术又被叫做通信工程、信息工程、电信工程等。该学科主要是研究通信过程中的信息传输、信号处理的原理和应用。主要包括信息采集、处理、传输、交换和重现过程[1]。信号处理和信号损耗研究是通信工程中两个重要研究环节，信号处理包括信号过滤，编码及解码等，信号损耗研究则是以降低信号传输过程的损耗为目标。通信技术按传输手段可分为无线、有线通信及其他手段，按通信类型可分为数据、语音、视频和图像通信，按承载通信设备的平台可分为移动通信和固定台站通信，按传输的带宽可分宽带通信、窄带通信及超宽带通信[2]。船舶的通信就属于移动通信的范畴。本文对船舶通信导航的特点进行了讨论，并阐述了其发展现状，展望了其未来发展的趋势。

1.船舶通信的特点

船舶通信的承载平台为船舶，使用环境是水上，与其他通信不同，船舶通信具有很显著的特点，主要表现在以下几个方面①只能采用卫星及短波进行无线通信，且通信距离一般较远；②通信设备多，频段宽，系统较复杂，且因局限于在船舶上，所占空间必定不能太大；③无固定设施可依托。

2.船舶通信导航技术的发展情况

2.1船舶通信技术发展现状

现今民用通信一般是以宽带基础网络将不同的业务网络和终端进行链接。船舶内部的设备通过网络和对外通信的设备连接来实现岸上监控系统和船舶及船舶间的通信。船舶通信的基础设施是一体化网络，其一般由四个层次构成，由下层为上层提供服务。最上层是应用层，主要包括各类应用；第二层则是网络服务层，该层主要提供数据、语音及视频三类基本信息服务；第三层则是协议层，主要包括IP通信协议及ITU通信协议等；最底层是基础设施层，该层主要为前面基层创造通信环境。

2.2船舶导航技术发展现状

船舶导航系统是由传感器及、数据处理系统、控制系统和终端显示设备构成[3]。①传感器：顾名思义，传感器是为了对各类信息进行采集，并将采集到的信号数据输入到数据处理系统进行处理。例如由计程头提供航速，由FAX头接收气象信息等[4]，目前，传感器已经越来越高度集成，体积也越来越小，往往只需要一个传感器就能实现数据的多方面采集，而且相当多的传感器已经被融入到系统中，数量也越来越少。②处理系统：所谓处理系统就是将传感器传输过来的数据进行处理的系统。其会将传感器传送过来的数据进行汇总，通过一系列的算法得到船舶航行所需要的直观的结果，并将该结果输往终端显示设备。主要有导航数据处理和显示，航速数据处理和显示，罗航向数据处理和显示，水深数据处理和显示等等；③系统控制软件：其主要是控制数据处理系统及其他设备来对船舶进行管理及控制，主要包括：综合信息管理软件、航向、航速、水深数据处理和显示软件，电子海图、自动避碰软件，气象、风向、风速信息的接收与处理软件等等；④输出设备：主要包括INS、ECDIS、雷达、IBS、ARPA等诸多设备综合显示的PC终端，自适应数控自动舵，打印机等。

2.3综合导航系统功能

①提供关于航行动态高精度的数据信息，包括海况、航向等一系列所需信息；②提供智能化的、功能丰富的电子海图；③应用雷达实现雷达显示信息和电子海图的重叠，以实现对任意两点距离及方位测量；④提供航线规划的一系列功能；⑤提供智能自动避碰功能；⑥船舶所在货物及船舶本身信息数据的显示

3船舶通信导航技术在未来的发展

3.1高精度、微型化的惯导

各种惯导在体积、精度、损耗功率、智能化等各方面精益求精，快速稳妥地将各个基础领域研究成果应用到惯导产品中来。微尺度速率积分陀螺将取代目前惯导装置中的陀螺仪，在未来其体积只有约1 cm3，功耗只有5mW，角随机游走0.001°/h，漂移率0.01°/h。发展芯片级原子钟使其体积更小、功率更低、精度更高。发展芯片级导航仪使其具有更出色的探测能力，启动速度更快，尺寸更小，功率更低，性能更稳定。

3.2宽带化、数字化的通信网络

宽带化、数字化的通信网络一直是通信方面的发展重点。拿手机来说，从过去的“大哥大”到现在的4G手机，体积越来越小，功能却越来越多，从最开始的打电话、发短信发展到现在的网上购物、网上聊天、网上办公，这些都是宽带化、数字化的通信网络发展带来的好处[5、6]。在未来，光纤通信中继距离将更远、速度将更快，目前许多地区的家庭已有了千兆光纤，通信网络的发展真真是日新月异。而在未来要想进一步发展通信网络就不得不考虑新型光纤的研制，光交换和密集波分复用技术的发展。相信在不久的将来，随着超导技术、纳米技术、光路集成技术及其他一些新型技术的发展，通信网络技术也会有翻天覆地的变化。

3.3船舶通信导航网络的综合化、一体化、智能化发展

一是可利用最近发展起来的云计算、大数据、智慧地球等促使船舶通信导航网络的网络功能不断拓展深化，以满足不同的需求，更好地应对未来的挑战。二是将过去分开的信息系统集合在一起，达到高度集成的目标，然后在一个系统下进行综合管理，使管理系统趋向于一体化。三是可借助物联网等新发展的技术，及时掌握船舶信息，使通信导航网络的操控更灵活，更具智能化。这样才能使得船舶的灵活性、智能化、生存能力和经济性得到根本改善[7]。

4.结语

船舶向高技术含量、高附加值方向发展已成为共识。历史经验证明，新科学技术的发明者和推动者在船舶发展方面始终占据主动地位，而无意于创新的跟随者处处被动。我国船舶业常是占据被动的位置。随着科技的不断发展，各行各业都在发生翻天覆地的变化，在未来，借用计算机、微电子、光电子等技术手段深度融合计算机、网络、通信及导航，以建立智能化、一体化的综合性通信导航网络是船舶通信导航技术发展的必然趋势，低成本、高精度的惯导部件和高速的通信手段更是发展的重中之重。但是对于船舶通信导航技术及其他的技术方面，我们不应该被动地去接受，而应该主动研究、主动创新以掌握主动地位。争取将我国的船舶业发展到世界一流水平。

参考文献

[1] 夏秋芬.船舶通信导航设备的综合配套设计分析[J]. 黑龙江科技信息， 2014（20）：50-50.

[2] 李圆明，丁振国， 张密. 船用通信导航设备使用技术条件的研究方法[J]. 科技风，2014（1）：38-38.

[3] 张建华.试论船舶通信导航系统的种类与发展[J]. 科研， 2015（5）：11-11.

[4] 万军，陈凯华.船舶导航信息系统接口设计[J]. 舰船科学技术， 2015（1）：204-208.

[5] 周俊，陈大为，董爱龙. 船舶数字化设计应用及发展趋势研究[J]. 工程技术：全文版， 2016（44）：00295-00295.

[6] 汤昕怡. 4G通信技术在舰船导航信息系统中的应用[J]. 舰船科学技术， 2014， 36（12）：148-151.

[7] 黄学艺. 海洋工程船舶技术发展新趋势[J]. 工程技术：文摘版， 2016（19）：00270-00270.