基于ais的跨海大橋避碰預(yù)警系統(tǒng)研究【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　航海技術(shù)</b></p><p>　　基于AIS的跨海大橋避碰預(yù)警系統(tǒng)研究</p><p><b>　　一、材料來源：</b></p><p>　　通過圖書館，電子資源數(shù)據(jù)庫查閱了大量有關(guān)AIS

2、監(jiān)控系統(tǒng)等相關(guān)方面的資料以及相關(guān)的文章和評論，從中進(jìn)行篩選，從而獲得了許多寶貴的資料和經(jīng)驗。本論文的參考文獻(xiàn)資料，包括國內(nèi)外著名的學(xué)術(shù)期刊、國內(nèi)外優(yōu)秀論文，以及著名學(xué)者的文章。在分析和總結(jié)這些資料的基礎(chǔ)上,得出AIS系統(tǒng)在實際應(yīng)用于大橋避碰預(yù)警系統(tǒng)的模型。</p><p>　　二、課題的研究歷史、研究現(xiàn)狀評述：</p><p>　　杭州灣跨海大橋是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,

3、海上交通運(yùn)輸必然產(chǎn)生流量與安全的矛盾,要解決這些矛盾，也需要根據(jù)時代的科技進(jìn)行進(jìn)步，船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）是現(xiàn)在船舶運(yùn)輸發(fā)展過程中產(chǎn)生的，它的出現(xiàn)促進(jìn)了自動船舶導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展。本課題是在AIS的基礎(chǔ)上建立跨海大橋的避碰預(yù)警系統(tǒng)，在杭州灣大橋建立以來，由于過去的船撞橋的事件屢屢發(fā)生，杭州灣大橋也不例外，有人提出過建立杭州灣VTS，也有人提出過建立杭州灣AIS網(wǎng)絡(luò)等。 耿波，王君杰等[8]，作者在對橋梁信息、橋區(qū)通航信息、橋區(qū)自

4、然環(huán)境和船撞橋的基礎(chǔ)上建立了船撞風(fēng)進(jìn)行險評估系統(tǒng)，并且認(rèn)為橋區(qū)通航密度的增大，橋區(qū)自然環(huán)境變得惡劣等會增加船舶撞橋的風(fēng)險。為了降低這種風(fēng)險，作者提出下列幾種措施：橋區(qū)設(shè)置導(dǎo)航標(biāo)、橋下施行船舶航行定線制、設(shè)置船舶航行警戒區(qū)、船舶安裝AIS導(dǎo)航系統(tǒng)、橋區(qū)建立VTS等。</p><p>　　李鋒[1]，在《防止船舶碰撞杭州灣大橋的安全管理對策》中以從某外籍船舶碰撞大橋的案例出發(fā)．分析影響大橋構(gòu)筑物安全的各方面因素，從船

5、舶交通管理系統(tǒng)建設(shè)、錨地調(diào)整、制度建設(shè)和救助設(shè)備等方面提出減少船舶碰撞大橋的安全管理對策。該文中詳細(xì)說明了由于大橋的建設(shè)改變了先前優(yōu)越的船舶通航環(huán)境和秩序，如船舶必須經(jīng)大橋南北通航孔才可以進(jìn)出、橋區(qū)所處水域通航環(huán)境變差等，而隨著各港口的快速發(fā)展，船舶通航密度也大幅度提高。并提出了大橋碰撞的幾個方法：（1）建立覆蓋大橋橋區(qū)水域及嘉興港的VTS（2）調(diào)整引航聯(lián)檢錨地（3）充實救助力量，提高救助能力（4）加強(qiáng)對碼頭公司、航運(yùn)單位、船舶代理以及

6、港口調(diào)度部門的管理，提升到港船舶安全管理水平（5）管理大橋的制度先行，保障大橋構(gòu)筑物及船舶航行、停泊、作業(yè)的安全。</p><p>　　寧波海事局[2]，在跨海大橋管理規(guī)定中對大橋的航行概況、助航標(biāo)志、推薦航法和注意事項進(jìn)行規(guī)定，如大橋自北向南依次設(shè)置四個通航孔及其對應(yīng)的橋區(qū)航道等。這個有助于在本文中對設(shè)計系統(tǒng)時有幫助。</p><p>　　耿寧[3]，在文中提到：AIS 目前已經(jīng)普及到幾

7、乎所有船舶，它的應(yīng)用及普及為航海界帶來了革命性的變革，這一變革使得海上航行事故大幅度減少，船岸之間的數(shù)據(jù)傳輸更為準(zhǔn)確便捷，提高了VTS 的工作效率，它的強(qiáng)制裝載為海事監(jiān)管提供了更加有力的手段，從而為保護(hù)海上交通管制、海洋環(huán)境保護(hù)和船舶的航行安全提供了很有力的保障。并詳細(xì)說明了AIS在避碰中的功能、AIS在VTS的應(yīng)用以及AIS在海事管理中的應(yīng)用：（1）AIS在避碰中的功能。如AIS 系統(tǒng)作為一種適合當(dāng)時環(huán)境和情況的有效的了望手段，其接收

8、的數(shù)據(jù)進(jìn)一步改善了值班駕駛員的了望信息；AIS 系統(tǒng)又是一種適合當(dāng)時環(huán)境和情況的有效手段斷定是否存在碰撞危險；AIS 系統(tǒng)又是一種避免碰撞的有效手段。（2）AIS在VTS的應(yīng)用。如實現(xiàn)了船舶自動識別，改變了傳統(tǒng)船舶動態(tài)報告模式；彌補(bǔ)了雷達(dá)系統(tǒng)的不足，改善了船舶跟蹤；減少船舶報告，優(yōu)化過路船監(jiān)督管理等。（3）AIS在海事管理中的應(yīng)用。如助航、強(qiáng)制報告船位等。有助于筆者歸納AIS功能總結(jié)。</p><p>　　何躍盛

9、等[4]，作者針對杭州灣水域的自然條件、港口航運(yùn)的發(fā)展以及杭州灣跨海大橋等水上重大工程建設(shè)情況，提出為彌補(bǔ)AIS岸基時絡(luò)建設(shè)空白區(qū)域、安全監(jiān)控杭州灣跨海太橋和中石化輸油管線安全以及提高港口營運(yùn)效率，追切需要采用像AIS這樣的新式的通信管理手段對船舶進(jìn)行管理。并由此對杭州灣AIS岸基網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方案，文中對杭州灣AIS基站的選址做了最詳細(xì)的敘述。因此該研究對杭州灣AIS網(wǎng)絡(luò)的建立做出了很好的指導(dǎo)作用。</p><p>

10、;　　蘭培真，韓斌等[5]，提出了基于AIS的引航系統(tǒng)，作者在比較AIS與雷達(dá)ARPA、測深儀、GPS導(dǎo)航儀等助航設(shè)備的基礎(chǔ)上，認(rèn)為后面這些設(shè)備不足以為船員提供直觀、精確、迅速的定位和特殊需求。指出基于AIS的港口船舶引航系統(tǒng)的研究是為引航專門設(shè)計的，實時顯示包括航道、燈浮、岸標(biāo)航線、水深、碼頭等信息的電子海圖，在電子海圖上顯示本船和他船的動態(tài)，有目標(biāo)鎖定、實時潮汐和各種與引航操縱有關(guān)數(shù)據(jù)的顯示功能，定位信息直觀、精確、為引航員提供了準(zhǔn)

11、確、實時、全天候的定位導(dǎo)航支持，實現(xiàn)具有目視瞭望特點(diǎn)的綜合信息顯示。這篇文章在對AIS的引航功能做了系統(tǒng)的說明，并基于AIS建立了引航系統(tǒng)模型。建立此系統(tǒng)，是為引航員很好的引航，若實施到每一艘配備AIS的船舶上，安全通行將會大大增加，而為橋梁防船舶碰撞同樣有益。</p><p>　　李麗娜[6]，在其《AIS在船舶自動避碰系統(tǒng)中的應(yīng)用》中指出了目前避碰中ARPA避碰功能的缺點(diǎn)：不能識別目標(biāo)船其意圖，而VHF無線電

12、話又需要靠人工操作、低效率、頻道擁擠的通信方式以及有時還存在語言障礙等原因也會造成ARPA上述缺點(diǎn)。從而提出AIS用于避碰：它完全可以起到向目標(biāo)船發(fā)送本船避讓意圖的作用,即在自動避碰系統(tǒng)提出避讓決策后,借助AIS將產(chǎn)生的避讓參數(shù)——避讓時機(jī)、避讓幅度(改向或變速的幅度)、恢復(fù)時機(jī)等發(fā)送出去,讓裝有AIS的船舶及時了解本船的操船意圖,以便采取協(xié)調(diào)的配合行動,確保船舶間的安全避讓。從此文里可以看出，船和橋梁之間類似于船舶與船舶之間的避碰。&

13、lt;/p><p>　　王韜,任超西,谷京朝[11].作者指出防船舶碰撞大橋在技術(shù)手段目前主要有視頻、超聲波、紅外及雷達(dá)等系統(tǒng)，而雷達(dá)由于有相對比較成熟相關(guān)技術(shù)的研究和受外界干擾小而用于防撞。在此文中作者提出主要由雷達(dá)系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)及告警提示系統(tǒng)等組成整個防撞系統(tǒng)，這個系統(tǒng)著重于警告和預(yù)警，主要用于在氣象條件受限或者回波不好此系統(tǒng)也能很好的處理反射回波后獲得大橋信息，并進(jìn)行提早預(yù)警，文中作

14、者對雷達(dá)如何用于建立橋梁避碰系統(tǒng)也建立了模型。從作者思路來看，筆者認(rèn)為，AIS可以獲得優(yōu)于雷達(dá)的大橋信息，只要AIS在預(yù)警功能方面加強(qiáng)也可以達(dá)到這種效果抑或更好。</p><p>　　筆者的觀點(diǎn)及課題的發(fā)展動向： 從以上的文獻(xiàn)中，可以看出，AIS作為先進(jìn)電子導(dǎo)航系統(tǒng)，它直觀地提供了船舶的各種靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)，其特點(diǎn)在很多方面由于雷達(dá)，因此AIS的用途相當(dāng)廣泛。其在引航、避碰、海事監(jiān)控、VTS網(wǎng)絡(luò)等中起著

15、相當(dāng)重要作用。另一方面杭州灣大橋的建立如同其他的大橋一樣，在船舶運(yùn)輸發(fā)展如此迅速的今天，也容易發(fā)生碰撞，為減少這種碰撞，建立避免跨海大橋碰撞的預(yù)警系統(tǒng)或手段是非常有必要的。 AIS目前主要用于船舶與船舶之間的避碰，從原理上來看，AIS要能用于船舶與跨海大橋之間的碰撞，需要把大橋“激活”起來，成為類似船舶的AIS載體。筆者認(rèn)為，在杭州灣AIS已建立的基礎(chǔ)上，可以在大橋橋墩上安裝AIS載體，該AIS不斷連續(xù)向岸站提供信息，從而通過大

16、橋水域的配備AIS船舶就能事先獲得本船與大橋之間的信息。并且可以建立通信系統(tǒng)作為協(xié)防系統(tǒng)，配合預(yù)警。</p><p>　　因此本文欲通過對AIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行研究，對AIS提供的各種靜態(tài)和動態(tài)信息進(jìn)行綜合分析，聯(lián)系杭州灣跨海大橋的實際避碰環(huán)境中，建立AIS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，并把大橋列入AIS覆蓋的的范圍，船舶根據(jù)AIS提供的各種靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)，或根據(jù)AIS基站發(fā)送的警告信息，提早的對大橋采取避碰行動。</p>

17、;<p>　　參考文獻(xiàn) ：[1].李鋒.防止船舶碰撞杭州灣大橋的安全管理對策.水運(yùn)管理，2006年[2].寧波海事局.杭州灣跨海大橋通航安全管理規(guī)定[3].耿寧.談AIS的基本概況及應(yīng)用.中國水運(yùn)，2010年[4].何躍盛，張仁頤.杭州灣水域AIS通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建.中國水運(yùn)，2007年[5].蘭培真，韓斌等.基于AIS的港口船舶引航系統(tǒng)的研究.中國航海，2007年[6].李麗娜.AIS在船舶自動避碰系統(tǒng)中的應(yīng)用.

18、船舶工程，2010年[7].李亮.基于GPS_AIS_VHF的船舶實時動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng).武漢理工大學(xué)碩士論文,2007年[8].耿波，王君杰等.橋梁船撞風(fēng)險評估系統(tǒng)總體研究.土木工程學(xué)報，2007年[9].王寧.橋梁防船撞保護(hù)系統(tǒng).山西建筑，2009年[10].彭麗麗.基于AIS 的船舶智能避碰專家系統(tǒng)的研究.中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2010年[11].王韜,任超西,谷京朝.民用雷達(dá)實現(xiàn)的橋梁防撞系統(tǒng)設(shè)計.《現(xiàn)代電子技術(shù)》,2003[