1、<p><b>　　畢業(yè)論文文獻綜述</b></p><p><b>　　航海技術</b></p><p>　　基于AIS的跨海大橋避碰預警系統(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AIS

2、監(jiān)控系統(tǒng)等相關方面的資料以及相關的文章和評論，從中進行篩選，從而獲得了許多寶貴的資料和經(jīng)驗。本論文的參考文獻資料，包括國內(nèi)外著名的學術期刊、國內(nèi)外優(yōu)秀論文，以及著名學者的文章。在分析和總結這些資料的基礎上,得出AIS系統(tǒng)在實際應用于大橋避碰預警系統(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)濟發(fā)展的產(chǎn)物，隨著經(jīng)濟建設的發(fā)展,

3、海上交通運輸必然產(chǎn)生流量與安全的矛盾,要解決這些矛盾，也需要根據(jù)時代的科技進行進步，船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）是現(xiàn)在船舶運輸發(fā)展過程中產(chǎn)生的，它的出現(xiàn)促進了自動船舶導航系統(tǒng)的發(fā)展。本課題是在AIS的基礎上建立跨海大橋的避碰預警系統(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)境和船撞橋的基礎上建立了船撞風進行險評估系統(tǒng)，并且認為橋區(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險。為了降低這種風險，作者提出下列幾種措施：橋區(qū)設置導航標、橋下施行船舶航行定線制、設置船舶航行警戒區(qū)、船舶安裝AIS導航系統(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)．分析影響大橋構筑物安全的各方面因素，從船

5、舶交通管理系統(tǒng)建設、錨地調(diào)整、制度建設和救助設備等方面提出減少船舶碰撞大橋的安全管理對策。該文中詳細說明了由于大橋的建設改變了先前優(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）加強對碼頭公司、航運單位、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、助航標志、推薦航法和注意事項進行規(guī)定，如大橋自北向南依次設置四個通航孔及其對應的橋區(qū)航道等。這個有助于在本文中對設計系統(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)傳輸更為準確便捷，提高了VTS 的工作效率，它的強制裝載為海事監(jiān)管提供了更加有力的手段，從而為保護海上交通管制、海洋環(huán)境保護和船舶的航行安全提供了很有力的保障。并詳細說明了AIS在避碰中的功能、AIS在VTS的應用以及AIS在海事管理中的應用：（1）AIS在避碰中的功能。如AIS 系統(tǒng)作為一種適合當時環(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；彌補了雷達系統(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在海事管理中的應用。如助航、強制報告船位等。有助于筆者歸納AIS功能總結。</p><p>　　何躍盛

9、等[4]，作者針對杭州灣水域的自然條件、港口航運的發(fā)展以及杭州灣跨海大橋等水上重大工程建設情況，提出為彌補AIS岸基時絡建設空白區(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行管理。并由此對杭州灣AIS岸基網(wǎng)絡的構建方案，文中對杭州灣AIS基站的選址做了最詳細的敘述。因此該研究對杭州灣AIS網(wǎng)絡的建立做出了很好的指導作用。</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ARPA、測深儀、GPS導航儀等助航設備的基礎上，認為后面這些設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計的，實時顯示包括航道、燈浮、岸標航線、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)，有目標鎖定、實時潮汐和各種與引航操縱有關數(shù)據(jù)的顯示功能，定位信息直觀、精確、為引航員提供了準

11、確、實時、全天候的定位導航支持，實現(xiàn)具有目視瞭望特點的綜合信息顯示。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)中的應用》中指出了目前避碰中ARPA避碰功能的缺點：不能識別目標船其意圖，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。從而提出AIS用于避碰：它完全可以起到向目標船發(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、避讓幅度(改向或變速的幅度)、恢復時機等發(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手段目前主要有視頻、超聲波、紅外及雷達等系統(tǒng)，而雷達由于有相對比較成熟相關技術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，并進行提早預警，文中作

14、者對雷達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，筆者認為，AIS可以獲得優(yōu)于雷達的大橋信息，只要AIS在預警功能方面加強也可以達到這種效果抑或更好。</p><p>　　筆者的觀點及課題的發(fā)展動向： 從以上的文獻中，可以看出，AIS作為先進電子導航系統(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)，其特點在很多方面由于雷達，因此AIS的用途相當廣泛。其在引航、避碰、海事監(jiān)控、VTS網(wǎng)絡等中起著

15、相當重要作用。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。筆者認為，在杭州灣AIS已建立的基礎上，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)，配合預警。</p><p>　　因此本文欲通過對AIS網(wǎng)絡系統(tǒng)進行研究，對AIS提供的各種靜態(tài)和動態(tài)信息進行綜合分析，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 ：[1].李鋒.防止船舶碰撞杭州灣大橋的安全管理對策.水運管理，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的基本概況及應用.中國水運，2010年[4].何躍盛，張仁頤.杭州灣水域AIS通信網(wǎng)絡的構建.中國水運，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).武漢理工大學碩士論文,2007年[8].耿波，王君杰等.橋梁船撞風險評估系統(tǒng)總體研究.土木工程學報，2007年[9].王寧.橋梁防船撞保護系統(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.中國新技術新產(chǎn)品,2010年[11].王韜,任超西,谷京朝.民用雷達實現(xiàn)的橋梁防撞系統(tǒng)設計.《現(xiàn)代電子技術》,2003[