楊洪鵬 薛文平 許大鵬

摘 要：船舶通信導航技術(shù)主要以船舶作為載體平臺，以水上航行空間作為應(yīng)用環(huán)境，全程服務(wù)于船舶所有航行操作任務(wù)，為船舶達到目的地服務(wù)。船舶通信導航技術(shù)涉及各種通信導航手段，例如航位推算、無線電信號發(fā)送接收、地圖匹配、衛(wèi)星定位、慣性解算等等，也包括它們之間的技術(shù)組合，實現(xiàn)了對船舶動態(tài)與位置的相關(guān)參數(shù)分析。本文分別探討了船舶通信與導航技術(shù)，并分析了它的未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：船舶通信技術(shù)；導航系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化；高速率

船舶通信技術(shù)應(yīng)用是導航技術(shù)實施的先導，而導航技術(shù)則保證通信技術(shù)達到船舶航行各種要求，客觀講兩者技術(shù)是相輔相成，缺一不可的。應(yīng)該對兩種技術(shù)進行一一分析，然后再思考它們的未來發(fā)展趨勢。

一、船舶通信技術(shù)與導航技術(shù)

（一）船舶通信技術(shù)相關(guān)論述

船舶通信技術(shù)運用到了大量通信手段，主要實現(xiàn)了對信息的有效采集、處理、傳輸、交換與重現(xiàn)，它以船舶作為基本承載平臺，相比于內(nèi)陸通信技術(shù)有很大區(qū)別，主要應(yīng)用于海洋船舶通信，它的具體技術(shù)特點包括以下以下3點。

第一，它的對外聯(lián)絡(luò)技術(shù)只通過無線通信進行，可實現(xiàn)無限遠距離全球通信，或通過衛(wèi)星與短波來實現(xiàn)通信。

第二，它的通信頻段覆蓋面積較廣，所涉及設(shè)備多且整體系統(tǒng)內(nèi)容相當復雜，而且由于受限于安裝技術(shù)與使用環(huán)境，其天線包括其它設(shè)備全部通過高度集成形成。

第三，該技術(shù)并沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施依托，它的內(nèi)外部通信與導航都能夠自成一體。

從應(yīng)用領(lǐng)域來看，船舶通信技術(shù)是最早被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域的，從上世紀50年代開始，該技術(shù)就被各個西方強國海軍引入到水面艦艇中，應(yīng)用于艦艇內(nèi)外部集成技術(shù)領(lǐng)域。到了90年代，綜合通信系統(tǒng)ICS出現(xiàn)，美國的“宙斯盾”驅(qū)逐艦就采用了這一通信技術(shù)系統(tǒng)。而在我國上世紀70年代，水面艦艇通信系統(tǒng)設(shè)計則完全采用了“單機單控”模式，但它的業(yè)務(wù)承載能力略顯單一，且通信資源管控水平也相對偏低。但從整體來看，海軍采用船舶通信技術(shù)引領(lǐng)了世界通信領(lǐng)域的發(fā)展，進入21世紀以后，該技術(shù)逐漸滲透到民用船舶通信領(lǐng)域，雖然軍用與民用船舶通信系統(tǒng)在核心技術(shù)上基本相仿，但它所表現(xiàn)出的職能則完全不同。它所采用的同樣也是寬帶基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，但它的終端為一體化連接，而且是模塊化、開放化且可組合化的。所謂一體化網(wǎng)絡(luò)體系中其船舶的信息基礎(chǔ)設(shè)施為IP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它由接入網(wǎng)絡(luò)與骨干網(wǎng)絡(luò)所共同組成，另外還包括了CTI服務(wù)、船舶一體化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、交換呼叫處理以及語音識別與合成4個層次組成，其中每個層次之間都會提供相互的支持與服務(wù)。另外，在信息基礎(chǔ)環(huán)境與其相鄰的系統(tǒng)管理中還包含了維護體系層、安全保障體系層以及標準化體系層，這3部分形成了一個有機的系統(tǒng)化整體，其中具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與適應(yīng)性特點，能夠同時實現(xiàn)通信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，它為船舶綜合信息系統(tǒng)奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

（二）船舶導航技術(shù)相關(guān)論述

船舶導航技術(shù)主要為海上船舶提供航位推算、慣性解算、地圖匹配、衛(wèi)星定位以及無線電信號燈多種技術(shù)組合應(yīng)用，幫助船舶本身確立載體動態(tài)狀態(tài)與位置參數(shù)。

船舶導航技術(shù)主要應(yīng)用到了航海功能軟件，它可以進行航路監(jiān)視，避免船舶偏航或穿越非安全區(qū)，如果一旦發(fā)生此類情況會對船舶發(fā)出警告指示，并附帶一些其它應(yīng)急措施。另外就是航行記錄，它能夠全程記錄船舶航行的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，并自動生成航海日記，供船員隨時需要隨時提取使用。再者，它的自動避碰功能軟件與氣象信息處理軟件也很發(fā)達。

在它的綜合導航系統(tǒng)中，則主要提供高精度的船位、航向與航速數(shù)據(jù)測試，另外也對海洋氣象與水深進行數(shù)據(jù)分析，為船舶航行安全提供數(shù)據(jù)保障。另外它的雷達圖像與ARPA信息系統(tǒng)能夠與電子海圖重疊顯示，可以測量從目標到本船的實際距離、方位，甚至包括對任意兩點方位與距離的測量。而導航系統(tǒng)還能對船舶貨物裝載與船體穩(wěn)定性、強度等等重要硬件參數(shù)進行計算和顯示[1]。

二、船舶通信導航技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

船舶通信導航技術(shù)在目前已經(jīng)相當成熟，而它的未來發(fā)展趨勢則傾向于微電子、光電子以及計算機等等技術(shù)，它希望有效促進導航、通信、計算機以及網(wǎng)絡(luò)之間的相互深度融合，最終推動并建立基于智能化、一體化的綜合通信導航網(wǎng)絡(luò)體系。而對這一體系的要求則是高精度和低成本，結(jié)合高速帶寬與新型通信手段來不斷推進船舶通信導航技術(shù)向前發(fā)展。具體來講，其技術(shù)發(fā)展趨勢主要集中于以下3點。

首先，整個船舶通信導航系統(tǒng)正在趨向微型化、高精度化方向發(fā)展。根據(jù)產(chǎn)品的一般性要求，它的各種慣導都應(yīng)該具備可靠性、易用性、輕小型化、低功耗以及數(shù)字智能化，整體來講就是要做到精益求精，如美軍的芯片級原子鐘就達到了相比于傳統(tǒng)原子鐘小100倍的微型化設(shè)計（15cm3），它的功耗也相應(yīng)降低了10倍，而精度卻提高了10個以上數(shù)量級。一般來說，這種微型化技術(shù)均用于軍用場合，像芯片級組合原子導航儀就能夠幫助軍用艦艇提供超高精度的運動探測能力與快速啟動能力，而且它的功率可以控制在1W以內(nèi)，而尺寸也不會超過20cm3，其長期的運行穩(wěn)定性與啟動時間都具有相當優(yōu)勢[2]。

其次，它的通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)趨向于寬帶化、數(shù)字化高速發(fā)展方向。首先，它目前已經(jīng)發(fā)展到手機智能終端上，而且其體積一樣相當小，已經(jīng)能夠滿足現(xiàn)代人高速上網(wǎng)和視頻通話等等生活化功能。在未來，它的業(yè)務(wù)技術(shù)也將更加豐富。

第三，在未來船舶通信與導航網(wǎng)絡(luò)將趨向于一體化、綜合化和智能化快速發(fā)展方向。它會采用不同的推進手段和不同的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，但整體上其要實現(xiàn)基于電信網(wǎng)絡(luò)、廣播電視網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)性“三網(wǎng)融合”。再結(jié)合當前的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、智慧地球等等技術(shù)，也讓網(wǎng)絡(luò)功能不斷拓展深化，擁有更廣闊的發(fā)展前途。

而船舶監(jiān)控網(wǎng)與作戰(zhàn)指揮網(wǎng)的出現(xiàn)也將在未來不斷強化船舶通信導航技術(shù)，實現(xiàn)通信移動化與組合化，形成全新的數(shù)據(jù)船橋一體化技術(shù)應(yīng)用，保證船舶的通信導航技術(shù)應(yīng)用更加經(jīng)濟、靈活，從根本上提高船舶在航海運作過程中的生存能力[3]。

三、總結(jié)

在當前，船舶通信導航技術(shù)已經(jīng)滲透到各個應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在軍用與民用兩大領(lǐng)域中發(fā)揮了它極其強大的主導功能作用。在未來，該技術(shù)體系也將繼續(xù)優(yōu)化自身，確保更多一體化、智能化與綜合化技術(shù)的有效實現(xiàn)與應(yīng)用。

參考文獻：

[1]王玲，張彬祥.船舶通信導航技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].艦船電子工程，2016，36（3）：17-21.

[2]黃應(yīng)邦，馬勝偉，吳洽兒，等.漁業(yè)船舶通信導航技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國水運（下半月），2017，17（3）：83-85.

[3]王化民，許海濤.船舶通信與導航現(xiàn)代化發(fā)展趨勢研究[J].青島遠洋船員職業(yè)學院學報，2016，37（4）：1-4.