1、毕业论文文献综述航海技术基于AIS的跨海大桥避碰预警系统研究一、材料来源通过图书馆，电子资源数据库查阅了大量有关AIS监控系统等相关方面的资料以及相关的文章和评论，从中进行筛选，从而获得了许多宝贵的资料和经验。本论文的参考文献资料，包括国内外著名的学术期刊、国内外优秀论文，以及著名学者的文章。在分析和总结这些资料的基础上,得出AIS系统在实际应用于大桥避碰预警系统的模型。二、课题的研究历史、研究现状评述杭州湾跨海大桥是我国经济发展的产物，随着经济建设的发展,海上交通运输必然产生流量与安全的矛盾,要解决这些矛盾，也需要根据时代的科技进行进步，船舶自动识别系统（AIS）是现在船舶运输发展过程中产生
2、的，它的出现促进了自动船舶导航系统的发展。本课题是在AIS的基础上建立跨海大桥的避碰预警系统，在杭州湾大桥建立以来，由于过去的船撞桥的事件屡屡发生，杭州湾大桥也不例外，有人提出过建立杭州湾VTS，也有人提出过建立杭州湾AIS网络等。耿波，王君杰等8，作者在对桥梁信息、桥区通航信息、桥区自然环境和船撞桥的基础上建立了船撞风进行险评估系统，并且认为桥区通航密度的增大，桥区自然环境变得恶劣等会增加船舶撞桥的风险。为了降低这种风险，作者提出下列几种措施桥区设置导航标、桥下施行船舶航行定线制、设置船舶航行警戒区、船舶安装AIS导航系统、桥区建立VTS等。李锋1，在防止船舶碰撞杭州湾大桥的安全管理对策中以
3、从某外籍船舶碰撞大桥的案例出发分析影响大桥构筑物安全的各方面因素，从船舶交通管理系统建设、锚地调整、制度建设和救助设备等方面提出减少船舶碰撞大桥的安全管理对策。该文中详细说明了由于大桥的建设改变了先前优越的船舶通航环境和秩序，如船舶必须经大桥南北通航孔才可以进出、桥区所处水域通航环境变差等，而随着各港口的快速发展，船舶通航密度也大幅度提高。并提出了大桥碰撞的几个方法（1）建立覆盖大桥桥区水域及嘉兴港的VTS（2）调整引航联检锚地（3）充实救助力量，提高救助能力（4）加强对码头公司、航运单位、船舶代理以及港口调度部门的管理，提升到港船舶安全管理水平（5）管理大桥的制度先行，保障大桥构筑物及船舶航
4、行、停泊、作业的安全。宁波海事局2，在跨海大桥管理规定中对大桥的航行概况、助航标志、推荐航法和注意事项进行规定，如大桥自北向南依次设置四个通航孔及其对应的桥区航道等。这个有助于在本文中对设计系统时有帮助。耿宁3，在文中提到AIS目前已经普及到几乎所有船舶，它的应用及普及为航海界带来了革命性的变革，这一变革使得海上航行事故大幅度减少，船岸之间的数据传输更为准确便捷，提高了VTS的工作效率，它的强制装载为海事监管提供了更加有力的手段，从而为保护海上交通管制、海洋环境保护和船舶的航行安全提供了很有力的保障。并详细说明了AIS在避碰中的功能、AIS在VTS的应用以及AIS在海事管理中的应用（1）AIS
5、在避碰中的功能。如AIS系统作为一种适合当时环境和情况的有效的了望手段，其接收的数据进一步改善了值班驾驶员的了望信息；AIS系统又是一种适合当时环境和情况的有效手段断定是否存在碰撞危险；AIS系统又是一种避免碰撞的有效手段。（2）AIS在VTS的应用。如实现了船舶自动识别，改变了传统船舶动态报告模式；弥补了雷达系统的不足，改善了船舶跟踪；减少船舶报告，优化过路船监督管理等。（3）AIS在海事管理中的应用。如助航、强制报告船位等。有助于笔者归纳AIS功能总结。何跃盛等4，作者针对杭州湾水域的自然条件、港口航运的发展以及杭州湾跨海大桥等水上重大工程建设情况，提出为弥补AIS岸基时络建设空白区域、安
6、全监控杭州湾跨海太桥和中石化输油管线安全以及提高港口营运效率，追切需要采用像AIS这样的新式的通信管理手段对船舶进行管理。并由此对杭州湾AIS岸基网络的构建方案，文中对杭州湾AIS基站的选址做了最详细的叙述。因此该研究对杭州湾AIS网络的建立做出了很好的指导作用。兰培真，韩斌等5，提出了基于AIS的引航系统，作者在比较AIS与雷达ARPA、测深仪、GPS导航仪等助航设备的基础上，认为后面这些设备不足以为船员提供直观、精确、迅速的定位和特殊需求。指出基于AIS的港口船舶引航系统的研究是为引航专门设计的，实时显示包括航道、灯浮、岸标航线、水深、码头等信息的电子海图，在电子海图上显示本船和他船的动态
7、，有目标锁定、实时潮汐和各种与引航操纵有关数据的显示功能，定位信息直观、精确、为引航员提供了准确、实时、全天候的定位导航支持，实现具有目视瞭望特点的综合信息显示。这篇文章在对AIS的引航功能做了系统的说明，并基于AIS建立了引航系统模型。建立此系统，是为引航员很好的引航，若实施到每一艘配备AIS的船舶上，安全通行将会大大增加，而为桥梁防船舶碰撞同样有益。李丽娜6，在其AIS在船舶自动避碰系统中的应用中指出了目前避碰中ARPA避碰功能的缺点不能识别目标船其意图，而VHF无线电话又需要靠人工操作、低效率、频道拥挤的通信方式以及有时还存在语言障碍等原因也会造成ARPA上述缺点。从而提出AIS用于避碰
8、它完全可以起到向目标船发送本船避让意图的作用,即在自动避碰系统提出避让决策后,借助AIS将产生的避让参数避让时机、避让幅度改向或变速的幅度、恢复时机等发送出去,让装有AIS的船舶及时了解本船的操船意图,以便采取协调的配合行动,确保船舶间的安全避让。从此文里可以看出，船和桥梁之间类似于船舶与船舶之间的避碰。王韬,任超西,谷京朝11作者指出防船舶碰撞大桥在技术手段目前主要有视频、超声波、红外及雷达等系统，而雷达由于有相对比较成熟相关技术的研究和受外界干扰小而用于防撞。在此文中作者提出主要由雷达系统、信号处理系统、通信系统、信息处理系统及告警提示系统等组成整个防撞系统，这个系统着重于警告和预警，主要
9、用于在气象条件受限或者回波不好此系统也能很好的处理反射回波后获得大桥信息，并进行提早预警，文中作者对雷达如何用于建立桥梁避碰系统也建立了模型。从作者思路来看，笔者认为，AIS可以获得优于雷达的大桥信息，只要AIS在预警功能方面加强也可以达到这种效果抑或更好。笔者的观点及课题的发展动向从以上的文献中，可以看出，AIS作为先进电子导航系统，它直观地提供了船舶的各种静态数据和动态数据，其特点在很多方面由于雷达，因此AIS的用途相当广泛。其在引航、避碰、海事监控、VTS网络等中起着相当重要作用。另一方面杭州湾大桥的建立如同其他的大桥一样，在船舶运输发展如此迅速的今天，也容易发生碰撞，为减少这种碰撞，建
10、立避免跨海大桥碰撞的预警系统或手段是非常有必要的。AIS目前主要用于船舶与船舶之间的避碰，从原理上来看，AIS要能用于船舶与跨海大桥之间的碰撞，需要把大桥“激活”起来，成为类似船舶的AIS载体。笔者认为，在杭州湾AIS已建立的基础上，可以在大桥桥墩上安装AIS载体，该AIS不断连续向岸站提供信息，从而通过大桥水域的配备AIS船舶就能事先获得本船与大桥之间的信息。并且可以建立通信系统作为协防系统，配合预警。因此本文欲通过对AIS网络系统进行研究，对AIS提供的各种静态和动态信息进行综合分析，联系杭州湾跨海大桥的实际避碰环境中，建立AIS网络监控系统，并把大桥列入AIS覆盖的的范围，船舶根据AIS
11、提供的各种静态和动态数据，或根据AIS基站发送的警告信息，提早的对大桥采取避碰行动。四、参考文献1李锋防止船舶碰撞杭州湾大桥的安全管理对策水运管理，2006年2宁波海事局杭州湾跨海大桥通航安全管理规定3耿宁谈AIS的基本概况及应用中国水运，2010年4何跃盛，张仁颐杭州湾水域AIS通信网络的构建中国水运，2007年5兰培真，韩斌等基于AIS的港口船舶引航系统的研究中国航海，2007年6李丽娜AIS在船舶自动避碰系统中的应用船舶工程，2010年7李亮基于GPS_AIS_VHF的船舶实时动态监控系统武汉理工大学硕士论文,2007年8耿波，王君杰等桥梁船撞风险评估系统总体研究土木工程学报，2007年
12、9王宁桥梁防船撞保护系统山西建筑，2009年10彭丽丽基于AIS的船舶智能避碰专家系统的研究中国新技术新产品,2010年11王韬,任超西,谷京朝民用雷达实现的桥梁防撞系统设计现代电子技术,200312胡云平,刘桂云港口AIS网络建立水运工程200413GOERLANDTFLORIS,KUJALAPENTTITRAFFICSIMULATIONBASEDSHIPCOLLISIONPROBABILITYMODELINGRELIABILITYENGINEERINGANDSYSTEMSAFETY,20119110714LIU,CHANGSTUDYOFAISCOMMUNICATIONPROTOCOLINVTSICSPS2010PROCEEDINGSOFTHE20102NDINTERNATIONALCONFERENCEONSIGNALPROCESSINGSYSTEMS,2010V1168V1171
