船舶驾驶中的导航技术与安全保障措施研究

作者简介：廖绪洋 男 汉 1994.10 湖北十堰 专科 助理工程师 航海技术

摘要：本文深入探讨船舶驾驶中的导航技术与安全保障措施，先阐述船舶导航技术发展历程、基本原理，分析全球定位系统（GPS）、北斗卫星导航系统（BDS）、船舶自动识别系统（AIS）在船舶驾驶中的应用，进而从通信保障、人员操作、航行监控、设备维护等方面论述导航安全保障措施，旨在提升船舶航行安全与效率，为船舶驾驶行业发展提供理论支持与实践参考。

关键词：船舶驾驶；导航技术；安全保障；GPS；BDS；AIS

船舶运输作为国际贸易的重要运输方式，承担着全球大量货物的运输任务。在船舶驾驶过程中，导航技术是确保船舶安全、准确抵达目的地的关键要素，而安全保障措施则是船舶航行安全的重要支撑。随着科技的不断进步，船舶导航技术经历了从传统到现代的巨大变革，安全保障措施也日益完善，深入研究船舶驾驶中的导航技术与安全保障措施，对于提高船舶运输的安全性、经济性和效率具有重要意义。

一、船舶导航技术概述

船舶导航的基本原理是通过各种技术手段获取船舶的位置、航向、航速等信息，以引导船舶沿着预定航线航行，传统导航技术中，磁罗经利用地球磁场指示方向；天文导航通过观测天体的位置，依据天文航海原理计算船舶位置；地文导航则依靠识别海岸线上的地标，使用航海图和定位仪器来确定船舶位置。现代导航技术中，卫星导航系统通过卫星发射的信号，利用三角测量原理确定船舶的三维坐标；船舶自动识别系统通过与其他船舶和岸上基站交换信息，实现对船舶身份、位置、航向等信息的识别和跟踪。

二、船舶驾驶中的导航技术的应用

（一）全球定位系统（GPS）

GPS由空间卫星星座、地面监控系统和用户接收设备三部分组成，空间卫星星座由多颗卫星组成，这些卫星均匀分布在不同轨道上，持续向地球发射包含卫星位置和时间信息的信号，地面监控系统负责对卫星进行跟踪、监测和控制，确保卫星正常运行和信号的准确性，用户接收设备接收卫星信号，通过测量信号传播时间，利用三角测量原理计算出接收设备的位置，即船舶的位置。

（二）北斗卫星导航系统（BDS）

北斗卫星导航系统是中国自主研发的全球卫星导航系统，具有独特的功能和特点。除了提供高精度的定位、导航和授时服务外，还具备短报文通信功能，这使得船舶在没有其他通信手段的情况下，能够与岸上或其他船舶进行简短的信息交流，如发送位置报告、求救信号。

（三）船舶自动识别系统（AIS）

AIS工作于甚高频（VHF）频段，通过船舶上的AIS设备自动向周围船舶和岸上基站发送船舶的静态信息（如船名、呼号、船舶类型、尺寸等）、动态信息（如位置、航向、航速、转向率等）以及与航行相关的信息（如吃水、危险货物信息等）。同时，AIS设备也接收周围船舶发送的信息，并在显示屏上显示出来，实现船舶之间和船舶与岸上之间的信息共享。在船舶导航中，AIS发挥着至关重要的作用，它大大提高了船舶航行的安全性，通过实时获取周围船舶的信息，驾驶员能够及时了解周围船舶的动态，提前做出避碰决策，有效减少碰撞事故的发生。

三、船舶驾驶中导航安全保障措施分析

（一）完善的通信保障体系

VHF通信设备是船舶近距离通信的主要工具，工作频率在30 - 300MHz之间，在船舶驾驶中，VHF主要用于船舶之间的通信、船舶与岸上基站的通信以及船舶与引航员的通信等。其通信距离一般在视距范围内，约为20 - 30海里，VHF通信具有操作简便、通信实时性强等优点，驾驶员可以通过VHF及时与周围船舶交流航行意图、协调避让行动，与岸上基站沟通船舶动态、获取港口信息等，为确保VHF通信设备的正常运行，需要定期对设备进行检查、维护和保养，包括检查天线的连接是否牢固、设备的频率是否准确、电池电量是否充足等。MF/HF通信设备适用于远距离通信，工作频率范围较广，在船舶航行于大洋等远离海岸的区域时，VHF通信无法覆盖，此时MF/HF通信设备就发挥着重要作用，MF/HF通信可以通过天波传播，实现远距离通信，通信距离可达数百海里甚至更远。船舶可以利用MF/HF通信设备与岸台进行通信，获取气象信息、航行警告等重要信息，也可以在紧急情况下发送求救信号，MF/HF通信设备的操作相对复杂，需要操作人员具备一定的专业知识和技能。

（二）严格的人员操作规范与培训

制定详细、严格的导航设备操作规范是确保船舶安全航行的基础，操作规范应包括各种导航设备的开关机顺序、参数设置方法、数据读取与分析方法、常见故障的应急处理等内容。例如，对于GPS设备，操作规范应明确规定如何正确设置坐标系统、如何选择合适的定位精度模式、在信号丢失时如何进行初步排查等。对于AIS设备，应规定如何正确输入船舶信息、如何查看和处理接收到的信息、如何避免信息误报等。此外，定期对船员进行导航设备操作培训和技能考核至关重要，培训内容应涵盖导航技术原理、各种导航设备的操作方法、维护保养知识以及安全保障措施等方面，通过理论授课、实际操作演练、案例分析等多种方式，提高船员的专业技能和应急处理能力。技能考核应定期进行，采用理论考试与实际操作考核相结合的方式，对船员的导航设备操作技能、应急处理能力等进行全面评估，考核结果应与船员的绩效挂钩，激励船员不断提高自身的专业水平。

（三）船舶航行监控与预警机制

船舶航行监控系统主要由雷达、自动雷达标绘仪（ARPA）、电子海图显示与信息系统（ECDIS）等设备组成，雷达通过发射电磁波并接收反射波，探测周围船舶、障碍物等目标的位置和运动状态。ARPA则基于雷达数据，对目标进行自动跟踪和标绘，计算目标的航向、航速、会遇时间等参数，并提供碰撞危险报警；ECDIS将电子海图与船舶的位置、航向等信息相结合，直观地显示船舶的航行态势，同时还能提供航线设计、导航预警等功能，这些设备相互配合，实现对船舶航行的全方位监控。为了实现有效的预警，需要设定合理的风险预警指标与阈值，在避碰预警方面，可将最近会遇距离（DCPA）和到达最近会遇距离的时间（TCPA）作为预警指标，当DCPA小于设定的阈值（如0.5海里）且TCPA小于一定时间（如5分钟）时，系统发出碰撞危险预警。

（四）船舶导航设备的维护管理

建立完善的船舶导航设备定期巡检制度是确保设备正常运行的关键，巡检周期应根据设备的类型、使用频率和制造商的建议确定。一般情况下，主要导航设备（如GPS、雷达等）应每天进行日常检查，每周进行一次全面巡检，每月进行一次深度维护。巡检内容包括设备的外观检查（如是否有损坏、松动等）、功能测试（如定位精度测试、信号接收测试等）、数据备份与更新（如电子海图数据更新）等，巡检结果应详细记录，发现问题及时处理。

结束语：

船舶驾驶中的导航技术与安全保障措施是一个相互关联、相互影响的整体。先进的导航技术为船舶安全航行提供了有力支持，而完善的安全保障措施则确保了导航技术的有效应用。未来，随着科技的持续进步，船舶导航技术将更加智能化、精准化，安全保障措施也将更加全面、高效，船舶行业应不断关注新技术的发展，积极应用先进的导航技术和安全保障措施，提高船舶航行的安全性和效率，为全球贸易和经济发展做出更大贡献。

参考文献：

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