1、1 1概述概述1.1 1.1 船舶航行监控必要性船舶航行监控必要性自有海难记录以来的自有海难记录以来的200200年间，全球有年间，全球有100100多万艘大中型船舶沉没；多万艘大中型船舶沉没；近近2020年来，每年沉船事故平均年来，每年沉船事故平均242242艘艘152152万吨。万吨。20092009年我国海上搜救行动年我国海上搜救行动19641964次，救助遇险人员次，救助遇险人员1839718397名，救助遇名，救助遇险船舶险船舶15881588艘。艘。20082008年，索马里海域发生年，索马里海域发生120120多起海上抢劫，超过多起海上抢劫，超过3030艘船只遭劫。艘船只遭劫。2
2、0082008年年2 2月月7 7日，一艘往返日，一艘往返英国与爱尔兰的英国与爱尔兰的50005000吨级吨级货轮货轮RiverdanceRiverdance号，在英号，在英国西海岸遇暴风雨搁浅翻国西海岸遇暴风雨搁浅翻覆。覆。20072007年年1212月月2323日，挪威一日，挪威一艘邮轮艘邮轮M/S ExplorerM/S Explorer，搁，搁浅在南极。浅在南极。20072007年年1 1月月1818日，英国一日，英国一艘集装箱轮艘集装箱轮MSC NapoliMSC Napoli，侧翻在位于，侧翻在位于大西洋和加勒比海之间的大西洋和加勒比海之间的英属维尔京群岛附近。英属维尔京群岛附近。
3、1 1概述概述巴拿马散装船巴拿马散装船M/V New FlameM/V New Flame，20072007年年8 8月月1212日，在日，在直布罗陀海峡与一艘丹麦油轮相撞。直布罗陀海峡与一艘丹麦油轮相撞。1 1概述概述20062006年年1212月月6 6日，装载着钻井日，装载着钻井平台平台Aleutian KeyAleutian Key号的荷兰号的荷兰半潜船半潜船Mighty Servant 3Mighty Servant 3号号在安哥拉在安哥拉LuandaLuanda港水域作业港水域作业时意外沉没。时意外沉没。20102010年年4 4月月2020日，美国墨西哥日，美国墨西哥湾湾“深水地
4、平线深水地平线”钻井平台钻井平台发生爆炸，造成原油泄漏。发生爆炸，造成原油泄漏。20072007年年2 2月月2222日，印尼客运日，印尼客运渡轮渡轮Levina1Levina1，起火造成至，起火造成至少少5151人丧生。人丧生。3 3天后沉没。天后沉没。1 1概述概述1 1概述概述20082008年年1212月月1717日日1212时时4343分左右，分左右，“振华振华4 4号号”从苏丹返航途径亚丁从苏丹返航途径亚丁湾水域时遭遇湾水域时遭遇2 2艘海盗船袭击。艘海盗船袭击。1 1概述概述20142014年年4 4月月1616日，载有日，载有476476人人的的“岁月岁月”号客船在韩国西号客船
5、在韩国西南部海域沉没，遇难南部海域沉没，遇难284284人。人。1 1概述概述20152015年年6 6月月1 1日深夜载有日深夜载有458458人人的的“东方之星东方之星”客轮突遇龙客轮突遇龙卷风，在长江监利水道段倾卷风，在长江监利水道段倾覆，覆，442442人遇难。人遇难。 1 1概述概述船舶航行监控的实施者和服务对象船舶航行监控的实施者和服务对象 国际海事组织国际海事组织(IMO)(IMO)对航行于海上的船舶实施监控，提供应急救助对航行于海上的船舶实施监控，提供应急救助 服务；服务； 港口国海事监管机构对沿海、沿江、航道上的所有船舶实施监控，港口国海事监管机构对沿海、沿江、航道上的所有船
6、舶实施监控， 进行船舶水上交通管理和航行执法；进行船舶水上交通管理和航行执法； 船务公司对其所辖船舶实施监控，有效掌控船舶状态，进行船岸一船务公司对其所辖船舶实施监控，有效掌控船舶状态，进行船岸一 体化管理；体化管理； 港务公司对其港口水域的船舶进行监控，保障港口安全。港务公司对其港口水域的船舶进行监控，保障港口安全。1 1概述概述1.2 1.2 船舶航行监控技术发展船舶航行监控技术发展 1973 1973年年IMOIMO提出决议案，提出决议案，19991999年年2 2月，月，GMDSSGMDSS在全球全面启用。与在全球全面启用。与 SOSSOS不同，不同，GMDSSGMDSS是一个船岸间全
7、球海上移动无线电通信系统。它由卫星系统是一个船岸间全球海上移动无线电通信系统。它由卫星系统和地面无线电系统组成。能更迅速、更可靠地发出救难信息，还能以自和地面无线电系统组成。能更迅速、更可靠地发出救难信息，还能以自动、半自动的方式取代以前的人工报警方式。动、半自动的方式取代以前的人工报警方式。全球海上遇险与安全系统全球海上遇险与安全系统（GMDSSGMDSSGlobal Maritime Distress and Safety SystemGlobal Maritime Distress and Safety System） 1 1概述概述 1998 1998年年IMOIMO对将于对将于200
8、22002年年7 7月生效的月生效的SOLASSOLAS公约中，增加了公约中，增加了“通用船载通用船载自动识别系统（自动识别系统（AISAIS）”和和“航行数据记录仪（航行数据记录仪（VDRVDR）”，船舶强制性装，船舶强制性装备备AISAIS的时间表是：最迟的时间表是：最迟20082008年年7 7月月1 1日前，国际航线日前，国际航线300300总吨以上的船舶；总吨以上的船舶；国内航线客船及国内航线客船及500500总吨以上的船舶；安装总吨以上的船舶；安装AISAIS。船舶自动识别系统船舶自动识别系统（AISAISAutomatic Identification System) Autom
9、atic Identification System) AIS AIS设备的成本相对于雷达设备要设备的成本相对于雷达设备要低的多，然而它的低的多，然而它的“可视可视”范围却范围却几乎等于雷达。为船舶提供一种有几乎等于雷达。为船舶提供一种有效的避碰措施，极大地增强雷达功效的避碰措施，极大地增强雷达功能。能。AISAIS的数据可以输出到的数据可以输出到ECDSECDS或或ARPAARPA上，实现目标船的监控。上，实现目标船的监控。 “ “十一五十一五”期间，浙江省重点科技攻关项目期间，浙江省重点科技攻关项目船舶自动识别系统，船舶自动识别系统，同时也是国家发展改革委支持的产业化项目完成验收。由浙江广
10、洋电子同时也是国家发展改革委支持的产业化项目完成验收。由浙江广洋电子科技有限公司研制，突破了数字化收发信机和高性能数据处理嵌入式系科技有限公司研制，突破了数字化收发信机和高性能数据处理嵌入式系统的关键技术，产品通过了中国船级社型式认证。统的关键技术，产品通过了中国船级社型式认证。1 1概述概述 IMO IMO的的SOLASSOLAS公约要求，客船、客滚船以及公约要求，客船、客滚船以及20022002年年7 7月月1 1日以后新建造日以后新建造的的30003000总吨及以上所有其他船舶强制配载总吨及以上所有其他船舶强制配载VDRVDR。VDRVDR的主要功能是记录航的主要功能是记录航行设备数据、
11、驾驶台声音以及其他与航行安全相关的数据，在船舶发生行设备数据、驾驶台声音以及其他与航行安全相关的数据，在船舶发生海难或事故后，能够快速有效的取得相关证据。海难或事故后，能够快速有效的取得相关证据。 船舶航行数据记录仪船舶航行数据记录仪（VDRVDRVoyage Data RecorderVoyage Data Recorder） 一个一个VDRVDR具有三项基本功能：船舶具有三项基本功能：船舶静态信息固化、船舶动态信息和操静态信息固化、船舶动态信息和操作信息记录。作信息记录。VDRVDR一般由三部分组一般由三部分组成；数据存储单元、数据处理单元成；数据存储单元、数据处理单元和数据回放单元。和数
12、据回放单元。 上海市科委嵌入式系统第一期应用研发资助项目，上海船研所研制上海市科委嵌入式系统第一期应用研发资助项目，上海船研所研制S-VDRS-VDR，20072007年通过样机验收。年通过样机验收。 科技部资助清华大学与中远集团研制科技部资助清华大学与中远集团研制VDRVDR，在中远集团推广应用。，在中远集团推广应用。1 1概述概述 2002 2002年年1212月月IMOIMO在缔约国政府会议上审议并通过了强制安装在缔约国政府会议上审议并通过了强制安装SSASSSAS，纳，纳入入SOLASSOLAS公约。从事国际海域航行的船舶必须安装公约。从事国际海域航行的船舶必须安装SSASSSAS，并
13、自，并自20042004年年7 7月月1 1日起生效。日起生效。 船舶保安警报系统船舶保安警报系统（SSASSSASShip Security Alert SystemShip Security Alert System） 系统自动向主管当局指定的相系统自动向主管当局指定的相关部门发送警报。不向任何其关部门发送警报。不向任何其他船舶发送船舶治安警报；也他船舶发送船舶治安警报；也不会由此启动船上任何其他警不会由此启动船上任何其他警报。报。1 1概述概述 VTS VTS具备监视水域船舶运动并对船舶提供信息、建议和指示的手段，具备监视水域船舶运动并对船舶提供信息、建议和指示的手段，它能与船舶相互作用
14、并能有效控制船舶交通流，从而在获得最大的港口它能与船舶相互作用并能有效控制船舶交通流，从而在获得最大的港口营运效益同时使船舶交通事故和环境污染的风险减至最小。营运效益同时使船舶交通事故和环境污染的风险减至最小。 船舶交通管理系统船舶交通管理系统（VTSVTSVessel Traffic ServicesVessel Traffic Services） 1 1概述概述我国的我国的VTSVTS发展经历了三个阶段：发展经历了三个阶段： 第一阶段，第一阶段，7070年代中后期的研究试验和组织准备阶段。年代中后期的研究试验和组织准备阶段。 第二阶段，第二阶段，8080年代年代VTSVTS开始建设的初级阶
15、段，先后在宁波、秦皇开始建设的初级阶段，先后在宁波、秦皇 岛、青岛、大连、连云港五个港口开始了岛、青岛、大连、连云港五个港口开始了VTSVTS的建设。的建设。 第三阶段，第三阶段，9090年代以后年代以后VTSVTS全面建设发展阶段。新建了从营口到全面建设发展阶段。新建了从营口到琼州海峡等琼州海峡等1010个港口和水道的个港口和水道的VTSVTS；建成了长江中下游；建成了长江中下游VTSVTS（重庆段、宜（重庆段、宜昌段、武汉段、江西安徽段、江苏段、上海段）；对昌段、武汉段、江西安徽段、江苏段、上海段）；对8080年代年代VTSVTS进行了更进行了更新或扩展。至此，中国沿海共有新或扩展。至此，
16、中国沿海共有1818个个VTSVTS中心。中心。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 2.1 2.1 船舶驾驶台设备及其网络系统船舶驾驶台设备及其网络系统 综合桥楼系统（综合桥楼系统（IBS Integrated bridge systemIBS Integrated bridge system）综合了计算机技术、网络技术、控制技术、信息处理综合了计算机技术、网络技术、控制技术、信息处理技术等，将船上的各种导航技术等，将船上的各种导航/ /助航、操作控制和雷达助航、操作控制和雷达避碰等电子设备通过计算机网络有机地组合起来，实避碰等电子设备通过计算机网络有机地组
17、合起来，实现船舶自动化航行。现船舶自动化航行。 雷达雷达导航导航电子海图电子海图中央控制台中央控制台航线设计航线设计电子海图电子海图自动操舵仪自动操舵仪GPS/AIS系统系统海图桌海图桌机舱监控机舱监控报警系统报警系统航行数航行数据记录据记录电航仪器电航仪器航运航运优化系统优化系统海上遇险海上遇险和安全系统和安全系统 机舱网关机舱网关机舱控制台机舱控制台2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 从导航从导航/ /助航设备、机舱自动化设备中获取监控数据：助航设备、机舱自动化设备中获取监控数据：
18、导航导航/ /助航设备，具备助航设备，具备IEC-61162IEC-61162数据通信接口标准数据通信接口标准 （AISAIS、VDRVDR、SSASSSAS、风速仪、计程仪、回声仪等）、风速仪、计程仪、回声仪等） 机舱自动化设备，目前无统一接口标准，数据获取难度较大机舱自动化设备，目前无统一接口标准，数据获取难度较大 （机舱集中监视报警系统、机舱单元自动化系统）（机舱集中监视报警系统、机舱单元自动化系统）2.2 2.2 数据采集数据采集关于关于IEC-61162IEC-61162协议：协议： 19951995年制定的一个单讲话器，多受话器数据通信协议，规定了年制定的一个单讲话器，多受话器数据
19、通信协议，规定了 海上电子设备、导航和无线通信设备之间的通信标准。海上电子设备、导航和无线通信设备之间的通信标准。 采用自定义的采用自定义的6 6位数据进行通信，定义了通信所用的字符和语句位数据进行通信，定义了通信所用的字符和语句 格式。包括正式语句、询问语句和私有语句。格式。包括正式语句、询问语句和私有语句。 2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 数据的存储、筛选：数据的存储、筛选： 对来自数据采集装置的当前数据同时以数据循环更新和数据循对来自数据采集装置的当前数据同时以数据循环更新和数据循 环添加二种方式储存。环添加二种方式储存。 前者一旦岸基系统发出传输
20、请求，就自动将当前数据发送。前者一旦岸基系统发出传输请求，就自动将当前数据发送。 后者是历史数据，保存长度可根据需要调节。后者是历史数据，保存长度可根据需要调节。 对数据进行有目的的筛选，以便将最重要的数据传输给岸基系对数据进行有目的的筛选，以便将最重要的数据传输给岸基系 统，这种筛选可以根据需要人工或自动设定。统，这种筛选可以根据需要人工或自动设定。数据的有效性检验、格式转换、分类和标识：数据的有效性检验、格式转换、分类和标识： 有效性检验是滤除非法数据和无效数据，包括：数据时效准确有效性检验是滤除非法数据和无效数据，包括：数据时效准确 性检验、数据量值范围检验、异常数据检验。性检验、数据量
21、值范围检验、异常数据检验。 格式转换是将不同量纲的数据转换成格式转换是将不同量纲的数据转换成kg/m/skg/m/s标准量纲数据，以标准量纲数据，以 及统一的数据类型。及统一的数据类型。 分类与标识按照数据功能分为航行数据、机舱状态数据和货物分类与标识按照数据功能分为航行数据、机舱状态数据和货物 状态数据。对这些带时标的当前数据按给定要求加以标识。状态数据。对这些带时标的当前数据按给定要求加以标识。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 AIS/GPSAIS/GPS AIS AIS将船舶标识信息、位置信息、运动参数和航行状态等与安全有关的将船舶标识信息、位置信息
22、、运动参数和航行状态等与安全有关的数据，通过数据，通过VHFVHF信道（利用信道（利用VHFVHF的通信频段（的通信频段（156.025-162.025MHz156.025-162.025MHz），建），建立海上自组织时分多址无线通信数据链路，实现移动目标之间的应答），立海上自组织时分多址无线通信数据链路，实现移动目标之间的应答），广播给周围的船舶，实现对本海区船舶的识别和监视。广播给周围的船舶，实现对本海区船舶的识别和监视。AISAIS可以获取的信息：可以获取的信息： 静态信息：静态信息：IMOIMO编号、呼号和船名、船长和船宽、船舶类编号、呼号和船名、船长和船宽、船舶类 型、船上使用的定位
23、天线的位置。型、船上使用的定位天线的位置。 动态信息：带有精度指示和完整性状态的以动态信息：带有精度指示和完整性状态的以WG84WG84坐标系为参考坐标系为参考 的船位、时间、航向、速度、艏向、航行状态、回转速率。的船位、时间、航向、速度、艏向、航行状态、回转速率。 与航次有关的信息：船舶吃水、危险货物类型、目的港和预计与航次有关的信息：船舶吃水、危险货物类型、目的港和预计 到港时间。到港时间。 与安全有关的信息：短信息。与安全有关的信息：短信息。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 船载船载AISAIS构成构成 AIS AIS的基本构成包括：内置卫星传感器、
24、的基本构成包括：内置卫星传感器、VHFVHF数据通信机、控制器、数据通信机、控制器、船舶运动参数传感器接口、数据接口等。船舶运动参数传感器接口、数据接口等。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 AISAIS数据通信原理数据通信原理 采用时分多址采用时分多址(TDMA)(TDMA)通信方式，它把每个信道的时间分成固定的时通信方式，它把每个信道的时间分成固定的时间缝隙，称为时隙。一组时隙构成一帧。一帧持续间缝隙，称为时隙。一组时隙构成一帧。一帧持续1 1分钟，包含分钟，包含22502250个时个时隙。所有这些时隙都可以由工作在数据链路上的电台使用。隙。所有这些时隙
25、都可以由工作在数据链路上的电台使用。 例如：一个船位报告占用数据链路上的一个时隙，其他类型的报文例如：一个船位报告占用数据链路上的一个时隙，其他类型的报文可以使用多于一个时隙，一份报文具体使用时隙的数目视具体情况而定，可以使用多于一个时隙，一份报文具体使用时隙的数目视具体情况而定，但最多不能超过但最多不能超过5 5个时隙。个时隙。 2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 VDR VDR VDRVDR可以获取的信息：可以获取的信息： 操作信息：车钟指令和回令数据，主机油门操作信息：车钟指令和回令数据，主机油门/ /螺距操作、转舵操螺距操作、转舵操 作和实际舵角、推
26、进器、侧推器等数据。作和实际舵角、推进器、侧推器等数据。 船舶状态信息：主机转速、船艏向、航迹向、航速、船位、船船舶状态信息：主机转速、船艏向、航迹向、航速、船位、船 体开口状况、水密门和防火门状况、船体应力、风向风速、水体开口状况、水密门和防火门状况、船体应力、风向风速、水 深等数据。深等数据。 图像信息：每图像信息：每15s15s一帧的雷达图像。一帧的雷达图像。 语音信息：驾驶室内语音，内部通信、船舵令、广播系统和声语音信息：驾驶室内语音，内部通信、船舵令、广播系统和声 响报警的声音，甚高频（响报警的声音，甚高频（VHFVHF）无线电话通信的声音。）无线电话通信的声音。2 2船舶远程监控的
27、基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 VDRVDR主机主机数据处理单元数据处理单元 VDRVDR黑盒子黑盒子数据存储单元数据存储单元 VDRVDR显示显示数据回放单元数据回放单元 数据数据远程传输远程传输 国际海事卫星国际海事卫星 岸基岸基 雷达雷达其它其它设备设备高频高频电话电话IMOIMO航行报警航行报警舱室监视舱室监视风速风速船位船位船速船速船艏向船艏向水深水深车钟令和响应车钟令和响应操舵令和响应操舵令和响应防火门防火门/ /水密门水密门2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 SSAS SSAS 双重作用：双重作用： 紧急状况下提供警报功能，
28、紧急状况下提供警报功能，SSASSSAS可自动将报警信息可自动将报警信息EmailEmail形式发形式发 至用户指定的信箱，同时在界面上明显标注报警船舶的位置，至用户指定的信箱，同时在界面上明显标注报警船舶的位置， 并增加报警船舶的船位报告频率。并增加报警船舶的船位报告频率。 正常状况下正常状况下SSASSSAS为船舶公司提供船舶动态监控功能，使公司管为船舶公司提供船舶动态监控功能，使公司管 理人员实时了解本公司船舶在全球海域的航行动态。理人员实时了解本公司船舶在全球海域的航行动态。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 E/R MAS E/R MAS 机舱自动
29、化系统包括：机舱自动化系统包括： 报警与监视系统；辅机设备控制系统；电站管理系统；推进控制系报警与监视系统；辅机设备控制系统；电站管理系统；推进控制系统；货舱监控系统；空调系统；火警系统等。这些系统通过计算机网络统；货舱监控系统；空调系统；火警系统等。这些系统通过计算机网络连接起来，满足了开放性和可扩展性的要求。连接起来，满足了开放性和可扩展性的要求。 从机舱自动化系统中提取从机舱自动化系统中提取8 8类数据：类数据：1 1）主机系统数据；）主机系统数据；2 2）燃油系统）燃油系统数据；数据；3 3）冷却水系统数据；）冷却水系统数据；4 4）滑油系统数据；）滑油系统数据；5 5）排气系统数据；
30、）排气系统数据；6 6）电站系统数据；电站系统数据；7 7）锅炉系统数据；）锅炉系统数据；8 8）泵类系统数据。）泵类系统数据。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 2.3 2.3 数据传输数据传输国际海事卫星（国际海事卫星（InmarsatInmarsat） 1979 1979年成立国际组织年成立国际组织INMARSATINMARSAT，直接成员国，直接成员国8989个，总部在伦敦。个，总部在伦敦。19991999年变为商业公司，提供海事、航空、陆地移动卫星通信和信息服务。年变为商业公司，提供海事、航空、陆地移动卫星通信和信息服务。是船舶遇险安全通信的主要支
31、持系统，并承担陆地应急通信和灾害救助是船舶遇险安全通信的主要支持系统，并承担陆地应急通信和灾害救助通信。通信。 INMARSAT INMARSAT将全球分为四个区域，有将全球分为四个区域，有9 9颗卫星覆盖全球。向航海、航空颗卫星覆盖全球。向航海、航空和海上工业提供遇险和安全通信服务。和海上工业提供遇险和安全通信服务。 2006 2006年，上海市科委嵌入式系统第二期应用研发资助项目年，上海市科委嵌入式系统第二期应用研发资助项目“船舶电船舶电子装备产品研发与应用子装备产品研发与应用”，其中有，其中有“基于海事通信卫星的协议处理设基于海事通信卫星的协议处理设备备”；“船舶航行监控设备船舶航行监控
32、设备”等。等。 Inmarsat-CInmarsat-C：支持所有全球海上遇险和安全系统所规定的所有海事安全：支持所有全球海上遇险和安全系统所规定的所有海事安全 信息，可发送信息，可发送E-mailE-mail邮件。邮件。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 Inmarsat-DInmarsat-D：提供具有集成：提供具有集成GPSGPS支持的双向数据通信，适用于跟踪、追支持的双向数据通信，适用于跟踪、追 踪、短数据消息和数据采集与监视控制应用。踪、短数据消息和数据采集与监视控制应用。Inmarsat-EInmarsat-E：为海事用户提供全球事故告警，确认紧
33、急信息被求援协调：为海事用户提供全球事故告警，确认紧急信息被求援协调 中心接收到。中心接收到。Inmarsat-MInmarsat-M：提供可靠的数字服务和语音，：提供可靠的数字服务和语音，2.4Kbps2.4Kbps数据传输、传真；利数据传输、传真；利 用压缩技术，数据速率可达到用压缩技术，数据速率可达到9.6 Kbps9.6 Kbps。Inmarsat-FInmarsat-F：支持语音和传真，速率：支持语音和传真，速率64Kbps64Kbps，移动分组数据业务。，移动分组数据业务。Inmarsat-BGANInmarsat-BGAN：具有宽带网络接入、移动实时视频、兼容：具有宽带网络接入、
34、移动实时视频、兼容3G3G等多种前卫等多种前卫 通信能力的新一代通信能力的新一代InmarsatInmarsat全球宽带局域网的简称。全球宽带局域网的简称。 最高达最高达492Kbps492Kbps的高速互联网接入。的高速互联网接入。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 北斗北斗/ /世广卫星世广卫星 2003 2003年年5 5月，第三颗月，第三颗“北斗号北斗号”升空，组成了我国第一代卫星导航定升空，组成了我国第一代卫星导航定位系统，主要覆盖我国全境及周边地区（东经位系统，主要覆盖我国全境及周边地区（东经70-14070-140北纬北纬5-555-55）。）
35、。北斗卫星具有转发和收发双向数字报文的通信能力，但容量只有北斗卫星具有转发和收发双向数字报文的通信能力，但容量只有128128字节。字节。 世广卫星系统使用世广卫星系统使用L L波段提供数字音频和多媒体直播业务，亚星于波段提供数字音频和多媒体直播业务，亚星于20002000年年3 3月投入运行。世广卫星与北斗卫星捆绑实现上下行船岸通信。月投入运行。世广卫星与北斗卫星捆绑实现上下行船岸通信。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 船载终端开机船载终端开机数据通信实现数据通信实现-1-1数据通信实现数据通信实现-2-2数据通信实现数据通信实现-3-32 2船舶远程监
36、控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 新一代北斗卫星导航系统计划由新一代北斗卫星导航系统计划由3535颗卫星组成颗卫星组成： 5 5颗静止轨道卫星颗静止轨道卫星 3 3颗倾斜同步轨道卫星颗倾斜同步轨道卫星 27 27颗中地球轨道卫星颗中地球轨道卫星至至今已发射了今已发射了2222颗颗。20202020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。 四大功能：四大功能：（1 1）短报文：北斗系统用户终端具有双向报文通信功能）短报文：北斗系统用户终端具有双向报文通信功能（2 2）授时：可向用户提供）授时：可向用户提供20ns-100ns20ns-
37、100ns时间同步精度时间同步精度（3 3）定位：水平精度）定位：水平精度100100米，设立标校站之后为米，设立标校站之后为2020米米（4 4）系统容纳的最大用户数：）系统容纳的最大用户数：540000540000户户/ /小时小时2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 GPRS/CDMAGPRS/CDMA移动通信移动通信 内河、湖库区、港口、沿海等内河、湖库区、港口、沿海等GPRS/CDMAGPRS/CDMA能够覆盖的水域，作为船岸能够覆盖的水域，作为船岸通信传输的工具。通信传输的工具。 当数据流量较大时，可以几个模块捆绑运行。当数据流量较大时，可以几个模
38、块捆绑运行。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 2.4 2.4 数据重用数据重用在线监控在线监控在线监控主要以可视化图表表示：在线监控主要以可视化图表表示： 电子海图（或电子内河江图），显示船舶航行数据；电子海图（或电子内河江图），显示船舶航行数据； 组态软件或专用软件，显示机舱运行状态数据；组态软件或专用软件，显示机舱运行状态数据； 视频软件，显示视频图像。视频软件，显示视频图像。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 电子海图（电子江图）电子海图（电子江图） 电子海图显示与信息系统（电子海图显示与信息系统（ECDISECD
39、ISElectronic Chart Display & Electronic Chart Display & Information System Information System ）被认为是继）被认为是继ARPAARPA雷达之后在船舶导航方面又一项雷达之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命。现已发展成为一种新型的船舶导航系统和辅助决策系伟大的技术革命。现已发展成为一种新型的船舶导航系统和辅助决策系统，它不仅能连续给出船位，还能提供和综合与航海有关的各种信息。统，它不仅能连续给出船位，还能提供和综合与航海有关的各种信息。1 1）标准）标准 IMO ECDISIMO ECDIS性能标准；性
40、能标准；IHO S-52IHO S-52内容和显示规范；内容和显示规范；IHO S-57IHO S-57数数字化海道测量数据传输标准；字化海道测量数据传输标准；IEC 61174IEC 61174规定了信息的显示、海图改正、规定了信息的显示、海图改正、航道设计、航道监视和航行记录等性能要求。航道设计、航道监视和航行记录等性能要求。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 2 2）投影原理）投影原理高斯投影高斯投影陆用地图（江图）陆用地图（江图）墨卡托投影墨卡托投影海图海图2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 2 2船舶远程监控的基
41、本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 组态软件组态软件 应用于工业自动化监控的组态软件通常作为机舱监控的可视化界面应用于工业自动化监控的组态软件通常作为机舱监控的可视化界面软件。区别是数据来自于数据库，而不是软件。区别是数据来自于数据库，而不是I/OI/O端口，因此不需要端口，因此不需要I/OI/O驱动。驱动。图形表示方法主要有三种：图形表示方法主要有三种： 图表表示。以棒图、饼图、虚拟仪表图形式显示主图表表示。以棒图、饼图、虚拟仪表图形式显示主/ /辅机有关参辅机有关参 数（数据）；数（数据）； 趋势图表示。以时间曲线形式显示主趋势图表示。以时间曲线形式显示主/ /辅机运行主要参
42、数（数辅机运行主要参数（数 据）随时间变化的工况趋势；据）随时间变化的工况趋势； 模拟图表示。以动态模拟方式显示主模拟图表示。以动态模拟方式显示主/ /辅机的运行状态。辅机的运行状态。2 2船舶远程监控的基本原理与实现方法船舶远程监控的基本原理与实现方法 船舶管理船舶管理船舶监控数据作为船务公司对其所辖船舶管理的重要依据。船舶监控数据作为船务公司对其所辖船舶管理的重要依据。海务管理海务管理 船舶调度与决策船舶调度与决策机务管理机务管理 机舱设备状态评估，设备远程维护支持，节能监控机舱设备状态评估，设备远程维护支持，节能监控3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术主要以船舶安全航行监控为主，其结构
43、是：主要以船舶安全航行监控为主，其结构是： 船端船端GPS/AIS+GPRS/CDMA+GPS/AIS+GPRS/CDMA+岸端监控软件；岸端监控软件； 船端船端GPS/AIS+GPS/AIS+北斗卫星北斗卫星+ +岸端监控软件；岸端监控软件； 船端船端RFID+RFID+岸端监控软件。岸端监控软件。当需要监控机舱设备时，须增加机舱数据采集装置。当需要监控机舱设备时，须增加机舱数据采集装置。3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术上海市登山计划项目：上海市登山计划项目：船舶电子装备产品研发与应用船舶电子装备产品研发与应用 内河内河电力推进船舶远程监控系统电力推进船舶远程监控系统3 3内河船舶监控
44、技术内河船舶监控技术3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术上海港务工程公司上海港务工程公司 “起重起重1 1号号”工程起重船远程监控系统工程起重船远程监控系统3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术交通部西部交通建设科技项目：交通部西部交通建设科技项目：澜沧江澜沧江- -湄公河助航保障设施技术开发研究湄公河助航保障设施技术开发研究 澜沧江船舶动态跟踪及地理信息系统澜沧江船舶动态跟踪及地理信息系统 应用应用GISGIS技术，实现船舶动态跟踪及海事监管的整体解决方案；技术，实现船舶动态跟踪及海事监管的整体解决方案； 开发澜沧江开发澜沧江- -湄公河航行船舶动态监控系统应用软件；湄公河航行船舶动态监控
45、系统应用软件； 解决航行船舶的卫星定位误差及其船位跟踪问题；解决航行船舶的卫星定位误差及其船位跟踪问题； 解决澜沧江解决澜沧江- -湄公河电子江图的标绘误差。湄公河电子江图的标绘误差。3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术（1 1）系统组成）系统组成 基于北斗基于北斗/ /世广卫星的船舶实时远程监控系统的组成框架，系统按世广卫星的船舶实时远程监控系统的组成框架，系统按照其功能可分为三大部分：航行船舶船载系统、卫星通信系统、陆上监照其功能可分为三大部分：航行船舶船载系统、卫星通信系统、陆上监控中心系统。控中心系统。通信服务器GIS服务器Web服务器监控终端监控终端监控终端VPN卫星营运公司北斗卫
46、星航行船舶海事局监控指挥中心DDN远程监控终端远程监控终端远程监控终端监控指挥分中心世广卫星航行船舶船载分中心GPS利用北斗利用北斗/ /世广卫世广卫星完成双向数据传星完成双向数据传输功能，集船舶定输功能，集船舶定位与数据传输于一位与数据传输于一体，实现船位监控、体，实现船位监控、自动预警、遇险报自动预警、遇险报警与救助、指挥等。警与救助、指挥等。 3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术IIS服务ArcIMS服务.NET LinkConnectorArcEngine组件地理数据集船舶数据集监管数据集空间数据访问关系数据访问ODBCSQL Server 2000 数据库Web发布船舶信息航道数据
47、北斗星卫星GIS服务器Web服务器数据库服务器通信服务器LAN or WAN世广卫星（2)2)服务器部署服务器部署3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术（3)3)船舶动态跟踪定位试航实验船舶动态跟踪定位试航实验 澜沧江地图标绘不准确，船舶定位数据澜沧江地图标绘不准确，船舶定位数据距主航道偏差较大，应纠偏。地图不能距主航道偏差较大，应纠偏。地图不能修改，但船舶船位数据是准确的，因此修改，但船舶船位数据是准确的，因此将船舶的船位数据拟合（映射）到主航将船舶的船位数据拟合（映射）到主航道上的方法。道上的方法。 3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术121段kk+1k段NN+1N段),()()(KKy
48、x),()1()1(KKyx),(),(1111DBYX),(),(kkkkDBYX),(),(1111kkkkDBYX),(),(NNNNDBYX),(),(1111NNNNDBYX可变偏移量分段校正技术可变偏移量分段校正技术 kKkBxX)(kKkDyY)(3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术船舶实时航迹（尾迹）显示技术船舶实时航迹（尾迹）显示技术 监控中心一段时间间隔内才会接收到另一条船位信息，造成船舶监控中心一段时间间隔内才会接收到另一条船位信息，造成船舶尾迹不连续。通常的做法是在两点之间以固定的长度间隔线性插入连尾迹不连续。通常的做法是在两点之间以固定的长度间隔线性插入连接点，直线
49、处可以线性插入，弯曲处采用圆弧插入接点，直线处可以线性插入，弯曲处采用圆弧插入, ,用圆弧插入法可以用圆弧插入法可以更好显示船舶航行轨迹。更好显示船舶航行轨迹。 3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术投影转换技术投影转换技术 经过高斯经过高斯- -克吕格投影变换，将经纬度数值转换为地图投影坐标。克吕格投影变换，将经纬度数值转换为地图投影坐标。 3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术222442462232422250(/2(594)/24(61 58)/720)(1)/6(5 181458)/120)offsetxXNt mtmttmyEk N mtmtttm71234524681246824
50、683()1 3/445/64175/25611025/163843/445/64175/25611025/1638415/32175/25611025/16384Xa Bd aaaaaeeeeaeeeeaeee 222222 1/2222220sincos()/(1)()/BBeabadbaNcabbtmllLL 21)/(1abe1)/(22bae3 3内河船舶监控技术内河船舶监控技术输入坐标（度）输入坐标（度）北京北京54 54 高斯投影（米）高斯投影（米）WGS84 WGS84 高斯投影（米）高斯投影（米）纬度值（纬度值（X X）323543663.883543603.88经度值（经度
