船舶驾驶自动化

航海中航法计算、船位确定和船舶避碰操作的自动化

航海中航法计算、船位确定和船舶避碰操作的自动化，以及航向、航速的自动控制。实现船舶驾驶自动化能提高航行安全程度和经济效益，并可减轻驾驶员劳动强度。

组成系统

航法计算自动化

根据设定的航行起始点、终止点、各转向点的经、纬度及转向点之间所采用的航法（如恒向线航法、大圆航法或混合航法），通过航法计算子系统，即进行航海计算的程序装置，计算出各段航线的航向和航程，各转向点经、纬度与航向数据，并提供给航向保持子系统，作为自动操船的依据。当船舶驶近转向点进入设定距离范围时，航向保持子系统发出警告，在驾驶员的认可下，船舶驶抵转向点时自动完成转向。航行过程中驾驶员根据需要可修改转向点。

组合定位自动化

汇集多种导航定位设备所提供的船位信息，用组合定位子系统进行组合处理。推算船位用的设备（罗经和计程仪、惯性导航仪等）和无线电定位设备（无线电测向仪、罗兰、台卡、奥米加、卫星导航接收机等）都是对组合定位子系统提供导航定位信息的传感器。各传感器所提供的各有差异和精确度不同的船位数据，经加权处理，即按最小方差估算理论进行滤波处理，随时给出最佳估计船位。当由于海上风与流的影响，实际船位偏离计划航线时，航向保持子系统根据经滤波处理的船位发出航向指令，使船舶以最短航程回到计划航线，或修正到下一转向点的航向。

避碰操作自动化

船用导航雷达提供的周围物标和相遇船舶的信息经过图象处理后，输往避碰操作子系统的显示器。驾驶员以手动或自动的方式对相遇船舶进行录取。避碰操作子系统对已录取的目标进行跟踪，连续计算出它们的航向与航速,以矢量形式显示出来。计算机根据本船及相遇船舶的航向、航速计算出它们之间的最近会遇距离和到最近会遇点时间。当最近会遇距离和到最近会遇点时间小于设定的界限值时，避碰操作子系统发出警报，并提供可以避免碰撞的“左转”或“右转”的建议航向，驾驶员根据海情和《国际海上避碰规则》发出“左转”或“右转”避碰指令，船舶自动实施避碰。碰撞危险消失后，按照驾驶员的设定，避碰操作子系统使船舶以最短航程回到计划航线，或按下一个转向点的位置，自动调正航向。在狭水道航行时，避碰操作子系统显示器还可展示航道，在组合定位子系统与航向保持子系统的联合作用下，船舶可自动航行于所示航道范围内。

航向保持自动化

通过航向保持子系统自动控制航向。在航向保持子系统中采用能根据外界条件（如气象、海浪）的变化,按最佳控制准则,自动计算最佳调整参数和进行自动调节的自适应自动操舵仪。此外，航向保持子系统可以接受其他子系统的航向指令，使船舶避免碰撞和保持航迹。良好的航向保持子系统能缩短航程，节约燃料。

综合导航系统中许多环节尚未摆脱驾驶人员的技术操作，属半自动性质的综合导航系统。近期研制的综合导航系统可贮存全部海图资料、航行通告等有关信息，因而不仅对相遇船舶，而且对岛屿、暗礁等障碍物也可自动实施避碰，并完成航线选择过程的自动化。

发展历史

船舶驾驶自动化技术的发展是基于电子技术、自动控制技术和电子计算机技术的发展。船舶驾驶自动化起始于自动操舵装置的采用。1920年德国最先采用安许茨自动操舵仪。50年代末到60年代初，比例、积分、微分控制技术的应用，提高了自动操舵仪的操纵性能。70年代微处理机的引入，使自适应自动操舵仪进入了实用阶段，并成为综合导航系统实施船舶操纵的航向指令机构。完成船舶驾驶自动化功能是靠以电子计算机为核心，集合多种导航设备的控制装置的综合导航系统。它包括航法计算子系统、组合定位子系统、避碰操作子系统、航向保持子系统以及货物配载、航行日志记录等辅助性自动化子系统。开展驾驶自动化的船舶可根据需要选择子系统。

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