基于电子海图的船舶绕避台风系统设计与实现

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哈尔滨工程大学硕士学位论文基于ActiveX组件技术的船舶绕避台风系统设计与实现姓名：***申请学位级别：硕士专业：导航、制导与控制指导教师：***20061101上部，个别可达到平流层下部（１５－－２０ｋｍ）。

热带气旋的垂直尺度与水平尺度的比值约为１：５０。

可见，热带气旋是一个扁圆形的气旋性涡旋ｎ“”。

Ｉ．气压场特征热带气旋的强度用中心气压值或中心附近最大平均风速大小来表示，中心气压越低，中心附近最大风速就越大，热带气旋的强度就越弱。

热带气旋的中心强度海平面气压一般都在９５０Ｐａ以下。

历史上的最低记录达８６８Ｐａ（１９９９年８月１２日９９０９号台风，利用飞机在台风眼投下的下落式探空仪测得），风速高达１ｌＯｍ／ｓ（５８２７号台风）。

在海面天气图上，热带气旋区域内的等压线非常密集，这是热带气旋的一个显著特征。

．热带气旋经过时，气压变化急剧，接近台风中心时，气压出现陡然下降。

台风中心气压值最低达９１５．５ｈｐａ。

在台风区内，水平气压梯度很大，并且越靠近中心越大，一般可达０．５－－１ｈｐａ／ｋｍ，是平均值的５０—１００倍。

２．风场特征ｗ热带气旋的地面流场，通常按风速大小分为三个区域：①外圆（外围大风区）：自热带气旋边缘向里风速逐渐增大，风力一般在８级以下，呈阵性；②中圈（涡旋风雨区）：风力在８级以上。

风的径向分布特征是越往中心风力越大。

在近中心附近为围绕的最大风速区，其宽度较窄，平均ｌＯ－－２０ｋｍ，通常与围绕眼区的云墙区相重合（在有些文献中，将近中心附近最大风速区成为涡旋区）。

③内圈（台风眼）：直径一般为ｌＯ－－５０ｋｍ，最小的ｌＯ－－２０ｋｍ，最大的可达１００—１５０ｋｍ。

热带气旋越强，眼的直径相对越小。

图１．１台风结构图５度、最大风力、最低气压、移向、移速、７级大风圈半径、１０级大风圈半径和预报圆。

这些属性是台风预报时都应该有的数据，但是预报圆属性有的台风发布台没有数据，因此需要计算得出。

由于属性参数较多，因此选择ＣｌａｓｓＷｉｚａｒｄ向导中的ＡｄｄＰｒｏｐｅｒｔｙ功能对话框进行添加。

ECDIS在船舶避碰系统中的应用研究

第17卷第1期中国水运 Vol.17 No.1 2017年 1月 China Water Transport January 2017收稿日期：2016-11-15作者简介：苑冰，宁波大港引航有限公司。

ECDIS 在船舶避碰系统中的应用研究苑冰（宁波大港引航有限公司，浙江宁波 315040）摘要：作为检测和识别船只的主要设备，雷达对在海上航行的船只的重要性不言而喻。

但是另一方面，雷达的效果也受到了多种因素的影响，往往难以达到预期的效果。

随着科技的发展，电子海图技术应运而生，为船只的安全航行提供了新的保障。

本文将简述ECDIS 的由来及发展，基于船舶避碰系统的实现流程进行了两船会遇情景的模拟仿真实验，希望对ECDIS 的推广运用有所裨益。

关键词：ECDIS；船舶；避碰系统；模拟仿真中图分类号：U675.7 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）01-0076-02一、ECDIS 的由来及发展电子海图的发展大致经历了三个阶段：第一阶段：纸质海图等同物。

随着全球贸易的进一步发展，海上贸易也进入了繁荣时期，为了航行的便利，不少船只开始尝试将纸质海图导入电脑中，利用电脑程序模拟进行海图作业。

第二阶段：电子海图功能的进一步丰富。

传统的电子海图的功能已经渐渐难以满足大航海时代的需求，电子海图的功能开始得到了进一步的丰富，船位、航线、航次计划等信息开始被加入电子海图，成为了当前船只航行的主要辅助工具。

第三阶段：航行信息系统。

如今的船只航行面临的情况更加复杂多变，对于电子海图进行组合式、集成式的开发成为了航行信息系统出现的初衷。

多功能船用电子海图系统开始被人们所接受，这样的航行信息系统同时与雷达、定位仪、计程仪等各种航行设备接驳，实现了一体化操作，极大地方便了航运。

而ECDIS 系统则是对于航行信息系统的进一步延伸和发展，自国际海事组织（IMO）和国际海道测量组织（IHO）提出ECDIS 系统的框架以来，历经十余年的发展，ECDIS 的各类规范和标准不断地建立、更新和完善[1]。

基于GPS_3G_GIS的多功能海上台风预警和搜救系统研究

[收稿日期]2009208208　[基金项目]福建省自然科学基金项目(2009J 01294)。

　[作者简介]张世良(19732),男,1996年大学毕业,硕士,讲师,现主要从事GIS 的方面的教学与研究工作。

基于GPS/3G /GIS 的多功能海上台风预警和搜救系统研究张世良　(宁德师范高等专科学校物理系,福建宁德352100)[摘要]根据国内外台风预警和搜救系统的无线通讯方式的发展现状,针对目前台风预警和搜救系统存在的可靠性低、实时性差、功能单一等问题,设计了一种基于GPS/3G /GIS 的多功能台风预警和搜救系统。

阐述了台风预警和搜救系统的组成、功能和工作原理,重点介绍了系统终端硬件设计和软件设计,3G 通信数据传输设计,后台监控系统设计,以及对GPS 定位数据中断时的补偿技术。

[关键词]GPS ;3G;GIS ;动态视频;船舶监控[中图分类号]TP393109[文献标识码]A [文章编号]167321409(2009)042N217203随着海洋事业的不断向前发展,海上台风预警和搜救问题已越来越成为急需解决的问题,目前最常用的无线数据网络有GPRS 或CDMA11x 。

无论是CDMA11x 还是GPRS 网络,其上行带宽均在100kbp s 以下,监控画面的图像格式要求在320×240以上。

通常情况下传输的是一幅幅采集时间间隔为几秒的图像,图像连续性差,还无法传输实时连贯的画面。

即使传输QCIF 格式的连续视频画面也要通过多路捆绑才能实现[1,2]。

因此系统终端和后台监控系统只通过短消息等方式实现通信联系,有限的数据传输制约了终端功能的扩展,无法解决无线视频传输所需移动通信网络的带宽瓶颈问题,从而导致对海上台风预警和搜救始终不能普及。

为此,笔者设计了一种基于GPS/3G/GIS 的多功能台风预警和搜救系统。

1　系统总体设计系统整体结构如图1所示。

图1　系统整体结构・712・长江大学学报(自然科学版)　2009年12月第6卷第4期:理工Journal of Yangtze U niversity (N at Sci Edit)　Dec 12009,Vol 16No 14:Sci &Eng 1)终端适配层　包括高速摄像头、打印机和传感器等可扩展的外部设备。

基于3G_GPS的海上台风预警和搜救系统的方案设计

计算机与现代化2009年第12期JIS UAN JI YU X IAN DA I H UA总第172期文章编号:1006-2475(2009)12-0095-04收稿日期:2009-09-29基金项目:福建省自然科学基金资助项目(2009J01294)作者简介:陈卫荣(1971-),男,福建福安人,宁德师范高等专科学校计算机与信息工程系讲师,硕士,研究方向:计算机网络。

基于3G /GPS 的海上台风预警和搜救系统的方案设计陈卫荣(宁德师范高等专科学校计算机与信息工程系,福建宁德352100)摘要:为了减少台风给沿海居民造成的损失,提出了基于3G /GPS 的海上台风预警和搜救系统方案,分别从系统总体设计、硬件设计、软件功能模块设计以及关键技术方面,全面介绍了系统的解决方案。

该方案采用3G 技术,充分利用它的带宽优势,并采用带GPS 定位功能的手机终端,使得一些在传统通讯方式下不能实现的功能得以实现。

关键词:3G;G PS ;台风预警中图分类号:T P393 文献标识码:A do:i 10.3969/.j i ssn .1006-2475.2009.12.026Design of 3G /GPS -based Sea TyphoonW arning and Search and Rescue Syste m SolutionC H E N W e-i rong(D epart m ent of Computer and Info r m ati on Eng i neer i ng ,N i ngde T eachers Co ll ege ,N ingde 352100,Ch i na)Ab stract :In order to reduce the l osses caused by t he typhoon to t he coasta l resi dent ,the paper propo ses t he 3G /G PS -based sea typhoon w arn i ng and search and rescue sy stem so l ution ,i ntroduces the sy stem so luti on respecti ve l y from t he syste m overa ll de -si gn ,hard w are desi gn ,soft w are functi on modu l e desi gn and key techno l ogy .The so l u tion uses 3G techno logy ,m akes f u ll use o fits band w i dth advantage ,and adopts m ob ile phone te r m ina l w it h GP S f uncti on ,ach ieves some f uncti ons wh i ch can not be a -ch ieved under the traditi ona l communicati on m eans .K ey w ords :3G;G PS ;typhoon w arni ng0 引言伴随着全球气温的升高,对于沿海地区来说,台风发生得越来越频繁,台风带来的破坏程度也越来越大。

海洋工程避台风方案

海洋工程避台风方案西北太平洋和南海的热带气旋对海洋工程的海上施工影响巨大，如何了解台风的活动规律，选择最佳避台方案并及时采取合理的措施，以确保船舶施工安全和航行安全，并确保项目的顺利实施，是海洋工程经常遇到的重要问题之一。

下面本文将结合海洋工程项目应急管理，对避台方案进行分析。

起重铺管船正在铺设海底管道起重铺管船热带气旋简介热带气旋(Tropical Cyclone)是发生在热带或副热带洋面上的低压涡旋，是一种强大而深厚的热带天气系统。

在北半球热带气旋中的气流绕中心呈逆时针方向旋转，在南半球则相反。

根据《热带气旋等级》(GB/T 19201-2006)，热带气旋分为6个等级。

海洋工程应急管理现状目前海洋工程多为船队作业，现场施工人员往往多达数百人。

通常是由项目经理负责牵头，组织项目HSE经理、各专业经理、主作业船船长和拖轮船长编制《项目HSE计划》和《项目应急预案》，按照项目管理文件进行四级审批，并报甲方批准后下发各单位执行。

《项目HSE计划》和《项目应急预案》，明确了工程项目在HSE管理和应急管理方面的职责和权限、项目HSE管理策略、风险控制策略和应急响应程序等。

项目组应根据制定的《项目应急预案》，做好项目应急准备和响应工作，并应通过功能演习、桌面演习、专项演习和综合演习，评估应急系统，不断完善应急措施。

同时，项目组还应结合作业海域特点，提前做好防台、避台的各项准备工作。

避台警戒圈的设定避台时，项目组应依照台风强度、影响范围、台风移动速度、移动方向、工程船撤离收尾时间、起锚时间和拖航到避台锚地时间，综合计算工程船撤离的时间点。

避台时间计算现场应急领导小组应结合当时的天气、海况和具体作业特点，选取适当的时间计算方式。

如专业气象预报中有10级(蒲氏风力)大风圈半径，则时间以10级风力大风圈外沿到达作业点时间计算。

如专业气象预报中没有10级(蒲氏风力)大风圈半径，则时间以台风中心到达作业点时间计算。

基于AIS的电子海图导航系统设计与实现

系统设计
国际标准电子海图显示系统的设计主要包括以下方面：
1、架构设计：ECDIS主要由数据接收模块、数据处理模块、图形渲染模块和用户交互模块组成。数据接收模块负责从外部源获取各种航行数据，数据处理模块对数据进行处理和解析，图形渲染模块将处理后的数据以图形化形式呈现，用户交互模块则方便用户进行各种操作。
2、系统架构设计
基于AIS的电子海图导航系统主要包括数据采集、数据处理、数据显示和通信模块。数据采集模块通过串口通信方式接收AIS设备发送的数据；数据处理模块对采集到的数据进行处理和解析，提取出船舶的位置、航向、航速等信息；数据显示模块将处理后的数据在海图上实时显示；通信模块用于与其他船舶和岸上指挥中心进行信息交换。系统架构如下图所示：
4、系统集成实现：ECDIS需与船舶的其他航行设备（如GPS、AIS等）进行集成，以实现数据的实时共享和同步。此外，还需开发与航海通告系统、航标系统的接口，以便及时获取相关航行信息。
4、系统集成实现：ECDIS需与船舶的其他航行设备（如GPS、AIS 等）进行集成
1、测试方案：采用仿真测试和实船测试两种方案，以验证系统的各项功能和性能指标。
一、系统设计
1、需求分析
基于AIS的电子海图导航系统需要具备以下功能：（1）实时接收和处理AIS 设备发送的位置、航速、航向等信息；（2）提供实时海图显示，包括船舶位置、航向、航速等；（3）支持船舶的自动导航和控制系统；（4）提供实时通信功能，包括与其他船舶和岸上指挥中心的信息交换；（5）支持航海计划的制定和管理；（6）提供船舶交通流量统计和预警功能。
3、业务处理流程
系统运行流程如下：（1）S设备将船舶的位置、航向、航速等信息通过串口通信发送到数据处理模块；（2）数据处理模块接收数据并进行处理和解析，提取出船舶的关键信息并存储到数据库中；（3）前端界面通过WebSocket通信协议实时获取数据库中的数据并在海图上显示；（4）用户可以通过前端界面输入航海计划的相关信息并发送到后端；（5）

电子海图显示与信息系统设计与实现

电子海图显示与信息系统设计与实现
电子海图显示与信息系统是现代航海技术中的重要部分。

它使用了高科技技术和数据分析来提供更准确的航海信息和更高效的海上交通管理。

本文将介绍电子海图显示与信息系统的设计和实现。

设计与实现
首先，电子海图显示与信息系统需要众多数据来支持。

这些数据包括海洋地形地貌、海底深度、天气气象等信息。

要实现这些数据的准确性，需要通过多种测量手段获得，包括卫星遥感、潜水员调查等。

数据的准确性和保护是电子海图显示与信息系统设计和实现的关键。

在获取数据之后，需要对数据进行处理和可视化。

海图的设计需要考虑海域和航线的特点，以充分提高航行安全性和效率。

船舶需要具备良好的定位设备，能够跟踪和传输位置信息、目标船舶信息、冲突警报等数据。

信息系统的设计和实现还需要应对浏览器和应用切换等用户需求。

信息系统需要设备先进的算法和技术方案，包括海洋图像处理、数据管理、机器学习等多种技术。

这些技术可以使海图更加精确、详细，从而提供更好的航海安全保障和管理功能。

同时，还需要考虑数据处理的速度和效率。

这些基础工作的记录和传递需要给航运业务人员和码头操作员提供有效的管理和追踪。

总结
电子海图显示与信息系统的设计和实现是一项复杂的任务，需要考虑众多方面。

对于实现电子海图和信息系统展示的正确性和可靠性，我们需要在数据采集、算法设计、技术选型等方面考虑细节，在更高效、更准确、更安全的基础之上，为船舶提供更加安全、高效的航海体验。

基于电子海图显示与信息系统的防避台智能辅助决策系统

ｃｒｓｏｄｎｔｃｒｂｓｄｏｌｔｎｃＣａｉｌｎｆｒａｏｙｔ（ＣＩ）ｔｈｏｇｆｎｅｉｅｔｅｉｏｏｒｐｎｉｇｓｕｔｅａｅｎＥｅｒｉｈｒＤｓａａｄＩｏｍｔｎＳｓｍＥＤＳｅｎｌｙｏｔｌｇｎｄｃｉｅｒｕｃｏｔｐｙｎｉｅｃｏｉｌｓｎ
思想及其相应结构体系，用Ｂ利Ｐ神经网络等技术研制并开发了台风信息预处理模块、台部署辅助决策模块、防机动避台辅助决策模块、可视化显示模块等多个主模块，对各主要模块的功能分别进行了论述。通过实际的运用结果并
表明该研究对防避台智能辅助决策系统的完善有较实用的价值。
ｄｖｌｐｄｂｓｇｔｃｎｌｇｅｕｈａＰｎｕａｅｗｏｋａｄｔｅｒｆｎｔｎｒｉｃｓｅｅｐｃｉｅｙＴｅａｔａｅｅｏｅｙｕｉｅｈｏｏｉｓｓｃｓＢｅｒｌｎｔｒ，ｎｈｉｕｃｉｓｗｅｅｄｓｕｓｄｒｓｅｔｌ．ｈｃｕｌｎｏｖ
关键词：电子海图显示与信息系统；台风；Ｐ神经网络；Ｂ辅助决策系统
中图分类号：Ｐ９．Ｔ３１７文献标志码：Ａ
Ｄｅｉｎｏｎｔｌｉｅｔｔｐｈｏｖｉａｃｙｔｍｏｈｐｓｂｓｄｏｓｇｆｉｅｌｎｙｏｎａｏｄｎｅｓｓｅｆｒｓｉａｅｎｇｅｅｔｏｃｃａｔｄｓａｎｄｉｆｒａｉｎｓｓｅｌｃｒｎｉｈｒｉｐｌｙａｎｏｍｔｏｙｔｍ

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维普资讯
２００７年第４期总第７期３
文章编号：００６３２０）４— ００— １０ —４５（０７００５０４
中国航海
ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮＯＦＣＨ１ＮＡ
ＮＯ．ｃ．２Ｈ４Ｄｅ０Ｄ７
航行安全
关键词：路运输；台风；舶绕避台风算法；电子海图；统；息水船系信
中图分类号：６５．２Ｕ７１文献标识码：Ａ
ＴｙｈｏｏｄｎｅＳｓｅＳｆｗａｅｆｒＶｅｓｌＢａｅｎＥＣＤＩｐｏｎＡｖｉａｃｙｔｍｏｔｒｏｓｅ — ｎＳＨＡＮ —ｉ，ＦｕｌｎＯＵＹＡＮＧａ—ｈｎＴｉｓａ
（ｎｔｕｅｏａａＶｅｓｌＮｖｌａｅｆＡｍａｎ，Ｂｉｎ０３ｈｎ）ＩｓｉｔｆＮｖｌｓｅａａＡｃｄｍｙｏｒｍｅｔｅｊｇ１０７，Ｃｉａｔｉ０
ＳｒａｅｉｌＮｏ．７３
基于电子海图的船舶绕避台风系统设计与实现
袁书明，单福林，欧阳泰山
（海军装备研究院，北京，１０７）００３
摘要：挥电子海图显示平台优势，发引入基于台风预报误差遭遇概率算法，计了基于电子海图的船舶绕避台风设
系统，台风基本数据信息和船舶航行基本信息，船舶位置、线以及台风的位置、进路线等直观地显示在电将如航行子海图上，运用台风预报误差遭遇概率算法，快速、确地制定出船舶绕避台风方案。利用此系统可有效、并可准直观显示船舶和台风的相对动态关系，而制定船舶绕避台风的航速和航线规划，汪船舶在恶劣的台风天气中的从保
台风是发生在热带洋面上的一种强烈的暖性气旋性风暴，是威胁船舶安全航行的最严重的灾害性
ｌ电子海图显示与信息系统
电子海图显示与信息系统是现代航海的一项新技术，它在保障航行安全和提高航行工作效率方面发挥着显著的作用，与简单的用颜色显示的纸制海图相比，电子海图包含更多的使用简单、操作容易的地理和文字信息，是一种把需要向航海人员显示和解释的各种各样信息融合成一体的实时导航系统。正是由于电子海图显示与信息系统有诸多优势，人们开始尝试以电子海图平台为基础，其他数将据信息融入其中，现具有特殊功能的应用系统并实
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＡｙｈｏｖｉａｃｙｔｍａｅｎＥＣＤＩｏｅｓｌｈａｅｎｄｓｇｅｉｉｈｔｅＥＣＤＩｌｔｏｍｕｅｉｒｙｉｔｐｏｎａｏｄｎｅｓｓｅｂｓｄｏＳｆｒｖｓｅｓｂｅｅｉｎｄ，ｎｗｈｃｈＳｐａｆｒｓｐｒｏｉｓｔｄｖｌｐｄａｄｔｅｐｏａｉｔｅｓｔｌｏｉｈｏｙｈｏｏｅａｔｅｒｒｓｉｔｄｕｅＩｈｓｓｓｅｔｅｂｓｃｄｔｎｏａｉｎｏｅｅｏｅｎｈｒｂｂｌｙｄｎｉａｇｒｍｆｔｐｏｎｆｒｃｓｒｏｓｉｎｒｃｄ．ｎｔｉｙｔｍｈａｉａａｉｆｒｔｆｉｙｔｏｍｏｔｐｏｎａｄｓｉａｉａｉｎｓｃｓｓｉＳｐｓｔｎｒｕｅｎｙｈｏＳｐｓｔｏｓｄｓｌｙｏｙｈｏｎｈｐｎｖｇｔｕｈａｈｐ’ ｏｉｏｓ．ｏｔｓａｄｔｐｏｎ’ ｏｉｎｉｐａｎＥＣＤＩｉｅｔｎｈｏａｌｔｏｉｉＳｄｒｃｌａｄｔｅｐｒｂｂｉｙｙｉｄｎｉａｇｒｔｍｆｔｐｏｎｆｒｃｓｒｏｓｉｄｐｅｔｅｓｈｍｅｆｒｔｐｈｏｖｉｎｅｃｎｂｄｉｋｙａｄａｃｒｔｌｏｅｓｔｌｏｉｈｏｙｈｏｏｅａｔｅｒｒｓａｏｔｄ，ｈｃｅｏｙｏｎａｏｄａｃａｅｍａｅｑｕｃｌｎｃｕａｅｙｔｙｅｓｒｈｐ’ Ｍｅｙｏａｉａｉｎｉｄｔｐｏｎｗｅｔｅ．ｎｕｅｓｉＳｓｔｆｎｖｇｔｎｂａｙｈｏａｈｒｏＫｅｒｓＷａｅｗａｒｎｐｒａｉｎ；Ｔｐｏｎ；Ｔｙｈｏｖｉａｃｌｏｉｍｒｖｓｅ；ＥＣＤＩｙｗｏｄ：ｔｒｙｔａｓｏｔｔｏｙｈｏｐｏｎａｏｄｎｅａｇｒｔｈｆｅｓｌｏＳ；Ｓｙｔｍ；Ｉｆｒｔｏｓｅｎｏｍａｉｎ