_舰船电子海图显示与信息系统发展评述_舰船电子海图显示与信息系统发展评述 (1)

SHIP ENGINEERING 船舶工程

V ol.27 No.4 2005 总第27卷，2005年第4期

舰船电子海图显示与信息系统发展评述

周永余，陈永冰，周 岗，边少峰

（海军工程大学导航工程系，武汉 430033）

摘 要：电子海图显示与信息系统(ECDIS)已成为现代舰船导航系统的重要配套设备，其设计日趋合理，各种不同类型的产品由国内、外产业界相继推出，同时涌现出一大批适合电子海图显示与信息系统需求的理论、技术、算法，电子海图显示与信息系统正朝着多功能、多模式、高精度、高可靠性的方向发展.文章着重综述了电子海图显示与信息系统的现状，阐述了舰船电子海图显示与信息系统的最新总线结构、扩展功能，指出了在21世纪初舰船电子海图显示与信息系统的发展趋势.

关键词：舰船；电子海图信息显示系统；自动识别系统；组合导航系统；自动雷达标绘仪；

卡尔曼滤波

中图分类号：U666.11 文献标识码：A 文章编号：1000-6982 (2005) 04-0062-04

Review on Development of Ship Electronic Chart Display

Information System

ZHOU Yong-yu, CHENG Yong-bing, ZHOU Gang, BIAN Shao-feng (Department of Navigation Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China)

Abstract:Electronic chart display information system（ECDIS） has become the important accessorial equipment of modern navigation system which is applied for ships. Its design is becoming more and more reasonable, different kinds of products have been launched by domestic and foreign manufactures. Meanwhile, a group of theory, technology and arithmetic came forth, which are suitable for ECDIS. It is developing in the direction of multi-functions, multi-modes, high accuracy and high reliability. The article summarizes the current situation of the system, expounds its newest bus structure and expanding functions, and points out the development trend of the system that will be in the 21th century earlier.

Key words:warship; electronic chart display infor mation system (ECDIS); automatic identification system (AIS); combined navigation system; automatism radar plotting aids (ARP A); Kalman filter

1 引言

电子海图显示与信息系统（Electronic Chart Display Information System，ECDIS）是一种能够同时显示海图信息和导航信息的助航设备，它正受到越来越多的关注，也是当前国际、国内航海、导航界研究的热点.ECDIS是继避碰雷达ARPA、组合导航系统之后，舰船导航方面诞生的又一项高新技术产物.目前成熟的ECDIS已发展成为各种舰船非常

收稿日期：2004-12-23；修回日期：2005-04-18

基金项目：国家自然科学基金资助项目（40376011）

作者简介：周永余（1950-），男，副教授，从事舰船导航、组合导航和舰船自动航行控制方面的教学、科研工作.

重要、必须配备的导航系统和辅助决策系统.电子海图系统能连续地给出船位的信息和实时航迹线，提供与航海、导航有关的各种信息和安全航海资料，有效地防范各种险情.在一些技术先进的航运和工业发达国家，如日本、美国、英国已经有了几代的子海图产品，特别是日本，数千条渔船和大部分商船都安装了复杂程度不同的ECDIS设备；加拿大、法国、德国、荷兰、挪威、澳大利亚、丹麦、俄罗斯等国家都在积极研制新的ECDIS.据不完全统计，目前世界上安装各类ECDIS的民用货船、游船、客船、渔船及军用大、中型舰艇约有数十万条之多[1].

2 20世纪ECDIS概况

ECDIS是依据国际海事组织(IMO)和国际航道测量组织(IHO)关于安全航行方面的有关规定研制的，它与移动通讯(如Inmarsat)、全球卫星定位系统(GPS)、雷达ARPA系统等多项技术有机结合，实现了舰船的电子航海图导航、通讯、船位报告、航向航迹监测、航行管理、避碰、航行辅助、遇难救险和报警等多项功能.

ECDIS可自动完成各种航海作业，代替人工海图标绘作业，避免由于操作者素质和身心状态差异造成的失误，大大减轻了工作强度，提高了自动化水平. ECDIS能直观、实时地反映舰船的动态态势，提供舰船运动的综合信息，使航海和管理指挥人员可把主要精力和时间集中在思考与决断方面，提高了舰船快速反应能力.

ECDIS主要由海域地理信息数字和航海信息两种数字海图组成.数字海图是计算机技术、多媒体技术、地理信息系统等高新技术相结合的产物.采用高清晰度的彩色大屏幕显示器，动态显示海洋地理要素；利用分层、开窗、缩放、漫游、自动换屏、快速调图等图形处理技术，使电子海图与纸质海图相比具有许多优越性.数字海图的数据源主要包括海图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等，这些是建立数字海图的地理数据库所需的.同时，电子海图将相当于数万张纸海图的数据储存于光盘或硬盘中，使用时调出和显示很方便，不但能显示纸质海图的全部信息，还可以显示航海资料、航行指南、港口资料、港湾锚地图集、航标表等信息.

可见，ECDIS有许多的特点和功能，显示的信息多，色彩鲜明，图像清晰悦目，可视性好；可方便地实现选择显示内容，集中显示那些当前航行必需的内容；用户可以选择显示比例尺与海图要素的层次，也可决定是否要与雷达信息叠加；可在屏幕上很方便地进行航路点设置，作计划航线和修改航行计划等项工作；能实时接收、显示及存储船位、航迹，并可回放航行过程；实现航路点转向报警、偏航报警、危险区报警等功能；可在电子海图上动态显示本船和它船的运动态势，便于指挥和操纵，尤其在进出港时，有利于避碰操作[2]，极大地减少了由于人为错误判断而造成的事故损失，使航海人员可把注意力不再放在避碰和自动警告处理上.

我国自20世纪80年代末开始研制ECDIS，经过近30年的发展，如今已初具规模.现在的任务是，依据国际海事组织和国际航道测量组织关于安全航行方面的GMDSS、ECDIS、AID等的规定，与世界电子海图系统体系接轨.

3 21世纪初ECDIS基本结构

ECDIS的组成和规模是由舰船所担负的任务决定的.根据舰船的任务，可研制相应规格的电子海图系统.

从基本结构角度看，ECDIS是一种把各种传感器组合成一体的综合安全导航系统的输出终端.将GPS/LORAN-C导航信号、罗经航向信号、计程仪速度信号经过接口装置送入主控计算机；把雷达原始视频信号经过雷达接口装置模数转换成数字信号送入主控计算机；将避碰雷达ARPA输出的数字信号解码送入主控计算机.使雷达图像、避碰雷达ARPA和GPS导航船位信号与电子海图的信息重迭显示.ECDIS主要由电子海图显示系统和电子海图信息数据库两部分组成.

3.1 电子海图显示系统

电子海图显示系统由船用电子海图（Electronic Navigational Chart）软件和电子海图显示设备配件（Electronic Chart Display Equipment）组成.图1为