船载导航监控.doc

我国已进入国际造船大国行列，但国内船舶配套产业却非常弱小，企业普遍从德国等发达国家进口船舶配套核心设备，致使采购成本居高不下，发动机、电子控制设备等船舶关键配套件一般都从国外进口，进口配套产品比例高达70%以上。目前世界船舶配套产业年产值约230亿250亿美元，主要生产厂家集中在西北欧和日本，我国虽然在柴油机、发电机组、螺旋桨等船用配套设备的研发制造水平上有了很大提高，但船舶导航设备、通信设备、操舵系统、控制系统等船舶配套电子产品，还多采用国外产品。为了适应我国船舶制造业快速发展的形势，提升中国船舶配套产业特别是船舶电子产业的规模与水平已经成为当务之急。电子产品是我国船舶业的瓶颈船用电子产品是船舶配套产品的重要组成部分，是船舶中技术含量和附加值比较高的部件。从发展趋势看，船舶电子技术正朝数字化、自动化、集成化、智能化和综合化的方向发展。随着用户对高性价比、高可靠性的要求逐步提高，船舶电子产品的制造逐步向系列化、模块化和标准化方向发展。鉴于船舶电子技术是典型的军民两用技术，发达国家考虑其对海军装备和民用海事航运业发展所起的双重作用，普遍重视和扶持大型军工企业进入海事电子行业。从市场规模来看，目前世界船舶配套产业市场规模约230亿250亿美元，在船用设备中价值比较大的设备基本为：柴油机、发电机组、螺旋桨、辅助锅炉、甲板机械、操舵系统、导航及测量系统、舱室系统、辅助系统、安全及救生系统，其中船舶电子产品价值约占15%。其特点是产品种类多，用户分布面广，流动性强，对价格和服务要求高，但对每种船用电子产品的需求有限(不计船舶改造，每年全世界的大小船只的新船造船量约1万艘)。虽然船舶电子产品总体市场规模不是很大，但对船舶业的影响却不小，特别对我国船舶业来说，船舶电子产品至今仍是一大瓶颈。船舶电子产品市场分布不均衡船舶电子产品的生产目前主要集中在欧美一些发达国家，如德国、英国、丹麦、挪威、美国、加拿大，以及亚洲的日本和韩国等。市场主要分布在东亚、东南亚、欧洲和美洲地区，生产与市场分布呈现一定的不均衡性。欧洲是现代航运业和现代造船业的发祥地，经过几百年的发展，形成了强大的造船工业及船舶配套工业体系。近年来，虽然世界造船中心向东亚转移，但欧洲仍具有强大的船舶配套能力，在船舶配套市场上处于领跑地位，约占世界市场一半的份额。目前船舶电子产品的高端市场主要由欧美国家掌控。鉴于船舶电子商用技术在支持欧美海军系统中所起的重要作用，民用船舶电子系统及技术受到欧美海军高层的广泛关注和大力推广。日韩厂家侧重中、低端市场，可提供系列化的产品。日本自20世纪70年代以来，取代欧洲成为世界造船大国，在20世纪70年代中期，当日本的造船产量达到1750万吨时，已形成门类齐全、技术水平高的配套工业，成为世界船用设备制造大国。目前，日本造船配套设备国产化率达98%。日本主要是通过引进欧美国家的先进技术，并对本国企业实施适当保护，将船舶配套企业逐步整合，按专业分工形成集中生产优势，加强协调，才使造船配套设备国产化率得以大幅度提高。韩国20世纪70年代建造的船舶几乎全部使用进口材料和设备，到20世纪80年代韩国在引进设备和技术的同时，积极推进船用设备国产化，采取相应的保护措施，减少进口，促进船舶配套工业的发展。目前，韩国造船配套设备国产化率已达90%。依然缺乏核心技术我国造船工业的高速发展极大地刺激了对船舶配套设备的需求，包括对船舶电子及导航设备的需求。目前我国常规船舶国产设备的实际配套率只有30%左右，高新技术船舶国产设备的实际配套率仅20%左右，特别是作为附加值很高的船舶电子产品本土化率还不到10%，这与我国造船工业的迅猛发展形成了非常大的反差。目前每年全球船舶电子设备需求接近300亿元人民币，其中中国的造船修船市场可为船舶电子设备提供每年将近百亿元人民币的市场，但90%被进口产品垄断。船舶电子产品的开发制造是我国船舶业中最薄弱的环节之一，国内船舶电子产品生产厂家主要侧重低端市场，以代理国外产品为主，自主创新较少，提供单个零星产品，在产品技术性能、质量、品种和规格方面与国外同类产品比较存在着很大差距，甚至还有一些关键的高技术、高附加值的船用设备和部件国内根本不能生产，只能依赖进口。目前国内能自主研制的产品仅有磁罗经、陀螺罗经、计程仪、测深仪等，且只能在部分国内船舶上使用。从服务方面看，国内大多数配套厂没有能力或没有意识去建立全球售后服务网络。总之，我国船舶电子国产设备存在缺乏核心技术、没有品牌、没有国际性的销售维护网络，以及产品单一、技术起点较低、系统性差、工艺落后等突出问题，基本上还处于学习跟进阶段。在引进国外技术方面，国内江苏、上海、辽宁、山东等地已陆续引进了一些国外厂商或进行合资合作，但大多是一些非核心的技术和产品。在雷达、GMDSS设备、自动舵等方面，由于海外少数发达国家的电子及导航生产厂商相对垄断，一般不愿意签署专利转让协议，使我国船舶电子技术的引进具有相当的难度。船级社认证是关键船舶电子产品能否进入船舶配套体系取决于技术水平、产品质量、品牌知名度和服务网络等因素。船舶电子产品研发出来后首先要通过船级社认证，如要进入国际市场，则要经国际著名船级社资格认证，如中国CCS、英国LR、美国ABS、法国BV、德国GL、挪威DNV、日本NK、韩国KR等。通过认证的产品还需要努力开拓市场，通过用户的不断使用，逐步为客户认可，形成有影响力的品牌。同时，是否具有网络化的维修服务保障，也是船企选择的重要因素，产品质量过硬，但没有完善的全球服务网络，也难以打开国际市场，进入大型船舶修造企业。与国外企业相比，由于国内企业全球服务网络不完善，影响了自有品牌提升和国际市场拓展。从船舶电子产品配套流程来说，一般由船东提出选型要求，船舶设计单位根据船东要求在设计时加以考虑，提出配套产品厂商表，造船厂在厂商表范围内选择供货商，进行采购安装。所以配套产品供货商需要船东、船舶设计单位、造船厂三方协商确定，船舶设计单位、造船厂可以对选型提出建议，但主要决定权在船东，船舶设计单位也往往由船东指定范围，由造船厂从中选择。国内有部分企业通过与国际知名企业合作，利用他们已形成的品牌效应和服务网络占据市场，逐步把自己的产品和品牌培育起来，并实现自己的网络化服务功能。相对来说这是一种投入少、见效快、容易入门的方式。船舶配套电子产品为船舶配套的电子产品主要包括通信导航设备、测量控制设备和信息系统等，这些产品在船舶中的配置因船舶类型和档次的不同而异。一般而言，越是复杂和高档的船舶，其配套电子产品所占的份额就越高。船舶通信导航设备主要有：中高频组合电台、卫星通信设备、导航雷达、GPS(全球定位系统)、SART(雷达应答器)、气象传真接收机，船舶内部通信系统等。船舶测量控制设备主要有：VDR(船载航行数据记录仪)、EPIRB(应急无线示位标)、电罗经、磁罗经、多普勒计程仪、回声测深仪、自动雷达标绘仪、无线电测向仪，以及操纵控制系统和监控系统等。信息系统主要有：电子海图显示与信息系统(ECDIS)、AIS(船舶自动识别系统)、全球海上遇险和安全系统、SSAS(船舶保安报警系统)等。其他还包括一些船上娱乐设备和辅助设施，如卫星电视系统、照明系统等ARM船载导航系统解决方案2007-8-10 作者： 编辑：问天 点击进入论坛船用GPS 导航与海图方案 一、概述近年来，随着我国改革开放的不断深入和全球经济一体化进程的快速发展，海洋运输业正在我国悄然兴起，国外诸多有实力的企业也看准了我国海洋运输优势，如全球最知名的三家航运企业英国铁行集团、丹麦马士基集团、中远集团和青岛港集团日前签约，合资经营青岛港前湾集装箱码头。香港和记黄浦已同国内众多地方政府合资建立集装箱码头，如：上海， 宁波， 深圳盐田等。长江内河黄金水道的开通，大大加快了我国水上运输行业发展，水上运输正成为我国经济发展的又一亮点。为了能使运输行业，渔用行业有更先进，便捷的电子海图导航设备，同时可以为船舶交通事故提供各种海难数据，本公司将全力以赴开发电子海图系统，并尽快实现成果转化，为中国的航运事业贡献一份力量。主要用途，性能船载电子海图系统(eletricity chart system, 以下简称ECS)，是一种集成式导航信息系统，它在使用电子海图的基础上，完成综合的船舶驾驶任务。ECS可以把推算船位信息、卫星定位和无线电导航系统数据、海图信息和雷达信息集成在一起处理和显示，处理的结果传回到各种控制设备对船舶进行控制或以图像、声音、语言等媒体提示航海人员。也能根据航海人员的需求为其提供海图物标的咨询信息，如航标、障碍物和航道等的特征，以及整个航线上的航行条件信息（来自航路指南、潮汐表等），对航海人员选择最佳的航行时间和确定船舶的最大装载量都是大为有利的。ECS不仅能完成在传统纸海图上进行的作业，包括计划航线设计、距离和方位的计算、推算船位修正、定位计算、航迹显示等，而且还能解决新的问题，如船舶驶进危险区域时的自动报警、船舶避礁防浅、把电子海图同雷达图像叠加以提供更直观的避碰信息、海图的自动更正等。本公司的船载电子海图系统正是在总结船用电子海图系统的结构、功能和应用的基础上提出来的，是一种高档的电子海图系统。它的功能更加完善并可取代纸海图。实践结果表明，ECS不仅是纸海图的等效物而且是未来自动化船舶的必要组成部分。本公司产品主要面向商用船只，提供精确的电子海图（来源天津海司航保部），直观便捷的操作方式（超大屏幕），使用当代最先进的嵌入式系统（运行速度快捷），达到海运的工业级设计， 完全能符合商用船只日益增长的导航和安全需求。同时也将推出一款有商用机性能的渔用电子海图，改善渔业导航质量，打破渔用导航低端设备由国外品牌占主流的现状。二、主要功能1 海图显示包括在给定的投影方式下合成和显示海图(在使用墨卡托投影方式时，可适当选取海图的基准纬度，以减小海图的投影变形)；以正北向上或航向向上方式显示海图； 以相对运动或绝对运动方式显示海图；随机改变电子海图的比例尺(缩放显示 及漫游)；分层显示海图信息(隐去本船在特定航行条件下不需要的信息)。2 海图作业在电子海图上进行计划航线设计（依照推荐航线进行手工设计或进行大圆航线计算）；以灵活的方式计算任意两点间的距离和方位（如利用电子方位线、可变距离圈等方式）；标绘船位、航迹和时间。3 海图更新能够接受由官方ENC制作部门提供的正式改正数据以及由航海人员从航海通告或无线电航行警告中提取的改正数据，实现ENC的自动和手工改正。4 定位及导航能够与计程仪、电罗经、GPS、Loran-C、测探仪、气象仪等设备连接，接受来自这些传感器的信息，并进行综合处理，求得最佳船位；能够进行各种陆标定位计算。5 航海信息咨询获取电子海图上要素的详细描述信息以及航行条件信息，如潮汐、海流、气象等。6 雷达信息处理ECS可将雷达图像和ARPA信息叠加显示在电子海图上，提供本船、本船周围的静态目标、本船周围的动态目标三者之间的位置关系。航海人员可据此判断避碰态势，作出避碰决策。同时，还能够在电子海图上检测该避碰决策可行与否。 7 航路监视在船舶航行过程中，ECS能够自动计算船舶偏离计划航线的距离，必要时给出指示和报警，实现航迹保持。ECS还能够自动检测到航行前方的暗礁、禁航区、浅滩等，实现避礁、防浅。8 航行纪录ECS能够自动记录前12小时内所使用过的ENC单元及其来源、版本、日期和改正历史，以及每隔10秒的船位、航速、航向等。一旦船舶发生事故，这些信息足以再现当时的航行情况，记录的信息不允许被操纵和改变。也就是说，ECS应具备类似黑匣子的功能。9多媒体人机交互由于多媒体技术、视窗技术、超文本技术等的发展， ECS的人机界面将日趋友好，其出将图、文、声、像并茂，功能操作按键简化，并具有语言控制能力。10 系统结构组件化系统硬件采用即插即用模式，以便于各种不同情况下的灵活配置。系统软件开发采用组件化对象模式，以利于系统的升级和交互使用。11 硬件平台及操作系统通用为适应硬件平台及系统多样化的客观情况，满足各种不同场合下的系统应用需求，系统将具有全面的硬件平台支持和权限的操作系统支持。 12 系统软件采用开放式结构为了满足不同用户的不同需求，应在统一的操作平台基础之上，容许第三开发者开发一套具有特定任务特色的应用界面，嵌入特定的功能模块。为此，系统应提供API接口，并拥有相应的专用语言或兼容通用标注语言。三、总体结构船载电子海图系统包括软件系统和硬件系统两大部分构成，系统的总体结构图如下所示； 1. 软件部门内容：软件系统包括了系统软件层的操作系统和海图导航应用的应用软件层，这里我们选用开发源码的LINUX操作系统，LINUX操作系统的开放性和免费、稳定的特点可以得到很好的利用。应用软件层，就是要实现我们所有需要的航海导航的功能，包括海图显示和导航等。 这里选用SJMap地图引擎来实现所有的海图操作，包括地图的显示、移动、放缩等。把软件层分层两个层次来实现，同时系统软件又采用公用的操作系统，使得第三方用户可以非常容易地增加自己的应用软件模块。2. 硬件部门内容：硬件部门主要是嵌入式设备的开发，需要一款性能比较好的嵌入式CPU芯片。 这里我们选用ARM9芯片来实现需要的功能。同时硬件设备上还应包括GPS模块和声纳模块来实现定位和探深的功能需求。GPS模块可以采用GPS芯片直接接到嵌入式主板上，通过CPU 来通信得到GPS导航和定位的数据。同时也可以采用简单方便的方案，即采用大的GPS厂商生产的GPS OEM 板，直接接入嵌入式主板的串口来通信，从而得到GPS数据。 四、应用前景本项目的选择符合江泽民同志在1998年提出的实现