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船舶,在海上怎么导航?

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船舶,在海上怎么导航?

发布日期:2021-02-22 作者:船舶导航 点击:

船舶导航是一个很系统的工程,但也是一个很有意思的东西,这里用简单的方式介绍一下。

主要导航方式有三种:

1、系统导航(有个声音时时刻刻在告诉你:你到西直门了,你到东直门,你到大前门了)

2、惯性导航(你自己闭上眼睛默念:向前走了三步,左转,再走十五步)

3、雷达导航(你闭着眼睛问一个睁着眼的人:我到哪了?我到哪了?)

我们学校的信息学院有两个帮派:导派和舶派(听起来像变形金刚一样吊炸天吧)导派就是导航方向,舶派就是船舶交通管理系统方向,后面这两派的作用都会讲到。

船舶导航

系统导航分为陆基和星基,不是搞基谢谢。星基就是利用卫星导航,现在全世界有四个主要的星基导航系统:美国的GPS、欧盟的伽利略、俄罗斯的格洛纳斯、中国的北斗。

先说说 GPS,通用的民用导航方式。基本原理就是利用卫星进行定位,获得船舶经纬度,再将坐标输入电子海图用以判断船舶现有的位置。

但是自从有了GPS,很多船长就丧失了一条财路。

过去的话,比如编个航海日志说前方有风暴,要绕路,但是实际上什么都没有。那么那些谎称因绕路所用掉的油,就是被船长卖掉了,然后大家分一分。自从有了GPS,航海记录没法编了,这条财路就断了。

但是GPS是1994年建成的,而船舶航行的历史已经有几百年了。在GPS出现之前是岸基导航,就是在航海范围内设置信号站,信号站不停的发射信号,船舶接收到多个信号站的信号并将其加以综合得到自己现有的位置。

打个比方,比如你迷路了,现在听到了你爸爸在喊你。你爸爸说,3点啦,3点啦,4点啦,4点啦。然后当你听到你爸爸说3点了的时候你看看表,发现现在已经5点了,你就知道你跟你爸爸的距离是声速乘两个小时。

现在如果你知道你爸爸在北京,你妈妈在上海,你老婆在西安。他们仨都在不停的报时,你根据这三个距离信息就能判断自己的位置了。

当然具体的陆基系统并不是简单的直线定位,而是双曲线定位。

陆基导航就需要修建大规模的信号站,我国在1968年建设长河一号,1987年建设长河二号。此前有美国的罗兰系统和奥米加系统。不过随着GPS的出现,现在陆基导航系统均以停止。

对于各大洋上的情况就没有这么恐怖了。但是船舶是有航线的,就像汽车都要开在马路上一样。为了解释这个需要提到一个概念:恒向线。

专业解释不说了,太复杂。通俗的讲,就是如果船沿着这条线行驶,指南针的角度是永远不变的。(有一本同名书籍《恒向线》,是讲述船员真实经历的,对远航感兴趣的一定要读一读。)

因为恒向线的特殊意义,所以航线在设计时都是沿着恒向线设计。

但是全世界的港口就那么多,航线也是那么多,大家都沿着对应的恒向线去开的话就让航道显得格外拥挤了。

在这个GPS扮演了另一个角色:船舶避碰。

要知道开船不像开车,你踩油门它就走。开船的操作是有延迟的,就像你踩了半天油门车纹丝不动,过了半天才慢慢起步,等到你发现速度太快了的时候踩住刹车它又要好半天才能停下来。而且是越大的船这种延迟效应越明显。

所以有人对船舶碰撞事件特别不理解,明明那么大一片海,两个这么小的船居然还能撞上!原因就是因为船舶操纵的难度以及航道有限造成的。

所以为了避免船舶碰撞,海事组织要求在300吨以上的货船以及所有客船均安装一个叫做AIS(自动识别系统)的东西。AIS会经过VHF甚高频通信将船舶的位置、速度、以及船舶信息发送出去,像广播一样。用来提醒周围的船舶注意避让。GPS在里面扮演的就是定位的任务,并且通过时实定位来推测航速航向。

但是在港口附近,船舶太多了,已经无法自行决策,这里就需要VTS系统(船舶交通管理系统)介入。

每个港口都有对应的VTS系统,VTS借由本港内覆盖的雷达信息以及各个船舶发送的AIS信号来统一调度各个船只。


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