电子海图与海事雷达
电子海图信息系统（ECDIS）在船舶航行中的应用
电子海图信息系统（ECDIS）在船舶航行中的应用蔡新梅【摘要】为进一步丰富电子海图信息系统的功能，更好地发挥电子海图信息系统在海上航行中的作用，本文主要介绍ECDIS与雷达、AIS、VTS的兼容作用，进行数据融合，优势互补，为船舶导航提供可靠的信息。
通过兼容作用确保船舶安全航行、船舶避碰和岸基服务具有十分重要的意义。
%To further enhance the functionality of ECDIS and better serve the navigation of oceangoing ships, this paper introduces the compatibility of ECDIS with radar, AIS ＆ VTS in terms of data fusion, the complementary roles between these platforms for the requisite information navigation of ocean-going ships. Compatibility of the system with other platforms plays a significant role in ensuring safe navigation, collision avoidance and shore-based services.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2012(032)006【总页数】3页(P32-34)【关键词】电子海图信息系统;雷达;AIS;VTS【作者】蔡新梅【作者单位】辽宁省葫芦岛市渤海船舶职业学院,辽宁葫芦岛125005【正文语种】中文【中图分类】TP391.410 引言电子海图显示信息系统(Electronic Chart Display Information System，ECDIS)是在综合导航系统的设计理念基础上逐步发展起来的一种智能化海图，解决了在传统纸质海图上定位而产生的船位获取滞后的问题，可以自动地将即时船位显示在海图上。
电子海图及其在航海中的应用
电子海图及其在航海中的应用发表时间：2016-10-17T15:18:38.383Z 来源：《科技中国》2016年6期作者：王式平[导读] 相信通过科学的进步和技术的提高，电子海图及其系统将会得到进一步发展和丰富，其可靠性和优越性将进一步展现。
北海航海保障中心烟台航标处山东烟台 264000摘要：随着高科技的快速发展，各行各业呈现出技术融合的趋势。
依靠成熟的计算机及图像处理技术，产生了以数字形式表示的电子海图以及各种电子海图应用系统，航海技术已经进入了信息化时代。
电子海图的出现被称为航海技术的第三次革命。
他们的出现是水道测量领域和航海领域的一场新技术革命，使海图研究、生产以及使用跨入了一个新的纪元，也促使航海自动化迈上一个新台阶。
电子海图能自动的将船位实时地显示在海图上，方便驾驶员进行判断和采取进一步行动。
电子海图的出现将驾驶员从繁重的传统海图作业中解放出来，更好的进行值班，确保航行安全。
同时电子海图系系统报警可以提醒驾驶员潜在的危险，进而确保航行安全的安全性。
本论文主要介绍了电子海图相关概念和电子海图及其在航海中的应用。
最后，论文介绍了使用电子海图的风险，告诫用户不应过度依赖电子海图。
[关键词]电子海图；显示；信息系统；ECDIS；航海图1电子海图的相关概念及标准1.1 电子海图的相关概念电子海图是在显示器上显示出海图信息和其他航海信息，所以也叫做“屏幕海图”。
电子海图及其应用环境组成电子海图系统。
电子海图是描述海域地理信息和航海信息的数字化产品，主要涉及海洋及其毗邻的陆地，详细描述了岸形、岛屿、礁石、沉船、水深、底质、助航标志、潮流、海流等航海所需的资料。
1.1.1 电子海图的分类电子海图按照制作方法可以分为矢量电子海图和光栅电子海图两大类。
矢量电子海图是以矢量形式表示的数字海图。
海域中的每个要素都是以点、线、面等几何元素的形式储存在电子海图数据文件中，具有存储量小、精度高、显示速度快、支持智能化航海等优点。
航海导航基础知识与应用技术
航海导航基础知识与应用技术航海导航是船舶安全航行的基础，它使用各种现代科技手段和设备进行船舶的定位、航向控制和导航决策。
本文将介绍航海导航的基础知识和应用技术，帮助阅读者理解并应用于实际操作中。
一、航海导航基础知识1. 经度和纬度经度和纬度是地球表面坐标系统的基本概念。
经度表示东西方向位置，范围为0°（本初子午线）到180°东（西）经；纬度表示南北方向位置，范围为0°（赤道）到90°南（北）纬。
2. 船舶定位船舶定位是确定船舶位置的过程。
目前常用的船舶定位技术有全球卫星定位系统（GPS）、卫星导航（GNSS）、惯性导航系统（INS）等。
这些技术通过接收信号并计算数据，精确地确定船舶的经纬度位置。
3. 航向和航速航向是船舶所采取的航行方向，用以确保航程正确。
航速是船舶在单位时间内所通过的距离，常用节（nautical mile per hour）作为单位。
4. 航行计划航行计划是船舶在航行前制定的详细计划，包括起点、终点、航行路线、预期时间和校核点等。
它有助于船舶合理安排航程，降低风险，并确保到达目的地。
二、航海导航应用技术1. 电子海图系统（ECDIS）ECDIS是基于计算机技术的航海导航系统，通过数字化的电子海图显示船舶位置、航道信息、水深、浮标和障碍物等。
它为船员提供实时的导航数据，并支持航行计划、船位监控和碰撞预警等功能。
2. 自动识别系统（AIS）AIS是一种无线通信系统，通过VHF无线电频率传输船舶的静态和动态信息。
它能够实时监测船舶在海上的位置、航向、航速等信息，并提供给其他船舶和岸基站点，以增强船舶的安全性和防碰撞能力。
3. 海上雷达系统雷达是船舶常用的导航工具之一，它利用电磁波与目标物的反射信号，实时显示周围海域的目标位置和距离。
雷达在航行中可以帮助船员避开障碍物、寻找港口或者调整航向。
4. 北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统是中国自主开发的卫星导航系统，它通过北斗卫星的信号传输定位数据，为用户提供全球覆盖的导航定位服务。
正确认识电子海图
系统终端设备包括图形显示器、打印机及航迹记录仪等。它要显示或输出海图各项航行要素的数据、人机对话的内容、告警信息，供航海人员操作使用的热键和菜单等。
电子海图显示与信息系统的发展趋势
目前ECDIS的性能标准、海图显示规范、数据标准均已确立。为其合法化和普及铺平了道路。今后要解决的关键问题就是：要尽快建立覆盖全球的ENC以及海图改正服务网络；扩充ECDIS的标准功能，使其具备智能化的特点；同高精度定位系统、雷达避碰系统、船舶通信系统、车舵控制系统等进行集成，辅助制定操船决策，同时可以控制船舶以最经济的方式航行在最优航路上，提高航运效益。
正确认识电子海图
电子海图显示与信息系统(ECDIS)是继雷达／ARPA之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命，已发展成为一种新型的船舶导航系统和辅助决策系统。它不仅能连续给出船位，还能提供与航海有关的各种信息，有效地防范各种险情。目前世界上安装电子海图的舶船在20万艘以上。随着各国官方电子海图(ENC)逐步完备、标准ECDIS的出现以及IMO的认可，未来十年左右ECDlS将全面取代纸海图，成为21世纪航海信息综合处理手段。
目前，世界上某些海运技术开发公司已将其ECDIS同导航系统、ARPA、自动舵等连接在一起，构成了所谓的组合船桥系统。主要思路是将来自这些航海仪器的信息进行综合处理，向航海人员提供一个集成的信息环境，使其能迅速地做出操船决策，提高航行的安全性。让机器代替航海人员完成这项工作，以减小人为因素造成海难事故发生的可能性并且减少船员定额，已成为当今海运界关注的课题。
电子海图与雷达图像叠加显示的实现的开题报告
电子海图与雷达图像叠加显示的实现的开题报告一、选题背景随着航海技术不断进步，电子海图的应用也变得越来越普遍。
电子海图能够为船舶提供准确的航线规划、实时的交通信息和安全提示等功能，是现代航行不可缺少的重要工具之一。
而实时显示雷达图像则能够帮助船舶避免潜在的危险，提高航行安全性。
因此，将电子海图与雷达图像进行叠加显示，不仅能够更加直观地呈现船舶的实时位置及周围环境，还能够提高船舶的导航和安全性能。
二、研究内容电子海图与雷达图像叠加显示的实现，需要解决以下几个关键问题：1. 数据源的获取：需要将来自船舶设备的雷达图像和 GPS 位置信息传输到电脑系统上，同时需要获取电子海图数据。
2. 数据处理：将获取的雷达图像和GPS位置信息进行处理，将其转换为图像文件并与电子海图数据进行匹配，以便进行叠加显示。
3. 叠加显示算法：需要设计一种算法，将两个图像进行叠加显示，以便船员能够更加清晰地看到船舶的位置及周边环境。
4. 界面设计：需要开发用户友好的界面，展示电子海图和雷达图像的叠加效果，并提供一些实用的功能，如船舶航线规划、雷达控制等。
三、研究意义通过电子海图与雷达图像叠加显示的实现，可以加强船舶航行的安全性能，提高船员的操作效率和航行质量。
具体来说，该技术可以实时显示船舶的位置及周围环境，让船员能够更加直观地了解周围情况，避免可能的危险和冲突，并规划更加安全和有效的航线。
另外，该技术还可以减少船员的工作量，提高船舶的导航效率，从而节省时间和资源成本。
四、研究方法首先，需要采集船舶设备的雷达图像和GPS位置信息，并获取电子海图数据。
其次，需要根据所采集的数据，设计合适的处理算法，包括图像转换、匹配和叠加显示等步骤。
最后，需要开发用户友好的界面，实现电子海图和雷达图像的叠加显示，并提供一些实用的功能，如航线规划、雷达控制等。
五、预期效果电子海图与雷达图像叠加显示的实现，能够为船舶提供更加安全、高效的航行指导和控制，提高航行的质量和效率。
雷达图像与电子海图叠加的研究的开题报告
雷达图像与电子海图叠加的研究的开题报告一、选题背景近年来，随着雷达技术与定位技术的发展，船舶上的雷达已经成为了航行的重要工具。
通过雷达，船舶可以在海上进行目标探测、情报收集、安全防范等工作。
然而，在实际航行中，雷达图像只能提供简单的海上信息。
电子海图则可以提供更加详细的水文、气象、浮标、灯塔、航线、船只位置等海上信息。
因此，将雷达图像与电子海图叠加起来，不仅可以提高海上信息的完整性和精确度，还可以方便船舶航行操作。
本次课题旨在研究雷达图像与电子海图叠加技术，以提高船舶航行的安全性和效率。
二、研究目的本次课题的研究主要目的是：1. 探究雷达图像与电子海图叠加的工作原理和技术方法，以确定叠加的方式和步骤。
2. 通过实验数据的采集和分析，检验叠加技术的有效性和可行性，以及识别相关问题。
3. 尝试优化叠加技术，从而提高叠加后的显示效果和使用价值。
三、研究内容本次课题的研究内容主要涉及以下几个方面：1. 综述雷达图像和电子海图的相关知识，介绍雷达的工作原理和基本参数，以及电子海图的基本构造和内容。
2. 探究雷达图像与电子海图叠加的技术方法，主要包括雷达图像和电子海图的数据格式、坐标系的对齐、叠加处理等。
3. 设计实验流程和数据采集方案，采集雷达图像和电子海图的相关数据，分析数据的特征和问题。
4. 借助计算机编程工具，处理数据并进行叠加处理，将雷达图像与电子海图叠加后的结果进行效果测试和比较分析。
5. 尝试在叠加方法上进行优化，以达到更好的叠加效果和更高的使用价值。
四、研究意义本次课题研究的雷达图像和电子海图叠加技术，不仅可以提高海上信息的完整性和精确度，还可以方便船舶航行操作。
具有以下几个方面的意义：1. 提高海上信息的精确度和完整性，提高船舶航行的安全性和效率。
2. 提高雷达图像和电子海图的使用价值，为相关领域的发展提供技术支持。
3. 推动雷达技术与电子海图技术的融合，拓宽海上信息技术应用的领域。
4. 给相关领域的技术开发和咨询提供经验和参考。
电子海图显示与信息系统——第三章电子海图显示与信息系统的航行功能
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(3)海图漫游:航海人员应能利用鼠标或轨迹球通过简单的操 作实现显示区域的变换, 该操作称之为海图漫游。如有些 ECDIS, 在某种状态条件下点击左键, 则按当前比例尺显示以 点击点为中心的地理区域。此外, 航海人员还应可以精确输人
(1)放大:当前海图中心不变, 根据缩放比率放大显示, 即海 图范围变小。
(2)缩小:当前海图中心不变, 根据缩放比率缩小显示, 即海 图范围变大。
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(3)预设比例尺级别:当前图中心不变, 根据选择的常用比例尺 级别, 快速变换显示。有些ECDIS允许航海人员手动输入具 体的比例尺值。
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6.变换显示海区 在航线设计或航行监控阶段, 航海人员可能会根据需要查看
当前没有显示的地理区域的情况, 以便进行航线的延展设计和 对前方水域的查看, 确保航行安全。 ECDIS一般可通过以下四种方式实现。
(1)比例尺变换:通过改变显示比例尺来增大或缩小显示的 地理范围, 从而实现海图显示区域的变换。
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பைடு நூலகம்
7.显示内容的选择 ECDIS应能显示所有SENC信息, 并将在航线设计和航行
监控时显示的SENC信息分为三类:基础显示、标准显示和其 他信息。IMO ECDIS性能标准同时还要求ECDIS应能在任 何时候仅靠操作员的单一操作即可提供标准显示。当一幅海 图最初在ECDIS上显示时, 应当使用SENC中显示区域的最大 比例尺的数据提供标准显示。从ECDIS显示中应能灵活地增 加或删除ECDIS显示的信息, 但不能删除基础显示的信息。 IHO S-52同时也规定航海人员应能够通过单独操作增加或删 除标准显示或其他信息中的某项内容。如果消除标准显示中 的信息种类以按指定规格显示, 对此应有永久标示。ECDIS 在关闭或断电后打开时, 应恢复至最近手动选择的显示设置。
电子海图
部海事局也开发了电子海图制作和显 示系统。其制作的电子海图和开发的显示 系统已经用于海上航标巡检、海上巡逻、 航运、水上工程、海事管理、船舶交通管 理等诸多领域。如用于上海、宁渡、福州、 厦门、琼洲海峡船舶交通管制系统，为国 家节约了不少外汇；如用于上海港 70 多公 里的深水航道引航，已经成为引航员不可 或缺的助手；
2)功能拓展阶段 1984年至90年代初，人们在数字化的海 图上开发出新的使用功能，可以在数字化 海图上显示船位、进行航线、航次计划设 计，显示诸如航速、航向等航行参数，开 发出更多便于使用的、可保证航行安全、 提高营运效率的各种功能。
3)航行信息系统阶段 这个阶段的主要特征是将电子海图作为 航行信息的核心，进行组合式、集成式的 开发研究，使船舶航行自动化迈上了新的 台阶。集中于电子海图的系统化、一体化 研究，将各种电子海图数据库进行完善， 与各种航海传感器、导航设备进行系统接 口与组合。
随后，加拿大、挪威、日本、澳大利亚、新 加坡等国制作出了符合该标准的电子海图，经过 测试，这些不同海道测量机关制作的电子海图相 容性好，表明标准已经基本成熟。由于基于 S-57 第三版的电子海图制作较为耗时，因此，在1998 年底，国际海事组织航行安全分委会同意在缺乏 S- 57第三版电子海图的水域，可以采用光栅海图 作为过渡时期的电子海图替代物。
电子海图数据具有两种形式，即基础数 据和更新数据。基础数据和更新数据一起 为电子海图显示及信息系统所接收，以形 成反映海域内最新信息的系统电子海图 （ SENC ），供 ECDIS 显示和作相应的处理。 无论是基础数据还是更新数据，均以标准 的格式进行数据的组织和封装，从而达到 不同国家的海道测量机构制作的电子海图 可以在不同的ECDIS上准确地使用。
中国海事局电子海图发展战略研究
第一章国际、国电子海图发展现状1.1概述“电子海图”（ENC——Electronic Navigational Chart）和“电子海图显示与信息系统”（ECDIS——Electronic Chart Display and Information System）被认为是继雷达/ARPA之后在船舶导航方面又一项伟大的技术革命。
从最初纸海图的简单电子复制品到过渡性的电子海图系统（ECS——Electronic Chart System），ECDIS已发展成为一种新型的船舶导航系统和辅助决策系统，它不仅能显示常规海图信息和连续给出船位，还能提供和综合与航海有关的各种信息，有效地防各种险情。
据不完全统计，目前世界上安装各类电子海图的商船、渔船、客船、游船及军舰在二十万条以上。
对于SOLAS船舶而言，随着各国官方电子海图（ENC）逐步完备、标准ECDIS的出现以及IMO对ECDIS的认可，作为ECDIS基础信息平台的“电子海图（ENC）”势必取代沿用了几百年的传统纸海图。
我们所指的“电子海图”其实是电子航海图（ENC）:ENC(Electric Nautical /Navigational Chart)，是由国家官方机构（HO）发布、符合《IHO 数字海道测量数据传输标准》（S-57）标准的数据库。
ENC除包含为了安全航行所必需的海图信息外，还可能包含航路指南、港口概况等其他有用的信息。
其数据格式主要有矢量方式和栅格方式两种。
经IHO承认的矢量数据格式标准为S57/3.0，栅格数据格式标准为ARCS。
电子海图可应用于：航海、船舶交通管理（VTS）、港口管理、船舶调度、海洋污染管理、海上搜救指挥、航标管理、渔业、引水、海洋测绘、海洋工程等等与海洋有关的一切领域。
1.2 国际电子海图发展现状1.2.1电子海图规与标准与电子海图密切相关的三个国际组织是国际海事组织（IMO）、国际海道测量组织（IHO）和国际电工委员会（IEC）。
电子海图与海事雷达
图 ３ 极 坐 标 系 和 屏 幕 直 角 坐 标 系 转 换
以 Ｏ′点为原点 的 极 坐 标 系 和 以 Ｏ 点 为 原 点
的屏幕直角坐标系的转换关系为：
烄ｘ ＝ｘｃ ＋ｒｓｉｎθ 烅烆ｙ ＝ｙｃ －ｒｃｏｓθ
（２）
式中：ｘｃ，ｙｃ 为 显 示 中 心 值， 这 样 就 以 实 现 雷
达图像和电子海图坐标系的统一。
邓康全
（国 家 海 洋 局 南 海 工 程 勘 察 中 心 广 州 ５１０３００）
摘 要：电子海图和海事雷达是航海的重要助航设备。为提高船舶在航行中的避 碰能力，文章提出了电子海图图像与雷达信号的叠加方法。雷达的模拟视频信号、方位信 号和触发脉冲，通过数模转换，利用极坐标与直角坐标变换模型和图像匹配，可以在电子 海图底图上实时显示雷达捕获到的目标，以提高对船舶周围环境的监控能力。
电子海图技术在海洋资源开发中的应用
电子海图技术在海洋资源开发中的应用海洋资源是人类赖以生存的重要资源之一，而海域开发利用的重要工具之一就是电子海图技术。
随着科技的不断进步，电子海图技术也在不断升级，成为海洋资源开发中的一项重要技术，为开发利用提供了便利和支持。
一、电子海图技术的概述电子海图技术是指采用电子技术和计算机技术制作海图，其中主要包括采集、处理、整合和展示海洋相关信息等多个环节。
采集环节主要使用遥感技术、激光雷达等工具获取海洋信息；处理环节主要对获取的信息进行处理和整合，生成数值化的海图；展示环节则将生成的电子海图用于海上航行、海底勘探等领域。
二、电子海图技术在海洋资源开发中的应用1. 海上航行电子海图技术在海上航行中的应用，可以为航行的安全提供保障。
与传统的纸质海图相比，电子海图可以更新、精度更高，并且可以进行即时修补，在突发情况下及时提供修正建议。
此外，电子海图也可以提供更为丰富的信息，如天气预报、路线规划等，使航行更为便利。
2. 海底勘探电子海图技术在海底勘探中的应用可以提供更为准确的海底地形和水文数据，为勘探提供更为详尽的信息。
通过对电子海图中的水文信息分析，可以确定海底地形，发现沉积物和矿产，为海底勘探和开发提供先期准备。
3. 海上安全借助电子海图技术可以在一定程度上预防海上事故的发生，或者尽快处理事故。
电子海图的实时更新机制可以及时更新海上的变化信息，如水深、航线、海流等，更好地保障航行安全。
此外，电子海图中还可储存海上船只的信息，如航向、速度等，为搜索和救援提供依据。
4. 海洋监测电子海图技术可以实现大范围、长周期的海洋监测，提供海洋的温度、盐度、流速、波浪等信息。
这些信息可以为海洋生态环境和海洋资源管理提供数据支撑。
通过对海洋监测信息的分析，可以探测水文变化、潮汐变化以及气候变化等，为保护海洋生态环境和海洋资源提供保障。
5. 都市规划电子海图技术在都市规划中的应用可以为城市的“拓海”提供技术保障。
首先，电子海图可以定位海岸线进行分析，并评估海岸线的稳定性。
航海学(8)(电子海图)
和传递。
三、主要电子海图提供商
1.英国水道测量局
2.挪威C-MAP公司
3.英国船商有限公司
4.德国Seven
CS公司 5.中国人民解放军海军司令部航海保证部
2.电子海图显示与信息系统的功能
⑴海图显示
⑵海图作业 ⑶海图改正 达信息处理
⑺航路监视 ⑻航行记录
2.电子海图显示与信息系统的主要优点
⑴海图信息的选择显示
⑵海图改正简单易行
⑶海图附加资料的提供 ⑷船舶驾驶自动化水平的提高 ⑸提高航行安全性 ⑹海图数据存储在磁盘或光盘中，易于保管
第八节 电子海图
一、电子海图及其系统
1.电子海图及其分类 ⑴按制作方法分 ①矢量化海图(vector charts) ②光栅扫描海图(raster charts) ⑵按数据库结构分 ①有边界电子海图 ②无边界电子海图
2.电子海图系统(Electronic Chart System,ECS) 是一种集成式的导航系统，它在使用电子海图的基 础上，完成综合的船舶驾驶任务。 3.国际标准与规定 ⑴国际水道组织(IHO)关于电子海图及系统标准 ①关于ECDIS的海图内容与显示方面的规定(S-52) ②数子化水道测量数据的传送标准(S-57) ③数据保护方案(S-63) (2)国际海事组织(IMO)制定ECDIS性能标准 (3)国际电工委员会(IEC)制定ECDIS硬件性能和测试 标准
二、电子海图显示与信息系统(ECDIS)
1.电子海图显示与信息系统的组成P59
⑴硬件部分:符合S-52标准要求的船用计算机系统。 ⑵软件构成
海事雷达概念
海事雷达概念雷达是一种利用电磁波和回波的原理进行目标识别和测距的设备。
而海事雷达则是在海洋环境下使用的雷达系统。
本文将详细介绍海事雷达的概念、原理和应用。
一、概念海事雷达是一种船舶导航设备，用于检测和确定船只周围的水域。
它通过发射无线电波，接收并分析回波，识别和跟踪其他船只、浮标、岛屿等物体，从而帮助船舶避免碰撞、确定航线及港口导航。
二、原理海事雷达的原理基于电磁波的传播和回波的分析。
雷达发射器发射特定频率和脉冲宽度的无线电波，并将其定向发送到海面。
当波束遇到物体时，部分能量会被反射回雷达接收器。
接收器将接收到的回波信号转化为可视化的目标图像，并计算出目标与雷达之间的距离、方向和速度等信息。
三、功能和应用海事雷达在航海过程中发挥着重要的作用，提供以下功能和应用：1. 碰撞预警：海事雷达可以及时检测到其他船只、障碍物或浮标，通过实时显示目标位置、距离和运动方向，提醒船舶避免航道冲突和潜在的碰撞风险。
2. 航线规划：海事雷达可以帮助船舶确定最佳航线，避免危险区域和浅水区，确保船只安全地到达目的地。
通过雷达的图像和数据，船长可以评估海况和潮流对航行的影响，做出相应的决策。
3. 天气预警：海事雷达能够探测到远离船只的天气变化，如暴风雨、浓雾等。
及时获得天气信息可以帮助船舶调整航行计划，防止遭遇恶劣天气造成安全风险。
4. 搜救和救援：在紧急情况下，海事雷达可以用于定位和追踪遇险船只。
它可以帮助搜救人员确定目标位置，提供宝贵的搜索线索，提高搜救效率。
5. 港口导航：海事雷达可以帮助船舶确定港口入口、防止搁浅，找到正确的进港通道，确保安全停靠。
四、雷达系统的组成海事雷达系统由以下主要组件组成：1. 发射器和接收器：发射器负责发射电磁波，而接收器则接收和分析回波信号。
2. 天线：天线用于将发射器产生的电磁波转化为空间中的电磁场，并接收回波信号。
不同的天线设计可以提供不同的雷达性能，如增加探测距离和放大回波信号。
现代航海与船舶导航的技术流程
现代航海与船舶导航的技术流程航海一直以来都是人类探索海洋、开拓贸易、进行海上运输的重要方式。
然而，随着科技的不断发展，现代航海与船舶导航的技术流程也在不断更新和提升。
本文将介绍现代航海与船舶导航的技术流程。
一、全球卫星导航系统现代航海与船舶导航的重要技术之一是全球卫星导航系统。
全球卫星导航系统是利用一组卫星分布在地球轨道上，通过卫星与地面接收器之间的信号交互来提供导航、定位和时间服务。
目前，全球最常用的卫星导航系统是美国的GPS（全球定位系统）。
二、电子海图与雷达技术在现代航海中，电子海图和雷达技术被广泛应用于船舶导航。
电子海图是基于卫星导航系统和地理信息系统技术，将海图数字化并实现电子化展示。
通过电子海图，船舶可以实时获得精确的位置信息、海洋地理信息以及导航警示信息，提高航行的安全性和效率。
而雷达技术则可以通过电磁波的发送与接收，捕捉到船舶周围的物体和障碍物，实现远程的目标检测和透视观察。
三、自动化导航系统自动化导航系统是近年来航海领域的一大创新。
通过各种传感器、雷达、摄像头等设备，结合船舶自身的动力装置和电子控制系统，实现了船舶的自动导航与控制。
自动化导航系统可以实时监测船舶的位置、方向和速度等相关参数，由自动导航控制系统自主完成航向控制、速度控制和转向等操作，提高了航行的精确性和安全性。
四、通信与气象监测系统通信技术在现代航海中是不可或缺的一部分。
船舶通过卫星通信、无线电通信等手段与地面的航管中心、港口管理部门和其他船舶进行信息交流和通信，及时获取导航、天气、海况等相关信息，保障航行的顺利进行。
此外，航海中对天气情况的监测也非常关键。
通过气象监测系统，船舶可以实时了解海上的天气状况，做出相应的航行决策，避免极端天气对航行安全造成的威胁。
五、船舶导航的人工干预虽然现代航海与船舶导航的技术流程已经非常智能化和自动化，但人的角色仍然十分重要。
船舶导航员需要根据船舶的具体情况，对航海系统进行合理配置和操作，并时刻保持对导航和航行的全面掌控。
电子海图航路线采集及雷达传递
电子海图航路线采集及雷达传递支家茂【摘要】为实现航路线在电子海图和雷达间的连接与传递,分析通导设备电子海图显示与信息系统(Electronic Chart Display and Information System,ECDIS)电子海图航路线语句格式及相关的采集、转换和传输用接口技术.针对JAN901B电子海图不能直接通过USB口向KH雷达输出航路线的问题,提出软硬件解决方案,并成功应用于JAN901B电子海图到KH雷达的航路线传递中.【期刊名称】《上海船舶运输科学研究所学报》【年(卷),期】2015(038)004【总页数】4页(P53-56)【关键词】电子海图显示与信息系统;雷达;RS458;USB;串行接口;航路线【作者】支家茂【作者单位】中海电信有限公司上海船舶通信导航分公司,上海200098【正文语种】中文【中图分类】U675.81电子海图显示与信息系统(Electrofnic Chart Display and Information System,ECDIS)是船舶航行信息化的标志、纸海图作业向屏幕图像作业转变的重要设备、船舶导航系统和辅助决策系统的综合体，具有显示信息全、缩放自如、海图更新方便、易操作等特点，不仅能在图上连续显示船舶航向和位置，而且能提供与航行有关的各种信息，有效防范航行中的险情。
ECDIS具有自动设计航线、监测航向航迹、自动存储本船航迹、回放历史航程等有关功能。
航路线不仅供电子海图使用，而且还要送给雷达使用，这样便于通过雷达判断当前航向和潜在的危险。
在船舶导航操作中，驾驶员需要预先规划下个航次的航线。
该操作基本上是在ECDIS上完成的，然后发送给雷达(RADAR)或海图雷达(CHART RADAR)使用，以方便驾驶员通过雷达检查航路并提前做好准备，确保航行安全。
同时，规划好的航路线要在ECDIS上模拟，通过了解航路、水深和水下障碍物等方面的情况，自动分析航线有无危险，进行调整后生成安全可靠的航路线。
雷达图像与电子海图的实时匹配算法
雷达图像与电子海图的实时匹配算法
周莉;华承相;易成涛
【期刊名称】《中国航海》
【年(卷),期】2006(000)004
【摘要】针对已抽取海岸边缘特征并二值化的电子海图和已提取海岸边缘特征并缩放至海图比例的实时雷达图像进行匹配.匹配时,先提取待匹配曲线的特征点构成特征段,然后用特征段之间曲率的Hausdorff距离来度量分段轮廓之间的相似性,获得匹配结果.该算法充分利用轮廓线的几何特征信息,既保证了较好的匹配精度,又能显著提高算法速度,实现雷达的实时匹配定位.
【总页数】4页(P54-57)
【作者】周莉;华承相;易成涛
【作者单位】海军大连舰艇学院,辽宁,大连,116018;海军大连舰艇学院,辽宁,大连,116018;海军大连舰艇学院,辽宁,大连,116018
【正文语种】中文
【中图分类】K248.105
【相关文献】
1.基于Hausdorff距离的雷达图像与电子海图实时匹配算法 [J], 周莉;华承相;易成涛
2.电子海图系统中雷达图像与海图图形叠加技术研究 [J], 刘维亭;马继先;庄肖波
3.雷达图像与电子海图的实时匹配算法及其计算机实现 [J], 袁赣南;徐浩鸣
4.基于改进Hausdorff距离的雷达图像与电子海图匹配算法 [J], 易成涛;徐飞
5.电子海图系统中雷达图像与海图图形叠加技术研究 [J], 马继先
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1-电子海图
2）电子海图显示及信息系统和电子海图 显示系统(ECS)研发、推广应用情况
由于电子海图显示及应用系统比较昂
贵，一时难以全面推广，许多国家研 发了一种比较简单的电子海图显示系 统，这种电子海图显示系统一般只有 与卫星全球定位系统(GPS)的接口，不 要求与多种航海仪器连接，不完全满 足国际海事组织的要求，但由于价格 较低，推广较快(图5-5 小船用电子海 图系统)。
一、概述 1.1电子海图的发展 电子海图的发展经历了由“纸质海图的电 子复制品”到“电子海图显示与信息系统” （Electronic chart display and information system, 简称ECDIS）的质的演变。开始阶 段，虽然各厂家生产出很多不同种类的海 图电子产品，但这一时期的海图电子产品 末获得广泛的推广和使用，主要的原因在 于海图电子产品的法律地位及其设备使用 的可靠性末得到公约的确认。
电子海图的发展
随后，加拿大、挪威、日本、澳大利 亚、新加坡等国制作出了符合该标准 的电子海图，经过测试，这些不同海 道测量机关制作的电子海图相容性好， 表明标准已经基本成熟。由于基于S-57 第三版的电子海图制作较为耗时，因 此，在1998年底，国际海事组织航行安 全分委会同意在缺乏S- 57第三版电子 海图的水域，可以采用光栅海图作为 过渡时期的电子海图替代物。
图5-4 电子海图覆盖区域
1.2 电子海图发展现状 1）世界各地区及主要海道国家电子海图生产 制作情况 根据国际海道测量组织最近提供的资料，各国 电子海图覆盖情况大致如下：北美洲、南美洲、 欧洲、北非、南非、印度洋北部、亚洲大部、澳 大利亚等沿海国家领海水域已经被各种比例尺的 电子海图覆盖。但中美洲、东非和西非国家领海 及附近水域、亚洲的印度尼西亚领海及附近水域 还没有电子海图覆盖。国际水域小比例尺电子海 图，各地区海道测量委员会正在加紧制作。
利用雷达和电子海图AIS的BCR、BCT来避碰
利用雷达和电子海图AIS的BCR、BCT来避碰沈建云（深圳港引航站 深圳福田 518031）摘要：现代航海技术已经得到广泛应用并保持持续发展，如雷达ARPA、AIS、ECDIS的综合应用，船舶避碰通常是通过DCPA、TCPA来判断危险的紧迫程度。
近年来，为了适应船舶在狭水道、港口等密集水域航行，提出了BCR（BOWCROSS RANGE）、BCT(BOW CROSS TIME)的概念，为船舶在狭水道和密集水域精确避让提供了可靠的数据。
本文主要介绍利用ECDIS可视的DCPA、BCR点，参考TCPA、BCT来采取避碰。
关键词：狭水道避碰 雷达 AIS@ECDIS BCR BCTD CPA TCPA0 引言船舶碰撞是船舶海上安全带的事故，往往会造成海上人命、货物和当事船舶的巨大损失，也会造成严重的环境污染。
航海界一直把如何避免船舶碰撞作为一门重要的课题来研究，随着科技的进步，船舶装备了大量的先进的雷达和AIS@ECDIS系统来减少海上的碰撞事故的发生，如何充分利用好这些先进的助航设备，是我们研究的重要课题。
1 雷达、AIS获取DCPA/TCPA,BCR/BCT的过程分析1.1 雷达电磁波的反射特性雷达是利用电磁波的反射特性在某一时刻测得相对我船的方位（舷角）和距离，得到目标船的位置A，经过时间Δt后，用同样方法测得目标船的第二个位置B。
目标船相对航速、航向的计算，由图1可见，经过A、B位置差计算，可以推算出目标船的相对航向φR以相对航速VR。
图1 雷达坐标图当系统观测目标到达B点时，我们根据VR、φR以及B点的位置可求得目标的DCPA来船与本船的最近会遇距离与TCPA来船与本船的最近会遇时间 、来船过本船船首的距离BCR（BOW CROSS RANGE）和 来船过本船船首时间BCT（BOW CROSS TIME）1.2 AIS协助避碰求DCPA TCPA和 BCR BCT在避碰计算中，将本船与目标船的地理位置信息换算为相对本船的位置数据，设本船船位为（λo，φo），目标船的船位为（λt，φt），则目标船与本船的位置差为（Dλ，Dφ），其中Dλ=λt-λo Dφ=φt-φo其中DMP为纬度渐长率差，因在避55航海NAVIGATIONMarine Technology 航海技术碰中本船和目标船的位置较近，近似认为目标船的距离：图2 AIS坐标图2 比较雷达和AIS的避碰2.1雷达避碰特性由于雷达电磁波存在直线传播特性，雷达存在盲区，在应用雷达避碰时，当他船回波影像向本船靠近时，虽近在咫尺，却可能无法掌握来船当时情况；船舶在驶近被居间障碍物遮蔽他船的水道或航道的弯头时，由于雷达无线电波被阻挡，无法探测到障碍物遮蔽水域通航环境情况，盲目相信雷达将使驾驶员措手不及；在使用雷达进行避让时，避让效果在雷达上反应迟钝。
船舶航行中的海上导航设备
船舶航行中的海上导航设备导语：船舶航行中的海上导航设备是确保船舶安全、准确航行的关键装备。
本文将介绍几种常见的海上导航设备，并探讨其作用和应用。
一、雷达(Radar)雷达是船舶上最常见的导航设备之一，它通过发射电磁波并接收反射回来的信号来探测目标物体。
雷达可以帮助船舶确定目标物体的位置、距离、速度和方向等信息，进而提供实时的导航和避碰决策。
在船舶航行中，雷达的作用至关重要，能够有效地帮助船员识别周围的船只、岩礁、冰山等障碍物，保障航行安全。
二、全球卫星定位系统(Global Positioning System, GPS)GPS是另一个不可或缺的船舶导航设备。
通过接收卫星发射的信号，GPS能够确定船舶的准确位置，并提供精确的导航指引。
由于GPS系统全球覆盖且定位精度高，它成为船舶航行中常用的导航设备。
船员通过GPS可以获得船舶的位置、速度和航向等关键信息，以便准确定位和计算航行路线。
三、电子海图(Electronic Chart Display and Information System, ECDIS)电子海图是一种电子化的船舶导航系统，可以替代传统的纸质海图。
ECDIS通过将船舶位置与电子海图上的信息相结合，向船员提供全面的导航和避碰辅助。
ECDIS能够显示船舶周围的航道、浅滩、港口等信息，并能够发出警报提醒船员潜在的危险。
与传统海图相比，ECDIS具有实时更新、多功能和易于操作等优点，大大提高了航行的安全性。
四、自动识别系统(Automatic Identification System, AIS)AIS是一种基于无线电通信技术的船舶识别和信息交换系统。
通过AIS，船舶可以实时交换位置、航速、航向等信息，以增强航行的可视性和安全性。
AIS系统能够有效避免船舶相撞事故，并提供其他船舶的基本信息，如船名、船籍、货物类型等。
对于航行中的危险情况，AIS 系统还能够向周围船舶发出警告，保障船舶航行安全。
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电子海图与海事雷达
邓康全
（国家海洋局南海工程勘察中心广州５１０３００）
摘要：电子海图和海事雷达是航海的重要助航设备。
为提高船舶在航行中的避
碰能力，文章提出了电子海图图像与雷达信号的叠加方法。
雷达的模拟视频信号、方位信号和触发脉冲，通过数模转换，利用极坐标与直角坐标变换模型和图像匹配，可以在电子海图底图上实时显示雷达捕获到的目标，以提高对船舶周围环境的监控能力。
关键词：电子海图；海事雷达；雷达图像
在航海中，无线电通信称为“顺风耳”，而
电子海图和雷达等助航设备即称为“千里眼”。
电子海图系统可显示来自电子导航海图的选定信息和导航传感器的导航信息，以辅助驾驶员进行航线设计和航行监视。
以电子海图为航行信息核心，实现与雷达、ＧＰＳ、计程仪、测深仪和ＡＩＳ等各种设备的信息融合，是电子海图信息系统的发展趋势。
海事雷达可以测量水上目标及运动目标的距离和方位，并可以预测和判断运动目标下一步的运动态势，对本船与周围运动目标会遇态势下可能发生的碰撞危险进行判断和评估，辅助拟定本船的最佳避让策略，从而增强避碰决策能力。
电子海图与雷达的匹配定位导航，可在航行水域海图信息的基础上提供本船、本船周围的静态目标与动态目标三者之间的位置关系。
实现了雷达视频数据的共享以及综合航行态势图的实时生成和显示，允许操作人员在同一个显示器上观察本船周围的全部态势，能集中精力判断并采取适当的行动，可以提高船舶避碰能力，这对船舶的航行，尤其是大雾天气中的近海航行和繁忙港道航行具有重要意义。
目前国外部分产品已经实现了雷达和电子海图图像叠加的功能，而国内在这方面的研究比较少。
笔者提出了一种雷达模拟视频和电子海图图像叠加方法，采集雷达的模拟视频信号、触发脉冲和方位信号，通过数模转换、坐标系转换和图像处理，实现雷达和电子海图图像的匹配，完成雷达和电子海图的叠加。
１电子海图与雷达模拟信号图像叠加
雷达应获取的３种信号是：①雷达模拟视频信号是目标的回波信号和触发脉冲；②雷达模拟视频信号是以目标的回波信号为模拟信号；
③方位信号是雷达天线扫描的方位信息，为模拟信号。
触发脉冲是雷达的周期频率脉冲，用
来实现图像处理与雷达发射冲周期的同步，通
过数模转换模块，把采集到的模拟信号数字化，按照方位信息对雷达目标进行标绘，并与雷达的触发脉冲同步，形成极坐标形式的数字化视频信息，将其传递给图像处理模块。
在图像处理模块中，极坐标形式的数字化视频信息转换为屏幕直角坐标形式的数字视频信息，对雷达视频图像在比例尺和显示方式上进行处理，实
现雷达和电子海图图像匹配，根据雷达收发机的位置信息，以电子海图为底图，完成雷达和电子海图的叠加显示，基本流程见图１。
２雷达模拟视频和电子海图图像叠加模型２．１雷达模拟视频数字化模型
采集的方位信号为模拟信号，通过幅度分层和时间量化转换为数字信号。
雷达模拟视频信号通过时间量化和幅度分层转换为数字信号，然后存储这些信号，利用目标回波的幅度、个
数和相关信息做累计判定，以确定目标的有无
（图２）。
时间量化即距离量化，以雷达触发脉冲前沿为起点，将距离扫描的全程时间分成若干相等的时间单元ｔ，即将雷达探测的距离全程分成若干相等的距离单元ｒ，两者对应关系如式
（１）所示。
幅度分层即幅度量化，在距离量化间隔任一处，信号幅度大于相对门限Ｖ，就产生
“１”。
累计判定是一种雷达信号检测系统，通过设定门限Ｋ，对目标回波信息进行累计判定，确定目标有无。
ｔ＝１（）
２
式中：ｃ为光速，ｃ＝３×１０８ｍ／ｓ。
２．２极坐标转换为直角坐标
初步处理后的数字雷达视频图像是以极坐标方式进行显示的，通过极坐标系和屏幕直角坐标系转换方程，处理数字化的雷达视频图像，使雷达视频图像和电子海图的坐标系一致。
极
坐标系和屏幕直角坐标系的对应关系如图３所示。
图３极坐标系和屏幕直角坐标系转换
以Ｏ′点为原点的极坐标系和以Ｏ点为原点
的屏幕直角坐标系的转换关系为：
ｘ＝ｘｃ＋ｒｓｉｎθ
（）
２
ｙ＝ｙ－ｒｃｏｓθ
式中：ｘｃ，ｙｃ为显示中心值，这样就以实现雷达图像和电子海图坐标系的统一。
２．３雷达图像匹配模型
电子海图基本上具有任意缩放的特点，而
雷达的量程是有限的，因此，基于电子海图缩放变化，对雷达图像进行合理的比例调整，实
现雷达和电子海图图像的比例尺匹配。
雷达的探测半径为Ｒ，屏幕显示区域半径为ａ，计判定，以确定目标的有无。
其中幅度分层设
置第一检测门限，累计判定设置第二检测门限。
则雷达旬的比例尺１／ｓｒ可以简单的表示为
１
＝
ａ（）
ｓｒＲ３电子海图的原始比例尺为：１／ｓ０，则雷达图像的缩放参数ｚ为
ｚ＝
Ｒ（）
（）４
ａ×ｓ０
雷达和电子海图的显示方式不同，雷达存在北向上、船艏向上和航向向上等显示方式，而电子海图的显示方式，对雷达图像进行旋转变换。
用下面的仿射变换矩阵进行坐标转换，对图像进行缩放和旋转处理，实现雷达和电子海图的图像匹配。
一幅定义在直角坐标系ｗｏｚ的图像ｆ经过几何变形如缩放、旋转等，产生了定义在直角坐标系ｘｏｙ上的图像ｇ（图４）。
图４
图像的空间变换
ｔ１１ ｔ１２
０
熿
燄 ［
］ ［
］
［ ］
ｔ２２ １ ｘｙ１ ＝ ｗｚ１Ｔ＝ ｗｚ１
ｔ２１
ｔ３１ ｔ３２
１
燀
（）
５
ｓｘ
０ ０
熿
燄
缩放的仿射矩阵Ｔ１为： ０ ｓｙ
０
０ ０ １
燀
ｘ＝ｓｘ２
对应的坐标方程为：
ｙ
熿 ｃｏｓθ
ｓｉｎθ ０
燄
旋转仿射门矩阵Ｔ２为：
－ｓｉｎθ ｃｏｓθ ０
燀 ０
０
１
ｘ＝ｗｃｏｓθ－ｚｓｉｎθ
对应的坐标方程为：
３ 结果分析
用上述方法试验，将原始的雷达模拟视频进行数字化处理，得到数字化的雷达视频信息，通过对数字化的雷达视频进行坐标转换，得到雷达视频图像。
可以看出：雷达和电子海图在
显示方式和相应的比例尺上存在差异，基于电子海图的比例尺，通过参数的解算求得雷达图像的缩放比例。
雷达图像和电子海图的显示方法不同，通过对雷达图
像进行缩放和角度调整，根据雷达的位置 （经纬度）信息，以电子海图为底图，实现雷达图像和电子海图的叠加，结
果表明雷达和电子海图图像是匹配的，能够进一步提高驾驶员对船舶周围环境的监控能力，提高船舶航行过程中的避碰能力。
４ 结束语
根据电子海图和雷达的显示特点，对采集的雷达模拟视频信号、方位信号和触发脉冲进行数字化、坐标转换和图像转换等处理，以电子海图为底图，实现雷达和电子海图的叠加。
结果表明，雷达和电子海图信息是融合的，能
提高驾驶员对船舶周围环境的监控能力，笔者提出的雷达模拟视频和电子海图图像叠加方法是可行的，对于船舶安全航行具有重要意义和广泛应用价值。