綜合船橋系統

綜合船橋系統是實施船舶導航和控制的集成系統，它通過相互連線以集中使用來自工作站的感測器信息、命令或控制以提高操作人員管理船舶的安全性和效率。

基本介紹

• 中文名：綜合船橋系統
• 外文名：Integrated Bridge System（IBS）
• 所屬領域：船舶信息化
• 起源：20世紀70年代

簡介

隨著世界海運事業的發展，船舶數量越來越多，船舶朝大型化、高速化方向發展，船舶的航行安全顯得越來越重要，這客觀上推動著船舶導航與自動化駕駛技術的發展。為了提高船舶導航的效率、可靠性和安全性，早期獨立工作的導航設備漸漸綜合集成一種新型的船舶自動航行系統——綜合船橋系統(Integrated Bridge System)。

集成駕駛台系統主要是對現有的各種設備的組合、信息的綜合顯示以及簡單的航行管理（Voyage Management），對便於駕駛員觀測，減輕其工作負擔起到一定的作用。未來的集成駕駛台系統中更加強調認知集成（Cognitive Integration）而不僅僅是設備的集成，集成駕駛台系統中將包括更多的感測器，數據融合技術（Data Fusion）將對來自眾多的感測器的測量數據進行綜合處理有很大幫助。專家系統（Expert System）為自動航行和自動避讓提供了有力的手段。人工神經網路（ANN），遺傳（GA）算法，以及模糊控制理論的不斷發展和成熟，也將為集成駕駛台系統提供更多的理論工具和控制算法。集成駕駛台系統將更加強調信息的深層次處理，充分發揮計算機的快速計算和推理能力，起到態勢分析、危險評估、決策支持，智慧型導航，自動駕駛的作用。總之未來的集成駕駛台系統成為集導航（定位、避碰）、控制、監視、通信筆貨物管理於一體的船舶綜合管理系統，更加重視信息的集成，並逐步朝著船舶自動駕駛、自動避讓以及自動靠離碼頭的智慧型化和全自動化的方向發展。

發展歷程

綜合船橋系統IBS(Integrated Bridge System)是在綜合導航系統INS(Integrated Navigation System)的基礎上發展起來的一種新型、功能更強的海上自動航行系統。IBS採用系統設計的方法，將船上的各種導航系統、艦船操作控制系統和雷達避碰系統等通過現場匯流排網路有機地結合起來，利用計算機、現代控制、信息處理、人工智慧等技術實現船舶的自動、安全和經濟航行。系統的主要特點是具有完善的綜合導航、自動操船、自動避碰、豐富圖形界面、通信和航行營理控制自動化等多種功能。

綜合船橋系統(IBS)起源於20世紀70年代初，發展至今已經成為船舶自動化的核心裝備。綜合船橋系統是在船舶駕駛台構建的一個集導航、駕控、雷達避碰和航行管理於一體的高度信息化、自動化的集成系統，它利用計算機、自動控制、網路和信息融合等多學科現代技術，集中獲取感測器信息、對信息集中監視、對事件靈敏檢測和快速回響，及時發出各種控制命令、實施有效導航和控制，是全船的信息中心和指揮控制中心。根據國際海事組織(IMO)制定的IBS性能標準，綜合船橋系統定義為：綜合船橋系統(IBS)是一個集成系統，系統的各個部分相互連線以便於能夠集中使用來自感測器的信息或各工作站的命令、控制信息，其目的是通過專業人員操控提高船舶管理的安全性和效率。

二十世紀70年代初，在綜合導航系統(INS)基礎上套用計算機技術實現定位、雷達、航行、操舵的系統集成，推出一種船舶自動航行系統，命名為數據橋（Data Bridge），這是第一代綜合船橋系統，實際上是一種計算機化的避碰輔助和綜合導航系統，綜合程度較低，功能主要限於導航。

到二十世紀七十年代後期，由於燃油價格上漲，促使航海界通過研究新技術來降低航行成本。自適應操舵儀研製成功，促成了第二代IBS的產生。在這期間，隨著計算機技術的發展和自動控制理論的深入套用，IBS的功能不斷發展，自動化程度顯著提高。第二代IBS一般由船舶定位、航行計畫、避碰和自動操舵等子系統構成，與初期的IBS相比，第二代IBS增加了航行計畫和自動操舵兩個子系統，功能上從原來的導航功能擴展到控制功能，成為船舶綜合導航和控制系統。可以實現沿計畫航線自動航行，基本上實現了船舶自動化航行。

上世紀80年代後期開始，世界各國生產的IBS系統在功能上逐步完善，技術上逐步成熟，發展出第三代綜合船橋系統。這一階段的IBS在功能上逐步完善，技術上逐步成熟。第三代IBS在繼承以往IBS功能的基礎上，增加了航行控制顯示、監視、通信和管理功能。特別是電子海圖的出現使IBS的發展產生了飛躍，許多大型航海儀器公司紛紛投人基於電子海圖的IBS的研製開發，開始研製基於電子海圖的“一人船橋系統”(One Man Bridge)和航行管理系統(Voyage Management System，VMS)等。基於電子海圖的IBS組合了ARPA雷達、ECDIS、航線設計、航跡保持及航線和船舶性能監視等功能，將ECDIS、ARPA雷達、GPS等組成一個集成系統，將導航設備提供的信息以及一些機艙的數據經處理後顯示在幾個綜合顯示器上，從而更便於駕駛員觀測、決策和操作，並增加了航行規劃等功能。

二十世紀九十年代中期至今，船橋系統進一步發展，其配套設備實現了模組化、標準化和智慧型化，形成第四代綜合船橋系統。第四代IBS基於現場匯流排和區域網路技術，ARPA雷達、電子海圖、AIS及CONNING工作站通過網路相互融合，系統自動化程度進一步提高，出現了以海圖雷達為核心的多功能航行工作站，船舶航行的安全性、可靠性與經濟性都得到提高。駕駛台設備的集成化與網路通信功能的增強是這一階段IBS的突出特點。當前，IBS不僅具有電子海圖、導航定位、自動操舵功能，還能實現自動避碰、自動報警和主機遙控等功能，真正實現了“一人船橋"的自動化航行。綜合船橋系統已經成為艦船自動化的核心裝備，得到了普遍套用。充分利用計算機、現代控制、網路和信息融合等技術，將船舶導航技術與船舶信息化技術、船舶自動操控技術等有機的結合起來，把導航、自動航行、雷達避碰、機艙遙控以及船舶安全消防報警等功能模組集成於一個整體，構建高度信息化、自動化的船舶統一操控和管理平台，在這個平台上集成全部綜合導航，實現各種導航信息測量、採集、最佳化處理和綜合使用，航行狀態監視、預報、航線設計、海圖作業管理、綜合船舶管理、能集成船舶操縱駕駛、機艙監測和遙控、自動避碰、航行控制、綜合通信管理以及艦船安全、消防、自動監測和報警等眾多功能，提供多樣化的導航模式和航海控制功能，以豐富圖形、圖像和文字界面直觀地實施對船舶信息和船舶狀態的管理和控制，達到以最少的人力、最低的燃料消耗實施高效完善的航海導航技術服務，最高程度的提高船舶航行的安全性和經濟性。