综合船桥系统

1、IBS（IBS Integrated Bridge System）1 1、什么是、什么是IBSIBS？ 集导航、监控、管理、显示于一体的智能化、网络化的集导航、监控、管理、显示于一体的智能化、网络化的综合航行管综合航行管理系统理系统。它通过相互连接以集中使用来自工作站的传感器信息、命令或控制，其目的是提高操作人员管理船舶的安全性和效率。2 2、完成任务：、完成任务：v航路执行与监控航路执行与监控v通信通信v机械控制机械控制v装卸载和货运管理装卸载和货运管理v航行安全与船舶保安航行安全与船舶保安v系统管理系统管理概述概述IBS3. IBS3. IBS发展发展? ?v航海发展航海发展 大型化、自动

2、化及高速化的船舶发展新趋势，要大型化、自动化及高速化的船舶发展新趋势，要求经济性求经济性( (省时、省耗省时、省耗) )、安全性，对导航提出更、安全性，对导航提出更高的要求。高的要求。 要求高精度、高可靠性、全球全天候、连续以至要求高精度、高可靠性、全球全天候、连续以至自动导航自动导航v单独的、多种的导航设备存在问题单独的、多种的导航设备存在问题？分散、可靠性差、精度差、功能单一、驾驶员负担分散、可靠性差、精度差、功能单一、驾驶员负担v想法？想法？ 组合组合 优势互补优势互补v起始？起始？7070年代的早期年代的早期INS : INS : 定位传感器的组合定位传感器的组合 IBS1-3-2 1

3、-3-2 综合导航系统（综合导航系统（INSINS）（一）组成（一）组成 是一种借助电子计算机，将不同特点的各种导航设备（或是一种借助电子计算机，将不同特点的各种导航设备（或系统）有机地结合在一起，通过对多种导航信息的综合处系统）有机地结合在一起，通过对多种导航信息的综合处理，提高导航精度和可靠性的导航技术或方法，扩大单设理，提高导航精度和可靠性的导航技术或方法，扩大单设备功能，提高导航性能。备功能，提高导航性能。INSIntegrated Navigation SystemINSIBS1-3-2 1-3-2 综合导航系统（综合导航系统（INSINS）（二）主要功能（二）主要功能1.1. 传感

4、器信息综合处理传感器信息综合处理对象：对象： 主要包括时间、位置、航向、航速等综合处理主要包括时间、位置、航向、航速等综合处理目的：目的：提高信息的有效性、可靠性、精度等。提高信息的有效性、可靠性、精度等。2.2. 定位与导航：基本功能定位与导航：基本功能INSIBS（二）主要功能（二）主要功能INSIBSIBS（二）主要功能（二）主要功能v设计航线设计航线v航迹保持航迹保持 定位导航定位导航 自动舵自动舵 自动改向自动改向 航行于预定航线航行于预定航线INSIBSINSIBSINSIBS1-3-2 1-3-2 综合导航系统（综合导航系统（INSINS）（三）分类及配置（三）分类及配置1 1、

5、INS(A)INS(A)v 功能功能提供有效的、正确的、统一的参考坐标系提供有效的、正确的、统一的参考坐标系提供船舶的位置、速度、航向、时间提供船舶的位置、速度、航向、时间传感器故障时发出报警传感器故障时发出报警v 配置配置陀螺罗经陀螺罗经磁罗经磁罗经多罗经组合多罗经组合计程仪计程仪EPFSEPFS测深仪测深仪IBS1-3-2 1-3-2 综合导航系统（综合导航系统（INSINS）（三三）分类及配置）分类及配置2 2、INS(B)INS(B)v 功能功能 除除INS(A)INS(A)包括功能外包括功能外提供有助于避开危险的相关信息提供有助于避开危险的相关信息在电子海图上或雷达上自动连续地标绘出

6、船舶的位置、速度、航在电子海图上或雷达上自动连续地标绘出船舶的位置、速度、航向、水深和预测危险向、水深和预测危险v 配置配置 在在INS(A)INS(A)基础上，增加：基础上，增加：雷达雷达ECDISECDISAISAISIBS1-3-2 1-3-2 综合导航系统（综合导航系统（INSINS）（三）（三）分类及配置分类及配置3 3、INS(C)INS(C)v功能功能 除除INS(B)INS(B)包括功能外包括功能外 自动控制船舶航向、航迹和速度自动控制船舶航向、航迹和速度 监视控制船舶的状态与性能监视控制船舶的状态与性能v配置配置 在在INS(B)INS(B)基础上，增加：基础上，增加： 航向

7、、航迹和航速控制系统航向、航迹和航速控制系统 监督与报警系统监督与报警系统 综合信息控制系统综合信息控制系统IBS1-3-3 IBS1-3-3 IBSIBSIBS是是INSINS发展发展 IBS IBS是是INSINS基础上基础上v对信息综合处理对信息综合处理v对船舶集中控制对船舶集中控制IBS一、一、IBSIBS发展概况发展概况v2020世纪世纪60-7060-70年代年代 功能：功能：初步出现具有导航线功能初步出现具有导航线功能 基础：基础：先进雷达先进雷达 特征：特征：在雷达上在雷达上计划航线计划航线和导航避险线和导航避险线v2020世纪世纪70-8070-80年代年代 功能功能：初步出

8、现具有综合信息显示与自动保持航迹：初步出现具有综合信息显示与自动保持航迹 基础：基础：自适应航迹舵自适应航迹舵 特征：特征：航行计划和航迹保持航行计划和航迹保持1-3-3 IBS1-3-3 IBSIBS一、一、IBSIBS发展概况发展概况v2020世纪世纪80-9080-90年代年代 功能功能：初步出现电子海图与雷达图像：初步出现电子海图与雷达图像融合融合 基础：基础：电子海图电子海图 特征：特征：导航、监控、航路执行、管理、通信与综合显示导航、监控、航路执行、管理、通信与综合显示v2020世纪世纪9090年代后年代后 功能功能：具有：具有现代航海综合处理现代航海综合处理与监督航行安全与监督航

9、行安全 基础：基础：现代控制理论、网络通信技术、信息处理技术现代控制理论、网络通信技术、信息处理技术 特征：特征：综合信息处理、控制、管理综合信息处理、控制、管理1-3-3 IBS1-3-3 IBSIBS1-3-3 IBS1-3-3 IBS二、二、IBSIBS组成组成系统包括三大部分系统包括三大部分 导航及气象传感器导航及气象传感器 航行管理子系统航行管理子系统 数字式自动操舵仪数字式自动操舵仪以美国以美国SPERRYIBS2000型为例型为例装装“远望三号远望三号”：GPS、气象仪等各种导航、气象信息，经接口、气象仪等各种导航、气象信息，经接口RS232/422及网络信息及网络信息单元单元N

10、IU、滤波、滤波网络连接中心网络连接中心NWC航行管理命令站航行管理命令站VMS；RD/ARPA信息经光栅扫描转换（信息经光栅扫描转换（RASCAR）VMS。1、导航及气象传感器、导航及气象传感器IBSv 远望三号是中国自行设计建造的第二代航天远洋测量船，于1994年月在上海江南造船厂建成下水。在远望号序列中，远望三号设计合理，装备先进，设施完善，在中国首次十大名船评比中，它以“海上科学城”的美誉，荣膺“中国十大名船”称号。2006年，远望三号船进行了十年一次中修技术改造，改造后，其海上综合测控能力达到当今国际先进水平。该船先后执行过鑫诺、亚太等卫星和所有神舟号系列飞船的海上测控任务，成功率达

11、100。IBS2、航行管理子系统组成及主要性能、航行管理子系统组成及主要性能1） 航行工作站航行工作站NWSNavigation Working Station 用微机、彩显，用微机、彩显， 功能如下：功能如下：(1). 可接收标准可接收标准ENC，或人工输图；，或人工输图； (2). 组导功能组导功能; 经网络信息单元（经网络信息单元（NIUNetwork Information Unit) ； 可接收可接收CRS、SPD、风向、风速等数据，综合处理送彩色显示。、风向、风速等数据，综合处理送彩色显示。(3). 制订航行计划制订航行计划;(4). 存储数据及管理文件存储数据及管理文件;(5).

12、 打印打印IBS（1）实时显示航行态势、信息；）实时显示航行态势、信息；3）船位滤波器船位滤波器（PFM）：用：用Kalman 滤波器。滤波器。（2）发布按航线计划的转向命令；）发布按航线计划的转向命令；（3）发布保持航迹的修正航向命令；）发布保持航迹的修正航向命令；（4）按预定抵港时间调节航速）按预定抵港时间调节航速;（5）数据记录（打印）数据记录（打印）;（6）安全航行报警：接近转向点，船位、航速数据消失等。）安全航行报警：接近转向点，船位、航速数据消失等。4）高速数据通信网络高速数据通信网络NIU-Network Information Unit:： 原用原用 SeaNet 记号记号 数

13、据通信网络，现可进数据通信网络，现可进Internet网。网。5）数字化仪数字化仪Digitizer ： 用于人工输入海图信息。用于人工输入海图信息。6）标绘仪标绘仪Plotter ： 7）打印机打印机：实时数据记录，航线航行数据硬：实时数据记录，航线航行数据硬copy.用于绘制数字地图；检测用于绘制数字地图；检测EC库容量；在纸海图上标绘船位；库容量；在纸海图上标绘船位；任意缩放、任意缩放、 局部放大、选择投影方式；选择海图投影坐标。局部放大、选择投影方式；选择海图投影坐标。2）航行管理命令站航行管理命令站VMS-Vessel Management StationIBS3 3、数字式自动舵、

14、数字式自动舵能对船舶装载、航速及风、流、浪等航行环境变化，联机实时辨识出能对船舶装载、航速及风、流、浪等航行环境变化，联机实时辨识出变化后的船舶操纵运动数学模型及干扰模型，并以此自动改变操舵规变化后的船舶操纵运动数学模型及干扰模型，并以此自动改变操舵规律。自适应数控舵具有滤波与自适应能力，控制精度高，操舵次数少，律。自适应数控舵具有滤波与自适应能力，控制精度高，操舵次数少，经济效益高等优点。经济效益高等优点。通过电气组合和机械组合将船舶众多内外设备和系统通过电气组合和机械组合将船舶众多内外设备和系统组合组合在一起，进行综合处理与控制。在一起，进行综合处理与控制。三、工作原理三、工作原理IBS1

15、-3-3 IBS1-3-3 IBS四、四、IBSIBS配置配置 看书中表格看书中表格vECDISECDIS强制安装强制安装IBS五、五、IBSIBS优点及发展趋势优点及发展趋势1 1、优点、优点1 1）具有综合信息）具有综合信息 航行安全性；航行安全性；2 2）自动化程度高）自动化程度高 可减员增效；可减员增效；3 3）可控制船舶，以最经济的航速航行在最安全航线）可控制船舶，以最经济的航速航行在最安全航线 省燃料，省燃料， 提高船舶周转率，提高航运效益。提高船舶周转率，提高航运效益。2 2、发展趋势、发展趋势v 朝着标准化、数字化、模块化、小型化、智能化；朝着标准化、数字化、模块化、小型化、智

16、能化；v 接口标准化等方向发展、完善接口标准化等方向发展、完善v 最终形成新型技术集成导航系统。最终形成新型技术集成导航系统。IBS系统组成框图系统组成框图舰艇用舰艇用罗罗经经测测深深电电磁磁Log多多普普勤勤LogLN|CGPS/DGPSRD/ARPA模模球球图图形形显显示示器器C3I支支持持智智 能能 I/O 模模 块块多多 总总 线线管理模块管理模块综合处理模块综合处理模块打打印印机机航航迹迹仪仪文文本本显显示示专专用用键键盘盘惯惯导导1惯惯导导2指指控控系系统统海海图图存存储储航航行行记记录录多多媒媒体体 电电 子子 海海 图图 模模 块块操操船船数数据据导航传感器导航传感器舰艇用舰艇

17、用操操船船自自动动舵舵直直接接提提供供数数据据组组1组组2组组3IBSSPEERY IBS-2000 型系统框图型系统框图X波段波段RD显示显示S波段波段RD显示显示转换转换开关开关打印打印 机机 7）VMS 2） 航行管理命令站航行管理命令站NWS 1）航行工作站处理机航行工作站处理机 彩显彩显ADG自动操舵仪自动操舵仪RS 232/422 接口板接口板NIU 4） /PFM高速数高速数据通信据通信网络网络网络连接单网络连接单元船位滤元船位滤波器波器 3） 测深仪测深仪LogLN-CGPS 气象仪气象仪GYRO1GYRO2航角指示航角指示转速表左右转速表左右转转换换开开关关PS计算机电源计算

18、机电源NWC网络连接中心网络连接中心19彩显彩显监视监视19彩显彩显监视监视19彩显彩显监视监视键键盘盘鼠鼠标标数字数字化仪化仪5）标绘标绘仪仪6）CRSSPDCRSSPDCRSSPDAC110VAC110VAC110V数控自数控自动舵动舵导导航航气气象象传传感感器器导航雷达导航雷达传感器传感器航行管理航行管理子系统子系统IBSIBSIBS76354水深水深AISECDISECDIS21航向航向航速航速位置位置时间时间INS (B)INS (C)航路执行航路执行1.1.航向或航迹控制航向或航迹控制2.2.航速控制航速控制3.3.机械控制机械控制4.4.系统管理系统管理5.5.航行安全与船舶保航行安全与船舶保安安6.6.装卸载和货运管理装卸载和货运管理7.7.通信通信INS（A）综合各种导航传感器信息，）综合各种导航传感器信息， 提供完整准确导航信息提供完整准确导航信息IN