航海知识

二、美国海军ECDIS-N标准及系统

⒈ ECDIS-N标准的主要内容

美军标准《海军电子海图显示与信息系统性能要求与测试方法》，参考了北约WECDIS标准，在海图数据、功能要求、硬件要求等方面分别模仿了国际海道测量组织(IHO)、国际海事组织(IMO)、国际电工委员会(IEC)关于ECDIS的国际标准，规定了ECDIS-N的最低性能标准和测试方法及结果。由前言部分、性能要求、测试方法及结果和附录四个部分组成。

前言部分指出了标准制定的依据、目的、遵循的相关标准、采用的数据、系统的功能要求等。

性能要求部分模仿了国际海事组织的相关标准，规定了备选ECDIS-N系统显示的数据信息、数据更新、比例尺、导航信息显示、显示模式、颜色与符号、显示要求、航线规划监控及航行记录、精度、设备连接、性能测试及多功能告警、备份设置、电源供应、操作性问题、所需支持、海图数据的内容结构、海图显示、颜色和符号的使用、人体工学要求、海图改正等内容。

测试方法及结果部分借鉴了国际电工委员会相关标准，规定了测试中设备技术文档、环境要求、准备、初始数据测试、精度、视觉要求、功能性要求、操作性要求、国防信息基础设施通用操作环境的遵循等内容，与性能要求相对应。

附录部分列举了参考文献、系统数字海图的信息显示可用性、航海要素及参数、特殊情况区域、航行符号、数字航海图测试数据包等内容。

⒉ ECDIS-N采用的数据

ECDIS-N主要数据源是国家地理空间情报局的数字航海图(DNC)和战术海洋数据(TOD)。没有DNC或DNC超过90天没更新的海区，可使用S-57格式ENC数据；DNC和ENC均不可用的海区可使用IHOS-61格式RNC。

⒊ ECDIS-N与民用ECDIS主要区别

ECDIS-N模仿了民用ECDIS标准，在高效保证航行安全方面它们基本相同，但ECDIS-N更关注军事航海需求，在数据、支持性、互操作性等方面要求高于民用ECDIS。

⑴多源航海图与专题海图数据支持能力：ECDIS-N与民用ECDIS最大区别是ECDIS-N可采用多种来源及格式的海图数据，并能叠加显示相关战术专题数据层。ECDIS-N要求除了使用DNC数据外，还要能使用ENC和RNC数据，保证海军在任何潜在关注海区的航行可能性。ECDIS-N可以在电子海图上叠加显示军事专题数据，包括战术海洋数据(TOD)、濒海作战数据(LWD)及附加军事层(AML)等，表示海底精细地形、气象、水文、濒海作战目标等重要濒海战术环境要素，辅助濒海作战尤其两栖作战的辅助决策，增强战场空间态势感知能力。

⑵操作性和后勤支持要求：ECDIS-N根据海军需要特别添加了操作性问题、所需支持要求的性能要求：操作性问题包括海图信息改正、传感器数据接收、可维护性与可靠性、备份系统设置、兼容性、互操作性、安全性等内容，所需支持指综合性后勤维护和舰员培训等内容。

⑶软件体系体现互操作性：与民用ECDIS不同，ECDIS-N的软件体系需按国防部要求采用联合技术体系和国防信息基础设施通用操作环境，实现与北约海军及不同军兵种间武器及导航装备的兼容和集成，互操作强。

⒋ 美国海军现役ECDIS-N系统

现役满足ECDIS-N标准的系统包括VMS系统、NAVSSI系统以及ECPINS-M系统，分别应用在不同舰型上。其中VMS 被批准为美海军标准ECDIS-N系统，应用最广泛，下文以VMS为例介绍。

以潜用VMS为例，由ECDIS-N、导航探测传感设备子系统、航路规划工作站、自动化目标识别子系统、自动航行控制子系统、航行告警子系统和航行数据记录仪等部分组成，可实时显示舰艇位置、运动及航行路线信息，保证航行安全，具有先进的水下导航和极地导航能力。导航传感设备子系统集成了雷达、罗经、气象信息系统、GPS等导航装备。航路规划工作站用于航路规划、数字海图改正及图库管理，可实现气象导航和航路优化等功能，实时接受指挥部最新指令以更新计划，增强快速反应能力。为确保工作连续性，VMS配备了一套同步备份系统和一台装有最新版本VMS的便携电脑。

VMS可有效改善舰桥值班人员的战场态势感知能力，降低舰艇操控复杂性，节省人力和舰艇空间(所有海图存储光盘)，提高舰艇航行安全性，使导航人员脱离乏味、耗时的纸上海图作业，具有先进的水下导航、极地导航和智能导航能力。美军表示，VMS能减少40%工作量，导航新人培训时间可缩短到三周，驾驶便捷如同操作“傻瓜”相机，加装VMS后潜艇整体战力提升不少。

三、美国海军ECDIS-N 系统发展的启示

⒈ 总体协调规划

美军认为要完成向ECDIS-N的转变，需要进行：考察、开发和认证合适的ECDIS-N系统，ECDIS-N与其他导航设备和作战系统间的连接与兼容，人员教育和培训，海图数据的成熟性与可靠性，航行时数据的更新，ECDIS-N备份的标准设定，航行训练规范调整与重新设计等，做好组织协调和顶层规划非常重要。美军是经由海军作战部长协调，并专门设置海军导航长，进行海军航行安全相关的资源分配、标准制定、政策分析、技术论证及部门协调等工作；经过系统论证和持续完善，结合相应型号舰艇的改造和列装，制定了明确的目标、统一的规划、合理的时间节点、密切的配套措施、明确的职责划分等科学的顶层设计和相关政策，便于协调和优化资源配置并加快进度，即便这样原定2004年完成所有舰艇向ECDIS-N转变的目标并没如期实现。

因此，可在航保、航海和装备等部门间成立联合协调机构，凝聚共识、形成合力：①摸清制约向电子海图导航方式转变的重要问题，如海图数据的可用性、设备的可靠性与先进性、设备的法律意义等；②协调解决电子海图数据生产与更新、导航传感器接入、软硬件开发与认证、装备使用维护等诸方面问题，明确权责，优化资源配置；③将标准制定作为制高点和抓手，修订完善沿用多年的电子海图系统标准，体现最新技术发展水平和专业需求；④配合相应的船只发展计划，制定统一的顶层规划设计、明确的实施步骤；⑤制定相应的政策和配套措施，明确电子海图导航系统的法律意义，保证平稳过渡。

⒉ 海图数据建设

数据的可靠性、成熟性、改正及时性是决定美军向ECDIS-N转变的关键之一，2006年DNC进入可用、更新和持续维护阶段，被视为美军作战应用的重大进展。目前我国ENC(S-57格式)和CDC数据(Shape格式)两种官方矢量海图数据并存，分别应用于不同领域，这两种数据在覆盖范围、要素的完备及详细程度和精度、更新方式等方面存在差异，而且缺乏可在电子海图上叠加显示的成熟专题电子海图数据，数据可用性一定程度上限制了电子海图导航系统的使用效果。

数据建设方面：①结合国际上主流海图数据生产体系和我国实际，海图数据格式兼容或直接采用S-57及S-100、S-101等国际标准，实现军民用海图一体化生产，既可有效提高ECDIS适用性，又能大幅提高海图生产效率；②鉴于我国ENC和CDC两种海图数据尚不能互相取代，因此国产电子海图系统中应能兼容这两种数据，加强这两种海图数据的转换及集成融合技术研究；③借鉴附加军事层(AML)及战术海洋数据(TOD)等专题海洋环境数据，采用主流海图格式，设计和生产专题海图数据，补充海图数据在专门需求方面的不足；④借鉴美国海军通过网络下载“更新包”或下发海图数据更新光盘的形式，提高不同格式电子海图数据更新的远程化和自动化保障水平，减轻航海长的工作负担。

⒊ 装备研制

ECDIS通过提高航海工作的精确化、自动化、智能化水平来更好地保证航行安全、减轻人员工作负担，其可靠性、针对性、先进性保证了用户的使用信心。ECDIS-N系统充分考虑了海军在极端、复杂、紧急、敌对环境下航行及作战的需要，具有多源异构海图数据和专题海图数据支持能力、具有完善的操作性和支持性措施、具有与作战软件互连互通互操作的能力及强大的备份措施，最新版本VMS系统还具备了水下导航、极地导航、智能导航等先进功能，增强了舰艇驾驶操作的便捷性，保证了ECDIS-N系统的可靠性、针对性和先进性。

我国电子海图导航系统开发需要提高可靠性、适用性并注重先进性，确立用户对产品的信心，大幅减少乃至取代航海人员手工作业工作：①深入调研航海人员使用需求和使用习惯，使软件功能开发和人机界面设计更贴近实际；②考虑到不同来源和结构的电子海图数据在覆盖范围、现势性、精确性等方面存在的差异，应着力提高电子海图导航系统对多源异构海图数据的兼容能力，以解决潜在海区航行和专门任务执行时海图数据的统一可用性；③提高电子海图导航系统对专题海图数据支持能力，减轻航海人员查阅多种航保资料的负担，增强专题海洋环境和空间态势信息显示的全面性、实时性、准确性，提高辅助决策能力；④全面深入地集成指向、定位、测姿及态势感知、数据记录等相关导航传感器，强化与专用网络的互联互通互操作能力；⑤完善海图数据自动更新能力，减轻航海人员工作负担；⑥采用商用成熟技术，提高可靠性和进度，降低成本；⑦拓展产品功能，提供航海绘算的种类、便捷性和准确性，探索智能导航和极区导航功能。

⒋ 支持维护

通过严格测试认证和竞争机制，通过完善的系统维护和持续的功能升级，美国海军保证了ECDISN系统的可靠性和先进性。通过自身及民用一些航海事故，美军发现过度迷信电子海图导航存在极大风险，若忽略培训工作导致舰员不能熟知系统局限并熟练操作系统，先进的ECDIS-N系统甚至比传统导航方式更加危险。美军标准中对人员培训进行专门规定，Northrop Grumman公司为海军军官学院提供VMS的专门训练软件。

我国电子海图导航方式转变中，通过建立良好的产品维护和持续完善升级的激励机制，提高产品售后服务水平，保障用户始终用到可靠和先进的产品；在人员培训方面，学习美军的审慎态度，重视并完善人员培训工作，支持电子海图导航系统其备份操作和维护的培训模块应合并到各层次航海人员的训练途径中；并根据电子海图导航方式特点，对航海训练的规划、内容进行必要的调整或重新设计。

四、结束语

ECDIS作为海洋环境、航行状态和空间态势等航海信息集成处理显示的中心平台，显著提升了航海安全性和自动化、智能化水平，是继雷达之后极大改变航海面貌的另一重要导航装备，满足了复杂和极端环境下舰艇的航行和作战需要，引起了美军的持续关注和不懈推动。本文回顾了美军从纸质海图向ECDIS-N导航方式转变的历程，介绍并分析了美军ECDIS-N标准及其典型系统VMS的发展历程和特点。我国对于从纸质海图向电子海图导航方式转变的需要也十分迫切，然而要完成这个涉及多层面、多因素的系统工程并不容易。根据美军经验，在国内纸质海图向电子海图导航方式的转变过程中，要加强总体协调规划以形成合力和提高效率，改进海图数据的生产和更新方式，提高相关装备的可靠性、针对性和先进性，并努力提升维护保障和人员培训的力度。

（文章来自溪流的海洋人生）