关键词：E－Navigation（E-航海） 整合 协调船载系统 岸基系统 通信连路 开放结构
一、前言
随着现代科技的迅猛发展，越来越多的信息技术、电子技术等被运用于提高海上船舶的航行安全性能，2005年英国交通部基于对自身航标基础设施的考量和意识到海上导航领域缺乏协调的现状，最早提出了E－Navigation（E-航海）这个名词。E-Navigation另一次进入公众的视野里是在2005年11月吉隆坡召开的IALA"全球船舶跟踪"研讨会上。于是在2006年5月召开的国际海事组织(IMO)海上安全委员会(MSC)第81次会议上，日本、马歇尔群岛、荷兰、挪威、新加坡、英国和美国联名向委员会提案，最终委员会通过了有关E-航海的新工作项目，从此它便成为国际海事组织航行安全分委会通信工作组的一项课题。因为信息传输依赖于无线电通讯, 所以E-Navigation同时也纳入IMO无线电通讯和搜救分委会(COMSAR)的工作范围。国际海事组织（IMO）希望通过不懈的推荐和完善, 使其成为一种新的技术手段和航海环境,实现“航海更安全,海洋更清洁,导航更便捷”目标。 “ E-Navigation”已开始扬帆起航。
二、E-Navigation概念
国际航标协会 IALA提出的E-Navigation战略构想是：通过电子信息方式，整合现有的和新的导航设备，特别是电子设备，在船上和岸上收集、综合和显示海事信息，以增强船舶从泊位到泊位的全程航行、海上服务、安全和安保能力，更好的保护海洋环境，提高航行安全和效率。
E-Navigation（简称E-Nav、）中的“E”是电子（electronic）和加强（Enhanced）的综合，而不是通常认为的“电子”，我们因该称它为“E-航海”。IALA希望通过提供给相关国际组织和海运界对E-Navigation的定义，吸纳各方的需求，制定船到船、船到岸和岸到船的数据、打包、加密、数据链、校核、改正、综合显示等标准。
E-Navigation 由船载系统、岸基系统和数字通信链接三部分组成，是一个开放的系统结构， 一个基于标准HMI（人机界面）基础数据交换核信息显示标准。在考虑设备生产商效益的同时，必须对航海能起实际作用；对新技术的适应性，对使用者的培训，适用于所有的船舶（如SOLAS船舶、渔船、游艇），有一套适用于所有船舶使用的标准通讯文句，能为值班驾驶员提供航海辅助，紧密耦合航空和航海对导航、搜救信息应用。此外，还要认识和了解现有系统的全部效益，特别是AIS和 SOLAS公约针对所有等级航行船舶的不同安装要求。从而实现：
1、增进航行安全、海上保安、环境保护、国家利益和海上搜救。
2、向岸上和船舶的航行活动提供一个全面或系统的解决方案。
3、提高人机交换水平，向航海人员提供清晰的信息，以便于安全航行，减少碰撞和搁浅。
4、协调和标准化信息、信息传输、设备界面（如：即插即用）、功能，以及保持数据、接口开放性和透明度，充分容纳当今电子信息技术发展趋势。
5、制定针对应急管理和系统失效的备用技术建议，包括应用传统的航海技术，如，灯光、信标、雷达标绘等。
三、E-Navigation的架构组成
前面我们已从IALA的阐述中了解到E-Navigation是通过电子手段协调船舶和岸上航海信息的采集，整合，交换，展示和分析，以增强船舶泊位到泊位的导航和相关服务，以保障海上航行安全、安保和保护海上环境，从而促进水上航运高效、安全的进行。IALA还指出了E-Navigation系统架构建设必须用户需求为指导，主要组成包括船、岸系统以及导航与通信基础设施。
E-Navigation系统架构具体为：
1、船基系统以船载导航系统为核心，该系统集成船上各种传感器（包括所有驾驶台、船舱、机舱的传感器），以采集各种船舶实时的航行信息。船基系统的核心要素包括：AIS、Radar、VHF/HF/MF、
GMDSS、GNSS和陆上导航系统/无线电导航系统、远距离识别和跟踪LRIT、MSI、Navtex、卫星通讯系统（INMARSAT、IRIDIUM、VSAT）、移动蜂窝通信、ECS/ENC/ECDIS、Visual (ECS) 、声音识别、CCTV、便携式导航单元、辅助靠泊、虚拟航标、水文气象等传感器和减少人为错误的分析与预警能力。船基系统在航行过程中应能够鼓励船员积极参与，防止船员注意力分散，并减轻船员工作负荷。
2、e-Navigation岸基系统应集成所有可用的岸基船舶交通管理（vts）和相关服务系统，以便于岸基操作人员理解和使用的方式提供（交换和传输）各种信息数据，从而保证船舶航行安全、提高营运效率。
3、导航与通信基础设施应满足管理部门和船舶之间信息的无缝传输，网络覆盖船舶之间、船岸之间、和岸上主管部门或其他相关公司企业之间。对E-Navigation用户而言，只要关心在信息域获得的信息是否满足自己需要，而不需要知道这些信息具体来源于那个具体的技术服务子系统或那个设备；而对E-Navigation系统而言，其需要在数据域执行用户各种业务数据请求，从不同的技术服务子系统中获取数据，并以标准的数据格式、适当的展现形式提供给用户，从而满足用户需求。
因此，e-Navigation系统技术架构站在信息化服务的制高点，以“智能化”为指导原则，是船舶通信导航的“云”。它集成所有相关海上技术服务系统，按照统一的业务模型和数据进行传输。最终实现用户按需获取数据、隐藏数据来源和通信方式的智能化服务保障体系，实现简捷而有效的船船，船岸，岸船和岸岸之间的通讯，提高海上交通效率和港口风险管理，有助于航标最佳组合，提高船舶和岸上对环境的知晓，扩展VTS的性能减少信息过载，不产生附加的工作量，适应值班驾驶员需要改变。
四、实施E-Navigation制约和困难
综合上述通过对E-Navigation的研究可以发现，技术整合是船载系统的关键，岸基系统五大功能既安全、保安、应急反应、防污染和商业服务的统筹和协调是难点，卫星全球数字宽带通信普及和发展是系统运行基础。目前实施E-Navigation受到的制约和困难主要包括以下几点：
1、现有的法律框架。（如非SOLAS船舶）
2、 船长的职责权限。(如船长对船只负有最终责任的规定)
3、现有的处理能力和人/机界面上也存在着技术的限制，特别是对现有不同时期、不同厂商、不同功能的导航设备集成和整合。
4、强制配置需求的缺乏。
5、电子海图还不够完善和昂贵。
6、船员和VTS操作员的技艺水平，工作流程和培训。
7、技术局限。（数据处理能力）
8、如何赢得其他团体的支持和赞同。
9、财政和政策的限制。（如国家安全等问题导致的政治限制）
10、市场/商业限制。（如竞争、配置要求）
11、无线电频谱资源。（如AIS频率、全球带宽限制）
12、E-Navigation需要进一步的考虑是否包括商业信息的交换和信息安全，相关组织的职责界限，不可能孤立地被开发出来。
13、IALA 、IMO和其他国际组织（如IMO, IHO, ITU, IEC, ISO, CIRM, EC, EMSA等）的联络、协调和合作。
14、IALA、IMO在E-Navigation 的战略计划团体中的角色与定位。
五、E-Navigation发展状况和下一步战略实施计划
2006年，国际海事组织（ＩＭＯ）加快了推进电子航海战略发展的进度，决定在海安会的工作计划中增加一项优先项目制定电子航海发展战略。国际航标协会（ＩＡＬＡ）正在组织制订电子航海的相关技术标准，加速推进助航服务的电子化。
2007年IMO NAV53次会议上将“E-NAVIGATION的发展战略”列为高优先议题，基本采纳了IALA提出的E-Navigation定义。MSC86批准E-Navigation战略实施协调工作计划，并列为2009-2012年期间NAV、COMSAR及STW分委会的联合工作任务。E-Navigation工作组提交了如下工作报告：
1.同意COMSAR 14推荐E-Navigation概念性构架并认为其应随着工作开展予以修正。删除报告中有关VTM内容；
2.考虑到差距、成本效益和风险等各种分析结果有助于E-Navigation技术框架的识别，同意通信工作报告中的功能性架构概念；
3.考虑到信息的可靠性和可用性是描述用户需求的重要问题，同意报告中的初始差距分析，提出有关数据利用和再利用的法律问题需要在某一阶段予以阐述；
4.同意报告中有关成本效益分析和风险分析的内容，并认为在开展这些分析工作前应完成差距分析和相应解决措施的建议，包括实施这些措施对所有相关方影响的总体评估。邀请IALA和IHO完成岸上差距分析，并向COMSAR15和NAV57报告。差距分析、成本效益和风险分析应重点关注用户需求，特别应关注系统的可靠性和可用性；
5.同意E-Navigation用户需求分析并在GMDSS评估中予以考虑；
6.支持E-Navigation服务区域的识别；
7.共同合作，确保IALA的UMDM、IHO的UHDM等在内的通用海事信息和数据结构的管理和维护；
8.用户，尤其是海员应持续参与E-Navigation战略实施计划；同意E-Navigation相关信息和常见问题在IMO网站及时更新；同意通讯工作组制定相关信息材料协助成员国和国际组织开展相关活动并从中得到反馈；
9.支持新加坡关于使用多跳网络的概念，同意考虑将其作为E-Navigation组成部分；
10.同意建立导航设备使用性能评估方法；同意暂不将VTM纳入工作范畴；
11.对IALA和IHO提交的“关于全球无线电导航计划”、“初始岸基E-Navigation架构草案”、“IALA通用海事数据模型介绍”、“航标信息交换和显示”和“电子海图有效性评价”等文件表示关注。
航行安全分委会（NAV）第56次会议E-Navigation工作组审议了上述报告，并重新成立了由挪威领导的通讯工作组，以期完成系统架构研究，推动开展技术、法规、运行和培训等差距分析，并要求向STW42、COMSAR15和NAV57提交工作报告。大会还要求工作组准备IMO关于E-Navigation概念和战略实施计划的信息材料，供成员国和国际组织使用；根据E-Navigation战略阶段需求，识别和描述数据框架以支持用户需求，确保最大限度的推动工作协调开展。
2011 年 3 月在IMO无线电通信与搜救分委会（COMSAR）第 15 次会议上，e-Navigation工作组对挪威提交的通信组的工作报告（COMSAR15/11 ）文件进行了讨论，内容涉及未来航行的两种模式、极地水域的通信、建立数据访问和 信息服务框架、SOLAS IV/4的功能要求、E-Navigation和GMDSS前瞻性研究以及初步差距分析报告等内容。IALA和IMO 也将在标准、组织和资金等方面，针对目前存在的问题提出更有效和切合实际的方案， IHO已经决定，在IMO做出有关e-Navigation的决议之前，对未来E-Navigation进行规划。首先将制定一个新的地理空间数据标准S-100，该标准可以实现S-57标准不支持的很多其它功能。S-100将支持S-101和S-102，S-101是增强的ENC，S-102实现了真正的航海出版物信息的封装。S-100将支持IALA的E-Navigation委员会目前所规划的新功能或改进的功能，在ENC、MSI、潮汐、航线、港口和VTS服务指南、航标、气象等数据传送方面，确保船岸间的数据交换使用通用协议。
总之，E-navigation实质上是将海事相关信息进行协调、收集、集合、交换及显示的一个过程。E-Navigation是整合现有的船载、岸基导航和助航手段，实现导航和助航信息的全面的沟通，增强船舶的全程航行能力，增强相应的海上服务、安全和保安能力以及海洋环境保护的能力，以达到进一步提高船舶航行安全和船岸之间的管理效率。它是一个全方位的综合系统平台，一个把现有和将有的航海系统全面融和的平台；一个不断发展的、动态的概念。他将从根本上解决现有导航、通信和助航技术的独立性，减轻值班驾驶员的负担；减少日益增多的船载设备配置，统一船岸通导设备的标准，提高用户的使用效率，提高船舶和海事管理机构之间交换信息量和航海人员的能力将持续多样化，杜绝船员的不常用技能的退化等多方面的问题，促进海上导航系统的协调一致，支持用户需求引导的岸基服务目标的实现，从而开创一种新的技术手段和航海环境，极大提高航行的安全性和营运效益，实现“航行更安全，海洋更清洁”。