基于安卓系统的移动导航在引航中的应用

郭树林 张德文

摘 要：随着电子IT技术的发展和互联网应用的普及，专业的导航软件在电脑中的应用日趋成熟和完善，各大引航机构纷纷购买和使用这些电子导航设备及软件，而安卓系统的智能手机或平板上的应用还在起步阶段，但相对于电脑和其配套的软件，安卓系统在便携和启动方便性等方面存在很大的优势。本文主要阐述电子海图系统及其导航软件，配合内置或外置蓝牙GPS、AIS，在安卓系统的手机或平板上实现免费无流量的较高精度、偏航监测及智能语音报警等功能，应用在引航的航道航行，靠离泊参考，也可以应用于船舶的沿海航行上，使安卓智能手机或平板上的移动导航软件成为引航作业中必要和应急的一套独立的移动导航系统。

关键词：安卓系统;移动导航;引航

中图分类号：U675          文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）06-0126-03

1 安卓系统下的移动导航应用APP软件

1.1 移动导航应用APP软件现状

苹果IOS系统下的移动导航软件，因为在其开发使用都是付费的，因而开发得相对完善和稳定。而安卓系统作为源码开放性的免费软件，其开发自然缺乏动力，但目前已存在的安卓APP软件中仍有不少，比如NAVIONIC、LOTUS、ORUXMAPS、OPENCPN等等。各软件仍旧不断推出新的版本以更新漏洞或者增添新功能。就其与外部数据交换、海图支持格式、操作方便性能以及是否记录航迹等方面看，ORUXMAPS（以下简称OR）是比较适合安卓端的APP软件，本文以此为例进行说明。

1.2 OR的特点

（1）拥有众多使用者（包括户外运动爱好者），地图和海图图元文件丰富且方便下载，界面完全汉化，界面面板反应快捷。

（2）蓝牙GPS、蓝牙AIS和手机内置GPS数据交换设置简单并易操作。

（3）配置文件存储后能备份，可以实现安装后一键调用，免去各种参数设置。

（4）具有转向点导航即航线导航模式。偏离航线距离XTE可随时监测，保证船舶行驶在航线上（如图1）。

（5）支持的电子海图格式较多，并能由很多第三方软件直接转化而成，也可以在线下载。支持安卓系统最通用的SQBTILES格式海图。

（6）航迹记录功能支持并可导出备查。

（7）支持磁罗经航向显示，可从感应器中得到数据，不过受船体磁场影响，该数值常常误差较大。

（8）支持语音报警功能，信号监测、航线导航模式等均可实现语音报警。

（9）支持多图层叠加显示，可以把泊位信息等其他必要内容做成图层，随时调用显示。

2 电子海图的准备

2.1下载电子海图

下载得到的安卓软件支持的电子海图与电脑端的标准电子海图格式不同，但可利用转换软件将标准电子海图等转化成OR支持的格式。目前，有些官网提供的电子海图可免费下载作为底图，其海图基本已更新至最新，与英版的标准海图數据相差无几，因为引航区域相对比较固定，只需将所作业港口和周边海域即可。若使用OR的自带在线下载的海图，其后期修正稍有难度，故建议使用第三方软件下载并合成转换。可对本海区电子海图做具体修改，推荐使用MOAC软件。当然也支持S57、CM93等标准海图。只是这些标准海图需要付费获得。利用软件合成自制的较高精度的免费电子海图自然是首选。

2.2 利用软件制作合成电子海图

2.2.1 电子海图底图获得

使用MAOC软件（全称Mobile Atlas Creator，简称MOAC）图源文件选择NAVI海图，然后对选中所选海图区域，层数16级（目前中国沿海海图都能提供下载，而且都是最近更新版本）。层数越大，海图体积越高（手机用文件体积最好不要超过100M，否则调用时反应迟钝），一般16级精度已经够用。输出格式为OR支持的SQBTILES格式。软件就会自动下载各个地图块拼接后输出光栅海图。该下载海图为基图即为底图，该图包含了手机所用电子海图的必要数据，且是专业海图绘制网站提供，很好地保证了电子海图的精度。

2.2.2 根据引航站掌握的最新港口水文资料对海图进行修正

使用谷歌地球软件新建KMZ格式的地标信息文件，对浮标、航道边线中心线、浅点、泊位参考线、泊位数据等依次标绘好。因为直接具有经纬度，可准确确定好位置。同时可参考港图和卫星图叠加一致程度，准确标绘各个必要点，统一修正后将需要显示的内容存储成为KMZ格式文件。将KMZ文件利用软件转换成为MBT格式文件，该MBT文件作为本地图源文件备用。后期的海图修正也是用本方法快捷地得到小图层，然后用下面的合成海图方法最终免费成图。这样就为海图的修正很好地提供了路径，不像很多付费海图修正那样，需要反映给软件维护团队来更新，处理常常很不及时。

2.2.3 本地海图合成

利用下载的电子海图，和上面做好的本地已修正的小体积海图图层，在MOAC中合成，两图层整合叠加后输出为作业港口附近的电子海图。若有新的修正可再次修改或重做KMZ文件，然后重新叠加合成和输出通用的SQBTILES格式标准电子海图供OR调用。该过程可用来对电子海图修正和更新，确保使用的电子海图更新到最新。

2.3 其他生成电子海图的方法

在MOAC中可下载指定区域电子海图，输出带经纬度的JPG格式图片，该电子海图有两部分文件组成：一个是JPG图片格式文件，一个是经纬度定义文件。可利用图片修改软件如PhotoShop，对该图片文件进行修改和改正后再存储就可以了。需要注意的是，篇幅尺寸不能修改，否则经纬度发生错误。还可以输出其他格式的海图，然后用相应软件再次转换直至满足手机上导航软件所需要的那种电子海图格式。这样，做一份电子海图往往可以转换后给不同的手机导航软件使用。

3 GPS船位获得

3.1 使用内置Gps

智能安卓手机或平板自带内置GPS功能，OR可以调用内置GPS来导航，搜星时要处于宽广区域，搜寻卫星时间1分钟左右。手机内置GPS缺点是手机耗电并且船速在低速时一般三节以下，OR更新不明显，速度显示接近于零从而失去意义，在3节以上时会相对稳定。

3.2 使用外置Gps

智能安卓手机利用蓝牙连接外置蓝牙GPS模块定位蓝牙GPS和智能手机蓝牙配对后，即可在OR中启动外置蓝牙来导航，外置蓝牙GPS定位快精度高，灵敏度高漂移小，同时手机更省电。GPS模块置于船中线的驾驶台窗上，手机任意移动至雷达和驾驶台两翼，船位不受影响。缺点是民用GPS模块在速度上，会有0.4节左右的漂移，使用时多加留意。

3.3使用外置蓝牙AIS

蓝牙AIS数据使用4.0版以上的智能安卓手机或平板都能同时连接两台以上的蓝牙设备，若手头上配备了蓝牙AIS，当连接大船后OR软件里可以调用AIS数据到电子海图中，如图2。不过该软件显示的AIS船舶的图标有不够专业，并且不能直接显示船名而是MMSI的ID号，有待后续改进。

4 引航中具体使用技巧

（1）在电脑中规划好计划航线导出GPX格式，然后在OR中調取该航线开始路点导航。这样偏行距就会显示出来，让你准确地监测偏航情况。

（2）利用泊位辅助线做参考。掉头时候，注意船首船尾标识距码头距离，准确安全实现掉头，也可以作为抛锚靠泊时抛锚时机监控，到达抛锚参考线时下锚，即可控制锚链节数。

（3）导航图中，在百分之百显示模式下，本船微距与其他参考目标的距离判断，有100米、200米、300米和40米距标圈，但该距标圈必须在指定模式下为实际显示距离。不能随时或任意变换比例，因为比例变化后，标示距离已被相应缩放后的距离。

（4）靠离泊作业时本船位置的船型符号的使用，根据符号显示运动方向来确定船舶的趋势及时进退车。特别是在旋转过程中，来判断船舶运动状态，用眼观察相对困难，此时根据所示图形趋势可有效判断船舶是在前进中还是在后退中。另外距标圈和航道边线是否相切，也可以判断船位是否行驶在航道中线上。这一点和雷达的固定距标圈有些类似，可作为实时监测船位是否在航道中线的一种有效手段。

（5）引航过程中，航道以及泊位的信息可以转向点方式存储，可随时调用查看。

5 引航应用中的注意事项

（1）充分注意到GPS模块的精度，理论上是两米但不可避免仍有速度上的漂移，大约正负0.4节左右。因为时间有时需要较长，若驾驶台封闭较好，需要将外置GPS模块置于开畅处更方便其搜索卫星。必要时移到驾驶台外的两翼上。

（2）各种参考线仅作参考，尚不能精确到两米以内，但满足日常引航系泊作业的常规需求。

（3）蓝牙传输有一定延迟性，尽管很短，但也应适当注意。

（4）安卓系统中大多软件尚不能直接从蓝牙AIS数据中解析出本船船位、速度和航向信息等，故所显示的速度航向，都是通过GPS计算所得。有必要充分了解其对引航作业影响。

6 结语

最新版的Opencpn知名软件已经能够顺畅解析AIS数据，并且AIS物标和电脑上显示一样。可见，安卓系统移动导航系统发展越来越完善，在便捷性和操作性上有很大优势，作为一种有效的移动导航手段是对传统引航作业强而有力的补充，也是未来发展趋势之一。随着APP软件的不断开发和完善，会使其在引领船舶、渔船作业、船舶航行等方面得到更广泛的应用。