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北航毕业论文范文篇一

天文学在航海上的应用

航海是人类在海上航行，跨越海洋，由一方陆地去到另一方陆地的活动。 在从前是一种冒险行为，因为人类的地理知识有限，彼岸是不可知的世界。

人类在新石器时代晚期就已有航海活动。当时中国大陆制造的一些物品在台湾岛、大洋洲，以至厄瓜多尔等地均有发现。公元前4世纪希腊航海家皮忒阿斯就驾驶舟船从今马赛出发，由海上到达易北河口，成为西方最早的海上远航。公元前 490年，在波斯与希腊的海战中，希腊就曾以上百英尺长的战舰参战。中国汉代已远航至印度，把当时罗马帝国与中国联系起来。唐代为扩大海外贸易，开辟了海上丝绸之路，船舶远航到亚丁湾附近。在当时的科学技术条件下，航海是靠山形水势及地物为导航标志，属地文航海;而以星辰日月为引航标志的，则属天文航海技术之一种。

1.我国航海的历史发展

殷商与西周时期，人们除了会制造船舶之外，已能制成帆而利用风力航行。甲骨文用“凡”代替“帆”，说明殷人行船已经使用帆，不过，这时的帆一般主要用在陆地江河航行中。而随着春秋战国时期各国的海上活动兴起，人们航海的地理知识逐渐增加，将中国东部外测的不同水划成“北海”(今渤海)、“东海”(今黄海)、“南海”(今东海)。人们已了解到“百川归海”并开始在沿海巡航。同时，人们在江河和航海过程中，逐渐认识了风，并利用风和帆航行。

值得一提的是，春秋战国时期，海上导航技术已与天文学联系起来。战国时期人们已经对二十八星宿和一些恒星进行了定量观测，并取得了可喜成果，并把海上航行与天文学相结合，利用北极星为航行定向。战国时期，磁石“司南”已发明。但其用途主要用于陆上定位。春秋战国时期主要以太阳和北极星为海上导航标志。

三国两晋南北朝时期造船业发展的同时，航海知识与技术得到了进一步的充实和提高。这一时期航海技术有所进步，还表现在人们已对航行所经海区的海岸地形有了初步了解，如对今南海的珊瑚已有所认识，同时天文导航技术也已采用。

隋唐五代时期航海技术趋于成熟，人们已能熟练运用季风航行，天文、地理导航水平都有明显提高，对潮汐也能进一步正确解释。

唐代，人们已能认识到北起日本海，南至南海的风有规律地到来和结束，这种与航行有关的季风成为“信风”。义净正是借着对南海季风、北印度洋及孟加拉湾的季风和洋流规律的认识和利用而乘船到达东南亚室利佛逝国而还归中国的。同时唐代人对海洋气象有了进一步认识，已能利用赤云，晕虹等来预测台风。

唐代天文定位术的发展，集中体现在利用仰测两地北极星的高度来确定南北距离变化的大地测量术。开元年间天文学家憎一行已可以利用“复矩”仪器来测量北极星距离地面的高度，虽与实际数字有一定的差距，但这是世界首次对子午线的实测，而且这种测量术很可能已经在航行中使用。唐代航行者已掌握利用北极星的高度而进行定位导航。

两宋时期航海技术的提高,最突出的是指南针的广泛应用。宋以前的航海指引，一般是凭天象、天体识别方向，夜以星星指路，日倚太阳辨向，至北宋时期，航海技术开始了重大的突破，已能利用指南针航行。而指南针的应用，在南宋时期发展成罗盘形构，随着精确度不断提高，应用越来越广泛，海上航行已逐步依靠指南针指示方向，比北宋时期更为进步。

元代指南针的应用更为普遍，也更为精确，已成为海舶必备的航海工具。

明朝的航海技术主要表现在对海洋综合知识的运用以及航行技术方面有较大的提高与进步。

明代指南针的应用更为普及与精确。牵星术来确定船舶的航行位置。牵星术，乃是当时一种利用天文状况进行测位的航海技术。即在船上利用牵星板来观察某一星辰的高度，借以确定船只所在的地理位置。特别是在深海中，地形水势难以提供有效的识别，无所凭依，往往以天象来确定航位。《郑和航海图》中就附有《过洋牵星图》，记录在印度洋地区的牵星航海。

清朝前中期的航海技术虽然没有很大创新，基本上继承前人的传统方式。但也有一定程度的发展。指南针的应用，普遍使用三针法，对航海天象观察、航海地形水势都有系统的掌握。

“中国洋艘，不比西洋呷板，用混天仪、量天尺，较日所出，刻量时辰，离水分度，即知为某处。”相形之下，中国的航海技术已开始落后于西方。

2.过洋牵星技术的内容与使用方法

中国古代航海所用的天文观察导航技术。是指用牵星板测量所在地的星辰高度，然后计算出该处的地理纬度，以此测定船只的具体航向。牵星术的主要工具是牵星板。牵星板是测量星体距水平线高度的仪器，其原理相当于当今的六分仪。通过牵星板测量星体高度，可以找到船舶在海上的位置。牵星板共有大小十二块正方形木板，以一条绳贯穿在木板的中心，观察者一手持板，手臂向前伸直，另一手持住绳端置于眼前。此时，眼看方板上下边缘，将下边缘与水平线取平，上边缘与被测的星体重合，然后根据所用之板属于几指，便得出星辰高度的指数。明代过洋牵星术常用的星座包括北辰星、织女星、布司星、水平星、北斗星、华盖星、灯笼骨星等。

3.天文学概况

天文学所研究的对象涉及宇宙空间中的各种物体，大到月球、太阳、行星、恒星、银河系、河外星系以至整个宇宙，小到小行星、流星体以至分布在广袤宇宙空间中的大大小小尘埃粒子。天文学家把所有这些物体统称为天体。地球也是一个天体，不过天文学只研究地球的总体性质而一般不讨论它的细节。另外，人造卫星、宇宙飞船、空间站等人造飞行器的运动性质也属于天文学的研究范围，可以称之为人造天体。

宇宙中的天体由近及远可分为几个层次：(1)太阳系天体：包括太阳、行星(包括地球)、行星的卫星(包括月球)、小行星、彗星、流星体及行星际介质等。(2)银河系中的各类恒星和恒星集团：包括变星、双星、聚星、星团、星云和星际介质。(3)河外星系，简称星系，指位于我们银河系之外、与我们银河系相似的庞大的恒星系统，以及由星系组成的更大的天体集团，如双星系、多重星系、星系团、超星系团等。此外还有分布在星系与星系之间的星系际介质。

天文学还从总体上探索目前我们所观测到的整个宇宙的起源、结构、演化和未来的结局，这是天文学的一门分支学科——宇宙学的研究内容。天文学按照研究的内容还可分为天体测量学、天体力学和天体物理学三门分支学科。

天文学始终是哲学的先导，作为一门基础研究学科，天文学在不少方面是同人类社会密切相关的。时间、昼夜交替、四季变化的严格规律都须由天文学的方法来确定。人类已进入空间时代，天文学为各类空间探测的成功进行发挥着不可替代的作用。

4.结束语

21世纪是海洋世纪，海洋已成为人类第二大生存和发展空间。世界各国未来的竞争也将在海洋上竞争。充分开发和综合利用海洋资源是世界各国进一步发展的必然要求。国际贸易和大宗货物运输的主通道只能是海洋。未来维护国家权益和安全的领域将主要是海洋和太空。《中国海洋21世纪议程》已经制定，为了在2020年实现全面建设小康社会的目标，为了在本世纪中叶建设成世界中等发达水平的国家，坚持全面协调可持续的科学发展观，创新航海学技术，发展海洋生产力日益重要。我们要大力弘扬爱国主义，开拓进取，崇尚科学的精神，要鼓励更多的勇敢者献身航海事业，进一步开发和利用海洋，为中华民族的振兴和国家的富强做出更大的贡献。

北航毕业论文范文篇二

电子航海技术及其应用

引言：近些年来，国际对海洋环境方面做出的保护也愈加严格，而电子技术、造船技术、信息技术与计算机技术水平的提升共同向我国电子航海技术水平的提升奠定了坚实的基础。在经过了一段时间的发展之后，我国的电子航海技术实现了快速的进步，并获得了广泛的应用。对此，本文介绍了电子航海技术的概念，并从多个角度分析了其具体应用与未来发展趋势。

前言

纵观航海技术的发展我们可以发现，近些年来人们开始将更多的先进技术引入到航海领域。二十世纪是人们在电子学领域获得长足发展的时代，同时在这一时代下，取得电子技术在航海中得到了大范围的使用。然而因为一部分电子系统受到了其自身的功能束缚或缺乏稳定性，航海人员的工作量没有有效的降低。所以，不管是为了满足现阶段的发展需求，还是促进未来的航海技术发展，都向航海电子系统提出了综合化与智能化的要求。

一、电子航海技术的概念

电子航海概念的首次提出应追溯到2006年，至今已经经过了几年的发展历史。但是从整体上看，电子航海这一概念仍然处于初步阶段，而且人们并未对其下一个统一的定义。通俗来讲，电子航海是指把多种先进技术，例如信息技术等引入到航海作业中，其最突出的特征就是信息化。电子航海战略则是指多种信息的融合，例如船舶、航线以及气象等，而站在船舶的角度上来讲，则涉及到了综合行驶台系统、电子海图显示与信息系统、全球遇险与安全系统、机舱数据检测系统、电子主机及船舶局域网等船用电子设备系统等[1]。将先进性的各种技术引入到航海技术中，原有的航海技术水平将会得到很大程度的提升，同时航海设备也将得到进一步的完善，进而促进航海事业的发展。

二、航海技术的自动化

航海自动化的内容通常会涉及到三个环节，即船舶驾驶自动化，交通管理系统以及海难救助系统。

2.1船舶驾驶自动化

现阶段，船用卫星通信、卫星导航、电子海图以及避碰决策支持等环节已经实现了一定的智能化与机械自动化，然而这些环节依然是比较分散的，并没有获得统一。尽管其中碳钢也产生了某个高水平的自动化驾驶台，却并没有得到广泛应用，导致这一问题出现的最主要因素就是该系统自身还无法实现以下功能：

(1)航行计划可以进行自动编制。

(2)航线自动保持功能。

(3)船位自动推算与测定，检测船位是否在设定的最佳航线上。

(4)可以自动避碰与自动。船舶驾驶自动化系统的组成如下图1所示。

图1 船舶驾驶自动化系统的组成框图

在上图1所示的多个系统中，自动避碰系统可以说是其中最容易受到环境影响的系统了。不仅如此，这一系统还是自动航行过程中的重要任务。现阶段，不论是船上雷达自动标会仪，还是正处在进一步研究阶段段的避碰决策专家系统，均只能给出一些参考性的建议，和航行中的最终决策实现避碰功能之间尚存在不不小的距离。避碰的最大难点主要就是声纳无法达到自动避碰的需求[2]。

2.2交通管理系统

水上交通管理系统实际上就是船舶交管信息综合处理系统。在这一系统中，计算机是其中心部分，而该部分的重要功能就是处理由导航传感器，包括雷达、陀螺罗经、计程仪等发出的数据。之后，再精准的表示出信息的最终处理结果，同时将这些结果进行存储。系统就会按照已有的存储记录来深入分析船舶所处的交通状态，之后再做出相应的交通指挥决策。这样一来，当船舶航行在比较狭窄的航道线段时，就可以强迫其顺利的通过[3]。除此之外，当全港船舶即将要面临危险时，能够事先发出警报，并在第一时间内给出相应的急救措施建议等。上述功能是无法借助传统的交管设备实现的，所以，由此可见，水上交通管理系统可以说是新时期下水上交通管理工作最行之有效的途径。

现阶段，国内已在大部分的船舶密集江河、港口等水域成功构建了交管系统。在二十一世纪发展的新时期，水上交通管理系统的发展趋势主要为覆盖范围进一步扩大。具体的主要是先借助互联网技术覆盖沿海海域，之后再和卫星船位报告系统联系起来，将覆盖范围扩大至整个大洋。

2.3海难救助系统

人们习惯将船舶通信和导航两方面内容比作船长的眼睛与耳朵，同时它们还扮演着整个船舶的安全神经的重要角色。航行过程中产生的一系列安全信息将会借助导航发送到神经中枢，从而为船长提供决策依据，之后再将所制定的决策发送到岸上指挥所，为船舶提供第一时间的指导与援助。

近些年来，人们向和船舶安全之间有着直接联系的通信导航设备提出了更高的需求。在这种背景下，一些船舶安装了卫星通信船舶终端站、ARPA雷达等设备，同时还专门安装了数字选呼、雷达应答器等多项高科技设备[4]。除此之外，为了给船舶自身、广大旅客以及船员的人身和财产安全，国际上已经专门建立了各高素质与高能力的营救队伍，并配备了精良的救助设备。

在无线电通信设备逐渐健全的过程中，研究人员已有的海上通信系统不管是在遇险通信问题上，还是在一些常规的无线电通信问题上都存在十分明显的不足之处。所以，常规的无线电通信系统早已无法满足新时期下海上安全航行的发展需求了，对其进行进一步的完善势在必行。目前国内已有卫星紧急无线电示位标，它能够有效的弥补无线电救助设备中存在的不足。这一设备的自身所具有的优势与功能都为海难救助提供了极大的便利。借助“巨星紧急无线电示位标”来搜救遇险船舶能够在很大程度上提升搜救效率，同时还能够不受天气、海洋状况以及事故严重性的多方面影响而正常工作。

三、总结

我们在肯定了电子航海技术所获得的成就的同时，还必须要看到这一技术的进一步发展与应用所面临的困境，例如，航行水域拥挤问题等。这些问题都是未来电子航海技术所必须要解决的，而我们相信，在各种科技水平日渐提升的未来时间里，电子航海技术必将能克服这些问题而获得进一步的发展。

参考文献

[1]刘建强.关注全球电子航海趋势[J].中国远洋航务.2012(03)：66-67.

[2]骆宁森.船舶AIS、VDR介绍[J].江苏船舶.2002(02)：31-32.

[3]孔凡村.光纤陀螺罗经及其在航海上的应用[J].航海技术.2004(03)：49-51.

[4]吴建华，陶德馨.自动船舶识别系统的信息解码技术研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版).2007(04)：12.