第417章 航运导航与量子

　　刘傻子教授说：“是啊  ，  电子罗盘与传统指针式和平衡架结构罗盘相比  ，能耗低、体积小、  重量轻  、精度高、  可微型化，  其输出信号  ，通车辆自主导航等领域。虽然  GPS  在导航  、定位  、测速  、定向方面有着广泛的应用  ，但由于其信号常被地形  、地物遮挡  ，  导致精度大大降低  ，  甚至不能使  用  。”

王可博士说，尤其在高楼林立城区和植被茂密的林区  ，  GPS  信号的有效性仅为  60%  。并且在静止的情况下  ，GPS  也无法给出航向信息。为弥补这一不足  ，可以采用组合导航定向的方法  。电子罗盘产品材料技术的不断发展  。

电子罗盘的研究制造与运用  ，也达到了一个前  所未有的水平。高敏所长说，目前，电子罗盘按照有无倾角补偿  ，可以分为平面电子罗盘和三维电子罗盘  。也可以按照传感器的不同，分为磁阻效应传感器、霍尔效应传感器和磁通门传感器。电子罗盘磁阻效应传感器，是根据磁性材料的磁阻效应制成的。

刘傻子教授说，磁性材料具有各向异性，对它进行磁化时  ，其磁化方向将取决于材料的易磁化轴  、材料的形状和磁化磁场的方向。当给带状坡莫合金材料通电流  I  时  ，材料的电阻  ，取决于电流的  方向与磁化方向的夹角  。

王可博士说，如果给材料施加一个磁场  B  （被测磁场），  就会使原来的磁化方向转动。  如果磁化方向转向垂直于电流的方向，  则材料的电阻将减小  ；如果磁化方向转向平行于电流的方向  ，则材料和反向磁化的方法加以消  除  。

由于磁阻传感器的这些优越性能  ，使它在某些  应用场合能够与磁通门竞争  。磁阻传感器的主要问题是其翻转效应  ，这是其原理所固有的。

计算机姐姐沈琳特警说，有了量子技术应用航运导航  ，船舶的吨位越来越大  。科学博士说。海洋爷爷高敏说：“在  20  世纪  60  年代  ，一万吨的船就可称为  ‘  万吨巨轮  ’，  2000  年末  ，世界上拥有  10万吨的超大型油轮数百艘  ，  还有  50  万载重吨的特大型油轮。”目前  ，最大的散货船为  30  多万吨  。

集装箱船近年来也越来越大，从几百吨到  5000  吨刘傻子教授说，标准箱的集装箱船已有许多；我国已有  8500  标准箱的集装箱船投入运营  ，而一万标准箱左右的超大型集装箱船，正在开发建造中。

大型豪华客轮，达到  14  万总吨级。过去的海洋运输船舶  ，  主要是客船、普通货船和油船  。近  20  年  来  ，集装箱船  、滚装船  （Roll-Roll）、液化气船  （LNG  、LPG）  等专  业化特种船舶迅速增多。

小聪问：“什么时候开始注意船舶高速化的呢？”“有了量子技术应用导航  ，船舶注重高速化。”计算机姐姐说。“为了与高速公路、高速铁路运输竞争  ，近  20  年来，小型高速气垫船、水翼船  、水动力船  、喷气推进船  ，快速研制  ，并大量投入使用。当前的集装箱船速度可达  25-30  节  ，大约比过去的普通货船快一倍。”  科学博士说。

小燕子问：“船舶自动化是什么时候开始的呢？”  王可博士说，全球定位系统的发展历程，进入高精度卫星导航定位时代。小波问：“什么是避碰自动化呢？”

计算机姐姐回答：“避碰自动化为在能见度不良情况下发现来船而进行避碰，船用雷达发挥很大作用。20  世纪  70  年代，研制出的自动雷达标绘装置（APPA）  和雷达的结合，  被称之为自动避碰系统。”

刘傻子说，该系统可自动采取和跟踪目标，以及自动显示来船的位置、航向、航速  、相对运动和碰撞危险数据。避碰自动化进一步得到发展，是  20  世纪末开发了船舶自动识别系统，可连续向其他船舶传送船舶自身数据，并可连续接收其他船舶的数据，有利于减少因船舶识别和避碰决策失误引起的船舶碰撞事故。

南海梦想科考艇在一个海湾行驶时，科学博士嘱咐徐文亮小心，原来，科学博士发现了一个航标，这是障碍物的标识。科学博士指示南海梦想科考艇调转方向，向另一个海湾开去。“科学博士  ，你刚才看见航标便调转方向，我想知道，究竟什么是航标？”

梦弟问：“航标也叫助航标志，是标示航道方向、界限与碍航物的标志，包括过河标  、沿岸标  、导标  、过渡导标  、首尾导标  、侧面标  、左右通航标、示位标  、泛滥标和桥涵标等。”

科学博士说。“  航标有什么作用吗？”梦弟问。“航标是引导船舶航行、  定位和标示碍航物与表示警告的人工标志，为各种水上活动提供安全信息的设施或系统  。航标设于通航水域或其近处，以标示航道  、锚地  、滩险及其他碍航物的位置  ，表示水深、风情  ，指挥狭窄水道的交通。”海洋爷爷补充说。

计算机姐姐说：“航标对支持水运  、渔业  、海洋开发和国防建设等具有重要作用  。中国海事局对我国沿海航标实行统一管理与维护。内河航标有交通管理部门下属航道管理机构进行建设  、管理和养护。截止至  2007年  ，航标数量为  5096  座  。随着航运的发展，天然标志如山峰、岛屿等渐渐不能满足船舶航行的需要，航标就是在这种情况下逐步发展起来的。”

航标也用以传送信号，如标示水深，预告风情，指挥狭窄水道交通等  。永久性航标的位置  、特征  、灯质  、信号等  ，都载入各国出版的航标表和海图。现代航标主要分为海区航标和内河航标两类。

计算机姐姐问：“小燕子、梦弟、小波  、小明、小聪  ，你们现在参与航标知识问答  ，可以进行网络搜索。航标如何分类？”“航标按设置处所，分为海上航标和内河航标两类  。海上航标用于海洋，内河航标用于江、河水域。”小明说。

“什么是用于标示航道范围和航线的航标？”计算机姐姐问。小聪说：“我知道  ，用于标示航道范围和航线的，有过河标  、接岸标  、导标  、过河导标  、首尾导标  、桥涵标。”

计算机姐姐问：“什么是用于标识障碍物的航标？”“用于标示障碍物的，有三角浮标  、浮鼓  、灯船  、左右通航浮标、棒形浮标等。”小波说。

计算机姐姐问：“什么是用于指示航道深度的航标？”“用于指示航道深度  、架空与水下管线、预报风情和指挥狭窄航道交通的，  有水深信号杆  、通行信号台  、鸣笛标  、界限标  、电缆标  、横流浮标  、风讯信号杆等  ，各国虽不尽相同  ，但大体类似。”小燕子说。

计算机姐姐说：“同学们回答正确。梦弟没说话，他又做梦了”。南海梦想科考艇在海面上行驶，梦弟已经进入了梦乡  。他梦见自己坐上机器人骄子变化的飞机，在水域上空飞翔。梦弟发现，中国内河航标右岸的漆红色  ，夜发红光  ；左岸的漆白色  ，夜发白光或绿光。

梦弟发现了什么，问：“机器人骄子，你看，那海面的灯刚才是黑的，怎么一下亮堂起来了？”机器人骄子说：“现代化航标已实现自动化、电气化和电子化，  并采用无线电遥控和监视代替人工现场作业。按工作原理有视觉航标、音响航标和无线电航标三类。”

视觉航标又称目视航标  ，能使驾驶人员通过直接观测  ，迅速辨明水域  ，确定船位  ，安全航行，是使用最多最方便的航标。目视航标常常颜色鲜明，以便白天观测  ；发光的目视航标可供日夜使用。

常见的目视航标，有灯塔  、立标  、灯桩  、浮标  、灯船和各种导标。灯塔是设置在重要航道附近的塔型发光固定航标，一般有人看守  。立备  ，作用与灯塔相同  ，锚碇于难以建立灯塔之处  ，一般不能自航  。

导标是由前后两个立标或灯桩组成的一对叠标  ，经过精确测量定点建立。导标最易观测，在其作用距离内只要看到两标重叠  ，就是船舶正好位于导标线上。

梦弟乘坐机器人骄小变化的汽艇路过一个激光导标  ，骄子说：“激光导标用于引导船舶进出港口  ，通过狭窄航道，进入锚地以及转向  、避险、  测速  、校正罗经等。”

忽然，梦弟听见了吹号声  ，还有吹笛声  ，钟声  、锣声  、  口哨声，问：“海上出现了大雾，为什么会有这样的声音？”骄子说：“出现大雾  ，音响航标是指以音响传送信息  。它可在雾、雪等能见度不良的天气中向附近船舶表示有碍航物或危险。  引起航海人员注意的助航标志  ，主要包括雾笛  、雾钟  、雾锣  、雾哨  、雾炮  、雾号等  。”

梦弟醒过来后，看见刘傻子教授在面前，就述说了梦中的情况。刘傻子教授说，空中音响航标以空气作为传播介质，是使用最早  、最普遍的音响航标。水中音响航标以水为传播介质  ，常用的有水中钟  、水中定位系统和水中震荡器  。水中音响航标使用极少。


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