团 体 标 准
T/CSNAME 153—2025
沿海内河船舶智能航行感知系统设计要求
Design requirements for the perception system of coastal and inland intelligent
navigation vessels
2025 - 12 - 31 发布 2026 - 03 - 31 实施
中国造船工程学会 发 布
前 言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国造船工程学会船舶标准化专业委员会提出。
本文件由中国造船工程学会归口。
本文件起草单位：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所。
本文件主要起草人：韦一、孟凡彬、曹阳、李伟、张妙藏。
沿海内河船舶智能航行感知系统设计要求
1 范围
本文件规定了沿海内河船舶智能航行感知系统(以下简称“感知系统”)的需求分析、设计内容和设计验证。
本文件适用于沿海内河船舶智能航行感知系统的设计和验证。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
NMEA-0183 数据标准(Data Standard)
中国船级社.智能船舶规范
中国船级社.船舶网络安全指南
中国船级社.电气电子产品型式认可试验指南
中华人民共和国海事局.船舶智能监控系统技术指南(1.0)
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
智能航行 intelligent navigation
利用先进感知技术和传感信息融合技术等获取和感知船舶航行所需的状态信息，并通过计算机技术、控制技术进行分析和处理，为船舶提供辅助航行决策建议。在可行时，船舶能够在开阔水域、狭窄水道、
进出港口、靠离码头等不同航行场景和复杂环境条件下实现船舶的辅助航行、 自主航行。
3. 2
辅助航行 auxiliary navigation
具有航路与航速设计和优化、视觉增强、碰撞预警、综合信息显示基本功能的智能航行。
3. 3
自主航行 autonomous navigation
在辅助航行的基础上，具备在水域自主航行的能力。
3. 4
远程驾控 remote steering and control
能配合岸端驾驶员驾控指令实现在远程控制站或控制位置的远程控制航行控制，并具有辅助航行的基本功能，辅助驾驶员进行航行控制。
4 需求分析
4. 1 设计依据
感知系统设计依据主要包括：
a) 设计任务书;
b) 相关系统对系统的技术要求。
4. 2 设计原则
感知系统设计应遵循如下设计准则：
a) 通用性原则，系统设计应满足沿海内河船舶相关的标准与规范，保障系统的通用化、系列化、组合化设计;
b) 先进性原则，系统设计宜采用经充分试验验证的新方法、新技术，实现系统技术先进;
c) 安全性原则，系统设计考虑网络安全、系统功能/接口安全，以保障航行安全。
4. 3 设计内容
设计内容包括：
a) 系统配备要求;
b) 接口要求;
c) 功能性能要求;
d) 安全要求;
e) 环境适应性设计要求。
4.4 设计程序
感知系统设计程序如图1所示，设计过程中通过问题反馈的形式进行迭代设计。
图1 设计程序
5 设计内容
5. 1 系统配备要求
5.1.1 感知系统应至少配备下列设备：
a) 显示设备;
b) 环境感知设备，包括：
1) 带有 ARPA 功能的船用雷达或等效设备;
2) 船舶自动识别系统(A 级或 B 级 AIS);
3) 船舶定位导航与授时系统或等效设备;
4) 电子航道图系统(ECS);
5) 测深仪;
6) 航速航程测量装置;
7) 风速风向仪;
8) 能见度传感器;
9) 船舶艏向系统;
10) 雨雾天气下的目标感知设备;
11) 其他必要的设备或系统。
c) 视觉增强系统;
d) 数据处理与存储设备。
5.1.2 面向沿海内河智能船舶自动靠离泊/自主航行的感知系统，还应额外配备以下环境感知设备：
a) 船岸测距设备;
b) 流速传感器(当难以实时测量时，可以历史数据代替)。
5.1.3 感知系统组成应根据具体任务或技术要求，确定系统中不同分系统设备的配置数量，对于系统内其他类型设备，配置原则宜综合考虑总需求和费效比。
5. 2 接口要求
5.2.1 感知系统应用接口设计应包括：
a) 接口设计应符合 GB/T 31843 及系统标准化要求的相关规定;
b) 接口设计应满足系统处理的各信号形式、传输带宽、传输时延、传输距离、传输介质、抗干扰能力和连接形式等方面的要求，宜采用双冗余串行接口、以太网等通信方式;
c) 结合接口信号形式和信息内容，选择尺寸和性能满足要求的连接器，应尽量选用同类型的产品或型号。
5.2.2 数据传输接口协议应满足：
a) 数据接口协议应满足 GB/T 31843、NMEA0183 协议标准要求或总体设计任务书要求;
b) 数据传输接口协议应规定传输数据内容、发送频率、数据精度、传输内容格式， 并进行封装和校验;
c) 数据内容应采用二进制或 ASCII 码传输，设计时应明确如下内容：
1) 设计数据帧头、一般应包括帧头长度、帧头内容、帧长度等;
2) 导航信息的 UTC 时间、载体位置、位置精度、航向、航向精度、航速、航速精度、航迹向、航迹向精度、姿态、姿态精度、角速度、角速度精度等;
3) 数据校验方式(奇校验、偶校验、校验和等)。
d) 传感器数据之间应实现硬件/软件时间同步，数据时间同步设计应满足：
1) 优选卫星导航模块的秒脉冲作为系统的时间同步信号;
2) 在秒脉冲中断响应中，利用串行总线传输卫星导航数据并完成数据校验。
5. 3 功能设计
5.3.1 一般要求
感知系统利用先进感知技术和传感信息融合技术获取和感知船舶航行所需的状态信息，沿海内河智能船舶辅助航行、自主航行、远程驾控、自动靠离泊不同场景时系统的功能设计如下表1所示。
表1 不同场景下系统功能要求
5.3.2 航行环境感知功能
感知系统能接收并处理下列信息：
a) 船舶航行中的实时环境气象数据，包括实时风速、风向以及水流流速流向历史数据和实时数据;
b) 本船导航信息，包括本船的位置、航速、航向、横摇、纵摇、艏摇、水深信息，接收并计算船艏、船舯、船艉左右舷吃水;
c) 其他船舶目标信息，包括来自船用雷达及 AIS 接收机的船舶的位置、方位、航速、航向、大小、与我船相交角度和航行状态等信息;
d) 电子航道图固定障碍物信息;
e) 其他必要的传感器信息。
5.3.3 气象环境感知功能
感知系统应能感知航经水域水流流速(当难以实时测量获取当前水流流速时，可以历史数据代替)，以及航经水域的风速及风向实时或预报信息。
5.3.4 视觉增强功能
感知系统能够对视频信息进行接收并处理，基于多源信息融合结果，使船舶即使处于受雨、雪、雾、光照条件以及其他任何不良天气影响条件下，仍能提供有效的视觉感知。
5.3.5 船岸测距功能
感知系统能够输出船艏、船艉与岸的间距及船岸间的角度。
5.3.6 泊位管理功能
感知系统应能记录系统/用户指定的泊位，并提供人机交互界面，将泊位可视化并供用户选择泊位。
5.3.7 感知数据存储功能
感知系统应能自动记录环境感知设备的数据，数据应按帧记录，包含时间戳，
5,4 性能设计要求
5.4.1 视觉增强性能
面向沿海内河船舶辅助航行的系统，视觉增强显示范围应满足《智能船舶规范》中的辅助航行功能标志中的视觉增强功能显示范围要求，面向沿海内河船舶自主航行、远程驾控、自动靠离泊的系统， 在满足视觉增强显示范围的同时，还应满足：
a) 在需要时能随时获取水平各方向上的实时视频画面;
b) 在需要时能随时获取两舷侧的俯视视频画面，视频画面中船舷侧盲区应小于0.5 m。
5.4.2 船岸测距性能
船岸测距精度应小于1 m。
5.4.3 系统数据存储性能
系统数据存储容量应保证存储的数据时长不少于30 d。
5. 5 系统安全设计要求
5.5.1 信息安全
系统信息安全应满足以下要求：
a) 宜参考中国船级社《船舶网络安全指南》(2024)进行系统的信息安全设计;
b) 存储备份与故障恢复：应具备存储备份与故障恢复功能，在系统正常运行时定期地或按某种条件实施备份，可提供有选择的备份重要信息的功能，当由于某种原因引起信息丢失或破坏时，可按照自我信息备份所保留的信息进行信息恢复。
5.5.2 系统安全
系统应提供对各种信息来源的识别与检测方法，当检测到信息来源异常时应能按照规范要求发出报警和提示。
5, 6 环境适应性
电气设备在下列环境中应可靠地工作：
a) 温度：
1) 封闭处所内，-15℃~55℃;
2) 开敞甲板，-25℃~70℃;
b) 冲击、振动。振动电气设备在船舶所能受到的冲击、振动情况下应能可靠地工作;
c) 湿度。电气设备应能耐受水上潮湿空气的影响;
d) 霉菌。电气设备应考虑船上可能产生的霉菌环境的影响;
e) 盐雾。电气设备应考虑船上可能产生的盐雾环境的影响;
f) 电磁兼容。应采取合理的措施保证电气设备与船上其他设备的电磁兼容性。
此外，室外视频监控设备宜满足《船舶智能监控系统技术指南》中的要求。
6 设计验证
6. 1 设计验证范围
设计验证内容包括：
a) 系统设备配备检查;
b) 系统接口检查;
c) 系统功能设计验证;
d) 系统性能设计验证;
e) 系统安全设计验证;
f) 系统环境适应性设计验证
6. 2 设计验证条件
系统的设计验证在实验室条件下，采用实物结合仿真的验证方式进行。
6.3 验证测试设备
验证测试设备应包括：
a) 接口适配器;
b) 工控计算机;
c) 显示器;
d) 数字船舶运动仿真模型;
e) 计时器。
6.4 验证方法
6.4.1 系统设备配备检查
提交系统图纸资料批准，应至少包括：
a) 系统主要设备组成;
b) 功能;
c) 总体性能;
d) 设计运行条件说明。
6.4.2 系统接口检查
提交系统接口说明文件批准，应至少包括：系统输入、输出、主要部件间连接与通信方式， 应满足
8.2节要求。
6.4.3 系统功能设计验证
6.4.3.1 航行环境感知功能
采用仿真模型/实采回放数据连接系统，用工控计算机发送传感器数据。通过观察系统能接收并处理的信息类别满足5.3.2要求。
6.4.3.2 气象环境感知功能
采用仿真模型/实采回放数据连接系统，用工控计算机发送航经水域水流流速环境。通过观察系统能感知航经水域水流流速(当难以实时测量获取当前水流流速时，可以历史数据代替)，以及航经水域的风速及风向实时或预报信息，功能满足5.3.3要求。
6.4.3.3 视觉增强功能
采用仿真模型/实采回放数据连接系统，用工控计算机发送传感器数据、实时视频数据。观察系统是否能正常显示实时视频信息，满足5.3.4要求。
6.4.3.4 船岸测距功能
采用仿真模型/实采回放数据连接系统，并用工控计算机发送传感器数据。通过观察系统船岸测距显示的信息类别满足5.3.5要求。
6.4.3.5 泊位管理功能
采用仿真模型/实采回放数据连接系统，并用工控计算机发送传感器数据。通过观察系统泊位管理功能满足5.3.6要求。
6.4.3.6 系统数据存储功能
采用仿真模型/实采回放数据连接系统，观察系统是否能自动记录系统数据并以文件形式存储，满足5.3.7要求。
6.4.4 系统性能设计验证
6.4.4.1 视觉增强性能
采用仿真模型/实采回放数据连接系统，用工控计算机发送传感器数据、实时视频数据。通过观察系统显示的视频信息，验证视频视场大小、显示范围应满足5.4.1要求。
6.4.4.2 船岸测距性能
采用实采回放数据连接系统，并用工控计算机发送传感器数据，计算系统船岸测距结果与船舶定位系统推算的船岸测距结果之间的均方根误差，误差应满足5.4.2要求。
6.4.4.3 系统数据存储性能
根据航行状态下20 min存储数据总量进行计算，并估计30 d航程的数据量，通过分析验证系统存储的结果应满足5.4.3要求。
6.4.5 系统安全设计验证
6.4.5.1 信息安全
通过提交的文档检测验证，系统对操作和维护进行了充分考虑满足信息安全要求，系统能够进行存储备份与故障恢复。
6.4.5.2 系统安全
通过功能测试验证，系统在信息来源异常时应能按照规范要求发出报警和提示。
通过文档检查验证，系统的接口设计考虑接口安全性并采用冗余和备份措施，满足5.5.2要求。
6.4.6 环境适应性
通过提交的文档检测验证，系统应满足5.6要求的环境适应性。
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