0引 言
由于海洋环境复杂多样，气候、水文和地理因素使船舶导航系统的工作难度大大增加。导航系统的信号采集和处理具有动态性，导航服务具有不可重复性等特点。
从最原始的观测星辰到指南针的使用，再到电磁波通信技术的应用，传统的船舶综合导航系统经历较长的发展时间。目前应用较广泛且比较成熟的船舶导航技术是全球卫星定位系统，包括中国的北斗卫星定位系统和美国GPS全球定位系统等。卫星定位技术是在雷达技术和通信卫星技术的基础上发展而来的，具有较高的定位精度和通信能力。
船舶的电子海图导航系统是近年来逐渐兴起的一项新型导航技术，自20世纪80年代开始，逐渐应用到大型船舶中。电子海图技术是在计算机技术、信息技术和人工智能的基础上发展而来，是继雷达技术、通信卫星的又一项船舶导航技术革命。电子海图导航系统的智能化、自动化程度高，大大提高了船舶导航系统的可操作性能。电子海图导航系统的本质是图像处理系统，包括计算机处理中心、图像数据库、显示终端等。
针对现有船舶电子海图软件存在的不足，本文结合MapInfo电子海图系统下的MAPX组组件，设计1套新型的船舶综合导航系统，并完成了MAPX组件的二次开发程序设计和串口通信设计等。
1 船舶电子海图导航系统
船舶电子海图导航系统如图1所示。图中，电子海图系统的LINUX数据中心保存着船舶航行的海图信息，客户端为船载电子海图终端。数据中心通过互联网与监控中心和通信终端连接，确保信息的时效性。电子海图系统的功能主要有电子海图控制、船舶定位、海图数据查询、航线规划等。电子海图控制又包括海图的放大、缩小、编辑等。
船舶电子海图导航系统可以通过对正规出版社发行的纸质海图扫描，生成可以在数据中心存储的电子海图。电子海图系统也可以通过海洋气象、水文信息的测量，生成新的电子海图。电子海图的兼容性使其应用范围更广，目前国际上通用的电子海图标准为S-57国际标准。但是，随着图像分析和处理软件的更新换代，S-57国际标准的兼容性逐渐难以满足需求，需要借助格式转换软件来进行转换。
2基于MapInfo电子海图技术的船舶导航系统研究
2.1MapInfo电子海图系统的数据研究
微型芯片技术快速发展，电子存储器的容量呈几何倍数的提高，这就解决了海量电子信息的存储问题。随着计算机技术的飞速发展，在船舶导航领域里，电子海图逐渐取代了传统的船舶纸质海图文件。
相比于纸质海图，电子海图具有明显的优势。电子海图以数字和代码形式将地理位置信息和航线信息表示出来。在本文所述的MapInfo电子海图中，数据的格式为面向对象的二进制矢量格式。这种数据格式弥补了传统的S-57国际标准格式兼容性和共享性差的缺点，具有良好的平台移植性。
在MapInfo电子海图的数据系统中，不同的文件格式具备不同的功能。文件格式按照图层的不同来划分，主要包括以下几种：
1）扩展名为.tab的文件在MapInfo电子海图的数据系统中表示数据的结构。这种文件的实际作用是对指令进行描述，用常用的文本编辑器即可打开。
2）扩展名为.map的文件在MapInfo电子海图的数据系统中主要是图形文件，或者与图像关联的数据文件，是一个二进制矢量文件。
3）扩展名为.id的文件主要应用在表格中的图像文件索引，起连接数据和图形的作用。
4）扩展名为.idx的文件同样起索引的作用，在MapInfo电子海图的数据系统中当使用查找命令时，.idx文件会针对每个图形对象建立索引。
MapInfo电子海图系统内，不同的海图对象叫做海图.要素，海图要素的建立是MapInfo电子海图的基础[4]。该数据系统中，海图要素及其代码和含义如表1所示。
2.2MapInfo电子海图的图层
MapInfo平台的电子海图是由不同图层叠加产生的，不同的图层代表的信息也各不相同。
在该电子地图数据库中，图层的信息主要包括点要素、线型要素、面状要素和区域要素四种，或者这四种要素的随机组合。但要注意的是面状要素和区域要素在同一层图层内会发生排斥。不同要素的几何类型不同，表现形式也各不相同。其中，点要素的表现形式为PTP；线型要素的表示方法为PTL或者NTL；面状要素和区域要素的表示法为NT或者NTA。
MapInfo电子海图船舶导航系统的图层控制目录如图2所示。
图2中，每个海图单元包含大量的控制点、陆地方位和地图标注等信息，而下一图层中又包含大量的点、线、面海图要素。因此，绘制电子海图需要大量的数据积累和操作。
2.3基于MapInfo海图的船舶导航系统的程序二次开发
MapInfo电子海图导航软件在创建电子海图时，首先要建立空间对象的表格，每个表格代表1个电子海图的图层。通过对表格添加对象的属性数据，可以实现图层的相互关联，进而融合成一个完整的电子地图。
在MapInfo电子海图系统中，MPX组件的主要功能是实现不同图层的相互关联，将图层进行叠加，得到反应地理形貌和航路信息的电子海图。具体过程如下：
1）MAPX组件的GeosetManager命令将单个图层保存，保存文件的扩展名为.gst。同时，GeosetManager指令同时具有图层细化的功能，可以使图层的要素更加精确和详细。
2）利用MAPX的属性更换指令改变图层的属性，使普通图层转变为动态图层（AnimationLayer）。这时，该图层会浮于其他图层的上方，等待下一步操作。属性更换指令是基于VisualC++编程实现的。
3）更改地图元素属性，选择适合图层表达的图像单元。经过以上步骤，就完成了电子海图的图层叠加。
3结 语
船舶导航系统不断结合新兴的科学技术，经历了从原始指南针到定位卫星再到电子海图的发展过程。本文针对传统电子海图导航系统存在的兼容性差、人机交互性差等缺点，利用MapInfo电子海图技术，设计了新型的船舶电子海图导航系统，并系统的介绍了该系统的工作原理和程序开发。
