T/CSNAME 152-2025 沿海内河船舶自动靠离泊系统设计要求

　　团 体 标 准

　　T/CSNAME 152—2025

　　沿海内河船舶自动靠离泊系统设计要求

　　Design requirements for the automatic berthing and unberthing system of coastal and

　　inland waterway 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 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、中国船舶集团有限公司第七零七研究所九江分部、武汉理工大学、三峡电能有限公司。

　　本文件主要起草人：孟凡彬、李伟、曹阳、韩俊庆、张妙藏、刘佳仑、汤敏、吕宏成、潘俊琪。

　　沿海内河船舶自动靠离泊系统设计要求

　　1 范围

　　本文件规定了沿海内河船舶自动靠离泊系统(以下简称系统)的设计依据、设计原则、设计内容、设计程序、设计方法和验证的要求。

　　本文件适用于沿海内河船舶自动靠离泊系统的设计和验证工作。

　　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。

　　GB/T 31843.3-2015 海上导航和无线电通讯设备及系统 数字接口 第3部分

　　GB/T 31843.450-2019 海上导航和无线电通讯设备及系统 数字接口 第450部分

　　中国船级社.船舶网络安全指南.2024

　　中国船级社.智能船舶规范.2025

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3. 1

　　自动靠离泊系统 automatic berthing and unberthing system

　　根据感知获得的船舶靠离泊场景信息进行分析决策，提供靠泊和离泊状态显示、决策建议与支持，根据预设航线生成航速、航向等指令，通过自力实现靠离泊操作的系统。

　　3. 2

　　操纵系统 maneuvring system

　　对操纵船舶有直接影响的舵、螺旋桨、侧推、主机、系泊等装置的系统。

　　3. 3

　　全驱动船舶 fully driven ship

　　采用多个推进器或驱动装置组成的操纵系统协同工作，在各个方向上提供动力和操控力的船舶。

　　3. 4

　　航行态势 navigational situation

　　船舶及周围航行环境受到内外因素影响而形成的航行状态及变化趋势。

　　3. 5

　　泊位 berth

　　由法定的合格单位设计、建造，供船舶停靠并系留的岸边安全场所。

　　3. 6

　　泊位长度 berthing space

　　船舶靠离泊位的最短有效长度。

　　4 设计依据

　　系统设计依据主要包括：

　　a) 设计任务书或技术要求;

　　b) 相关系统对沿海内河船舶自动靠离泊系统的技术要求。

　　5 设计原则

　　系统设计应遵循如下设计原则：

　　a) 通用性原则，系统设计应满足智能航行相关的标准与规范，易于拓展、升级;

　　b) 先进性原则，系统设计宜采用经充分验证的新方法、新技术，实现系统技术先进;

　　c) 安全性原则，系统设计应首要满足航行安全保障的要求，系统不能引入航行安全隐患。

　　6 设计程序

　　设计过程中通过问题反馈的形式进行迭代设计，系统设计程序如图1所示。

　　图1 设计程序图

　　7 设计内容

　　7. 1 需求分析

　　根据设计依据，分析自动靠离泊系统的组成、功能设计、性能设计、接口设计、软件系统架构设计、人机交互和安全设计等。

　　7. 2 系统设计

　　系统组成设计如下：

　　a) 系统一般应由主控模块(计算机)、显示器、通信模块、操控模块、电源等部分组成;

　　b) 系统也可根据设计要求与操控系统、电子海图系统集成，与操控系统、电子海图系统或其他智能航行系统设备共用硬件设备。

　　7. 3 功能设计

　　7.3.1 靠离泊态势感知

　　系统应具有靠离泊感知功能，能够实时感知泊位周围环境和码头泊位态势信息，能够获取碍航船舶的位置、方位、航速、航向、吨位、与本船的相对航行态势， 以及码头泊位朝向、泊位长度， 以及风速、风向、流速、流向等周围环境等多要素信息。

　　7.3.2 靠离泊航线规划

　　系统应具有靠离泊航线功能，可以根据港口环境、气象条件、船舶工况、靠离泊方式等信息生成靠离泊航线，能够生成靠离泊的航线、航速、航向等参数， 并可在船舶靠离泊过程中对航线和航速进行动态优化。

　　7.3.3 靠离泊控制策略

　　系统应具有靠离泊控制策略功能，能够根据受限水域的通航环境与码头特点，提供轨迹跟踪偏差修正、加减速平滑处理、紧急制动控制等策略。

　　7.3.4 靠离泊自动控制

　　系统应具有靠离泊自动控制功能，能够提供船舶车舵、侧推控制指令， 以及通过操纵系统自力完成自动靠离泊。

　　7.4 性能设计

　　7.4.1 码头泊位识别正确率

　　系统宜实现360 °无视野盲区，码头泊位识别正确率宜不小于95%。

　　7.4.2 靠离泊航线生成时间

　　系统至少提供一条靠离泊航线，航线生成时间宜不大于5 s，航线和航速优化更新频率宜不小于1 Hz。

　　7.4.3 靠离泊控制精度

　　系统宜支持掉头靠泊、顺靠/离、艏靠/离、艉靠/离、横移靠/离等模式的一种或多种，自动靠离泊控制横向距离精度宜不大于0.5倍船宽，入泊艏向精度宜不大于5 ° ,抵泊余速宜小于2 km/h。

　　7.5 接口设计

　　系统接口设计包括外部接口设计和内部接口设计，其物理形式包括以太网接口、CAN总线和串行接口，接口设计要求包括：

　　a) 接口设计符合 GB/T 31843.3-2015 和 GB/T 31843.450-2019 等相关标准要求规定;

　　b) 针对不同类型信息，可选用光纤电缆、串行、 CAN 等接口，实现指令、数据、视频等多种信号可靠传输;

　　c) 考虑传输信息形式、传输带宽、传输时延、传输可靠性等因素，选择以太网传输视频、图像等信息，CAN 总线/以太网传输车舵侧推控制指令，串行接口/以太网传输导航等信息;

　　d) 数据接口应具备稳定性，建议建立备用接口服务，支持主备切换。数据存储时长宜不小于 30天，硬盘容量宜至少 1TB。数据的延时宜满足延时小于 500 ms。

　　7.6 软件架构设计

　　软件架构设计包括：

　　a) 系统软件采用层次化、多功能等设计理念， 以实现软件的扩展、升级， 以适应设备配置组成;

　　b) 软件数据库包括数据库、规则库、专家库和任务模型库;

　　c) 软件层次包括感知层、决策层和控制层，其功能完成靠离泊态势感知、规划与决策、靠离泊控制以及人机交互等。

　　7. 7 人机交互设计

　　人机交互设计包括：

　　a) 系统人机交互界面设计包括两部分：主菜单与快捷工具栏、图形显示及其数据表页，用户通过鼠标与键盘、显示器与系统进行交互;

　　b) 系统通过声、光、弹框等方式，对用户进行提示、报警或建议;

　　c) 具有白天、黑夜和晨昏等显示模式，并有背光调节功能;

　　d) 软件提供用户操作指南。

　　7.8 系统安全设计

　　安全设计主要包括：

　　a) 参考《船舶网络安全指南》、JT/T 2026-1993开展各阶段的安全性设计;

　　b) 安全设计应考虑外部信息安全和内部信息安全;

　　c) 具备系统安全冗余设计，以提高系统的可用性和可靠性;

　　d) 应具有安全隔离措施，避免设备影响其他设备，防止设备损坏和危害人身安全。

　　8 设计验证

　　8. 1 设计验证范围

　　设计阶段验证范围包括系统接口检查、系统功能和性能验证。

　　8. 2 设计验证条件

　　系统的设计验证在实验室条件下，采用仿真或者半实物仿真方式进行。验证方法应符合GB/T 37417-2019、GB/T 43053-2023的要求，采用控制闭环方法验证自动靠离泊系统的相关要求。

　　8. 3 验证测试设备

　　验证测试设备一般应包括：

　　a) 接口适配器;

　　b) 工控计算机;

　　c) 航海显示器;

　　d) 数字船舶运动仿真模型;

　　e) 计时器;

　　f) 其他辅助设备。

　　8.4 验证方法

　　8.4.1 接口检查

　　系统接口检查包括：

　　a) 确认接口设计应符合 7.5 a)要求;

　　b) 确认接口设计通信类型应符合 7.5 b)要求;

　　c) 确认接口传输信息形式应符合 7.5 c)要求;

　　d) 确认接口冗余备份与数据存储应符合 7.5 d)要求。

　　8.4.2 系统功能验证

　　8.4.2.1 靠离泊态势感知

　　利用半实物仿真系统，结合采集的真实感知数据，构建靠离泊码头泊位场景和航行态势，验证对船舶位置、周围环境、码头设施、泊位长度等信息以及不同工况下的等的感知准确性和实时性， 靠离泊态势感知功能应满足7.3.1要求。

　　8.4.2.2 靠离泊航线规划

　　利用半实物仿真系统，构建多种靠离泊场景，包括不同的港口布局、气象条件、船舶类型和尺寸等参数，设置各种靠离泊工况，如不同的航速、风流影响等， 通过电子海图系统完成航线航速规划，对生成的航线、航速、航向等信息进行评估准确性、合理性和安全性， 通过计时器计算航线生成时间以及航线与航速优化频率，靠离泊航线规划功能应满足7.3.2要求。

　　8.4.2.3 靠离泊控制策略

　　利用半实物仿真系统，构建各种靠离泊场景，设置不同的环境条件(如风流)、全驱动船舶/欠驱动船舶类型和初始状态等，实时监测自动靠离泊控制策略的正确性，靠离泊控制策略功能应满足7.3.3要求。

　　8.4.2.4 靠离泊自动控制

　　利用半实物仿真系统，构建各种靠离泊场景，设置不同的环境条件(如风流)、全驱动船舶/欠驱动船舶类型和初始状态等，系统实时输出准确性和稳定性的车舵侧推控制指令，靠离泊自动控制功能应满足7.3.4要求。

　　8.4.3 系统性能验证

　　8.4.3.1 码头泊位识别正确率

　　通过观察和统计确认，码头泊位识别正确率7.4.1要求。

　　8.4.3.2 靠离泊航线生成时间

　　通过计时确认，系统靠离泊航线生成时间满足7.4.2要求。

　　8.4.3.3 靠离泊控制精度

　　通过测量确认，系统靠离泊控制精度满足7.4.3要求。

　　8.4.4 软件架构设计验证

　　通过对系统软件设计文档检查，确认系统软件架构设计满足7.6相关要求。

　　8.4.5 人机交互设计验证

　　通过对系统功能测试验证，确认系统人机交互设计满足7.7相关要求。

　　8.4.6 系统安全设计验证

　　通过系统功能测试验证，确认系统靠离泊条件安全、内外部信息安全、冗余安全、隔离安全等设计满足7.8相关要求。