淺談北斗導航系統及其在船舶中的應用

郭為花

摘 要

在北斗導航系統是我國自主研發一種衛星導航系統，是繼美國的GPS衛星定位系統與俄羅斯的格洛納斯衛星定位系統的第三大衛星定位系統，我國的北斗導航衛星定位系統已經獲得了國際海事組織的認可，同時也獲得了海事應用的國際合法地位。本文對北斗導航系統進行了簡單的介紹，并以此為基礎研究了北斗導航系統在船舶導航當中的應用。

【關鍵詞】北斗導航系統 船舶 應用

1 概述

北斗導航系統在2012年開始向亞太地區提供區域服務，這標志著北斗導航系統建設的第二步已經完成，同時也標志著我國已經結束了對美國的GPS衛星定位系統的依賴。根據最新的統計數據顯示現階段我國國內的衛星導航與服務的總產值已經突破100億大關，但是國內的衛星定位系統卻只占有很小的比例，在最近幾年當中，隨著我國政府的支持以及北斗導航系統的完善，北斗導航的經濟價值逐漸得到更加充分的發揮。早在2013年，北斗導航一代系統已經逐漸被運用到漁船的導航當中，同時第二代北斗導航系統也已經開始逐步完善，在國家的大力倡導之下，許多行業都逐漸開始采用北斗導航最為主要的導航工具，特別是在船舶領域當中，北斗導航已經具有越來越廣泛的運用。

2 北斗導航系統應用發展情況

2.1 北斗導航系統的建設情況分析

美國的GPS衛星導航系統已經有了多年的發展歷史，在世界范圍內也得到了較為廣泛的運用，雖然我國的北斗衛星導航系統的起步較晚，但是在最近幾年當中卻發展迅速，即將進入一個全方位運用的階段。我國的第二代北斗導航系統采用了與GPS基本相同的定位方式，也是我國自主研發同時獨立運營的全球衛星定位系統，北斗導航系統主要由三個不同的部分組成，即地面段、用戶段與空間段，地面段主要是指地面上的各種監測站、主控站與注入站，用戶段則是指用戶終端以及可以與其他系統兼容的客戶端，空間段則是指導航衛星，主要包括30顆運動的衛星以及5顆地球同步衛星。北斗導航系統與美國的GPSA存在著較大的共性，尤其是在導航方式與覆蓋范圍方面，同時北斗導航系統還具有GPS和格洛納斯并不具有的一些優點，北斗導航系統的優點主要有以下三點：

（1）定位快速，可以為用戶提供快速的定位服務；

（2）具有短文通報功能，北斗導航系統可以實現漢字的傳輸，每次可以傳輸120個漢字；

（3）精密授時，精度達20納秒。

2.2 北斗系統應用領域

當前階段的北斗導航系統主要運用在以下領域當中：

2.2.1 定位應用

例如各種車輛的導航以及個人導航，現階段國內存在著大約20家公司都在進行與北斗導航相關的定位服務，北斗導航的定位精度大約在10m左右，與GPS相當，基本可以滿足人們的日常使用。

2.2.2 精確測繪服務

北斗導航系統現階段已經逐漸被用于各種不同的測繪服務當中，如地質勘探、建筑規劃以及地形監測等方面。相比于定位應用，精確測繪服務需要雙頻衛星信號接收機。目前國內只有極少數的公司有同時支持北斗B1和B3碼的接收機產品。

2.2.3 精密導航應用

飛機進場、船舶引航、航路規劃等。精密導航講究高可靠性和高精度，鑒于目前北斗二代尚在發展中，存在一定的不確定性，國內尚沒有能夠在此領域內可靠使用的產品問世。一般局限于試驗性的測試和使用。

3 北斗導航在船舶中的應用

北斗導航與船舶相關的產品已經完成的基本研發，現階段已經進入到了完善與初步的應用階段當中，船舶北斗二號可以兼容用戶設備，同時還可以實現GPS與格洛納斯信號的接收。在用戶界面當中還可以顯示出定位于導航信息，同時還可以出現警報信息，對于航線的規劃具有較高的意義，同時也可以滿足航海的基本需求。

3.1 設備的結構組成

設備主要由兩個不同的部分組成，即衛星天線與用戶機的主機，用戶機的組成如圖1所示。

3.2 主要功能分析

組合導航功能可以實現北斗導航、GPS與格洛納斯信號的收集，同時還具有導航、定位、授時與測速功能。

定位模式選擇功能允許用戶自主選擇北斗導航、GPS與格洛納斯進行定位，這有利于用戶在不同情況下選擇不同的導航模式。

導航功能可以實現航線的建立、編輯以及存儲等，通過導航功能，可以實現下一個航點與終點方位的顯示與計算，同時還可以計算航行的時間以及預計達到的時間等。

顯示功能，根據用戶的需求，相關的定位信息以及衛星信息可以在顯示屏上顯示出來，同時工作狀態以及警報信息等也可以被現實出來。

報警功能，在船舶進入目的地范圍、到達目的地，以及出現錨位偏離、偏航距、偏航角、

衛星信號干擾和工作狀態異常時，設備時能夠通過聲音發出警報，同時在顯示屏上顯示報警信息。用戶可對報警事件和報警方式進行設置。

自檢功能，北斗導航系統可以實現設備的自檢與故障診斷。

數據輸出功能，通過特定的接口，設備可以將船舶航行過程當中的一些相關信息輸出，如船舶的位置、時間以及速度等。

4 結語

當前階段北斗衛星導航系統已經成為我國信息化建設的重要基礎，同時也是實現我國社會信息化的基本工具，北斗導航系統建設的成功打破了美國與俄羅斯的衛星導航壟斷局面。北斗導航系統在船舶航行當中具有非常重要的意義，在本文當中，筆者首先介紹了北斗導航系統的基本情況，并以此為基礎研究了北斗導航系統在船舶中的運用情況。

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作者單位

山東交通職業學院 山東省濰坊市 261206