淺析北斗衛(wèi)星在長江航運中的運用

王衛(wèi)星

摘 ?要：本文通過對北斗衛(wèi)星和長江航運的現(xiàn)狀介紹，對如何發(fā)揮北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的優(yōu)勢，提高航運管理水平和航運安全進行了探討，并對北斗系統(tǒng)未來的應(yīng)用前景進行了展望。

關(guān)鍵詞：北斗系統(tǒng);長江航運管理;前景展望

1長江航運現(xiàn)狀、北斗系統(tǒng)及其特點

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國正在實施的自主研發(fā)、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，與美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。按照“國家衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃”，中國發(fā)展北斗導(dǎo)航系統(tǒng)分為兩步走：第一步建立覆蓋本土以及周邊的區(qū)域系統(tǒng)，這一步已經(jīng)在去年實現(xiàn)。第二步是到2020年建立覆蓋全球的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，對國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用市場的貢獻率達到60%。屆時，我國衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模將超過4000億元。

相比成熟的GPS系統(tǒng)，中國的北斗導(dǎo)航發(fā)展起步慢。我國的北斗系統(tǒng)除了具備其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的共同特點，如導(dǎo)航定位、測速和授時能外，還具備短報報文功能。提高定位精度成為推進北斗系統(tǒng)發(fā)展的手段之一。GPS雖然可以實現(xiàn)厘米級的定位，但是沒有在中國大陸規(guī)模化應(yīng)用，因此率先實現(xiàn)北斗厘米級的插分導(dǎo)航，將有可能實現(xiàn)北斗導(dǎo)航的后來居上。經(jīng)過研究，地基增強方案的最終結(jié)論是：在全國建150個基準站，就可以實現(xiàn)全國廣域的精確定位。此外通過對原有省市的基準站、控制中心的改進，就可以實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的厘米級精確定位，滿足從行業(yè)到大眾，從米級到厘米級的定位。現(xiàn)在湖北的地基增強示范系統(tǒng)已經(jīng)通過驗收。該系統(tǒng)各項指標都達到或優(yōu)于國際當(dāng)前的GPS地基增強系統(tǒng)的水平。

2北斗系統(tǒng)在長江航運中應(yīng)用的分析

長江流域從西到東約三千多公里，流經(jīng)多個省市的河流，特別是自宜賓市至湖北省宜昌市，俗稱為川江，長度為1033千米，兩岸崇山峻嶺，自然條件險惡，地面移動通信網(wǎng)、VHF等無線通信網(wǎng)等都無法產(chǎn)生良好的通信效果，給行業(yè)管理、船舶航行安全帶來很大困難。北斗衛(wèi)星系統(tǒng)是我國自行建立的全天候、可以提供衛(wèi)星定位導(dǎo)航信息及通信服務(wù)的衛(wèi)星系統(tǒng)。北斗系統(tǒng)應(yīng)用于長江船舶定位監(jiān)控管理，具有以下優(yōu)勢：（1）同時具有定位與通信功能。不需要其他通信系統(tǒng)支持。（2）覆蓋范圍大，沒有盲區(qū)。（3）自主系統(tǒng)，安全、可靠、穩(wěn)定，保密性強。（4）如融合北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)和衛(wèi)星張強系統(tǒng)兩大資源，因此也可利用GPS使之應(yīng)用更加豐富。

2.1在導(dǎo)航、助航方面的應(yīng)用

在滿足船舶航行導(dǎo)航方面，北斗系統(tǒng)和GPS一樣能夠提供性能相當(dāng)?shù)亩ㄎ粚?dǎo)航服務(wù)。從導(dǎo)航儀成熟的軟件技術(shù)來看，北斗系統(tǒng)的導(dǎo)航儀操作界面、操作方法以及能夠提供的導(dǎo)航功能，完全能夠做到與GPS導(dǎo)航儀類似甚至做出更為友好的界面，況且北斗系統(tǒng)的控制權(quán)在本國而具有更高的可靠性。另外北斗系統(tǒng)的通信功能還可用于氣象輔助保障，在船舶航行中，氣象要素信息對船舶安全也起著十分重要的作用。氣象預(yù)報往往與實際天氣有一定的出入，經(jīng)常需要做補充天氣預(yù)報，在做補充天氣預(yù)報時除了利用衛(wèi)星云圖外，通過數(shù)字氣象儀測得的長江沿線實時實地的氣象信息也是非常重要的輔助信息。如果能過利用北斗系統(tǒng)的通信功能，接受船舶周圍以及沿途的實時氣象數(shù)據(jù)，無疑對更為準確的掌握氣象要素提供更可靠的保障，那么航行中船舶同樣能夠接受到更為優(yōu)質(zhì)的氣象服務(wù)。

2.2在航運管理方面的應(yīng)用

為提高長江航運管理水平，可借鑒類似航務(wù)管理局建設(shè)“船舶監(jiān)管搜救指揮系統(tǒng)”。系統(tǒng)采用衛(wèi)星定位、通信技術(shù)，與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子航道圖技術(shù)相結(jié)合，并建立基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的遙感影像三維地理信息系統(tǒng)監(jiān)控平臺。在該平臺上構(gòu)建船舶航行環(huán)境的三維場景，建立了傳播的三維模型，通過將北斗為核心的監(jiān)控信息接入到三維地理信息接入平臺，可以在真三維的環(huán)境中實時監(jiān)控動態(tài)的船舶位置信息，為航運船只建立立體的安全監(jiān)控網(wǎng)，實現(xiàn)船舶的實時監(jiān)控和管理。

開發(fā)嵌入式地理信息系統(tǒng)，利用船載終端有限的處理能力對衛(wèi)星遙感地理信息及北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的導(dǎo)航定位信息實施高效處理與結(jié)算，將北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的導(dǎo)航定位信息結(jié)合船舶所在地區(qū)周邊地理環(huán)境信息一同輸出，提供實時的、可視化的航行水域及周邊的環(huán)境信息，從而實現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)中對北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位信息與地理信息的綜合處理。系統(tǒng)可以支持海事部門對巷道內(nèi)的運輸船舶航行、作業(yè)實時監(jiān)測和調(diào)度。在船舶航行越界、遇險和發(fā)生事故時，可對運輸船舶做出及時、準確的報警，幫助管理部門和救援部門實施及時救護、還能滿足船對船、船對岸上中心的雙向文字通信，并能及時將氣象、航道信息播發(fā)到船上。

系統(tǒng)平臺同時能夠兼容目前內(nèi)河航運行業(yè)正在使用的AIS、CDMA、GPRS、RFID、和 VHF多種系統(tǒng)和終端的融合。在此基礎(chǔ)上可以構(gòu)建長江航運安全管理工作服務(wù)的統(tǒng)一信息管理平臺，向海事管理部門、航運公司、運輸船舶提供監(jiān)控管理、遇險救助、短信息通信等服務(wù);可對船舶險情進行快速、有效的救助，提升海事部門應(yīng)急組織、指揮、協(xié)調(diào)能力，提高海事搜救的效率和成功率。

3應(yīng)用中存在問題及應(yīng)用前景分析

在北斗二號系統(tǒng)衛(wèi)星中建立適應(yīng)現(xiàn)代衛(wèi)星的通信帶寬，為北斗系統(tǒng)在各領(lǐng)域?qū)Ш胶屯ㄐ诺木C合利用搭建穩(wěn)健的平臺。北斗系統(tǒng)獨特優(yōu)勢使得其未來在長江流域具有廣闊的應(yīng)用前景：

（1）船舶監(jiān)控系統(tǒng)

使用北斗系統(tǒng)對流域內(nèi)各類船舶進行定位、監(jiān)控、調(diào)度管理和遇險施救等。同時利用北斗雙向通信功能，可以的解決船舶與船舶、傳播與岸上的通信問題。做到航行全程的通信暢通，極大地提高航運管理水平和傳播航行安全。

（2）江河流域水污染及各類地址災(zāi)害檢測

近年來，江河流域進入了一個突發(fā)性水污染高發(fā)區(qū)，川江泥石流、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害也時常發(fā)生。快速應(yīng)對和處置各類地質(zhì)災(zāi)害，最大程度地減輕其危害和影響，保障人民群的生命財產(chǎn)安全就顯得尤為重要。基于北斗的水污染及各類地質(zhì)災(zāi)害檢測系統(tǒng)可以及時將各類檢測設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嘘P(guān)部門，為災(zāi)害預(yù)測、評估和快速處置提供可靠保障。

結(jié)束語

北斗系統(tǒng)是我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，綜合了傳統(tǒng)天文導(dǎo)航和無線電導(dǎo)航定位的優(yōu)點，相當(dāng)于設(shè)置在太空的無線電導(dǎo)航臺，可以在任何時間、任何地點為船舶等用戶和監(jiān)控中心提供導(dǎo)航和定位和服務(wù)，不僅打破了對GPS定位技術(shù)的依賴，而且必將在包括海事管理等方面發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻

[1] ?肖偉，劉文祥，左勇，王夢麗，孫廣富.北斗系統(tǒng)新民用導(dǎo)航電文歷書參數(shù)算法與性能分析[J].國防科技大學(xué)學(xué)報，2019，41（03）：7-12.